软土路基优化设计

　　【摘要】软土路基处理是在公路建设中面临的一项重要的问题，本文通过对常用的软基处理方法的分析，从方案比选的角度综合考虑各种因素，提出对软土路基处理方式优化的一些个人见解。
　　【关键词】土木工程，软土路基，软基优化，适用条件
　　1.引言
　　软土路基处理形式多样，优化原则在于因地置宜。软土路基的处理应在对各种软土路基处理方式的优缺点、适用情况充分了解的基础上，综合考虑现场地质条件、使用要求、上部结构类型、技术经济指标以及施工条件等多方面因素，给出理论可靠、技术可行、经济合理的软基优化处理方式。
　　2.软土路基处理原则
　　软土泛指淤泥及淤泥质土，是由滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。软土路基处理的效果直接影响到道路的使用寿命，若方式不当，易导致沉降、路基失稳、路面损坏等病害，危及行车安全。
　　城市道路软土地基的处理应满足沉降、稳定、承载力三方面的标准，并符合施工工艺要求。
　　路基沉降主要包括两部分，地基沉降和路堤本身的压缩沉降。地基沉降通过软基处理来达到目的，在桥梁、涵洞、一般路段及路基拼宽处路基沉降均应满足相应规范要求。
　　路基边坡稳定的实质就是控制边坡滑动，防止路基失稳主要通过增强土体的抗剪力和减少土体的滑动力两方面着手。
　　设置桥梁等构造物的软土路段，软土路基的处理应满足构造物的要求，路基承载力差，易导致机械无法在其层位上施工，软土处理时还应考虑施工工艺难度，采用技术成熟、施工可行的方案。
　　2.软土路基处理方法简述
　　常用的软土路基处理方法有换填法、人造硬壳层法、抛石挤淤法、碎石桩法、打入桩法、加载预压法、塑料排水板、深层搅拌法等，其适用情况，处理效果等效果各不相同。
　　如换填法，造价低工期短，但条件较高，仅适用于软土不深且厚度较薄的情况。加载预压及塑料排水板法对减少路基沉降有明显效果，但工期较长。人造硬壳层法对深、浅软土处理均可适用，但当路堤较高总体沉降量大时，其效果略显不足。深层搅拌桩法与打入桩法在处理深层软土上对于提高承载力、减少沉降提高稳定性方面均有较大改善，但两都各有特点，深层搅拌桩法工期长、造价高、施工检测困难；而打入桩工期短，检测方便，但需要基底存在可靠的持力层。熟悉各种软基处理方法的特性与效果，在软土路基优化设计中能起到重要作用。
　　针对道路的不同段落，软土处理的标准各不相同。根据处理标准与难度可分为：桥梁、涵洞、一般路段三个层次。软土处理首先应根据路基基底地质情况、道路填土高度、路基宽度、施工时间等因素进行计算，软基优化处理后应满足基底承载力、沉降量及稳定性的相应要求。
　　3.针对软基不同处理段落的优化
　　3.1桥头软基处理
　　桥头路基对基底承载力、沉降量及稳定性均有较高的要求，但由于填土较高，导致相应处理难度增加。
　　当桥头指标计算结果达不到规范要求时，可采用粉、湿喷桩，打入桩，堆载预压+排水，或直接采用堆载预压等方式处理。
　　堆载预压及塑料排水板费用最低，对软土的扰动较小，但需要较长预压期，若施工工期要求较低，软土含水量较大，可采用此法处理。若软土层含水量不大，可直接采用堆载预压的方式，使软土层在不扰动的前提下预先、均匀的发生沉降，以减少工后沉降量，维护地底层结构长期形成的稳定性。
