对公路软地基的破坏机理及处理方法的讨论

　　摘要：本文从地基处理项目施工管理体制方面存在的问题出发，探讨了软地基的破坏机理及处理方法。
　　关键词：软地基；地基处理；方法
　　
　　一、地基处理项目施工管理体制方面存在的问题
　　我国企业施行行政领导任命制，内部管理集权制的管理模式已有50多年的历史了，这种任命制和集权制是建立项目管理体制方面存在的主要问题。旧有的管理模式、人员素质低、企业散而小也是影响建立项目管理体制的原因之一。地基处理企业对项目质量管理重视程度不够，经营中存在短期行为，过分追求利润，轻视顾客满意度，得过且过思想严重；经验主义盛行，认为企业没有必要建立健全项目管理体制，或是认为建立健全项目管理体制后，公司对项目约束力会降低，企业利润会流失。抓好地基处理工程项目质量的关键是要有一个好的管理体制，要用体制管理项目，约束项目行为，项目才能健康发展，才能取得好的利润、好的质量、好的信誉，才能赢得市场，企业才能在激烈的市场竞争中不断壮大。管理体制是项目管理的一种模式，是手段而不是目的，管理体制的实施应该而且必须随项目目标的变化而变化，只有适应项目目标的管理体制才是有生命力的体制。总之，体制建设是确保地基处理项目施工质量的又一重要条件。
　　二、软土的特性及鉴定方法
　　（一）特性
　　作为一种特殊的地质土，软土有其独特的土力学性能，现总结如下：
　　1、软土的天然含水量w高，一般大于其液限wL或>30%，山区软土的含水量变化幅度更大，有时可达70%或200%；
　　2、孔隙比大，天然孔隙比e>1，山区软土的孔隙比有的甚至可达6.0；
　　3、压缩系数α1-2一般在0.5～2.0MPa-1之间，有的可达2.3MPa-1；
　　4、透水性低，竖向与水平渗透性不同，一般垂直方向的渗透性系数要小些，约在10-7～10-9cm/s之间，水平方向约在10-4～10-5cm/s左右；
　　5、地表常有硬壳，在地下水位线以上的硬壳会有0～5m，其承载力较下层软土要高，压缩性也较小；
　　6、抗剪强度低，因为软土的内摩擦角接近于零，抗剪强度主要决定于内聚力，不排水抗剪强度一般<20MPa；
　　7、软土具有触变性与流变性。
　　（二）软土的鉴定方法
　　由于我国软土分布面积较广，软土根据其形成的原因及分布的位置的不同，其抗剪强度、压缩性以及透水性等土力学性能有较大的差别，在进行地质鉴定时，要根据当地地质部门的统计资料及判定标准进行判定，上海地区由于软土分布面积较广，国民各种生产活动与软土关系也较密切，多年来积累的软土指标值较为完善。
　　三、软土地基的破坏机理
　　软土由于其不良的工程力学特性，对工程有极大的危害性，综合分析主要有以下几种形式：
　　（一）剪切破坏，由于地基抗剪强度不足以承受其上的构筑物所施加的动、静荷载，造成破坏，表现为使邻近地基产生隆起；
　　（二）由于软土地基的高压缩性，发生不均匀沉降，使构筑物的基础由于应力集中出现裂缝，最终使构筑物遭到破坏，失去其使用功能；在构筑物有足够刚度，其抗拉、剪强度足以抵抗地基不均匀沉降，而产生拉剪应力时，建筑物就发生倾斜，著名的意大利比萨斜塔，建筑已数百年，塔身完好无损，但严重倾斜，其原因即地基不均匀沉降所致，且至今无好的解决办法；
　　（三）由于软土地基的高空隙比与高含水率，在使用中发生排水固结，发生均匀沉降，使构筑物下沉量过高，影响使用功能。在工程应用实际中，由于公路路基是承受静、动双向荷载，其受力的复杂性，决定其软土地基发生均匀沉降的可能性极小。
　　四、软土地基处理方法分类
　　经过长期的实践，在公路中形成了多种形式的软土地基处理方法，结合本企业多年施工经验及有关专家学者的论述进行总结归纳如下：
　　（一）深层密实法
　　采用爆破、夯击、挤压和振动及加入抗剪强度高的材料等方法，对地基深层的软弱土体进行振密和挤密的地基加固方法称为深层密实法。适用于软土厚度>3m的中厚软土的加固，分布面积广的软基加固处理，其加固深度可达到30m。
