張新安

（鄭州市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院 河南 鄭州 450000）

0 前言

鄭州地區(qū)的公路工程中存在著較多的故河道、魚塘和新近的填土坑，這些路段存在的軟土若沒有及時(shí)處理，對(duì)公路工程將埋下較大的隱患， 致使公路路基存在不均勻性沉陷、路面開裂、路基下沉，嚴(yán)重影響公路工程的正常和安全使用。本文介紹了軟土路基的的鑒別方法、工程特性，并對(duì)換土墊層法和水泥粉噴樁復(fù)合地基方案作如下說(shuō)明，可供參照。

1 軟土的鑒別方法

軟土一般是在靜水環(huán)境或非常緩慢的流水環(huán)境下沉積，并經(jīng)生物化學(xué)作用形成的飽和軟粘土，由于他形成于水流不暢，飽和缺氧的靜水環(huán)境中，其有成質(zhì)含量一般較高，一般可達(dá)5-15%，最高可達(dá)25%，其顏色較深，一般呈灰色、灰綠色至灰黑色。 在公路工程的野外勘察和施工過(guò)程中，比較容易發(fā)現(xiàn)， 在軟土和正常沉積土之間有一條比較明顯的分界線，顏色呈灰色至灰綠色、 灰黑色的為近期形成的軟土或軟弱土。

軟土指天然孔隙比大于1.0， 且天然含水量大于液限的細(xì)粒土，包括淤泥和淤泥質(zhì)土，其天然孔隙比大于1.5 時(shí)稱為淤泥，其天然孔隙比大于等于1.0 小于1.5 時(shí)你為淤泥質(zhì)土，其沉積環(huán)境有濱海沉積、湖泊沉積、河灘沉積、沼澤沉積，在鄭州地區(qū)主要為河灘沉積和人類活動(dòng)影響下形成的魚塘、河渠和水庫(kù)的滲水、新近的填土坑等地方，其埋深和厚度一般小于10 米。

2 軟土的工程特性

軟土由于形成時(shí)間較短，含水量較大，其具有以下幾個(gè)特性：

2.1 觸變形：由于軟土抗剪強(qiáng)度較低，在受到振動(dòng)或擾動(dòng)后，其土體結(jié)構(gòu)將被破壞，強(qiáng)度大幅降低，易產(chǎn)生地基的側(cè)向滑動(dòng)、沉降和基礎(chǔ)下土體的擠出等現(xiàn)象。

2.2 高壓縮性：軟土屬高壓縮性土，其壓縮系數(shù)較大，一般為0.7-1.5MPa-1，最高可達(dá)3.5 MPa-1，該類土在建筑荷載長(zhǎng)期作用下有如下特征：建筑物沉降量較大而不均勻、沉降穩(wěn)定歷時(shí)較長(zhǎng)。

2.3 低透水性：軟土的含水量雖然較高（一般在50-70%，最大超過(guò)200%），但其透水性較差，特別垂直向透水性更差，垂直向滲透系數(shù)一般在i×（10-6-10-8）cm/s 之間， 對(duì)地基固結(jié)排水不利，如采用堆載預(yù)壓法對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，其處理時(shí)間較長(zhǎng)，且預(yù)壓荷載應(yīng)逐漸施加，確保每級(jí)荷載下地基的穩(wěn)定性，若加載較快，軟土將出現(xiàn)失穩(wěn)和剪切破壞。

2.4 不均勻性：由于軟土在沉積過(guò)程中環(huán)境的變化，多具有微層理構(gòu)造，既在軟土中夾有數(shù)量不等的薄層砂層、粉土等，這些夾層有利于軟土的沉降固結(jié)，但粉土和砂土的沉降量要比軟土沉降量小，會(huì)引起路基的不均勻性沉降。

3 換土墊層法

換土墊層適用于路基、涵洞、通道等淺基礎(chǔ)的地基的軟土處理，可提高地基承載力和減少地基的不均勻沉降。

3.1 換填材料

可視項(xiàng)目區(qū)條件、填料來(lái)源和性質(zhì)，酌情采用人工碎石、天然河流沖積的中砂、粗砂、礫砂、角礫、卵石或混合料，也可采用棄方石料等，但應(yīng)級(jí)配良好、不含植物殘?bào)w、垃圾等雜物，粒徑小于0.075mm 的部分不超過(guò)總重的9%，填料粒徑以不大于50mm 為宜。 對(duì)于可全部挖除的軟土，亦可采用素土、灰土、礦渣等材料全部換填壓實(shí)處理。

3.2 墊層設(shè)計(jì)

鑒于墊層比軟弱地基或軟土有較大的變形模量和強(qiáng)度，基礎(chǔ)底面的壓應(yīng)力通過(guò)墊層的擴(kuò)散作用分布到較大的面積上，致使墊層底面處附加壓應(yīng)力減小。 設(shè)計(jì)墊層的厚度z 應(yīng)根據(jù)其底面處地基修正后的容許承載力[fa]確定，并符合《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》﹝JTG D63-2007﹞下式要求：p0k+pgk≤γR[fa]

