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[摘要]结合处理软土地基的实际工程，提出动力快速固结法快速处理软土地基方法，工程实践表明，该方法具有施工快速、简便、技术可行、经济实惠等优点，为软土处理提供一种可行的途径。
[关键词] 软土地基处理；动力快速固结法；应用；浅析
随着国民经济发展，中山地区的公路建设发展迅速。中山市水网发达，地质条件复杂，软土地基深厚，软基处理在公路建设中应用普遍，其施工采用的方法、工艺较多，如何选择经济有效的方法是首要考虑的问题。
中山市位于广东省中南部，珠江三角洲中部偏南的西、北江下游出海处，地质发展历史悠久，由于特殊地理位置及地质发展，中山地区广泛存在深厚的淤泥、淤泥质土等软粘土，其软粘土具有含水率高，液塑限高、压缩性高、次固结比例高、抗剪强度低、渗透系数小、次固结速率低等特点。
软土地基处理方法很多，每种处理方法都有它的适用范围、局限性和优缺点，加上具体工程情况复杂，地质情况千变万化，不同工程地基条件差别很大，具体工程对地基也有不尽相同，如粉喷桩软基处理方法虽处理效果好、工期短，但造价高；袋装砂井软基处理虽经济但工期长，其预压期至少六个月的时间，等等，目前常用的传统加固方法都很难做到二者兼顾。因此，软基处理方法的合理性直接影响公路建设的投资、工期、质量、行车舒适性等。
目前软基处理常用加固方法有：砂井排水固结法、砂垫层、水泥搅拌桩、粉喷桩、水泥粉煤灰碎石桩、素混凝土桩复合地基等等，但每种处理方法都存在适用范围、局限性和优缺点，本文通过工程实例介绍另一种软基处理方法---动力快速固结法，在中山地区软基处理工程中应用。动力快速固结法，俗称挤填片石，重型压路机营造”硬壳层”方法。在压实理论研究与试验方面，瑞典DYNAPAC公司处于世界领先水平，它对各种物料的内摩擦力进行试验后得出结论：对粘聚力很小的材料在振动状态下的内摩擦力小到几乎可以忽略，对这些材料只要满足一定的激振力要求就完全可以通过振动得以自然密实。工程实践表明，该方法具有施工快速、简便、技术可行、经济实惠等优点。
下面通过工程实例，对动力快速固结法地基处理应用浅析：
工程资料：中山市古镇镇华廷路一期工程，属于古镇镇内城市规划的主干道，填土高度0~2.5m，路基宽度60m（单幅路横断面：4.0m人行道+5.0m生态停车带+4.0m辅助车道+4.0m绿化带+12.0m行车道，中间分隔带宽2.0m）。场地原地貌属滨海堆积地，為小河沟、鱼塘和苗圃，其地势平坦，交通方便；根据沿线工程地质调查及钻探揭露，地表有0.5~2.4m“硬壳层”，沿线地质均分布有淤泥或淤泥质土厚度为0.5~10m。
根据项目实况及规划实施要求，本项目要求工期短、成本少、施工简便，且应确保工程质量等。
根据华廷路地质资料，地表“硬壳层”为0.3m~2.4m，为安全起见，计算时暂不考虑天然“硬壳层”的作用，软土层地基承载力基本容许值 [fa0]=45 KPa，地基极限填土高度H极=2.65m，根据工程建设标准规范条文说明汇编有关规定，路堤高度（包括车辆荷载换算高度：h换=∑G/BL0r≈0.5m）在极限填土高度范围的基底可不采用特殊加固措施和限制施工速度。为减小施工后沉降，增大基床刚度，提高地基承载力，加速软土排水固结速度，在路堤填土高度小于极限填土高度时常采用浅层动力固结法（俗称挤填片石，重型压路机营造“硬壳层”方法）。
