论文部分内容阅读
【摘 要】 软土地基的处理是道路设计经常遇到的情况。软土地基是指湖沼、滨海、谷地、湿地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土软弱地基，具有孔隙比大、含水量高、压缩性强、固结系数小、固结时间长、抗剪强度弱、灵敏性强、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。
【关键词】 软土路基；地基处理；方法
一、软土地基的处理方法
地基处理是指为通过人工的方法改善其变形性质或渗透性质从而提高地基土的承载力。软土地基的工程特性决定了其地基处理的必要性，软土地基加固的目的是改善地基土的性质，提高地基土的抗剪强度，减少沉降和不均匀沉降，使在上部结构荷载作用下不致发生破坏或出现过大的变形，以保证建筑物的正常使用。当前软土地基的处理方法多种多样，各种地基处理方法有其各自的机理和适用范围，在选择处理方法时，需根据地质條件、上部结构类型、使用要求、对周围环境的影响、材料供应情况、施工条件以及技术经济指标等因素做综合考虑，做到技术先进、经济合理、施工可能、安全适用、确保质量，下面我们讲究我们常用的几种处理方法进行讨论。
1、夯实法
不管是工民建还是路桥的修建中，夯实法都是施工中最常用的简易处理方法，特备是在处理碎石土、砂土、粉土、低饱和粘性土、杂填土等软土地基。软土地基通过这种方法的处理，可使填土或地基表层疏松土的孔隙体积减小，密实度提高，从而降低土的压缩性，提高其抗剪强度和承载力。目前我国常用的有机械碾压、振动压实和重锤夯实，以及20世纪70年代发展起来的强夯法。机械碾压法是利用压路机、羊足碾、平碾、振动碾等碾压机械将地基土压实。振动碾压法是通过在地基表面施加振动把浅层松散土振实的方法。重锤夯实法是利用起重机械将夯锤提到一定高度后，使锤自由落下并重复夯击以加固地基的方法。强夯法与重锤夯实法在表面上看起来没有大的区别，只是前者锤重和重锤起吊高度更大。强夯法能够在极短的时间内对地基施加一个巨大的冲击能量，这种突然释放的巨大能量转化为各种振动波向土中传播，破坏了土的结构，达到强制性夯实的目的。强夯法有严格的土质适用范围，主要适用于处理素填土、杂填土、砂土、低饱和度粘土、粉土和黄土地基。
土壤的含水量较大，饱和度接近1时，不宜使用强夯法。如采用强夯法有可能造成橡皮土。遇有这种土层，要避免直接在土层上用夯打。处理方法应先晾槽，也可以掺入石灰末来降低含水量。或用碎石或卵石压入土中，将土层挤实。另外一次回填厚度过大，夯实不到位等都会影响处理结果，造成橡皮土。
2、换土垫层法
换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖掉，回填强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实的一种地基处理方法。这种方法适用于建筑物载荷不大、软弱土层厚度较小的中小型建筑工程中，可以取得较直接的好效果。当前，常用的垫层有：砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其他性能稳定、无侵蚀性材料做的垫层。但这种方法在大型工程中因为工程量与用料量的不划算而不适用。
3、预压法
预压法是利用地基排水固结的特性，通过施加预加载荷，并增设各种排水条件，以加速饱和软粘土固结的一种地基处理方法。饱和软粘土地基在载荷作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙体积慢慢减小，地基发生固结变形，同时，随着超孔隙水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐提高。这种方法已经经过长期的时间考验，至今仍被普遍采用，其主要特点是理论成熟，施工设备简单，费用低，如砂井排水法，对于盛产砂料的地区，当是首选方案。预压法包括堆载预压法、砂井堆载预压法、塑料排水板法以及真空预压法。
