劉楚，文琰

（九江市規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，江西九江 332000）

0 引言

軟土地基處治效果直接影響公路路基的施工質(zhì)量和運(yùn)營壽命。目前國內(nèi)外學(xué)者和工程人員針對(duì)軟土地基處理及設(shè)計(jì)開展研究，如趙霄[1]基于實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性原則，總結(jié)了軟土地基的特點(diǎn)和處理過程中的常見問題，分析了換填法、排水固結(jié)法、深層攪拌樁法等的工作原理、施工要點(diǎn)和處治效果；郝明鋒[2]使用有限元軟件PLAXIS建立路基二維平面模型，分析了不同填土高度、填土速率下軟土路基的穩(wěn)定性，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 軟土工程性質(zhì)和處治原則

1.1 軟土工程性質(zhì)

（1）軟土定義

軟土一般存在于池塘、湖泊等水流不暢路段，形成條件較為復(fù)雜，經(jīng)過長時(shí)間物理化學(xué)作用固結(jié)而成。由于軟土可能長期處在靜水、水流速度緩慢的環(huán)境中，受到水流沖刷作用顆粒小，以黏粒和粉土為主，同時(shí)土顆粒主要礦物成分是有機(jī)礦物質(zhì)，使得顆粒表面有大量負(fù)電荷，和水分子產(chǎn)生劇烈化學(xué)反應(yīng)，在土顆粒表面產(chǎn)生厚度較大的結(jié)合水膜，使得軟土中含水量和空隙較大，土體不易壓實(shí)。同時(shí)，在外界荷載作用下，軟土具有顯著結(jié)構(gòu)性和流變性[3]。

（2）軟土判別

軟弱土層的存在會(huì)給公路路基設(shè)計(jì)帶來一定的困難，故軟土路基的設(shè)計(jì)前提是準(zhǔn)確判定軟土的分布范圍、厚度等，以選擇合理的處治方法，確保路基施工和后期運(yùn)營的安全性。

《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（J158—2006）是從含水率、孔隙比、壓縮系數(shù)、強(qiáng)度等參數(shù)來判別軟土，必須同時(shí)滿足含水率大于液限、孔隙比大于1、壓縮系數(shù)不小于0.5Mpa-1、強(qiáng)度小于0.8Mpa；

《軟土地區(qū)工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JGJ96—2011）中規(guī)定，軟土具有三大特征：①土體外觀呈灰色，顆粒為細(xì)黏土；②天然含水率不小于液限；③天然孔隙比大于1。

在交通領(lǐng)域，軟土路基的設(shè)計(jì)和施工主要參考《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（JGJO26—2013），該規(guī)范規(guī)定含水量高、壓縮性強(qiáng)、空隙多、強(qiáng)度低的細(xì)顆粒黏土為軟土，相關(guān)判別參數(shù)見表1[4]：

表1 軟土判別參數(shù)

1.2 軟土處治原則

在軟弱土層修建公路路基容易出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)、溜塌、路面縱向裂縫等病害，因此在處理軟土地基時(shí)要保證路堤在施工和運(yùn)營期間的穩(wěn)定性，以免路基在車輛反復(fù)荷載和各種臨時(shí)堆載的作用下出現(xiàn)剪切破壞；確保普通路基和橋頭路基的沉降符合規(guī)范要求，以免路基沉降破壞路面結(jié)構(gòu)層，影響行車安全性和舒適度。

軟土地基處理時(shí)應(yīng)遵循以下原則：①滿足相關(guān)規(guī)范。規(guī)范是開展公路設(shè)計(jì)的依據(jù)，必須小于軟土路基沉降控制標(biāo)準(zhǔn)；②因地制宜。軟土路基設(shè)計(jì)不能憑空想象，僅依靠工程類比，還要結(jié)合公路所處的水文、氣候、地質(zhì)、筑路材料、環(huán)境保護(hù)等條件，確定合理的處理措施；③經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)人員應(yīng)在滿足路基安全的前提下，選擇性價(jià)比高的處理技術(shù)；④方便施工。軟土地基的處理方案要確保施工的可行性，不得嚴(yán)重影響施工工期，保證施工質(zhì)量。

