李華明

（四川樂漢高速公路有限責任公司， 四川 樂山 614000）

0 引言

軟土是近代形成的一種特殊的土質，它主要形成于濱海、湖泊、沼澤、河灘等地區(qū)。它具有工程性能差、天然含高水量、可滲透能力差、可壓縮能力大、抵抗剪切力的能力低、固結時間長、非常高的靈敏度等方面的特性。在國內外都具有非常高的分布性，尤其是沿海等經濟高速發(fā)展的地區(qū)，其成為工廠、城市小區(qū)、高速公路、飛機場、船舶碼頭等各種建筑的集中區(qū)，這就使得針對軟土的特性進行合理的、科學的研究變得十分重要，進行軟土地基的處治更是刻不容緩。

我們通常把軟土厚度超過10 米且軟土底板埋深超過25 米的軟土叫做深厚軟土?！豆奋浲恋鼗返淘O計與施工技術規(guī)范》（JTJ1017-96）僅僅對軟土的形成以及其具有的各種特性指標進行了標準的規(guī)定，但是在實際工程中，軟土作為影響高速公路質量的一個重要的方面，不但要研究其物理性能等方面，還要針對其埋藏深度進行合理科學的研究，其中深層軟土的埋藏深度情況更是至關重要，如果僅僅像對待傳統(tǒng)的淺層軟土一樣進行處理，不但會造成工程造價的浪費，還有可能造成極其嚴重的交通事故。

1 國內外針對軟土的研究

1.1 軟土的定義

關于軟土的定義，無論是國內各專業(yè)部門還是國外的相關單位都沒有統(tǒng)一的結論。有的就把軟土簡單的定義成主要由細顆粒土組成的一種土質。有的把那些具有含水高、孔隙比大、抗剪強度低、滲透系數(shù)低等物理性能的粘性土統(tǒng)稱為軟土。有的泛指那些由于近代沉積出現(xiàn)的剪切強度低，壓縮性能大的酥軟土層，其最重要的成分就是飽和軟黏土。有的指那些在靜水中亦或是在流速非常慢的活水中的細顆粒占大部分的沉淀物，還有的定義那些天然含水量大，壓縮性能強，承受載重性能弱的粘性土（比如淤泥、高飽和的粘性土等）。

1.2 軟土具有的工程特性

人類建筑施工的歷史已經有幾千年的時間，但是研究土質結構及其物理性能只有短短的幾十年，太沙基（K.Terzaghi）在1925 年推出其著作《土力學》前，也有許多的專家人士針對這方面的問題進行研究，但是人們還是習慣稱太沙基為土力學的奠基者，因為他是第一個對土質物理特性進行實際研究的人。我國在土質物理特性方面的研究已經進行了二十余年，針對我國的軟土工程問題進行了非常詳細的實驗和積累，對于國內各地分布的軟土的物理性能也有了基本的了解。在我國的環(huán)渤海地區(qū)、長江三角洲、珠江三角洲和福建省沿海地區(qū)以及貴州等省份、自治區(qū)都存在各種軟土土質，下表1 是各地方的軟土土質物理特性。

表1 軟土分布情況及其物理特性表

（%） （kPa） 2～12 50 1.70 1.42 39 22 3×10-8 9.5 60～48 寧波 12～28 38 1.86 1.08 36 21 7×10-8 7.2 2～14 45 1.75 1.32 37 19 7×10-6 11 舟山 17～32 36 1.80 1.03 34 20 3×10-7 6.3 溫州 1～35 63 1.62 1.79 53 23 19.3 3～19 68 1.50 1.87 54 25 8×10-8 20.3 福州 1～3 19～35 42 1.71 1.17 41 20 5×10-7 7.0 5～18 龍溪 0～6 89 1.45 2.45 65 34 23.3 廣州 0.5～10 73 1.60 1.82 46 27 3×10-6 11.8 深圳 0～20 73.2 1.58 2.07 56.8 33.6 3×10-7 17.4 10

可以得到，我國沿海地區(qū)的軟土物理特性主要有以下特點：

（1）軟土含水量較高，很多都在35%～90%之間，都超過了其自身的液限，這就表明這些地區(qū)的軟土土質的空隙中充滿了水分，使得整個土層結構處在流動亦或是流塑狀態(tài)下。

（2）軟土的孔隙比大都處在1.0～1.3 之間，有些地區(qū)的軟土孔隙比甚至超過了1.5，與之相對的壓縮系數(shù)是0.7～2.3Mpa-1之間，這說明這些軟土具有高壓縮性，當這些軟土遇到載荷作用時會發(fā)生大面積的沉降現(xiàn)象。

（3）軟土的滲透系數(shù)處于10-6～10-8中間，這些軟土一般都是以粘粒為主，使得其自身的滲透性非常低，當這種軟土在載荷作用下，其本身的沉降過程非常緩慢。

（4）這些地區(qū)的軟土不排水強度一般都處于5～30KPa 之間，強度較低，不能夠承受很大的載荷。

針對軟土中的這些物理特性，我國著名學者高國瑞教授進行了廣泛的研究工作，其他的學者也在這方面進行了深入的研究工作，在當今經濟發(fā)展情況下，軟土結構的研究得到了廣泛的關注。

2 我國高速公路軟土地基處治措施

深厚軟土在我國的經濟發(fā)達地區(qū)分布的非常廣泛，已經嚴重阻礙這些地區(qū)的工程建設，對其經濟發(fā)展造成了嚴重的影響。結合國內外已經成功的案例進行研究發(fā)現(xiàn)，可以得到比較常見的幾種處治方案。