　　粉、湿喷桩及打入桩（预应力空心管桩）处理软土效果均较好，各有优势。但由于粉、湿喷桩对环境影响较大，且检测困难，建议软土深度在6～20m范围内时采用预应力空心管桩处理，将桩打穿软土层直至软土层下的好土。当软土深度超过20m时，采用预应空心管桩处理桩长过长，会影响工程造价及使用效果。湿喷桩处理是利用深层搅拌机械，利用固化剂与桩间土组成复合地基，其处理对软土层以下土层的承载力要求比打入桩法较低，即使在不打穿软土层的情况下使用，也能收到较好的效果，因此在软土深度超过20m时推荐采用。
　　大部分不通航的小桥，桥头填土高度相对较低，当桥头地基承载力、沉降与稳定性指标满足规范与相应构造要求时，应尽量避免深层处理对软土层的扰动，采用人造硬壳层浅层+堆载预压处置或不处理。
　　3.2涵洞软基处理
　　涵洞的软基处理要求较桥头处理要低一些，但又高于一般路段。城市道路中涵洞大多设于无通航要求的河道水系之上，总体填高较桥梁低，由于涵洞采用浅基础，承受荷载后可随邻近道路一起沉降，导致涵洞与一般路段的沉降差较小，工后沉降控制标准比桥梁要低。软土段落涵洞处理主要是为了满足基底承载力的要求。
　　涵洞根据孔径的不同，对基底承载力的要求在100～150KPa之间，一般软土层地基承载力仅在40～90KPa左右，涵洞基础均应采取强化处理。处理方式宜采用换填土法、人造硬壳层法、深层搅拌桩（粉、湿喷桩）及预应力空心管桩法。
　　若基底稳定性较高，软土厚度在2米以内时，宜采用换填土法处理。若软土下的土层承载力较高，淤质土挖除后，可满足涵洞的相应要求。
　　人造硬壳层法适用性较强，既可挖除软土后在基底铺设，也可直接铺于软土层上。由于其中采用了土工材料，能在基底形成板体，既减少了不均匀沉降，也提高稳定性与承载力，且施工方便、工艺成熟、造价不高，在涵洞基底不符合要求，浅层换填达不到标准，但采用深层处理又不经济时推荐采用。
　　当涵洞填土较高，且基底软土层较厚时，采用浅层处理其沉降及稳定性计算结果可能仍不能满足相应规范要求，此类涵洞应采用深层打入桩或搅拌桩的处理方式，其选用原则与桥头处理类似。
　　挡墙等构造物对基底的要求与涵洞类似，处理方式基本相同。
　　3.3一般路段软基处理
　　一般路段软基处理主要可分为两部分：河塘路段及非河塘的普通路段。
　　河塘段由于基底较深，清淤后塘底基本均处于软土层位，若软土不深，可采用换填的方式处理，若深度较大，可直接在软土上施工人造硬壳层，增强承载力与稳定性。
　　普通段落应采用低路堤的处理原则，当软土层位于路基施工层以下时，应尽量避免对软土产生扰动，设计时可考虑采用加强路基、路面各层处理材料强度的方式来降低处理层厚度，避免软土层进入施工深度范围内，在软土层上工程性质较好的土层上进行路基处理。必要时还应增设土工材料以增强路基整体性和稳定性。
　　4.结束语
　　设计中对现场情况与软基处理方法的灵活把握，是软土路基优化的关键，并不在于技术的先进与否。每一种软土路基处理方法均有其针对性、适用范围以及局限性，设计过程中应根据现场实际情况、施工条件、土层特点选择符合要求的软土路基处理方法。对能达到处理效果的方法进行使用阶段技术可靠性、施工难易程度、工程造价、工期、对周围环境影响等方面的综合评比，才能确定最合理的软土路基处理方案。
　　【参考文献】
　　1.《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTJ017-96，人民交通出版社，1997。
　　2.黄兴安，《公路与城市道路设计手册》，中国建筑工业出版社，2004
　　3.韩莹莹，《软土地基处理方法综述及其应用》，中国水运，2007.6。
　　4.朱铃华，《软土地基处理方法研究》，科技信息，2009.35。

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