2 軟土地基處理技術(shù)對(duì)比分析

2.1 換填法

換填法是軟土地基處理的最常見方法之一，該方法通常是用在厚度較?。èQ3m）的軟土地基中，如淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土等。換填法的處治原理是先將路基地面線以下的軟土通過機(jī)械設(shè)備挖除，然后再回填強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好的碎石、礫石等石料，回填壓實(shí)至設(shè)計(jì)文件要求的壓實(shí)度（如圖1所示），從而提高軟土地基的承載力，加快軟土排水固結(jié)速度，降低地基施工期間沉降和工后沉降。軟土地基換填所需的材料在進(jìn)場后應(yīng)分批進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，不能只依靠材料供應(yīng)單位提供的質(zhì)量合格證明，以避免材料質(zhì)量不合格導(dǎo)致后期病害。

圖1 軟土地基換填示意圖

2.2 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法處理深度在3～6m，施工工藝簡單，施工速度快，一般是通過起吊機(jī)械設(shè)備將某重量的重錘起吊到空中一定高度，使重錘自由降落至原地面線。如果軟土地基所處路段距離建筑物或村莊等對(duì)噪聲敏感點(diǎn)較近，不宜采用強(qiáng)夯法，不得不采用時(shí)，必須采取防震、隔振措施。

2.3 預(yù)壓法

公路軟土地基預(yù)壓方法常見的有堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓。預(yù)壓法通常不單獨(dú)使用，而是和袋裝砂井、塑料排水板等豎向排水體聯(lián)合使用。

堆載預(yù)壓法是利用砂石料對(duì)軟基分級(jí)施加載荷，使軟土空隙中的水沿排水系統(tǒng)迅速固結(jié)，加快地基的沉降。待軟土地基沉降穩(wěn)定后再逐級(jí)卸載。預(yù)壓荷載較小，地基沉降小，不能達(dá)到超前固結(jié)的效果；預(yù)壓荷載過大，可能使地基土產(chǎn)生剪切破壞。根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)可知，軟土地基的預(yù)壓荷載通常在路基填土重度的1.3倍左右。

真空預(yù)壓是先在土體表面覆蓋塑料薄膜，隨后通過抽氣設(shè)備將薄膜內(nèi)空氣抽出，此時(shí)塑料薄膜內(nèi)壓力≦外界大氣壓，軟土地基會(huì)受到大氣的擠壓而快速固結(jié)沉降。因此，真空預(yù)壓法適用于土質(zhì)較差的軟土，對(duì)周圍建筑物幾乎無干擾，適用于工期短的軟土地基施工。

2.4 水泥攪拌樁

水泥攪拌樁適用于軟土厚度較大的淤泥質(zhì)土、素填土等地基處理，該方法是利用攪拌機(jī)將水泥以漿液的形式與土體拌和均勻，此時(shí)軟土?xí)c水泥漿液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生新化合物，形成承載力較高的樁體，與軟土形成復(fù)合地基，從而提高軟基的承載能力和整體穩(wěn)定性。如果地基所處位置存在較多孤石或堅(jiān)硬土層等，水泥攪拌樁不再使用。同時(shí)，地基土中含水率過高（超過70%）或地基為酸性土?xí)r，水泥攪拌樁也不能使用。水泥攪拌樁施工工藝流程如下[5]：樁基就位→制備水泥漿→預(yù)攪下沉→提升噴漿攪拌→復(fù)攪→清洗移位。

3 軟土路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)

軟土路基設(shè)計(jì)時(shí)首先要確保其穩(wěn)定性。軟土路基的設(shè)計(jì)不能僅憑借以往的工程經(jīng)驗(yàn)，還應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)勘測，選擇合理的軟基處治方案，以提高路基施工質(zhì)量。軟土路基的沉降標(biāo)準(zhǔn)、安全系數(shù)、設(shè)計(jì)荷載等參數(shù)應(yīng)滿足表2的要求。

表2 軟土路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4 結(jié)論

（1）軟土路基的設(shè)計(jì)前提是準(zhǔn)確判定軟土的分布情況，結(jié)合項(xiàng)目水文、地質(zhì)等條件選擇合理的處治措施；

（2）軟土地基處理時(shí)應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范，遵循因地制宜、經(jīng)濟(jì)性、方便施工等原則；

（3）軟土地基常用處理技術(shù)有換填法、強(qiáng)夯、真空預(yù)壓、堆載預(yù)壓、水泥攪拌樁等，設(shè)計(jì)人員應(yīng)進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性必選；

（4）軟土路基設(shè)計(jì)時(shí)首先要確保其穩(wěn)定性，確保路基施工期和工后沉降滿足規(guī)范要求，同時(shí)軟土路基的沉降標(biāo)準(zhǔn)、安全系數(shù)、設(shè)計(jì)荷載等參數(shù)不能超出規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。