论文部分内容阅读
摘 要：软土地基因其自身稳定性较差极易变形，为保证路基、路面、结构物的使用寿命必须对软基进行处理。本文分析了公路软土路基的特征及其危害，重点介绍几种常见的软基处理方法，说明不同类型的软土地基处理方法的工作原理。以及简要介绍软基处理后路基填筑的沉降、位移观测方法。
关键词：公路软基危害 处理方法 沉降、稳定观测
引言
随着我国改革开放国民经济的腾飞，我国的公路事业也有了很大的发展。而我国幅员辽阔，地质类型多样、丰富，在高速公路处于大规模建设过程中，难免要碰到软土地基需要处理的情况，如何对软土地基进行处理，使修筑在其上的路堤保持稳定，保证路基、路面、及构造物的使用寿命已经成为了我国公路建设施工部门普遍关注的问题。下面就经历过的高速公路建设项目中软基处理的施工方法进行简单的介绍。
一.公路软土路基的特征及其危害
软土地基是指在滨海、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构成的承载能力较差软土层。它具有固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、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。因此其对路基的稳定性危害也较大，概括起来主要有如下两个方面：（1）强度及稳定问题。当软土路基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时，软土路基会产生局部或整体剪切破坏，造成路堤塌方、失稳及桥台破坏。（2）沉降变形问题。当软土路基在上部荷载及外部荷载作用下产生过大的沉降变形时，会影响道路的正常使用。特别是产生过大的不均匀沉降时，会造成路面开裂破坏，结构物与路堤衔接处差异沉降，引起桥头跳车，涵身、通道凹陷，滑动拉宽沉降缝而漏水，从而引起路面损坏等。公路路基的软土地基施工是公路建设施工中较为重要的一个环节，是路基施工中比较难的一种路基情况，它将直接影响到后期路基施工填筑的施工周期和路基稳定性。
二、公路软基的几种常见处理方法
软土地基处理方法很多，归纳起来有置换、排水固结、振动挤密、胶结和加筋等五大类。因此，需要针对具体的软土地基形式，结合经济性、工期、技术等指标综合考虑。选择比较有效的处理方法。在经历过的高速公路建设项目中软土地基处理主要有以下几种形式，进行简单介绍。
1、换填土层法
采用人工或机械挖除公路路堤下湿软土部分，重新换填强度较大的砂、碎（砾）石、灰土或素土等，并分层填筑碾压成型，形成良好的持力层。从而改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。这是道路工程中常用的、比较简单的一种方法。
2、挤淤法
用于湖塘、河流、秋冬季水田或积水洼地，采用抛填片石，使淤泥向两边挤出，以重型压路机碾压，再进行填土即可。
3、塑料排水板
塑料排水板是将塑料排水板打入土中，作为竖直排水通道。其优点是：滤水性好，可确保排水，达到使软基进行排水固结的效果，塑料排水板具有一定的强度和延伸率，适应地基变形的能力强，板截面尺寸不大，插入时地基扰动小，施工方便。
4预应力管桩
钢筋混凝土预制管桩对软弱地基进行处理，是通过单桩轴向荷载的传递来承受上部荷载的过程.在轴向荷载作用下，桩身将发生压缩变形；同时桩顶部分荷载通过桩身传递到桩底，致使桩底土层发生压缩变形，这部分压缩变形之和构成桩顶轴向位移，由于桩与桩周土体的紧密接触，当桩相对于土向下位移时，桩侧表面受到土向上的摩阻力，在桩顶荷载沿桩身向下传递的过程中，必须不断地克服这种摩阻力，故桩身截面的轴向力随深度逐渐减小，传至桩底截面的軸向力为桩顶荷载减去全部桩侧摩阻力，并与桩底支承反力（即桩端阻力）大小相等、方向相反，桩通过桩侧阻力和桩端阻力将荷载传递给土体，即土对桩的支承力由桩侧阻力和桩端阻力部分组成，由桩底土层的压缩变形导致的桩端位移加大了由于桩身的压缩变形引起的桩身各截面的位移，并促使桩侧摩阻力进一步发挥.一般来说，上部结构荷载是通过桩侧摩阻力与桩端阻力来承受，达到能在软土地基上进行上部结构施工的目的。
5碎石桩