堆载预压法此处不再赘述。真空预压法是在需要加固的软土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜使其与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而在膜内外产生气压差，气压差即转变成作用于地基上的荷载，地基不会产生剪切破坏，这对软土地基是有利的，从而达到加固地基的目的。该方法不需要堆载，省去了加载和卸荷工序，缩短了预压时间，省去了大量堆载材料，所使用的设备及施工工艺均比较简单，无需大量的大型设备，便于大面积施工。预压法在处理淤泥、淤泥质土及冲填土等其他饱和软粘土中占有统治地位，但对于渗透性极低的泥炭土，必须慎重对待。另外，大量的实测资料还表明，预压法的有效处理深度约为12—15m，超过这一深度，孔晾水压力消散相当困难和缓慢，所以这种方法并不适用于大型高层大楼的软土深层地基的加固，故设计时应加以考虑。
4、高压喷射注浆法与深层搅拌法
高压喷射注浆法又称旋喷法，它利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，用高压脉冲泵将化学药剂（如水泥浆液、以水玻璃为主的浆液、以丙烯酸胺为主的浆液、以纸浆液为主的浆液等）通过钻杆下端的喷射装置，向四周以高速水平喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，使喷射流程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一边以一定的速度旋转，一边低速徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀、具有一定强度的圆柱体，从而使地基得到加固。深层搅拌法也称水泥土搅拌桩法是利用水泥（石灰）等化学药剂作为固化剂，通过深层搅拌机在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应，使其凝结成具有整体性强、水稳性高和较大强度的水泥加固体，最终与天然地基形成复合地基。这两种方法原理与作用一样，适用于粘性土、冲填土、粉砂、细砂等地基状况。
二、关于软土路基地基处理实例分析
1、工程地质概况
某公路某合同段，地质状况较差，基本沿山脚农田，多处横跨小河流，淤泥层较厚，根据土工试验及钻探资料，此路段土质力学性能差，标贯承载力仅17.5Kpa，土质含水量高达96.8%，且天然空隙比为e=2.73，轴向抗压刚度低，压缩模量仅为Es=0.9MPa，加之土体抗剪强度低，渗透率小。该路段均为软土路基，施工难度大。
2、施工技术方案的选择
由于该路段路基地质情况与某省道及省某高速公路类似，可借鉴之前的施工经验，某省道采用粉喷桩加固地基处理技术，某高速公路采用真空联合堆载预压法。对粉喷桩加固地基处理技术及真空联合堆载预压法进行对比分析，并结合本工程路段具体特点、工程工期及施工费用，选择适用于本路段地质情况及工程要求的施工技术。
3、两种地基处理方法机理分析
3.1粉喷桩加固地基处理技术
粉喷桩是指利用水泥、石灰等材料作为固化剂，采用特制的搅拌机械，对软土和浆液状及粉体状的固化剂进行搅拌，这时，固化剂和软土之间会产生一系列复杂的物理化学变化，最终形成强度高，稳定性好的优质地基。喷桩施工应采用专用喷桩机械，且应严格按照设计直径进行施工。具体的施工工序为：桩位放样；钻机就位；检验桩基调平机体；钻至设计深度；高压送气打开喷粉孔；反钻提钻并喷水泥，至工作设计标高上50cm时停止喷粉；重复搅拌并复喷；反转提钻至地表；成桩结束；移机就位在下个桩位施工。
3.2真空联合堆载预压法
真空联合堆载预压法是在真空预压和堆载预压基础上发展起来的一种新型软基处理方法，它具有真空预压和堆载预压的双重效果。由达西定理可知，土体中的孔隙水的渗透速率与水头差Δh与排水距离L的比值成正比，因此，增加Δh或者减小L均可以增加土体中空隙水的渗透速度，由于堆载预压法与真空预压法联合应用，增加了水头差Δh，因而增加了孔隙水的渗透速度，加速的土体的固结。此方法具体的施工步骤主要包括以下两个方面：按照常规的方法进行真空预压施工；当真空预压达到要求后，在真空预压膜上进行逐级堆载，达到真空联合堆载预压的目的。
三、结束语
总是，在工程设计中要根据软土地基的工程地质特征，在满足地基的稳定性和工后沉降容许范围的条件下，选择经济上合理的地基处理方法。
参考文献：
[1]黄雨，江席苗，刘高.软土路基稳定性影响因素分析.地下空间与工程学报，2009.