　　通过振动、挤压使地基中土体密实、固结，并利用加入的具有高抗剪强度的桩体材料置换部分软弱土体中的三相(气相、液相与固相)部分，形成复合地基，达到提高抗剪强度的目的。
　　主要加固方法:强夯法、土(或灰土、粉煤灰加石灰)桩法、砂桩法、爆破法、碎石桩法(振冲置换法)、石灰桩法、水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩法)、粉喷桩法、旋喷桩法。代表方法有碎石桩法、强夯法、水泥粉煤灰碎石桩法、粉喷桩法。
　　（二）换填垫层法
　　当软弱土层厚度不很大时，可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的中粗砂)称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度为2～3m，如果软弱土层厚度过大，则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。
　　通过换填具有较高抗剪强度的地基土，从而达到增强地基承载力的目的，满足构筑物对地基的要求。
　　主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种。垫层法根据材料的不同可分为砂(砾石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层。代表方法有砂垫层法及换填法。
　　（三）排水固结法
　　在软土地基上加压并配合内部排水，加速软土地基的排水，加快软土固结的处理方法称为排水固结法。适用于处理各类淤泥、淤泥质粘土及冲填等饱和粘性土地基。
　　软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐扩散，土的有效应力增加，并使沉降提前完成或提高沉降速度。
　　主要加固方法:堆载预压法、砂井法、袋装砂井、真空预压法、电渗排水法、降低地下水位法、塑料排水板法。
　　（四）置换法
　　由于深层密实法中的几种方法都有加入高抗剪强度的材料，置换软土中部分成分的加固机理，与原有的土体共同组成复合地基，达到加固地基的目的，因此深层密实法有时也称为置换法。
　　（五）化学加固法
　　通过在软土地基中加入水泥或其它化学材料，进行软土地基处理的方法称为化学加固法。适用于处理砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般人工填土，也可以在处理裂隙岩体及已有构筑物地基加强中。
　　水泥或其它化学材料注入土体后，与土体发生化学反应，吸收和挤出土中部分水与空气，形成具有较高承载力的复合地基。主要加固方法:粉喷桩、旋喷桩、注浆、水泥土搅拌法。
　　（六）加固路基法
　　通过在路基中埋入高强度、大韧性的土工聚合物、拉筋、受力杆件或柴(木)梢排等方法加强路基的自身强度，增加抵抗地基变形沉降的能力。适用于软弱岩体、土体中的路堤与路堑。主要加固方法:加筋土路基、土工聚合物、土钉墙、土层锚杆、土钉、树根桩法、柴(木)梢排法。
　　（七）其它加固方法
　　除了上述软土路基处理方法外，比较常用的还有桩基、沉井、侧向约束法、反压护道法。桩基与沉井常用于在软土地基中建设重要构筑物(桥梁、大型涵洞等)的基础中，根据软弱土层的厚度其下承层土质情况，桩基设计可分为柱桩与摩擦桩两种。常用的桩基有钻孔桩、挖孔桩、管桩、木桩。
　　侧向约束与反压护道的加固机理均是限制软弱土体向旁挤出，以增加路堤的抗剪能力。侧向约束法适合软土层厚度较小，软土体面积较大的软土地基的加固。反压护道法适合软土体分布面狭窄而软土体厚度较大的软土地基的处理。

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