碎石桩是利用一种能产生水平向振动的管状机械设备在高压水流下边振边冲，在软弱地基中成孔，在成孔中加碎料后振动和加压扩径的过程中，由于扩径的作用，致使桩体周围的土体进一步被挤密，砂土密度进一步提高，即砂土的孔隙比进一步减小，更增加了处理后地基承载力的抗振动液化的能力。减少变形和地基沉降量，提高土体的抗剪强度、增强地基的稳定性。
6、高压喷射注浆法
利用气压、液压等高压力使水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆等有固化特性的浆液通过管路从喷射孔喷出，直接切割破坏土体的同时与土拌和并起部分置换作用。凝固后成为拌和桩（柱）体，这种桩（柱）体与地基一起形成复合地基。灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果。
7、土工合成材料法
土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它以人工合成的聚合物，置于土体内部、表面或各层土体之间，发挥加强或保护土体的作用。常见的加固路基土工合成材料有土工格栅，用土工格栅处理软弱劣质地基和路基，主要是利用土工格栅表面与土的摩擦作用、土对土工格栅的被动阻抗作用、土工格栅孔眼对土的锁定作用以及加筋补强作用，就是说，铺设土工格栅能加大土体的摩擦、锁定和阻抗作用，有效地阻止土体的位移、下沉、滑坍，提高路基的稳定性。
8强夯法
强夯处理地基主要通过起吊设备将重气锤起吊到一定高度，让其自由下落夯击地面，同时产生强大的冲击波。由于土体受到巨大冲击能量的振动效应，致使土体结构破坏，孔隙水压力增大。随着强夯振动后的失衡，土体中的自由水和毛细水将随着超孔隙水压从土的颗粒间或人工排水通道中由高压区向低压区排泄，经过一段时间的土体恢复，使土颗粒密度增大，从而使地基强度得以提高。
软基处理还有其他多种方法，如反压护道法、砂垫层法、设置砂井法、贫混凝土桩法、粉喷桩法等等，可以根据不同的软基类型，并考虑施工难度，工期、技术等多方面因素进行选择，每种方法工作原理虽各有不同，但对处理软弱地基都能收到良好的效果。 三、沉降及稳定监测
在软土地段进行路基填筑，沉降及稳定监测是必不可少的，根据设计要求的不同，沉降的观测主要可采用水平型沉降管和沉降板法，稳定位移的监测可采用测斜管和水平位移桩法。
1、水平型沉降管采用PCC型专用沉降管水平放置于路堤底部。一般应采用整根管，不进行搭接。水平管的十字凹槽应与地面平行放置，观测时候采用沉降观测仪配合高精度水准仪进行观测。
2、沉降板由钢或钢筋混凝土底板、金属测杆和保护套管组成。填筑开始即进行埋设，随着填土的增高，测杆和套管也应相应接高，接高时测杆要垂直，用高精度水准仪进行观测。
3、测斜管采用聚氯乙稀全塑高精度测斜管，埋设时下卧硬土层内，若软土层深厚难以进入硬土层时，钻孔至足够深度不产生水平位移，视管底端的水平位移为零，作为固定端。导管埋至预定深度后，校正导向槽的方向并进行零点读数测试，并测量管口高程。观测采用测斜仪进行观测。
4、位移观测边桩应根据需要埋设在路堤两侧趾部，同一观测断面的边桩应埋在同一横断面上。要有足够的埋置深度，并且要求桩周围回填密实，桩周上部用混凝土浇筑固定，确定边桩埋置稳固。观测采用全站仪或红外线测距仪进行观测。
5、沉降及稳定监测频率及标准
（1）施工期间，每填筑一层进行一次沉降观测，填筑间歇期间每3天需观测一次。路堤填筑完毕进入沉降后，第一个月每隔1周观测一次，第2个月每隔15天观测一次，第3个月开始每隔1个月观测一次直至沉降期结束。
（2）水平位移观测频率与测定时间均与沉降监测同步。
（3）控制标准应按照技术规范和设计要求进行控制，当发现位移和沉降速率超标准时，应加密测次，实行动态跟踪，分析原因，采取减缓填筑速度，甚至暂缓填筑，待变位速率减小到控制标准以内方可继续进行施工。并真实、准确的填写监测原始记录，形成沉降、位移记录汇总表、绘制沉降、位移曲线图以及形成分析报告。提供卸载或面层等后续工程的施工时间。