2.1 預應力混凝土管樁技術

預應力管樁主要是由樁基、樁尖及其樁帽組成，其中的樁身以及樁頂都要預先在相應的工廠依據(jù)所要求的實際標準進行生產，然后統(tǒng)一進行裝備，樁帽一般采用C30 鋼筋混凝土。在施工的過程中要使用壓樁機把整個預應力樁柱靜壓入地基當中。因為預應力管樁具有極其高的強度特性，它可以和地基一起組成復合地基，提高深層軟土地基的承載能力和減少沉降量，達到科學合理地加固處治軟土地基的目的。

2.1.1 預應力管樁設計參數(shù)

預應力管樁的成本價格較高，一般只在橋頭或者局部其他工藝無法處治的軟土段進行處治。在處治施工過程中，為了能夠起到有效加固軟土的作用，一般都采用從兩側向中間施工的工序，橋頭施工時預應力管樁的間距在2～2.4m 之間，橋頭過渡段預應力管樁的距離在2.5～2.8m 之間。預應力管樁的樁徑通常采用300 ～400mm，管樁的壁厚一般都是采用50～55mm。預應力管樁的樁身通常都是利用C60 的混凝土進行張拉預制，樁帽一般都是采用C30 混凝土，尺寸一般為100cm×100cm×35cm。

2.1.2 預應力管樁的質量檢測

預應力管樁的質量檢測詳細情況參見表2，在檢查預應力管樁的樁位時一般要包含橫縱兩個方向。

表2 預應力管樁質量查驗表

2.2 水泥混凝土薄壁筒樁技術

水泥混凝土薄壁筒樁采取振動沉模、內管排土、現(xiàn)場灌注混凝土、振動拔管工藝成樁，依靠筒樁與樁間土共同承擔荷載，并通過在樁頂設置的褥墊層調整樁土之間的荷載分擔比例，減少應力集中，對軟土地基起到很好的加固作用。

2.2.1 筒樁設計參數(shù)

水泥混凝土薄壁筒樁在平面上一般采取正三角形的方式進行布置，通常用自動排土振動進行澆筑。水泥混凝土薄壁筒樁一般在橋頭路段的間距是2.3～2.5m；在橋梁施工的橋頭過渡路段的間距一般為2.5～3.3m。水泥混凝土薄壁筒樁的直徑一般是100cm，筒壁的厚度一般是12cm，筒壁通常是采用C25 素混凝土澆筑，筒樁的樁帽采用C30 混凝土進行澆筑，筒樁樁帽的尺寸大小一般為150cm×150cm×35cm。

2.2.2 筒樁的質量檢測

水泥混凝土薄壁筒樁在建筑施工結束一段時間后要進行系統(tǒng)的質量檢測，其中養(yǎng)護齡期通常都是28d。

（1）施工過程中允許出現(xiàn)的偏差如表3

表 3 水泥混凝土薄壁筒樁施工允許誤差表

單樁灌注量/% 大于設計 查施工記錄 單樁、復合地基承載力/kpa 大于等于設計 查驗0.5～2.0% 樁身完整度 小應變，抽驗2%

（2）在成樁7d 內，施工單位先行自檢，然后觀察樁體的具體情況以及均勻程度，檢查的數(shù)量應該為總體的1%，挖開的深度不能小于3 米，然后進行記錄，如果發(fā)現(xiàn)混凝土質量較差的情況，應該及時進行補樁處理。

（3）在成樁28d 后，針對不同軟土地基的情況，不同樁長路段等條件進行具體的取樣調查，然后進行無側限抗壓強度實驗，抽查的數(shù)量應該為樁數(shù)的0.5～ 1%，而且每個工點的數(shù)量不少于5 根。

2.3 Y 形沉管灌注樁技術

此技術由圓形沉管灌注樁發(fā)展而來，在傳統(tǒng)的沉管灌注樁基礎上加以改進，它充分利用了異形樁樁側表面積增加的特點，使得樁側摩阻力大幅增加，其斷面形狀為三段圓弧線向內，外加三個尖角組成的曲邊三角形。該技術利用現(xiàn)有沉管灌注樁施工設備，采取振動沉模成孔，現(xiàn)場澆筑，樁頂預插鋼筋，待樁體達到一定強度后，澆筑樁帽，并在樁頂設置褥墊層，形成復合地基。

2.3.1 Y 形沉管灌注樁設計參數(shù)

在相同截面面積的情況下，不同外包圓半徑、不同模板弧度的Y 形樁異性優(yōu)化效應不同，模板弧度越大，異形優(yōu)化效應越明顯，同時為保證施工中混凝土的充盈，目前普遍采用模板弧度為60 度，外包圓尺寸為399.5mm 和311.7mm 兩種，在距樁頂1.5m 范圍內，斷面采用正三角形。

2.3.2 Y 形沉管灌注樁的質量檢測

其偏差檢驗一般包含樁徑、樁長、垂直度、單樁灌注量以及Y 形樁的強度等方面，其余檢驗內容與水泥混凝土薄壁筒樁的要求基本保持一致。

3 結束語

我國的高速公路建設正處于快速發(fā)展時期，路線的選擇不可避免的處于各種深厚軟土區(qū)域，所以這方面的研究工作已經變得至關重要。首先，本文對軟土地基的定義和工程特性進行了系統(tǒng)的闡述和說明，然后對國內外軟土土質物理力學特性的研究工作進行了簡單的介紹，對我國的軟土地基分部區(qū)域和其物理力學特性進行了分析，最后針對高速公路軟土地基的處置措施進行了方案的列舉，簡單分析了各種處理方案的設計參數(shù)和檢測方法。通過本次高速公路深厚軟土地基處治技術的探討，希望能對今后工程建設中類似的軟土地基處治工作起到一定的借鑒和參考作用。