2012一级建造师《公路工程》：软土路基施工技术

　　软土路基施工技术

　　一、软土地基的工程特性

　　淤泥、淤泥质土及天然强度低、压缩性高、透水性小的一般黏土统称为软土。大部分软土的天然含水量30%~70%，孔隙比1.0~1.9，渗透系数为10-8~10－7cm/s，压缩性系数为0.005~0.02，抗剪强度低（快剪裁聚力在10kPa左右，快剪内摩擦角0°~5°），具有触变性，流变性显著。对于高速公路，标准贯击次数小于4，无侧限抗压强度小于50kPa且含水量大于50%的黏土或标准贯击次数小于4且含水量大于30%的砂性土统称为软土。修建在软土地区的路基，主要是路堤填筑荷载引起软基滑动破坏的稳定问题和量大且时间长的沉降问题。

　　二、软土地基处理施工技术

　　软土地基处理施工具体方法有几十种，常常多种方法综合应用。按加固性质，主要有以下几种：

　　（一）表层处理法

　　1.砂垫层

　　（1）机理：在软土层顶面铺砂垫层，主要起浅层水平排水作用，使软土中的水分在路堤自重的压力作用下，加速沉降发展，缩短固结时间。但对基底应力分布和沉降量的大小无显著影响。

　　（2）适用条件：该法适用于路堤高度小于两倍极限高度（在天然软土地基上，基底不作特殊加固处理而用快速施工方法修筑路堤的填筑最大高度），软士层及其硬壳较薄，或软土表面渗透性很低的硬壳等情况。亦适用于软土层稍厚但具有双面排水条件的地基。

　　（3）特点：砂垫层施工简便，不需特殊机具设备，占地较少。但需放慢填筑速度，严格控制加荷速率，使地基有充分时间进行排水固结。因此，适用于施工期限不紧迫、砂料来源、充足、运距不远的施工环境。

　　（4）形式：有排水砂垫层、换土砂垫层、砂垫层和土工布混合使用等形式。

　　2.反压护道

　　（1）机理：在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道，以改善路堤荷载方式来增加抗滑力的方法，使路堤下的软基向两侧隆起的趋势得到平衡，从而保证路堤的稳定性。

　　（2）适用条件：路堤高度不大于1.5~2倍的极限高度，非耕作区和取土不太困难的地区。

　　（3）特点：采用反压护道加固地基，不需特殊的机具设备和材料，施工简易方便，但占地多，土用量大，后期沉降大，以后的养护工作量也大。

　　3.土工聚合物处治

　　（1）土工布

　　机理：土工布铺设于路堤底部，在路基自重作用下受拉产生抗滑力矩，提高路基稳定性。土工布在软土地基加固中的作用包括排水、隔离、应力分散和加筋补强。

　　土工布连接一般采用搭接法或缝接法。目前缝接法有一般缝法、丁缝法和蝶形法。

　　（2）土工格栅

　　机理：土工格栅加固土的机理存在于格栅与土的相互作用之中。一般可归纳为格栅表面与土的摩擦作用；格栅孔眼对土的锁定作用和格栅肋的被动抗阻作用。三种作用均能充分约束土的颗粒侧向位移，从而大大地增加了土体的自身稳定性，对土的加固效果，明显高于其他土工织物。

　　优点：可迅速提高地基承载力，加快施工进度；控制软基地段沉降量发展，缩短工期，使公路及早投入使用。

　　（二）换填法

　　换填法般适用于地表下0.5~3.0m之间的软土处治。

　　1.开挖换填法

　　将软弱地基层全部挖除或部分挖除，用透水性较好的材料（如砂砾、碎石、钢渣等）进行回填。该方法简单易行，也便于掌握；对于软基较浅（1~2m）的泥沼地特别有效。但对于深层软基处理，要求沉降控制较平的路基、桥涵构造物、引道等，应考虑采用其他方法。