[2]杜茂虎.公路软土地基危害分析及处理对策.科技创新导报，2010.
【关键词】 软土路基；地基处理；方法
一、软土地基的处理方法
地基处理是指为通过人工的方法改善其变形性质或渗透性质从而提高地基土的承载力。软土地基的工程特性决定了其地基处理的必要性，软土地基加固的目的是改善地基土的性质，提高地基土的抗剪强度，减少沉降和不均匀沉降，使在上部结构荷载作用下不致发生破坏或出现过大的变形，以保证建筑物的正常使用。当前软土地基的处理方法多种多样，各种地基处理方法有其各自的机理和适用范围，在选择处理方法时，需根据地质條件、上部结构类型、使用要求、对周围环境的影响、材料供应情况、施工条件以及技术经济指标等因素做综合考虑，做到技术先进、经济合理、施工可能、安全适用、确保质量，下面我们讲究我们常用的几种处理方法进行讨论。
1、夯实法
不管是工民建还是路桥的修建中，夯实法都是施工中最常用的简易处理方法，特备是在处理碎石土、砂土、粉土、低饱和粘性土、杂填土等软土地基。软土地基通过这种方法的处理，可使填土或地基表层疏松土的孔隙体积减小，密实度提高，从而降低土的压缩性，提高其抗剪强度和承载力。目前我国常用的有机械碾压、振动压实和重锤夯实，以及20世纪70年代发展起来的强夯法。机械碾压法是利用压路机、羊足碾、平碾、振动碾等碾压机械将地基土压实。振动碾压法是通过在地基表面施加振动把浅层松散土振实的方法。重锤夯实法是利用起重机械将夯锤提到一定高度后，使锤自由落下并重复夯击以加固地基的方法。强夯法与重锤夯实法在表面上看起来没有大的区别，只是前者锤重和重锤起吊高度更大。强夯法能够在极短的时间内对地基施加一个巨大的冲击能量，这种突然释放的巨大能量转化为各种振动波向土中传播，破坏了土的结构，达到强制性夯实的目的。强夯法有严格的土质适用范围，主要适用于处理素填土、杂填土、砂土、低饱和度粘土、粉土和黄土地基。
土壤的含水量较大，饱和度接近1时，不宜使用强夯法。如采用强夯法有可能造成橡皮土。遇有这种土层，要避免直接在土层上用夯打。处理方法应先晾槽，也可以掺入石灰末来降低含水量。或用碎石或卵石压入土中，将土层挤实。另外一次回填厚度过大，夯实不到位等都会影响处理结果，造成橡皮土。
2、换土垫层法
换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖掉，回填强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实的一种地基处理方法。这种方法适用于建筑物载荷不大、软弱土层厚度较小的中小型建筑工程中，可以取得较直接的好效果。当前，常用的垫层有：砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其他性能稳定、无侵蚀性材料做的垫层。但这种方法在大型工程中因为工程量与用料量的不划算而不适用。
3、预压法
预压法是利用地基排水固结的特性，通过施加预加载荷，并增设各种排水条件，以加速饱和软粘土固结的一种地基处理方法。饱和软粘土地基在载荷作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙体积慢慢减小，地基发生固结变形，同时，随着超孔隙水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐提高。这种方法已经经过长期的时间考验，至今仍被普遍采用，其主要特点是理论成熟，施工设备简单，费用低，如砂井排水法，对于盛产砂料的地区，当是首选方案。预压法包括堆载预压法、砂井堆载预压法、塑料排水板法以及真空预压法。
堆载预压法此处不再赘述。真空预压法是在需要加固的软土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜使其与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而在膜内外产生气压差，气压差即转变成作用于地基上的荷载，地基不会产生剪切破坏，这对软土地基是有利的，从而达到加固地基的目的。该方法不需要堆载，省去了加载和卸荷工序，缩短了预压时间，省去了大量堆载材料，所使用的设备及施工工艺均比较简单，无需大量的大型设备，便于大面积施工。预压法在处理淤泥、淤泥质土及冲填土等其他饱和软粘土中占有统治地位，但对于渗透性极低的泥炭土，必须慎重对待。另外，大量的实测资料还表明，预压法的有效处理深度约为12—15m，超过这一深度，孔晾水压力消散相当困难和缓慢，所以这种方法并不适用于大型高层大楼的软土深层地基的加固，故设计时应加以考虑。
