软土路基处理方法概述

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1、软土路基处理方法概述(2008-02-25 20:15:49)转载摘要：软土路基的加固有很多种方法，本文对常用的几种方法从加 以解释对其加固机理，作用，作用范围以及个别的工程实例的阐述.新 型的加固材料以及新工艺的开发和利用对提高软土路基的加固技术 水平所起的重要作用等做以简单的阐述.在道路工程中经常会遇到软土路基，由于高速公路、高速铁路的发展， 对地基的承载能力要求越来越高，天然的软土地基远远不能满足这些 高档次的构造物对地基承载力的要求。20世纪8090年代，由于人口 膨胀土地资源日益紧张，同时软土路基加固的技术也有了长足的发 展，经济条件有所改善，各种软土加固理论得到了充分的应用与验证，

2、 软基加固技术也得到长足发展，在不同的领域里均有涉猎；到20世纪 90年代以后，各种各样的软基处理技术已广泛地应用在各种道路工程 中。地基中常见的软土，一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其 特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低，并具有蠕变 性、触变性等特殊的工程地质性质，工程地质条件较差。选用软土作 为路基应用，必须提出切实可行的技术措施。这种土质如在施工中出现在路基填土或桥涵构造物基础中，最佳含水 量不易把握，极难达到规定的压实度值，满足不了相应的密实度要求， 在通车后，往往会发生路基失稳或过量沉陷。其危害性显而易见，故 禁止采用。在软土地基上修筑路堤，特别是桥头引道，如不

3、采取有效的加固措施， 就会产生不同程度的坍滑或沉陷，导致公路破坏或不能正常使用即所 说的桥头跳车。一般地，除要确保新填筑路基的密实度以减少沉降外，包括原地面的地基总沉降必须达到基本稳定，沉降量大致达到 总沉降量的80%以上时，才容许铺路面。软土地基沉降严重时，不仅 增加填方数量，而且沉降或水平位移对临近填土的桥台、挡土墙、涵 洞，甚至对附近的住宅、农田以及路线的技术标准都会产生很大的影 响。为此，根据地基土的工程特性，选用适当的处理措施。经过长期的实 践，在公路、铁路中形成了多种形式的软土地基处理方法，结合很多 的施工企业多年施工经验及有关专家学者的论述进行总结归纳如下： 1换填垫层法当软弱土

4、层厚度不很大时，可将路基面以下处理范围内的软弱土层部 分或全部挖除，然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性 的材料（通常是渗水性好的中粗砂）称为换填或垫层法。此法处理的经 济实用高度为23m，如果软弱土层厚度过大，则采用换填法会增加 弃方与取土方量而增大工程成本。通过换填具有较高抗剪强度的地基土，从而达到增强地基承载力的日 的，满足构筑物对地基的要求。主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种。垫层法根据 材料的不同可分为砂（砾石）垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、 土 （灰土、二灰）垫层。代表方法有砂垫层法及换填法。砂砾垫层：当路堤高度小于极限高度的2倍，软土层较薄，填筑材

5、料 比较困难，或雨季施工时，采用砂砾（砂）垫层，在填土与基底之间设 一排水面，从而使地基在受到填土荷载后，迅速地将地基土中的孔隙 水排出，加快固结速度，提高地基的承载力，减少沉降，防止地基局 部剪切变形。要注意控制填土速度，所用的材料为含泥量不大于5% 的洁净中粗砂，或最大粒径小于5cm的天然级配砂砾。换填法：在软土厚度不大于2m时，利用渗水性材料（砂砾或碎石）进行置换填 土，可以降低压缩性，提高承载力，提高抗剪强度，减少沉降量，改 善动力特性，加速土层的排水固结。它的特点是施工工艺简单，但费 用比较高。抛石挤淤：当软土或沼泽土位于水下，更换土施工困难，且厚度小于 3m，表层无硬壳、基底含水量

6、超过液限、路堤自重可以挤出的软土之 上，排水比较困难时，采用抛片石（直径一般不小于30cm ）挤淤的方 法。从中部开始抛石，逐渐向两边延伸，挤出淤泥，提高路基强度。2深层密实法采用爆破、夯击、挤压和振动及加入抗剪强度高的材料等方法，对地 基深层的软弱土体进行振密和挤密的地基加固方法称为深层密实法。 适用于软土厚度3m的中厚软土的加固，分布面积广的软基加固处理， 其加固深度可达到30m。通过振动、挤压使地基中土体密实、固结，并利用加入的具有高抗剪 强度的桩体材料置换部分软弱土体中的三相（气相、液相与固相）部 分，形成复合地基，达到提高抗剪强度的日的。主要加固方法：强夯法、土 （或灰土、粉煤灰加石