根据以往软基处理经验及有关资料，中山市东升镇高沙立交桥的边跨箱涵基础是采用挤填片石，动力快速固结法处理软基的，根据验算结果，箱涵前端基底最大应力为130KPa，本桥通车已有三年多，且经过雨季考验，没有发现沉降，说明动力快速固结法处理软基的基底应力大于或等于130KPa，否则桥梁将发生沉降变开或错缝，动力快速固结法是可以提高地基承载力要求。另外，由华廷路地质情况及路堤填土高度来看，与广州番禺区西线公路榄核段相似，可参与其处理方法来处理古镇镇华廷路一期工程软基处理，广州番禺西线通车多年，未发现路基下沉或不均匀沉降破坏现象，水泥混凝土路面未出现路基下沉而断裂情况，其地基处理采用动力快速固结法（即挤填片石加固地基），采用自重25t的重型振动压路机作路基床前碾压，直至基床弯沉值符合设计要求为止，这样的处理方法是通过重型机械的振动力使基床底下2~3m的软土含水量迅速排出，加速软土层的固结速度，比袋装砂井、挤密砂桩、砂垫层等处理方法（需作超载预压，固结期不小于6个月）要经济、施工最为简捷，工期最短，该处理方案是行之有效的方法。
根据本工程地质及项目特点，采用快速固结法处理地基进行简单受力分析：
1、地基未经处理时，按填土高度h=2.0m，地基承载力：
1）车辆重：q车重=6×55=330 t（公路Ⅰ级车体长15m，车重55 t，偏安全考虑，不计车道横向折减）；
2）土体重：q土重=[（26+30）/2]×15×2×1.85=1554 t；
3）基底应力：σmax=q/F=(q车重+q土重) / F =1884 / (19×30)=3.31 t/m2＜ [σ]=4.5 t/m2
根据25 t振动压路机的参考数值为：自重25 t，激振力为37.5 t，其总作用力为N=25+37.5=62.5 t ＞ 汽超-20，车辆重力标准值55 t；压路机的钢轮宽1.8m，与片石垫层接触面为0.4m，钢轮与片石接触面积F=1.6×0.6=0.96m2；钢轮的总压力（包括激振力）N钢轮=(3/4）×62.5=46.88 t，此时作用在片石垫层的压力q=46.88 / 0.96=48.81 t/m2，远远大于重车队重量作用下的基底最大压应力σmax = 3.31 t/m2，从地基受力分析，挤填片石浅层处理地基方法，重型机械碾压，营造“硬壳层”方案处理是可行的。
2、考虑挤填片石采用自重25t振动压路机碾压时产生2~3m“硬壳层”，在软土中起到扩散传递软土应力作用，由于采用浅层动力固结法设计施工，其营造的“硬壳层”（根据已往检测结果，一般加固深度可达2~3m）暂取2.0m计算，考虑深度修正的影响，基底软土允许承载力可以提高
软土允许承载力：[σ]=5.14×Cu×（1/m）+r2h=5.14×0.75×（1/2)+1.7×3.0=7.03 t/m2(公路桥规2.1-3-1式)
经挤填片石，重型机械碾压处理地基后，产生“硬壳层”为2m深度时：
1）车辆重：q车重=6×55=330 t（偏安全考虑，不计车道横向折减）；
2）土体重：q土重=[（28+36）/2]×15×4×1.75=3360 t：
3）基底应力：σmax = q/F =3690/（36×23）=4.46 t/m2 ＜ [σ]=7.03 t/m2（可）
通过上述计算结果，重型振动压路机碾压的结果，相当于作4.8m填土高度的超载预压，这就是快速动力固结法获得理想效果的根本原因。鉴于本项目通车两年多，尚未发现路基下沉或不均匀沉降破坏现象，水泥混凝土路面完整无缺，因此，动力快速固结法在工程中应用是可行的。
结论：动力快速固结法在低路堤软基处理中是可行的，是一种比较经济，施工简便、快速、技术可行的软基处理方法，其主要有以下方面：一、通过重型压路机振动碾压后，提高基床刚度，减小基床弯沉值，加快软土排水固结速度，提高地基承载力；二、加快疏水速度；三、能起到隔渗作用，把软土层毛细水隔断，确保路面结构层干爽下工作；四、对周围环境污染少，是一种比较环保的施工方法，五、施工工艺及设务简单，施工进度容易保证，工程投资低，处理后地基承载力高等许多优点，因此，在公路建设中具有广阔的应用前景。