总之，软土地基的加固处理质量直接影响到路基的基础承载力，进行软土地基处理就是增加地基的稳定性，减少施工后的不均匀沉陷，也是保证道路建成后安全、高效运营的关键，所以施工技术人员必须意識到软土地基的危害性，坚决以数据说话，采用切实可行的处理方案，积累经验，为今后的施工打下坚实的基础。
关键词：公路软基危害 处理方法 沉降、稳定观测
引言
随着我国改革开放国民经济的腾飞，我国的公路事业也有了很大的发展。而我国幅员辽阔，地质类型多样、丰富，在高速公路处于大规模建设过程中，难免要碰到软土地基需要处理的情况，如何对软土地基进行处理，使修筑在其上的路堤保持稳定，保证路基、路面、及构造物的使用寿命已经成为了我国公路建设施工部门普遍关注的问题。下面就经历过的高速公路建设项目中软基处理的施工方法进行简单的介绍。
一.公路软土路基的特征及其危害
软土地基是指在滨海、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构成的承载能力较差软土层。它具有固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、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。因此其对路基的稳定性危害也较大，概括起来主要有如下两个方面：（1）强度及稳定问题。当软土路基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时，软土路基会产生局部或整体剪切破坏，造成路堤塌方、失稳及桥台破坏。（2）沉降变形问题。当软土路基在上部荷载及外部荷载作用下产生过大的沉降变形时，会影响道路的正常使用。特别是产生过大的不均匀沉降时，会造成路面开裂破坏，结构物与路堤衔接处差异沉降，引起桥头跳车，涵身、通道凹陷，滑动拉宽沉降缝而漏水，从而引起路面损坏等。公路路基的软土地基施工是公路建设施工中较为重要的一个环节，是路基施工中比较难的一种路基情况，它将直接影响到后期路基施工填筑的施工周期和路基稳定性。
二、公路软基的几种常见处理方法
软土地基处理方法很多，归纳起来有置换、排水固结、振动挤密、胶结和加筋等五大类。因此，需要针对具体的软土地基形式，结合经济性、工期、技术等指标综合考虑。选择比较有效的处理方法。在经历过的高速公路建设项目中软土地基处理主要有以下几种形式，进行简单介绍。
1、换填土层法
采用人工或机械挖除公路路堤下湿软土部分，重新换填强度较大的砂、碎（砾）石、灰土或素土等，并分层填筑碾压成型，形成良好的持力层。从而改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。这是道路工程中常用的、比较简单的一种方法。
2、挤淤法
用于湖塘、河流、秋冬季水田或积水洼地，采用抛填片石，使淤泥向两边挤出，以重型压路机碾压，再进行填土即可。
3、塑料排水板
塑料排水板是将塑料排水板打入土中，作为竖直排水通道。其优点是：滤水性好，可确保排水，达到使软基进行排水固结的效果，塑料排水板具有一定的强度和延伸率，适应地基变形的能力强，板截面尺寸不大，插入时地基扰动小，施工方便。
4预应力管桩
钢筋混凝土预制管桩对软弱地基进行处理，是通过单桩轴向荷载的传递来承受上部荷载的过程.在轴向荷载作用下，桩身将发生压缩变形；同时桩顶部分荷载通过桩身传递到桩底，致使桩底土层发生压缩变形，这部分压缩变形之和构成桩顶轴向位移，由于桩与桩周土体的紧密接触，当桩相对于土向下位移时，桩侧表面受到土向上的摩阻力，在桩顶荷载沿桩身向下传递的过程中，必须不断地克服这种摩阻力，故桩身截面的轴向力随深度逐渐减小，传至桩底截面的軸向力为桩顶荷载减去全部桩侧摩阻力，并与桩底支承反力（即桩端阻力）大小相等、方向相反，桩通过桩侧阻力和桩端阻力将荷载传递给土体，即土对桩的支承力由桩侧阻力和桩端阻力部分组成，由桩底土层的压缩变形导致的桩端位移加大了由于桩身的压缩变形引起的桩身各截面的位移，并促使桩侧摩阻力进一步发挥.一般来说，上部结构荷载是通过桩侧摩阻力与桩端阻力来承受，达到能在软土地基上进行上部结构施工的目的。
5碎石桩