7、灰）桩法、砂桩法、 爆破法、碎石桩法（振冲置换法）、石灰桩法、水泥粉煤灰碎石桩（CFG 桩法）、粉喷桩法、旋喷桩法。代表方法有碎石桩法、强夯法、水泥 粉煤灰碎石桩法、粉喷桩法。强夯法：对于砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基，可 采用重锤夯实或强夯。它的基本原理是:土层在巨大的冲击能作用下， 土中产生很大的压力和冲击波，致使土体局部压缩，夯击点周围一定 深度内产生裂隙良好的排水通道，使土中的孔隙水（气）顺利排出，土 体迅速固结。强夯后地基承载力可提高34倍，压缩性可降低200% 1000%。其佳夯击能：从理论上讲，在最佳夯击能作用下，地基土中 出现的孔隙水压力达到土的自重压力，这样的夯

8、击能称最佳夯击能。 因此可根据孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。在砂性土中，孔 隙水压力增长及消散过程仅为几分钟，因此孔隙水压力不能随令击能 增加而叠加，可根据最大孔隙水压力增量与夯击次数关系来确定最佳 夯击能。兰海高速公路某滑坡体的堆积破碎泥岩堆积物厚度412M.从土样的土工试验报告可知为低液限黏土含水量29.820.2,凝聚力 13.812.2KPA,内摩擦角 13.820.2.挤密砂桩、碎石桩加固法：属于复合地基的一种，当软土层较厚，换 填处理比较困难，地基土属于非饱和粘性土或砂土时，采用挤密砂桩或碎石桩加固法，可以使地基土密实，容重增加，孔隙比减少，防止 砂土在地震或受震动时液化，提

9、高地基土的抗剪强度和水平抵抗力， 减少固结沉降，使地基变均匀，起到置换、挤密、排水作用，防止地 基产生滑动破坏，提前完成沉降，减少沉降差。3排水固结法在软土地基上加压并配合内部排水，加速软土地基的排水，加快软土 固结的处理方法称为排水固结法。适用于处理各类淤泥、淤泥质粘土 及冲填等饱和粘性土地基。软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产 生固结变形。在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐扩散， 土的有效应力增加，并使沉降提前完成或提高沉降速度。主要加固方法：堆载预压法、砂井法、袋装砂井、真空预压法、电渗 排水法、降低地下水位法、塑料排水板法。预压处理：分为超载预压、等载

10、预压和欠载预压等，其施工工艺简单， 但工期较长，超载预压的时间一般为6个月，通常与排水处理地基相 结合使用。广州市新窑南路道路工程就是利用堆载法加固软土路基的. 新窑南路道路工程起点为广州大道K4+600,终点为北山村K11+700, 全长约7KM.道路沿线地层结构自上而下分别为:地壳硬壳包括松散状 杂填土,素填土和软塑状耕土，厚度为0.402.20;软土层包括流塑状 淤泥和淤泥质土，厚度为1.519.39,沿线厚度变化大;下伏层包括粘 性土和砂层.堆载预压时间从1995年到2003年,大约78年.袋装砂井：对于软土厚度大、路堤稳定、填土高的软土路基，采用袋 装砂井，可增加软土竖直方向的排水能

11、力，缩短水平方向的排水距离， 加速软土的强度。砂袋灌入砂后，砂井可采用锤击法或振动法施工。它的施工工艺复杂，费用相对较高，所用的时间较长，可采用矩形或 梅花形布桩。珠江地区某市公路的地质勘探表明，地基土质分布比较均匀，除表层1。0m左右耕植土外，接着为8.6m厚的高含水量、 高压缩性、低强度，高含粘性的超软弱淤泥。第三层为厚约1.0m的 贝壳粉砂土；第四层又为7.6m厚的淤泥质粘土；以下分别是0.5m厚 粘土和3.0m厚粉细砂。往下为击数（SPT）大于19击的含砾粗砂层， 再往下土质更好。地基土质为20m左右深厚的淤泥，含水量高达85.7%， 十字板剪切强度仅4Kpa，且淤泥分布深度大致由前方