[关键词] 软土地基处理；动力快速固结法；应用；浅析
随着国民经济发展，中山地区的公路建设发展迅速。中山市水网发达，地质条件复杂，软土地基深厚，软基处理在公路建设中应用普遍，其施工采用的方法、工艺较多，如何选择经济有效的方法是首要考虑的问题。
中山市位于广东省中南部，珠江三角洲中部偏南的西、北江下游出海处，地质发展历史悠久，由于特殊地理位置及地质发展，中山地区广泛存在深厚的淤泥、淤泥质土等软粘土，其软粘土具有含水率高，液塑限高、压缩性高、次固结比例高、抗剪强度低、渗透系数小、次固结速率低等特点。
软土地基处理方法很多，每种处理方法都有它的适用范围、局限性和优缺点，加上具体工程情况复杂，地质情况千变万化，不同工程地基条件差别很大，具体工程对地基也有不尽相同，如粉喷桩软基处理方法虽处理效果好、工期短，但造价高；袋装砂井软基处理虽经济但工期长，其预压期至少六个月的时间，等等，目前常用的传统加固方法都很难做到二者兼顾。因此，软基处理方法的合理性直接影响公路建设的投资、工期、质量、行车舒适性等。
目前软基处理常用加固方法有：砂井排水固结法、砂垫层、水泥搅拌桩、粉喷桩、水泥粉煤灰碎石桩、素混凝土桩复合地基等等，但每种处理方法都存在适用范围、局限性和优缺点，本文通过工程实例介绍另一种软基处理方法---动力快速固结法，在中山地区软基处理工程中应用。动力快速固结法，俗称挤填片石，重型压路机营造”硬壳层”方法。在压实理论研究与试验方面，瑞典DYNAPAC公司处于世界领先水平，它对各种物料的内摩擦力进行试验后得出结论：对粘聚力很小的材料在振动状态下的内摩擦力小到几乎可以忽略，对这些材料只要满足一定的激振力要求就完全可以通过振动得以自然密实。工程实践表明，该方法具有施工快速、简便、技术可行、经济实惠等优点。
下面通过工程实例，对动力快速固结法地基处理应用浅析：
工程资料：中山市古镇镇华廷路一期工程，属于古镇镇内城市规划的主干道，填土高度0~2.5m，路基宽度60m（单幅路横断面：4.0m人行道+5.0m生态停车带+4.0m辅助车道+4.0m绿化带+12.0m行车道，中间分隔带宽2.0m）。场地原地貌属滨海堆积地，為小河沟、鱼塘和苗圃，其地势平坦，交通方便；根据沿线工程地质调查及钻探揭露，地表有0.5~2.4m“硬壳层”，沿线地质均分布有淤泥或淤泥质土厚度为0.5~10m。
根据项目实况及规划实施要求，本项目要求工期短、成本少、施工简便，且应确保工程质量等。
根据华廷路地质资料，地表“硬壳层”为0.3m~2.4m，为安全起见，计算时暂不考虑天然“硬壳层”的作用，软土层地基承载力基本容许值 [fa0]=45 KPa，地基极限填土高度H极=2.65m，根据工程建设标准规范条文说明汇编有关规定，路堤高度（包括车辆荷载换算高度：h换=∑G/BL0r≈0.5m）在极限填土高度范围的基底可不采用特殊加固措施和限制施工速度。为减小施工后沉降，增大基床刚度，提高地基承载力，加速软土排水固结速度，在路堤填土高度小于极限填土高度时常采用浅层动力固结法（俗称挤填片石，重型压路机营造“硬壳层”方法）。
