杜文武

【摘 要】如果將公路工程軟土地基盡早處理能充分保證軟基沉降穩(wěn)定的時(shí)間，這樣能有效為工程的質(zhì)量提供保障，從而有效加快土方填筑施工的進(jìn)度。本文從以下兩個(gè)方面介紹軟土地基處理的方法：排水固結(jié)法、置換及拌入法。施工時(shí)可根據(jù)工程實(shí)際情況， 選擇切合可行的方法進(jìn)行軟土地基處理。

【關(guān)鍵詞】公路工程；軟土地基；處理措施

在我國公路建設(shè)過程中，往往會(huì)遇到諸如工程地質(zhì)不良的軟土地基問題。軟土地基主要具有以下特點(diǎn)：天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)慢等。軟土地基因這些特性給公路建設(shè)也帶來了不少麻煩，不僅增加了施工的難度而且嚴(yán)重影響了工程的質(zhì)量。若是在軟土地基上進(jìn)行公路修建則會(huì)很容易導(dǎo)致工程的質(zhì)量降低，還有可能會(huì)導(dǎo)致以下問題發(fā)生：地基抗剪強(qiáng)度不夠可能會(huì)造成路堤側(cè)向整體滑動(dòng)，從而導(dǎo)致邊坡外側(cè)土體隆起。如果構(gòu)筑物與路堤銜接處產(chǎn)生沉降不僅會(huì)導(dǎo)致橋頭跳車及路面破壞等情況的發(fā)生，而且還會(huì)導(dǎo)致橫坡變緩，造成路面積水。由此看來，軟土地基處理作為公路建設(shè)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)對(duì)工程施工的質(zhì)量有著重要影響。進(jìn)行軟土基底處理不僅可以有效改善軟土地基的工程性質(zhì)還能有效滿足建筑物對(duì)地基穩(wěn)定和變形的要求，此外，對(duì)軟土地基進(jìn)行處理還有利于改善地基土的滲透性和變形特性，對(duì)于提高其抗剪強(qiáng)度和抗液化能力也有著重要作用。據(jù)此，本文從排水固結(jié)法和置換及拌入法這兩個(gè)方面著重探討了公路工程軟土地基處理的措施。

1.排水固結(jié)法

排水固結(jié)法主要可以解決穩(wěn)定問題和沉降問題，排水固結(jié)法通過有效增加地基土的抗剪強(qiáng)度來提高地基的穩(wěn)定性和承載力，因?yàn)楣肥菞l帶狀荷載，其受力面積在橫斷方面較小，施工時(shí)要特別注意其穩(wěn)定問題。排水固結(jié)法使地基在加載預(yù)壓期間進(jìn)行有效的沉降，使軟土地基在修筑路面之前都能完成沉降工作，這有利于路面在使用期間不會(huì)產(chǎn)生沉降問題，延長(zhǎng)了公路的使用壽命。

排水系統(tǒng)的設(shè)置主要是在改變?cè)械鼗潘吔鐥l件的基礎(chǔ)上有效增加孔隙水排出的通道， 這樣就有效縮短了孔隙排水的距離。加壓系統(tǒng)是一種荷載，能起到固結(jié)的作用，能有效增加地基土的固結(jié)壓力，從而使地基產(chǎn)生固結(jié)。飽和軟粘土地基在荷載作用下有利于將孔隙中的水慢慢排出，慢慢減小孔隙體積從而使地基發(fā)生固結(jié)變形。此時(shí)，孔隙也會(huì)隨著超靜水壓力慢慢消散，這就使有效應(yīng)力逐漸得到了提高，從而使地基土的強(qiáng)度呈緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)。使土層發(fā)生固結(jié)的方式被稱為豎向排水固結(jié)。由固結(jié)理論可以得出：粘土固結(jié)所需的時(shí)間與排水距離的平方是緊密相關(guān)的，它們是成正比的關(guān)系，如果土層較厚則其固結(jié)的時(shí)間也較長(zhǎng)，縮短土層固結(jié)時(shí)間的有效途徑就是增加土層的排水途徑、縮短排水距離。利用砂井、塑料排水板等豎向排水體就能有效提高土層固結(jié)的效率。

