葉紹洪

1 引言

軟基是指內(nèi)聚力小，抗剪強(qiáng)度低，孔隙比大，壓縮性高的淤泥、淤泥質(zhì)土及其它高壓縮性土。軟基具有強(qiáng)度低，壓縮性大、透水性小等特點(diǎn)。軟土地基的強(qiáng)度、變形隨時(shí)間的變化而變化，其變化規(guī)律與土的類別、性質(zhì)、邊界排水條件、受荷載形式、時(shí)間等諸多因素有關(guān)，要了解軟土地基的強(qiáng)度、變形規(guī)律就必須了解以上因素。因此修建在軟土路基上的公路、橋梁等工程必須重視實(shí)地調(diào)查研究，提出切實(shí)可行的技術(shù)措施及適宜的處理方法。

軟土加固技術(shù)從原理上可以分為以下幾類：①改良土質(zhì)；②換置；③補(bǔ)強(qiáng)?，F(xiàn)在在高速公路建設(shè)中經(jīng)常應(yīng)用以下方法：置換法、固結(jié)法、降低應(yīng)力法、反壓護(hù)道、擠密法、土的加勁（土工布、加筋土、土工格柵）,以及化學(xué)加固法等。從以上軟基處理方法在工程實(shí)際中的應(yīng)用情況來(lái)看，對(duì)其效果評(píng)價(jià)不一。在如此多的軟基處理方法中，究竟哪種情況需要哪種方法，方法的適用范圍如何。下面對(duì)這幾種方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

2 軟基的幾種處理方法

2.1 深層攪拌樁法

深層攪拌樁的處理范圍：①橋臺(tái)（包括橋形通道）臺(tái)背附近20米以內(nèi)；②管涵基底及基礎(chǔ)邊緣外延3米左右；③箱涵、蓋板涵及箱形通道基底及基礎(chǔ)外延5米左右。攪拌樁樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)以經(jīng)濟(jì)合理，滿足沉降量及承載力要求為原則，當(dāng)軟基不太厚時(shí)。考慮到現(xiàn)有樁基的施工能力及樁身的質(zhì)量保證，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)不宜大于15米。施工時(shí)施工場(chǎng)地應(yīng)事先平整清理地表障礙物。施工可按以下步驟進(jìn)行：①深層攪拌樁機(jī)械就位；②預(yù)攪下沉；③噴灰（或噴漿）攪拌提升；④重復(fù)攪拌下沉；⑤重復(fù)攪拌提升至孔口；⑥關(guān)閉攪拌機(jī)械。

深層攪拌樁是一種快速處理軟基，減少工后沉降較為理想的方法，可用于結(jié)構(gòu)物處如涵洞、通道、橋臺(tái)的軟基處理，它一般比排水固結(jié)方法節(jié)省工期，但應(yīng)注意它的造價(jià)約是排水固結(jié)法的3～5倍（石灰攪拌樁約為3倍，水泥攪拌樁約為5倍）。由于經(jīng)深層攪拌樁處理的軟基沉降量很小這為公路上軟土路段常見(jiàn)的橋臺(tái)跳車問(wèn)題提供了一條解決途徑。

2.2 排水固結(jié)法

在軟土地基中打入砂井，經(jīng)過(guò)預(yù)壓加速地基土固結(jié)從而提高地基土強(qiáng)度。美國(guó)在30年代首次在加州公路上應(yīng)用砂井預(yù)壓法，獲得滿意效果。隨著其應(yīng)用及發(fā)展，后又分成幾種新的方法如袋裝砂井法、塑料芯極排水法、真空排水預(yù)壓法及降水預(yù)壓法。

2.3 輕型填料法

即用密度小的煤渣等重量輕的填料為原料，盡量減少地基沉降保持填土穩(wěn)定。近年來(lái)，國(guó)外很多國(guó)家采用高分子材料作為填方材料使用。如挪威和美國(guó)采用超輕量材料的抱沫聚苯乙烯作為道路填方材料及軟基橋臺(tái)引道填方。對(duì)于改善地基沉降有良好效果。此后法國(guó)、日本也相繼將該法用于具體工程中。

3 復(fù)合地基法的應(yīng)用

按一定間距和分布，在軟土層中打設(shè)許多樁柱以形成復(fù)合土層，由復(fù)合土層組成的地基即為復(fù)合地基。

樁一網(wǎng)復(fù)合地基，就是樁和網(wǎng)的組合，這種地基是指天然地基經(jīng)過(guò)處理，下部土體得到豎直向“樁”的加強(qiáng)，然后在該區(qū)上部鋪設(shè)水平向“網(wǎng)”（土工合成材料）。由此形成加筋土復(fù)合地基加固區(qū)，使網(wǎng)一樁一土協(xié)同作用，共同承擔(dān)荷載。樁一網(wǎng)復(fù)合地基體系從上到下由三部分組成：①上部加筋土（路堤）；②中部加筋褥墊層；③下部樁土加固區(qū)。其中②、③兩部分對(duì)荷載應(yīng)力具有較明顯的擴(kuò)散作用，可有效減小地基沉降量。