碎石桩是利用一种能产生水平向振动的管状机械设备在高压水流下边振边冲，在软弱地基中成孔，在成孔中加碎料后振动和加压扩径的过程中，由于扩径的作用，致使桩体周围的土体进一步被挤密，砂土密度进一步提高，即砂土的孔隙比进一步减小，更增加了处理后地基承载力的抗振动液化的能力。减少变形和地基沉降量，提高土体的抗剪强度、增强地基的稳定性。
6、高压喷射注浆法
利用气压、液压等高压力使水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆等有固化特性的浆液通过管路从喷射孔喷出，直接切割破坏土体的同时与土拌和并起部分置换作用。凝固后成为拌和桩（柱）体，这种桩（柱）体与地基一起形成复合地基。灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果。
7、土工合成材料法
土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它以人工合成的聚合物，置于土体内部、表面或各层土体之间，发挥加强或保护土体的作用。常见的加固路基土工合成材料有土工格栅，用土工格栅处理软弱劣质地基和路基，主要是利用土工格栅表面与土的摩擦作用、土对土工格栅的被动阻抗作用、土工格栅孔眼对土的锁定作用以及加筋补强作用，就是说，铺设土工格栅能加大土体的摩擦、锁定和阻抗作用，有效地阻止土体的位移、下沉、滑坍，提高路基的稳定性。
8强夯法
强夯处理地基主要通过起吊设备将重气锤起吊到一定高度，让其自由下落夯击地面，同时产生强大的冲击波。由于土体受到巨大冲击能量的振动效应，致使土体结构破坏，孔隙水压力增大。随着强夯振动后的失衡，土体中的自由水和毛细水将随着超孔隙水压从土的颗粒间或人工排水通道中由高压区向低压区排泄，经过一段时间的土体恢复，使土颗粒密度增大，从而使地基强度得以提高。
软基处理还有其他多种方法，如反压护道法、砂垫层法、设置砂井法、贫混凝土桩法、粉喷桩法等等，可以根据不同的软基类型，并考虑施工难度，工期、技术等多方面因素进行选择，每种方法工作原理虽各有不同，但对处理软弱地基都能收到良好的效果。 三、沉降及稳定监测
在软土地段进行路基填筑，沉降及稳定监测是必不可少的，根据设计要求的不同，沉降的观测主要可采用水平型沉降管和沉降板法，稳定位移的监测可采用测斜管和水平位移桩法。
1、水平型沉降管采用PCC型专用沉降管水平放置于路堤底部。一般应采用整根管，不进行搭接。水平管的十字凹槽应与地面平行放置，观测时候采用沉降观测仪配合高精度水准仪进行观测。
2、沉降板由钢或钢筋混凝土底板、金属测杆和保护套管组成。填筑开始即进行埋设，随着填土的增高，测杆和套管也应相应接高，接高时测杆要垂直，用高精度水准仪进行观测。
3、测斜管采用聚氯乙稀全塑高精度测斜管，埋设时下卧硬土层内，若软土层深厚难以进入硬土层时，钻孔至足够深度不产生水平位移，视管底端的水平位移为零，作为固定端。导管埋至预定深度后，校正导向槽的方向并进行零点读数测试，并测量管口高程。观测采用测斜仪进行观测。
4、位移观测边桩应根据需要埋设在路堤两侧趾部，同一观测断面的边桩应埋在同一横断面上。要有足够的埋置深度，并且要求桩周围回填密实，桩周上部用混凝土浇筑固定，确定边桩埋置稳固。观测采用全站仪或红外线测距仪进行观测。
5、沉降及稳定监测频率及标准
（1）施工期间，每填筑一层进行一次沉降观测，填筑间歇期间每3天需观测一次。路堤填筑完毕进入沉降后，第一个月每隔1周观测一次，第2个月每隔15天观测一次，第3个月开始每隔1个月观测一次直至沉降期结束。
（2）水平位移观测频率与测定时间均与沉降监测同步。
（3）控制标准应按照技术规范和设计要求进行控制，当发现位移和沉降速率超标准时，应加密测次，实行动态跟踪，分析原因，采取减缓填筑速度，甚至暂缓填筑，待变位速率减小到控制标准以内方可继续进行施工。并真实、准确的填写监测原始记录，形成沉降、位移记录汇总表、绘制沉降、位移曲线图以及形成分析报告。提供卸载或面层等后续工程的施工时间。
总之，软土地基的加固处理质量直接影响到路基的基础承载力，进行软土地基处理就是增加地基的稳定性，减少施工后的不均匀沉陷，也是保证道路建成后安全、高效运营的关键，所以施工技术人员必须意識到软土地基的危害性，坚决以数据说话，采用切实可行的处理方案，积累经验，为今后的施工打下坚实的基础。