排水固結(jié)法對(duì)于加固軟粘土路基有著重要作用， 為有效保證排水固結(jié)法的效果應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手： 首先將水平排水墊層鋪設(shè)好，其次將豎向排水體進(jìn)行有效設(shè)置， 最后進(jìn)行分層填筑路基施加固結(jié)壓力。施工人員在進(jìn)行塑料板施工的過程中，要特別注意塑料板濾水膜是否能有效保證排水通暢， 施工人員應(yīng)特別注意轉(zhuǎn)盤和打設(shè)工作的進(jìn)行以免破壞濾水膜， 濾水膜一旦受損則會(huì)很容易造成淤泥進(jìn)入板芯，這就會(huì)引起疏水孔被堵塞， 嚴(yán)重影響塑料板的排水效果。如果濾水板遭到損壞， 應(yīng)及時(shí)將濾水膜將破壞部分補(bǔ)好，待濾水膜補(bǔ)好后再進(jìn)行使用。為有效避免塑料板在提升的過程中斷開應(yīng)將塑料板牢固連接， 樁尖平端要與導(dǎo)管靴進(jìn)行有效配合， 這樣能有效避免錯(cuò)縫等情況的發(fā)生， 這樣也起到了防止淤泥在打設(shè)過程中進(jìn)入導(dǎo)管的作用從而增大了對(duì)塑料板的阻力。施工人員在施工過程中要嚴(yán)格控制間距與深度，為有效減小板與導(dǎo)管阻力施工人員在施工的過程中最好采用濾水膜內(nèi)平搭接的方法， 應(yīng)將外部濾水膜重疊好，這樣能有效保證輸水通道的暢通無阻， 并且能保證足夠的搭接強(qiáng)度， 搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于20cm， 在進(jìn)行板頭的埋入工作時(shí)最好在當(dāng)天完成，這樣能有效避免排水通道阻塞，在排水板打好之后應(yīng)避免機(jī)械在砂墊層上通過， 這對(duì)于板頭的保護(hù)具有重要作用。當(dāng)排水系統(tǒng)完成之后就可以進(jìn)行下一步的工作，施工人員可以分層將路基進(jìn)行填筑， 施工人員對(duì)地基施加固結(jié)壓力，這時(shí)施工人員應(yīng)多多觀測(cè)地基的沉降變化，等到路基的填筑工作完成之后就可以開展施工工作了。

預(yù)壓法是在加壓系統(tǒng)中用填土等外荷載對(duì)地基進(jìn)行預(yù)壓的方式，這種方式通過增加總應(yīng)力能使孔隙水壓力有效消散從而增加有效應(yīng)力。

預(yù)壓法主要是通過增加外荷的方式來提高路基的壓實(shí)度的，此外，同時(shí)期地基內(nèi)部的抗剪強(qiáng)度不能小于其荷載產(chǎn)生的剪應(yīng)力，否則會(huì)造成路基不穩(wěn)定，地基被剪切損壞等情況的發(fā)生，這會(huì)給公路施工帶來極大的麻煩。因此，施工人員在使用預(yù)壓法進(jìn)行軟土地基處理的過程中應(yīng)使用勻速進(jìn)行加載，并對(duì)路基的沉降情況進(jìn)行及時(shí)有效的觀測(cè)，這樣能有效提高路基的穩(wěn)定性。真空預(yù)壓能使粘土層產(chǎn)生固結(jié)壓力，真空預(yù)壓是水位和電滲排水在總應(yīng)力不變的情況下增加有效應(yīng)力的方法，它是通過減小孔隙水壓力的方式來增加效應(yīng)力的，降低地下水位和電滲法特別適用于軟土地基的處理。砂井是在地基中設(shè)置豎向排水體的主要方法，由于袋裝砂有節(jié)省砂料， 連續(xù)性好，不致因地基變形而折斷以及施工方便的特點(diǎn)因而被廣泛用于我國的公路施工中。目前在豎向排水體中運(yùn)用得較多的是排水板，此種排水板帶有孔道在插入土中就形成了豎向排水通道，運(yùn)用排水板進(jìn)行施工的好處就是操作簡(jiǎn)單便捷。塑料排水板的組成部分是芯板和濾膜，它不僅具有排水通暢的優(yōu)點(diǎn)而且還具有質(zhì)量高、耐性好以及強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。它的組成部分是芯板和濾膜，芯板兩面有間隔溝槽的板體，它可以由聚丙烯加工而成，或者使用或聚乙烯塑料加工而成。地基的有效排水需要過濾膜的滲透性好，過濾膜與粘性土接觸后滲透系數(shù)應(yīng)大于中粗砂， 從而保證排水溝槽的暢通。其中，塑料板發(fā)揮排水作用的關(guān)鍵問題是塑料排水溝槽斷面不因受土壓的作用而減小。