注：條形基礎(chǔ)為長(zhǎng)寬比等于或大于10 的矩形基礎(chǔ)。

墊層底面處的附加壓力Pok 與換填墊層的厚度和換填材料的壓力擴(kuò)散角有關(guān)，但墊層的厚度不宜小于0.5m，且不宜大于3m。

墊層頂面尺寸應(yīng)為基礎(chǔ)尺寸每邊加寬不小于0.3m，其寬度應(yīng)滿足基底壓力擴(kuò)散的要求，可按下式或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定：

b1=b+2ztanθ

3.3 墊層的施工

墊層處理地基是首先采用的方法，也是公路工程涵洞通道構(gòu)造物地基處理常用方法。 對(duì)于地下水位高，且其淺層地基土工程性質(zhì)差的地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)墊層厚度3 米時(shí)基坑開挖及墊層施工困難，可考慮與復(fù)合地基處理方案比較。 對(duì)于土質(zhì)軟弱地基，設(shè)計(jì)的墊層可一次攤鋪，其底部可酌情鋪一層片石﹝若地下水位高于墊層頂面，應(yīng)降水至墊層頂面下20 厘米﹞，攤鋪后不作碾壓，并在其頂面加鋪一層土工格柵。 此后可分層填土碾壓﹝填第一層土?xí)r，待靜壓出現(xiàn)彈黃變形應(yīng)立即停止，并轉(zhuǎn)入第二層填土，待靜壓不出現(xiàn)彈黃變形方可按正常壓實(shí)要求進(jìn)行路堤填筑施工﹞。

4 水泥粉噴樁復(fù)合地基

水泥粉噴樁復(fù)合地基適用于處理正常沉積的淤泥和淤泥質(zhì)土，可較大幅度提高復(fù)合地基的承載力，減少地基的沉降變形量，特別是在新老路基的交接部位對(duì)新建路基進(jìn)行處理時(shí)，可顯著降低新建路基的沉降量，減少新路基的沉降差。

4.1 固化劑

水泥粉噴樁的固化劑宜選用強(qiáng)度等級(jí)為32.5 級(jí)以上的普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比塊狀加固為7-12%，其他形式加固時(shí)水泥摻入比為15-20%， 若水泥摻入比低于5%時(shí)，水泥固化程度低，得不到應(yīng)有的加固效果。

4.2 復(fù)合地基設(shè)計(jì)

水泥粉噴樁的復(fù)合地基在初步設(shè)計(jì)時(shí)可按下列公式進(jìn)行估算，其復(fù)合地基承載力由單樁和樁間土共同承擔(dān)，其中樁體的單樁承載力由樁體的立方體抗壓強(qiáng)度平均值和樁周土的側(cè)阻力特征值按下列二個(gè)公式綜合確定，取二公式中的小值：Ra=up∑qsili+aqpAp和Ra=ηfcuAp， 其復(fù)合地基承載力特征值由以下公式確定：fspk=mRa/Ap+β（1-m）fsk。 在施工圖設(shè)計(jì)階段應(yīng)對(duì)本地基進(jìn)行工藝性試樁，其單樁承載力和復(fù)合于基承載力應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)確定，并根據(jù)試樁結(jié)果確定合適的樁距、樁長(zhǎng)和布樁方式。

4.3 水泥粉噴樁復(fù)合地基施工

水泥粉噴樁的施工條件一般要保證項(xiàng)目區(qū)具有三通一平的條件，且場(chǎng)地地層的雜填土、生活垃圾、建筑垃圾等已被挖除并換填素土壓實(shí)處理， 在施工前應(yīng)進(jìn)行工藝性試樁，數(shù)量不得小于2 根。

水泥粉噴樁的復(fù)攪工藝對(duì)單樁的承載力影響較大，我們?cè)跀?shù)個(gè)項(xiàng)目中無(wú)復(fù)攪的樁體，在開挖后其樁體豎向斷面呈土與水泥土的薄層狀構(gòu)造，為不均勻樁體；若采用復(fù)攪后，其樁體明顯較為均勻。 所以在復(fù)攪下沉?xí)r，也可采用噴粉的施工工藝，但必須確保全樁上下至少再?gòu)?fù)攪一次。

5 結(jié)述語(yǔ)

軟土路基在公路工程的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程是一個(gè)較為復(fù)雜的問題，因同一軟土路基，可采用多種不同的方法進(jìn)行處理，但考慮到工程造價(jià)、工期、施工條件和處理后的目的不一致，所以應(yīng)根據(jù)各種情況選擇一種較為合適的處理方法對(duì)路基進(jìn)行處理。

［1］工程地質(zhì)手冊(cè)[M].4 版.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

［2］JTG D63-2007 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].人民交通出版社.

［3］JTG D30-2004 公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].人民交通出版社.

［4］JGJ79-2002 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.