随着公路与城市道路的迅速发展, 软基处理问题变得越来越常见, 也越来越不可避免。尤其为我国沿海地区, 大部分的海岸线为淤泥质海岸, 沉积层厚。土的类别多为淤泥、淤泥质粘土, 在南方少数地区还有淤泥混砂层。在软土地基上修筑路基若不加处理或处理不当, 往往会发生路基失稳或过量沉陷导致公路破坏或不能正常使用。如本项目工程沿线局部路段上部一定范围内存在较厚层流塑状淤泥软土层, 属海相沉积物, 灵敏度测试经验值在3~7之间, 综合淤泥土的物理力学特性考虑, 在工程所在地区抗震设防烈度为7度的条件下, 土层可能引起轻微—中等软化变形, 淤泥土会丧失原有的力学强度, 产生失稳沉陷, 是工程建设中抗震不稳定土层, 不宜作为浅基或桩基持力层, 需进行软土地基处理。
1 软土地基的特点
软土对公路的危害, 引起我国各级公路部门的高度重视, 科研、设计、施工等单位也经过多年努力, 在实践中摸索了不少对策, 并取得了可喜的成绩。交通部颁布了《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》, 使我国公路软基无论在设计方面或施工方面, 出现了有章可循的局面。《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》对软土的定义为滨海、湖沼、谷地、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。根据工程实际经验, 我们可以得出结论, 除了上述特征指标外, 还应根据液限指标和稠度等来综合判别确定。软土地基的特点是强度低、固结慢、变形大;在软土地基上修筑高等级公路最突出的问题是稳定与沉降变形。软土地基对道路还有一种影响, 即其含水量较大不能达到较好的压实要求和其它技术标准。
2 软土地基常见的加固方法
软土由于具有含水量高、压缩性大、透水性差和流变性强等工程特性, 一般不能直接作为天然地基使用, 需经过加固处理以减小道路路基在荷载作用下引起的沉降或不均匀沉降。软土路基处理方法较多, 分类也各有不同, 下面仅结合潮州港进港公路新建工程的施工实际, 介绍几种常用的处理方法。
2.1 表层排水法
对经过水田地段采用表层排水法。即在路基填筑前, 在地面开挖水沟, 以排除地表水, 同时降低地基表层的含水量, 确保施工机械的作业条件。为了使开挖水沟在施工中发挥盲沟作用, 常用透水性良好的砂砾回填。水沟布设应全面考虑地形与土质情况, 使排水畅通。水沟断面尺寸一般取宽0.5m, 深0.5m~1.0m。路堤填筑前, 宜用砂砾回填成盲沟, 若埋设孔管, 必须用良好的过滤材料保护。
2.2 换填法
对经过单个鱼塘且软土层厚度≤3m路段采用换填法。将基础地面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去, 然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂砾、砂性土等材料分层充填, 并同时用人工或机械分层压实, 使之达到要求的密实度, 成为良好的地基。换填法适用于浅层地基处理, 包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的回填土等地基处理以及暗塘、暗洪、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。换填法还适用于一些地域性特殊土的处理:用于膨胀土地基可消除地基上的胀缩作用, 用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性, 用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差, 软硬不匀以及岩溶与土洞等, 用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。
2.3 粒料桩法
对成鱼塘路段采用袋装砂井方法。粒料桩是采用砂、砂砾、碎石、废渣等散粒材料 (本项目工程采用粒径大于0.5mm且含量占总量的50%以上的砂) , 以专用震动沉管机或水震冲器来成桩, 使粒料桩与周围的地基形成复合地基。粒料桩对地基有置换、挤密和竖向排水作用。粒料桩的深度、直径、间距, 应经稳定及沉降计算来确定。桩长、桩径除受地质条件制约外, 还受机械设备能力的制约。当地质条件对施工方法的适应性不清楚时, 应通过试桩加以核查。
2.4 水泥搅拌桩法
对桥头及涵洞底部采用水泥粉喷桩法。水泥搅拌桩加固软土地基的机理主要是通过水泥的水解和水化反应及水泥水化物与黏土的化学反应及碳酸化作用, 而形成强度相对较高的桩体与桩周软土一起形成复合地基, 以起到提高地基承载力、增强路基稳定性及减少路基沉降的作用。水泥搅拌桩目前有喷浆法 (湿法) 和喷粉法 (干法) 之分, 均通过深层搅拌机械将软土和固化剂强制搅拌, 固化剂采用水泥浆液时, 称为水泥浆搅拌桩法或湿法, 固化剂采用水泥粉时, 称为粉体搅拌桩法或干法。一般认为湿法水泥剂量容易控制, 搅拌均匀, 成桩质量较为可靠, 而干法喷粉量相对较难控制搅拌质量不容易控制, 成桩质量相对较差, 湿法质量有保证的成桩长度也比干法成桩长度大, 但干法采用粉体作固化剂, 不再向地基中附加水分, 反而能充分吸收软土的自由水, 因此, 加固后地基的初期强度较高, 特别是对高含水量的软土加固效果显著, 在国外得到广泛应用。
3 软土地基加固处理应考虑的因素
3.1 路基状况
在路基加固中, 在软土层浅而薄的情况下, 常用简单的表层处理法。重要的构造物基础常用开挖换填法或水泥搅拌桩法。若软土层厚且无砂层的情况, 因排水距离长, 固结沉降需很长时间, 强度也不增长。因此, 沉降处理常用粒料桩法。在浅层部位堆积有4m以上厚度砂层, 以下为软弱粘土层的情况。一般来说, 稳定不成问题, 只需沉降处理, 常用其他方法 (如强夯法) 。
3.2 道路性质
我们知道, 道路等级愈高, 平整度愈重要, 愈需要采取有效的沉降处理措施。等级较低时, 可先铺简易路面, 待沉降结束后, 再铺正式路面以节约资金。同时路堤的设计高度与宽度也是选择处理方法时要考虑的重要因素。如采用换填法时, 宽而低的路堤易发生局部破坏;反之窄而高的路堤, 下面易被换填。还有路堤越宽越高, 则地基产生压力球的根部越深, 而引起深处粘土层沉降。
3.3 施工环境
不同的施工环境选用的处理方法不同, 经济性也不同。比如噪音、振动地基及地下水的变化和排出的泥水等方面的影响, 在选择施工方法时必须考虑。同时在路堤高度较高而地基特别软弱的情况下, 周围地基经常发生大的隆起或沉降。这样, 在路堤坡脚附近有民房和重要构造物时, 应考虑以减小总沉降量且控制剪切变形的方法为主要措施。不能采用这类方法时, 应考虑事先对可能受影响的构造物加以保护, 否则应考虑以高架构造物代替路堤。如本项目工程K10+199.85~K11+077.97路段为海水养殖场, 受海洋潮汐影响, 且地质情况较为复杂, 为避免花费大量软基处理费用、设置复杂的海水防护工程以及尽量减小对自然环境的影响而采用跨海大桥代替路堤。
4 结语
软基处理施工技术难度较大, 质量要求高, 且因其为隐蔽工程, 如掌握不好, 极易出现偏差。要根据工程施工环境与地质情况、项目等级与工期要求、成本控制等因素采取不同的处理方案。有时几种方法可以交替或一起使用。目的主要是要保证工程质量, 保证工期。
摘要：本文通过结合潮州港进港公路新建工程的施工实践, 介绍公路软土路基施工的几种常用加固及处理方法, 以供同行参考借鉴。
关键词：公路工程,软基处理,施工技术