2.置換及拌入法

除了排水固結(jié)法外，還有一種有效處理軟基的方法是置換及拌入法，施工時(shí)使用這種方法的目的是提高原土的利用率，將軟基經(jīng)過有效的處理之后來承受相應(yīng)的外荷載。置換及拌入法通常使用的方法有脫水、壓密、固化、加筋等。深層攪拌法是置換拌入法的一種， 它主要用于對(duì)飽和軟粘土地基進(jìn)行加固，深層攪拌是通過深層攪拌機(jī)械進(jìn)行的，這種機(jī)械具有特殊性，它能在地基深處對(duì)軟土和固化劑進(jìn)行強(qiáng)制攪拌， 從而使固化劑和軟土產(chǎn)生物理反應(yīng)以及化學(xué)反應(yīng)，這樣就能使軟土硬結(jié)成優(yōu)質(zhì)地基，這種地基具有整體性、穩(wěn)定性的特點(diǎn)。水泥系深層攪拌能有效將水泥攪拌形成水泥土樁， 這種水泥樁樁徑0.5m， 長(zhǎng)度在10-18m 左右，它能有效加固各種成因的飽和軟粘土。目前，我國有以下幾種土質(zhì)是使用深層攪拌法進(jìn)行加固的，如淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土以及亞粘土等。通常情況下，如果粘土礦物含有高嶺石、多水高嶺石、蒙脫石等，其軟土加固效果要更好一些。

粉噴樁的施工機(jī)械主要由以下幾個(gè)部分組成：鉆機(jī)、粉體發(fā)射器、空氣壓縮機(jī)以及攪拌鉆頭。鉆機(jī)作為粉體樁機(jī)械的重要組成部分對(duì)機(jī)械施工的效果有重要影響，將鉆機(jī)及桅桿架安裝在載體上可以有效提高運(yùn)輸?shù)男?，鉆頭的直徑一般為500mm，鉆頭的提升力較大，具有正向鉆進(jìn)， 反轉(zhuǎn)提升功能，并能有效實(shí)現(xiàn)機(jī)械均速提升，為工程質(zhì)量提供有效保證。粉體發(fā)射器能夠定時(shí)、定量為施工機(jī)械發(fā)送粉體材料， 粉體發(fā)射器作為加固軟土地基的施工機(jī)械中的關(guān)鍵設(shè)備對(duì)于樁體的質(zhì)量有著關(guān)鍵影響?？刂妻D(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速能有效控制粉體的輸出量，其主要的一個(gè)缺點(diǎn)就是受加固工程地質(zhì)條件和加固深度的控制。粉體噴射攪拌法是通過機(jī)械強(qiáng)制攪拌的方式將水泥攪拌成型， 因此，粉體噴射攪拌法不需要將所用空壓機(jī)的壓力設(shè)置較高，此外，空壓機(jī)的風(fēng)量也應(yīng)適當(dāng)調(diào)整，不宜過大。

換填法就是將一些穩(wěn)定性較好的土代替一些軟弱土質(zhì)，并將基礎(chǔ)地面以下不太深的軟弱土層挖去，公路施工中通常采用的是開挖換填天然砂礫，就是用挖掘機(jī)挖除地面不太深的影響地基穩(wěn)定的淤泥軟土，一般要將挖掘的深度控制到2米以內(nèi)，挖掘動(dòng)作完成以后再用天然砂礫進(jìn)行填筑，一般所采用的施工方法是分層填筑、分層壓實(shí)、分層檢測(cè)壓實(shí)度。這能有效改變地基的承載力特性，對(duì)于抗變形和穩(wěn)定能力的提高也大有幫助。在進(jìn)行砂礫填換的過程中，為了有效保證填換的效果，施工時(shí)應(yīng)充分考慮換填的天然沙礫中石頭的粒徑、含量和級(jí)配，在進(jìn)行填換前，有必要對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，從而有效避免沉降問題的發(fā)生。

為了有效提高地基的加固效果，施工單位有必要事先對(duì)地基施工進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)地基的實(shí)際情況設(shè)計(jì)出有效的施工方案，然后再根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求打試樁， 將施工中的各種參數(shù)確定下來。為了有效保證樁的質(zhì)量，施工人員在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制施工中的各種參數(shù)。在進(jìn)行粉噴樁施工的過程中， 如果因?yàn)榈乇韺佑矚ぬ《荒艹惺苁┕C(jī)械重量， 則需要在地表層上鋪填砂、礫石進(jìn)行墊層， 這樣有利于機(jī)械正常施工， 減少了鉆頭施工的困難。

3.結(jié)束語

軟土地基處理方法多種多樣，每一種處理方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，不同的土類需要使用不同的方法進(jìn)行處理。施工時(shí)必須根據(jù)工程的實(shí)際情況來選定施工方案，選擇一種技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工可行的方案，在對(duì)地基進(jìn)行處理的過程中既可以采用單一的地基處理方法，也可以采用綜合處理的方法。排水固結(jié)法與置換及拌入法各有優(yōu)劣，排水固結(jié)法通常情況下所需時(shí)間較長(zhǎng)， 粉體噴射法則可以較快提高地基的強(qiáng)度， 一般在工期緊迫時(shí)常采用此種方法。為了有效提高地基的加固效果，施工時(shí)不僅要使用正確的處理方法還應(yīng)提高自身的施工技術(shù)。

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