4、高压喷射注浆法与深层搅拌法
高压喷射注浆法又称旋喷法，它利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，用高压脉冲泵将化学药剂（如水泥浆液、以水玻璃为主的浆液、以丙烯酸胺为主的浆液、以纸浆液为主的浆液等）通过钻杆下端的喷射装置，向四周以高速水平喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，使喷射流程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一边以一定的速度旋转，一边低速徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀、具有一定强度的圆柱体，从而使地基得到加固。深层搅拌法也称水泥土搅拌桩法是利用水泥（石灰）等化学药剂作为固化剂，通过深层搅拌机在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应，使其凝结成具有整体性强、水稳性高和较大强度的水泥加固体，最终与天然地基形成复合地基。这两种方法原理与作用一样，适用于粘性土、冲填土、粉砂、细砂等地基状况。
二、关于软土路基地基处理实例分析
1、工程地质概况
某公路某合同段，地质状况较差，基本沿山脚农田，多处横跨小河流，淤泥层较厚，根据土工试验及钻探资料，此路段土质力学性能差，标贯承载力仅17.5Kpa，土质含水量高达96.8%，且天然空隙比为e=2.73，轴向抗压刚度低，压缩模量仅为Es=0.9MPa，加之土体抗剪强度低，渗透率小。该路段均为软土路基，施工难度大。
2、施工技术方案的选择
由于该路段路基地质情况与某省道及省某高速公路类似，可借鉴之前的施工经验，某省道采用粉喷桩加固地基处理技术，某高速公路采用真空联合堆载预压法。对粉喷桩加固地基处理技术及真空联合堆载预压法进行对比分析，并结合本工程路段具体特点、工程工期及施工费用，选择适用于本路段地质情况及工程要求的施工技术。
3、两种地基处理方法机理分析
3.1粉喷桩加固地基处理技术
粉喷桩是指利用水泥、石灰等材料作为固化剂，采用特制的搅拌机械，对软土和浆液状及粉体状的固化剂进行搅拌，这时，固化剂和软土之间会产生一系列复杂的物理化学变化，最终形成强度高，稳定性好的优质地基。喷桩施工应采用专用喷桩机械，且应严格按照设计直径进行施工。具体的施工工序为：桩位放样；钻机就位；检验桩基调平机体；钻至设计深度；高压送气打开喷粉孔；反钻提钻并喷水泥，至工作设计标高上50cm时停止喷粉；重复搅拌并复喷；反转提钻至地表；成桩结束；移机就位在下个桩位施工。
3.2真空联合堆载预压法
真空联合堆载预压法是在真空预压和堆载预压基础上发展起来的一种新型软基处理方法，它具有真空预压和堆载预压的双重效果。由达西定理可知，土体中的孔隙水的渗透速率与水头差Δh与排水距离L的比值成正比，因此，增加Δh或者减小L均可以增加土体中空隙水的渗透速度，由于堆载预压法与真空预压法联合应用，增加了水头差Δh，因而增加了孔隙水的渗透速度，加速的土体的固结。此方法具体的施工步骤主要包括以下两个方面：按照常规的方法进行真空预压施工；当真空预压达到要求后，在真空预压膜上进行逐级堆载，达到真空联合堆载预压的目的。
三、结束语
总是，在工程设计中要根据软土地基的工程地质特征，在满足地基的稳定性和工后沉降容许范围的条件下，选择经济上合理的地基处理方法。
参考文献：
[1]黄雨，江席苗，刘高.软土路基稳定性影响因素分析.地下空间与工程学报，2009.
[2]杜茂虎.公路软土地基危害分析及处理对策.科技创新导报，2010.