浅谈软土地基的处理

摘要:介绍了软土及软土地基的定义及特点，探讨了软土地基在公路工程中造成的危害，着重阐述了喷粉桩法在软土路基施工中的应用特点、工艺及有关注意事项，以提高软土地基的处理效果。

关键词:软土地基 喷粉桩法 路堤失稳 换土垫层法

引言

在我国沿江、沿湖、沿海等处广泛分布着软土，而这些地区一般又是经济发达地区，对公路交通需要迫切，尤其要发展高速公路。因而在高路堤、大型桥梁，大量的涵洞、通道处软土都给它们带来不同程度的危害。如路基的滑移，开裂，路面起伏不平，桥涵通道等人工构造物处的跳车颠簸而使这些地区的公路建设者感到非常棘手，要花大量人力、物力、财力和时间，去进行勘察、测试、设计、科研和施工。若处理不好将会带来极大的资源浪费。

1 软土及软土地基

1.1 软土

软土是指滨海、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。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、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。

1.2 软土地基

我国公路行业规范对软土地基未作定义。日本高等级公路设计规范将其定义为:主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。地下水位高，其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。日本规范还对软土地基做了分类，提出了类型概略判断标准。在给出软土地基定义时指出:软土地基不能简单地只按地基条件确定，因填方形状及施工状况而异，有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上，判断是否应按软土地基处理[1]。

2 软土地基在公路工程中造成的危害

1)勘察设计不详细或不准确，导致对应该做软基处理的地段未做处理设计。

2)已知是软土地基，但是未做好软土地基处理，造成路堤失稳或危及线外建筑物。

3)虽然做了软土地基处理，但是措施不力，施工不当造成路堤失稳。

4)堆料不当，未按规定分层填筑，填土过快，碾压不当，造成路堤失稳。

5)扰动“硬壳层”或填筑不当，使“硬壳层”遭受破坏，导致路堤失稳。

3 处理软土地基的方法

3.1 换土垫层法

1)垫层法。其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣;粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量;常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。该法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为2m～3m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。

2)强夯挤淤法。采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法，在地基中形成碎石墩体;可提高地基承载力和减小变形。适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基，应通过现场试验才能确定其适应性。

3.2 振密、挤密法

振密、挤密法的原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。

4 喷粉桩法在软土路基施工中的应用

4.1 粉体搅拌法

粉体搅拌法(简称粉喷法)，是用特制的设备和机具，将加固剂粉体材料(水泥或石灰)通过压缩空气的传送，与地基土强行拌和，使之产生充分的物理、化学反应后，形成一定强度的桩体(简称粉喷桩)。这是一种改善土质，提高地基强度的软土地基加固方法，可以广泛地适用于淤泥质土，杂填土，软粘土等地基加固。

4.2 粉喷法加固软土地基的特点

粉喷法加固软土地基，是一项新的工艺，与其他软土加固方法相比，具有较多突出之处;原理科学、费用低廉、加固成本低。由于采用地基土自身作为桩料，掺入少量固化剂，一般掺入15%左右的水泥，平均每米不超过50kg水泥，每米材料成本费仅10元左右，比其他地基加固方法成本均低;桩身质量好。由于成桩粉体与土拌和，化学反应充分，桩身强度相对较大;地基加固后无附加荷载，因为掺入的固化剂含量较少，加固土的容重略大于地基土的容重，可将地基土的附加荷载忽略不计。干法施工。施工不需要水源，不需要排污，场地干净;桩体强度高，与深层搅拌法相比较，在条件相同的情况下，粉喷桩施工效果较好，因为深层搅拌法是湿法施工，而粉喷桩是干法施工，是从地基土中吸取一定的水量，从而提高了地基的加固效果;无侧向挤土问题。该工艺与打入桩或压入桩相比，由于成桩是将原土作为主要桩料，在地基中几乎不增加体积，故不产生侧向挤土，所以粉喷桩施工对临近环境无其他影响，甚至可以紧贴相临基础施工，该工艺可根据工程需要及地质条件，以不同的掺灰量控制不同的桩身强度，也可以在同一地基中不同层位控制不同桩身强度，以满足工程上的需要;该工艺平面桩位布置灵活，可以组成各种几何形状的桩体，如单桩分开的桩式，桩体相切或搭接的墙壁式，以及桩体构成网格状的块体式，并适用于各种工程，如建筑物地基加固，边坡抗滑加固等，还可以加固地基中的某个部分，应用广泛:粉喷桩施工专用机械主要由成桩钻机，空压机，供料机三大件组成。设备简单，机身体积小，步履移动方便。

4.3 施工工艺

1)施工程序。放桩位→钻机就位→调平→送风→钻至设计深度→送粉→提升搅拌→提升至地平→停粉→复搅1/3桩长→提升至地平→停风→钻机移动→重复循环。

2)施工中注意事项:

a.明确设计要求，了解地基的地质情况。b.开工前先打试验桩，根据不同的地质条件，合理选择钻机的档位，确定喷粉机压力和喷粉量。c.严格控制钻孔深度，喷灰时间及停灰时间，确保粉喷桩桩长，成桩应打入持力层50cm严禁在未钻至设计深度及未喷灰的情况下钻机提升作业。d.定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度，对使用的钻头必须随时检查，其钻头磨损量不得大于1cm。e.喷灰机必须配有水泥计量装置，施工中及时记录水泥的瞬时喷入量和累计喷入量。若发现喷灰量不足应进行整桩复打，复打的喷灰量仍不小于设计用量。若遇停电，机械故障等原因中断喷粉，在恢复喷粉时，其重叠孔段长度应大于1m。f.桩身上部1/3桩长范围内，施工中应严格进行重复搅拌，使水泥和土充分拌和，提高上部桩身强度，使之符合荷载的传递规律。g.为防止水泥飞扬造成污染，当钻头提升到地面以下0.5m时，喷灰机应停止喷灰，并使钻机迅速换档下钻，上部0.5m范围内用人工回填粘土并压实。h.施工中应认真填写原始记录。为保证机械设备完好及人身安全，严禁违章操作。

5 结语

在软土地基上修筑公路和桥梁并不都会发生问题、只要设计和施工措施得当，就可以保证路堤、桥梁的稳定和使用效果。软土地基上路堤的设计与施工方案，应结合当地工程地质条件、材料供应、投资环境、工期要求和环境保护等因素，按照因地制宜、就地取材、分期修建、综合处治的原则进行充分论证，使设计和施工方案达到技术上先进、经济上合理。软土地基的处理方法很多，总之，软土地基处理的目的是增加地基稳定性，减少施工后的不均匀沉陷[2]，所以施工的技术人员必须意识到软土地基的危害性，坚决以数据说话，认真测定基底的承载力，并根据不同的地质情况，不同的投资和工期要求，采用切实可行的处理方案，同时一定要采集桥涵施工后的工后沉降数据，积累经验，为今后的施工打下坚实的基础。

参考文献:

[1]林宗元.岩土工程治理手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,

1993.1882204.

[2]叶书麟.地基处理与托换技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1992.5152518.