根据以往软基处理经验及有关资料，中山市东升镇高沙立交桥的边跨箱涵基础是采用挤填片石，动力快速固结法处理软基的，根据验算结果，箱涵前端基底最大应力为130KPa，本桥通车已有三年多，且经过雨季考验，没有发现沉降，说明动力快速固结法处理软基的基底应力大于或等于130KPa，否则桥梁将发生沉降变开或错缝，动力快速固结法是可以提高地基承载力要求。另外，由华廷路地质情况及路堤填土高度来看，与广州番禺区西线公路榄核段相似，可参与其处理方法来处理古镇镇华廷路一期工程软基处理，广州番禺西线通车多年，未发现路基下沉或不均匀沉降破坏现象，水泥混凝土路面未出现路基下沉而断裂情况，其地基处理采用动力快速固结法（即挤填片石加固地基），采用自重25t的重型振动压路机作路基床前碾压，直至基床弯沉值符合设计要求为止，这样的处理方法是通过重型机械的振动力使基床底下2~3m的软土含水量迅速排出，加速软土层的固结速度，比袋装砂井、挤密砂桩、砂垫层等处理方法（需作超载预压，固结期不小于6个月）要经济、施工最为简捷，工期最短，该处理方案是行之有效的方法。
根据本工程地质及项目特点，采用快速固结法处理地基进行简单受力分析：
1、地基未经处理时，按填土高度h=2.0m，地基承载力：
1）车辆重：q车重=6×55=330 t（公路Ⅰ级车体长15m，车重55 t，偏安全考虑，不计车道横向折减）；
2）土体重：q土重=[（26+30）/2]×15×2×1.85=1554 t；
3）基底应力：σmax=q/F=(q车重+q土重) / F =1884 / (19×30)=3.31 t/m2＜ [σ]=4.5 t/m2
根据25 t振动压路机的参考数值为：自重25 t，激振力为37.5 t，其总作用力为N=25+37.5=62.5 t ＞ 汽超-20，车辆重力标准值55 t；压路机的钢轮宽1.8m，与片石垫层接触面为0.4m，钢轮与片石接触面积F=1.6×0.6=0.96m2；钢轮的总压力（包括激振力）N钢轮=(3/4）×62.5=46.88 t，此时作用在片石垫层的压力q=46.88 / 0.96=48.81 t/m2，远远大于重车队重量作用下的基底最大压应力σmax = 3.31 t/m2，从地基受力分析，挤填片石浅层处理地基方法，重型机械碾压，营造“硬壳层”方案处理是可行的。
2、考虑挤填片石采用自重25t振动压路机碾压时产生2~3m“硬壳层”，在软土中起到扩散传递软土应力作用，由于采用浅层动力固结法设计施工，其营造的“硬壳层”（根据已往检测结果，一般加固深度可达2~3m）暂取2.0m计算，考虑深度修正的影响，基底软土允许承载力可以提高
软土允许承载力：[σ]=5.14×Cu×（1/m）+r2h=5.14×0.75×（1/2)+1.7×3.0=7.03 t/m2(公路桥规2.1-3-1式)
经挤填片石，重型机械碾压处理地基后，产生“硬壳层”为2m深度时：
1）车辆重：q车重=6×55=330 t（偏安全考虑，不计车道横向折减）；
2）土体重：q土重=[（28+36）/2]×15×4×1.75=3360 t：
3）基底应力：σmax = q/F =3690/（36×23）=4.46 t/m2 ＜ [σ]=7.03 t/m2（可）
通过上述计算结果，重型振动压路机碾压的结果，相当于作4.8m填土高度的超载预压，这就是快速动力固结法获得理想效果的根本原因。鉴于本项目通车两年多，尚未发现路基下沉或不均匀沉降破坏现象，水泥混凝土路面完整无缺，因此，动力快速固结法在工程中应用是可行的。
结论：动力快速固结法在低路堤软基处理中是可行的，是一种比较经济，施工简便、快速、技术可行的软基处理方法，其主要有以下方面：一、通过重型压路机振动碾压后，提高基床刚度，减小基床弯沉值，加快软土排水固结速度，提高地基承载力；二、加快疏水速度；三、能起到隔渗作用，把软土层毛细水隔断，确保路面结构层干爽下工作；四、对周围环境污染少，是一种比较环保的施工方法，五、施工工艺及设务简单，施工进度容易保证，工程投资低，处理后地基承载力高等许多优点，因此，在公路建设中具有广阔的应用前景。