12、向后方陆域倾 斜，前浅后深，前方相对有利。在这样大面积超软弱的淤泥地基上筑 路需作软基深层处理，以防止施工期软基沉降缓慢，引起工程完工后 仍有较大剩余沉降量，同时不致因加载引起地基失稳破坏。这一带因 软基不当而出现工程质量或安全事故是较常见的，就设计采用中7cm 袋装砂井加砂垫层堆载预压排水固结进行软基加固，日的是通过打设 砂井使第二、四层淤泥土排水固结后，土质强度获得提高、减少工程 投产后的沉降，保证工程的正常使用，满足工程设计要求。塑料排水板：排水原理与袋装砂井相同，由于是工厂制作，它的质量 稳定、重量轻、运输保管方便，施工工艺比较简单，投入劳力少，费 用相对较低，并且渗滤吸水性好，具有一

13、定的强度和延伸率，对土的 扰动小，预压时间较长，在工程中得到广泛应用，但对于提高土层的抗剪能力不如袋装砂井。4. 化学加固法通过在软土地基中加入水泥或其它化学材料，进行软土地基处理的方 法称为化学加固法。适用于处理砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、 粘土和一般人工填土，也可以在处理裂隙岩体及已有构筑物地基加强 中。水泥或其它化学材料注入土体后，与土体发生化学反应，吸收和挤出 土中部分水与空气形成具有较高承载力的复合地基。主要加固方法：硅化法、粉喷桩、旋喷桩、注浆、水泥土搅拌法。硅化法：用水玻璃为主的混合溶液对软土进行化学加固的方法称为硅 化法，借助于电的作用进行加固称为电硅化法。它的特点是加固

14、作用 快，工期短，但造价较高，不适用于渗透系数太小的土。旋喷桩：旋喷桩可分为粉体喷射桩、高压喷射注浆法等。对于强度低、 压缩性高、排水性能较差的软土，采用灰土桩（水泥土桩、石灰土桩、 二灰土桩等）与地基组成复合地基，大部分荷载由桩体承受，从而提 高地基承载力，减少工后沉降。它的施工工艺比较复杂，需要配置专 门的旋喷设备。利用粉喷桩施工造价较高，处理效果可靠，适用土层 范围广。5. 加固路基法通过在路基中埋入高强度、大韧性的土工聚合物、拉筋、受力杆件或 柴（木）梢排等方法加强路基的自身强度，增加抵抗地基变形沉降的能 力。适用于软弱岩体、土体中的路堤与路堑。主要加固方法：加筋土路基、土工聚合物、土

15、钉墙、土层锚杆、土钉、 树根桩法、柴（木）梢排法。加筋路基法（土工布或土工格栅法）：对于沉降量不大的路堤，高路 堤填土适当采用土工布垫隔，限制了软基和路基的侧向位移，增加了 侧向约束，从而降低应力水平，加强了路基刚度与稳定性，提高了路 基的水平横向排水，使荷载均布。采用土工布覆盖摊铺，既提高路基 刚度，也使边坡受到维护，有利于排水，增加地基稳定性。桩架支挡法（柴木梢排）：用柴木梢扎排，铺于路基底面，以扩大其 承载作用，保持路基稳定，适用于交通量不大，且柴木梢丰富的地区， 高等级公路中不宜采用。6. 其它加固方法除了上述软土路基处理方法外，比较常用的还有桩基、沉井、侧向约 束法、反压护道法。桩基

16、与沉井常用于在软土地基中建设重要构筑物 （桥梁、大型涵洞等）的基础中，根据软弱土层的厚度其下承层土质情 况，桩基设计可分为柱桩与摩擦桩两种。常用的桩基有钻孔桩、挖孔 桩、管桩、木桩。反压护道法：当软土和沼泽较厚，路堤高度不超过极限高度的2倍时， 路堤两侧填筑适当厚度和宽度的护道，在护道附加荷载的作用下，保 持地基的平衡，增加抗滑力矩，防止路堤的滑动破坏。施工时，护道 尽量与路堤同时填筑，且压实度要达到90%以上。它的特点是施工工 艺简单、费用较低，但施工用地增大。侧向约束与反压护道的加固机 理均是限制软弱土体向旁挤出，以增加路堤的抗剪能力。侧向约束法 适合软土层厚度较小，软土体面积较大的软土地基的加固。反压护道 法适合软土体分布面狭窄而软土体厚度较大的软土地基的处理。综上所述，可以发现，日前公路软基处理的研究己经达到了相当的水 平和规模。但从国内外现有资料来看，