　　2.抛石挤淤法

　　在路基底部抛投一定数量片石，将淤泥挤出基底范围，以提高地基的强度。这种方法施工简单、迅速、方便。本方法适用于常年积水的洼地，排水困难，泥炭呈流动状态，厚度较薄，表层无硬壳，片石能沉达底部的泥沼或厚度为3~4m的软土；在特别软弱的地面上施工由于机械无法进入，或是表面存在大量积水无法排除时；石料丰富、运距较短的情况。

　　3.爆破排淤法

　　（1）机理及特点：将炸药放在软土或泥沼中爆炸，利用爆炸时的张力作用，把淤泥或泥沼扬弃，然后回填强度较高的渗水性土壤，如砂砾、碎石等。爆破排淤是换土的一种施工方法，较一般方法换填深度大、工效较高，软土、泥沼均可采用。

　　（2）适用条件：当淤泥（泥炭）层较厚，稠度大，路堤较高和施工期紧迫时；路段内没有桥涵等构造物，路基承载力均衡一致，因整体沉降对道路不会产生破坏，也可考虑换填。但对桥涵构造物及两侧引道等，应考虑采用其他方法。

　　（3）施工要点：爆破排淤分为两种，一种方法是先在原地面上填筑低于极限高度的路堤，再在基底下爆破，适用于稠度较大的软土或泥沼。另一种方法是先爆后填，适用于稠度较小，回淤较慢的软土。

　　（三）重压法

　　1.堆载预压法

　　（1）机理：在软基上修筑路堤，通过填土堆载预压，使地基土压密、沉降、团结，从而提高地基强度，减少路堤建成后的沉降量。

　　（2）特点及适用范围：堆载预压法对各类软弱地基均有效；使用材料、机具简单，施工操作方便。但堆载预压需要一定的时间，适合工期要求不紧的项目。对于深厚的饱和软土，排水固结所需要的时间很长，同时需要大量的堆载材料，在使用上会受限。

　　（3）方式：进行预压的荷载超过设计的道路工程荷载，称为超载预压；预压荷载等于道路工程荷载，称为等载预压。

　　2.其他重压法

　　（1）真空预压法：利用大气压强0.098MPa等效堆载预压法对软基进行加固。即依靠真空抽气设备，使密封的软弱地基产生真空负压力，使土颗粒间的自由水、空气沿着纵向排水通道，上升到软基上部砂垫层内，由砂垫层内过滤再排到软基密封膜以外，从而使土体固结。该法适用于含水量高、孔隙比大、强度低、渗透系数和固结系数均较小的黏土。

　　（2）真空预压加堆载预压法：是堆载预压和真空预压两种方法的结合，原理与真空预压相同，但加载更大，预压时间缩短了一半。

　　（四）垂直排水固结法

　　利用砂井、袋装砂井、塑料排水板增加土层竖向排水途径，缩短排水距离、加速地基固结。

　　1.砂井

　　用振动打桩机、柴油打桩机（冲击式和振动式），以及下端装有活瓣钢桩靴的桩管将砂（含泥量不大于3%）或砂和角砾混合料（含泥量不大于5%）形成砂井。在施工时考虑避免缩颈和减少对土的扰动。

　　（1）套管法：将带有活瓣管尖或套有混凝土端靴的套管沉到预定深度，然后在管内灌砂后，拔出套管，形成砂井。根据沉管工艺的不同，又分为静压沉管法、振动沉管法等。

　　（2）水冲成孔法：通过专用喷头，在水压力作用下冲孔，成孔后清孔，再向孔内灌砂形成。适用于土质较好且均匀的砂性土。

　　（3）螺旋钻成孔法：以动力螺旋钻钻孔，提钻后灌砂成砂柱。适用于陆上工程，砂井长度10m以内，但土质较好，不会出现缩颈、塌孔现象的软弱地基。优点是设备简单机动，成孔规则。缺点是灌砂质量较难掌握，不太适用于很软弱的地基。

　　2.其他垂直排水固结法还有袋装砂井和塑料排水板。

　　（五）其他软基处理施工技术

　　其他软基处理施工技术包括旋喷桩、粒料桩和生石灰桩等。

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