樁一網(wǎng)復(fù)合地基中的加筋褥墊層具有應(yīng)力擴(kuò)散作用，但當(dāng)?shù)撞枯^寬時(shí)，這種擴(kuò)散衰減效果不明顯，即存在所謂的“尺寸效應(yīng)”。

水泥深層攪拌樁法加固軟土路基，不需預(yù)壓期，受自然因素影響小，再配以上部鋪網(wǎng)，工藝簡(jiǎn)單，兼有多種效能，可在處理淤泥等軟土地基的工程中應(yīng)用。

3.1 適用路段

①高填方橋頭路段，對(duì)橋頭高路堤下的厚層軟土地基，若采用排水方案，即使預(yù)壓期較長(zhǎng)，也難以達(dá)到工后沉降標(biāo)準(zhǔn)，易形成臺(tái)階，路面要隨著沉降的持續(xù)發(fā)生不斷整修。采用復(fù)合地基方案并結(jié)合搭板過(guò)渡能較好的解決這一問(wèn)題，處理范圍以沿路線方向臺(tái)背附近20～50米為宜，具體視橋梁規(guī)模、路堤高度和軟土厚度確定。②橫穿公路構(gòu)造物段，主要是箱涵、蓋板涵路段。

3.2 技術(shù)要求

①工后沉降。經(jīng)復(fù)合地基處理后的工后沉降。橋頭路段不大于5cm，涵洞與通道基礎(chǔ)不大于10cm。②地基承載力。復(fù)合地基承載力應(yīng)滿足各段高速公路原設(shè)計(jì)要求。③地基穩(wěn)定性。復(fù)合地基穩(wěn)定性應(yīng)滿足設(shè)計(jì)填土高以及路面荷載作用下的穩(wěn)定性。

3.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

①樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)以經(jīng)濟(jì)合理，滿足沉降量和承載要求為原則，但軟土不太厚時(shí)（約10m）可穿透軟基。樁體的平面布置通常有等邊三角形和正方形兩種，粉噴樁的設(shè)計(jì)為50cm.碎石樁設(shè)計(jì)為80cm，樁間距可通過(guò)計(jì)算確定。②不同結(jié)構(gòu)物和路段處理方案

a橋頭軟基：橋臺(tái)臺(tái)后路段復(fù)合地基的設(shè)計(jì)應(yīng)注意主次分明均勻過(guò)渡，沿路線方向設(shè)計(jì)可分為兩部分，橋臺(tái)搭板區(qū)是對(duì)不均勻沉降最為敏感的部位，應(yīng)采用較小的樁間距，這一部分設(shè)計(jì)長(zhǎng)度應(yīng)包括整個(gè)搭板，并不宜小于10m；緊接后面的路段為過(guò)渡區(qū)?？刹捎弥械鹊拈g距。另外路肩外側(cè)路基部分，其樁柱間距以相應(yīng)于內(nèi)側(cè)適當(dāng)加大，樁長(zhǎng)也可以適當(dāng)減少。

b涵洞與通道：涵洞與通道對(duì)地基的承載力要求由其基底平均壓應(yīng)力大小確定。箱形涵洞和箱形通道為整體性好的的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，剛度大，基底壓力較小，因此對(duì)軟基的適應(yīng)性較強(qiáng)。

3.4 計(jì)算方法與施工技術(shù)

關(guān)于樁柱的單樁承載力以及網(wǎng)的拉力計(jì)算可參閱國(guó)標(biāo)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》和有關(guān)地基處理手冊(cè)。不同地區(qū)軟土地基有各自的特點(diǎn)，在選定高速公路軟基處理方法前，應(yīng)做詳細(xì)的地質(zhì)勘察、計(jì)算、經(jīng)濟(jì)分析和一些試驗(yàn)段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，多種因素影響著處理方法的選擇，高速公路軟基處理方法無(wú)一定的模式但卻有一定的原則，這就要依據(jù)土力學(xué)基本原理，以及根據(jù)地基特點(diǎn)選擇合理可行的方法，達(dá)到如下基本要求：地基須滿足施工期穩(wěn)定、側(cè)向變形和差異沉降盡可能小、工后沉降滿足規(guī)范要求、技術(shù)可行、施工方便、經(jīng)濟(jì)合理、滿足環(huán)保等要求。

[1]地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京，中國(guó)計(jì)劃出版社，2005.