浅谈路基软基换填设计及施工方法
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作者: 邹长春
摘 要：结合软基换填技术工艺原理，详细说明质量安全措施和控制措施，并介绍换填设计要点及施工工艺。以路基工程为例，说明路基施工方法及换填技术， 对同类工程今后的实施与发展具有指导意义。
关键词：路基换填；软土地基；设计要点；施工方法
广义上讲压缩性高、强度低的软弱土层就是软土。不加处理就在软土地基上修筑路基，可能会导致路基过量沉陷或失稳的状况，使其不能正常使用或破坏。软土液限一般为 35%～60%， 饱和度一般大于 95%，含水量在 34%～72%之间，塑性指数为 13～30，孔隙比在1.0～1.9 之间。其主要特性为孔隙比大、天然含水率高。常习惯上把软粘性土、淤泥质土、淤泥总称为软土。我国软土在丘陵低洼和山区谷地赋存，不过多分布在江河湖海等处，不能一律对待因为其性质、厚度，成因类型均不相同，应根据各地区土质、地质条件和特点，做出合理的处理，有针对性地采取对策。出现高速公路后，要求的桥涵通道、全立交增多， 路堤高度多超过软土填土极限高度。并且软土结构土体多呈海棉状，且含有大量的亲水胶体微粒， 透水性小、含水量多、压缩性强、孔隙比大、抗剪强度低等使其沉降稳定要花费很长时间，因为路堤高填土的自重作用要经过较长时间才能稳定压密。在此之前的一般公路通过软土地区时其纵坡要求不严、路基宽度窄、低路堤偏多、线路等级标准不高、立交少，所以仅重视桥头高路堤部位，其余大部分地段处理工程较少。路基软土结构在重载车辆和大交通量的作用下基底沉降现象严重，且容易侧向膨胀挤出滑动， 必须对软基进行处理的目的是为了消除侧向滑动位移，确保路基及外侧鱼塘、农田、虾池和建筑物的安全， 避免路堤向两侧膨胀挤出，并在较短时间内达到最终沉降、增强压密稳定力度。我国公路建设的规模随着社会主义市场经济的蓬勃发展和改革开放的逐步深化在日益扩大，公路建设对软土处治提出了更高的要求此外难度也在不断提高。我国发展、引进了多种软土处理技术，积累了一定的经验，这都是为了满足公路工程建设的需要， 但还存在着一些问题。本文根据软土地基处理的经验，谈谈几年来对软土地基处理的几点体会。
1 软土地基路基施工处理设计要点
软土地基复杂多变，土工参数是计算强度的重要参数，无论是测定过程还是测定方法中都存在着很多的不确定性，理论上也无法达到完善。所以要首先弄清楚软土地区的水文地质情况。所以勘察人员要实地进行多元勘探并考察地质资料，还应进行工程地质分区在工程地质条件复杂的地区，并详细勘探。如地质工作在勘察设计时做的不详细，实施危险性高或不能实施施工，必须补充进行勘探及勘察工作，进一步了解地质情况之后再做出修改方案。必须对软土地基进行加固时是当路堤经沉降计算或稳定验算而不能满足设计要求时，加固有很多方法， 常用的有：
1.1 土工织物铺垫
铺设一层或多层土工织物在软土地基表层， 在不影响排水的前提下提高地基的承载能力，减少路堤填筑后地基的不均匀沉降。在采用深层加固法或砂井之前，对于高含水量如淤泥等的超软弱地基，可以以土工织物作为前期处理， 来提高施工的可能性。
1.2 挤实砂桩
最大有效处理深度为20米。为了减少沉降、提高软土地基的整体抗剪强度，需要形成较大的密实柱体，强力的以震动或冲击的方法将石、砂等材料挤入软土地基中。
1.3 生石灰桩
生石灰桩的最大有效处理深度为 20 米，就是将生石灰碎块放于桩孔中形成桩体。
1.4 换土
最大有效处理深度为 3 米。挖除路堤下的全部软土采用的是机械或人工的方法， 填充片石、卵石、砾、砂等渗水性材料或强度较高的粘性土。
1.5 旋喷桩
最大有效处理深度为20 米。利用工程钻机将旋喷注浆管置入预定的地基加固深度， 通过钻杆的旋转和上升，以一定的压力将预先配制好的浆液从喷嘴喷出，冲击、搅拌土和浆液形成混合体，从而形成具有一定强度的人工地基。
1.6 加载预压法
利用自重可以进行加载预压。天然地基在预压荷载作用下地基土强度提高，并固结、压密产生变形，施工前除去预压荷载，完工后地基承载力得到提高且沉降减小。加载用料采用土石方等填料是为了加速当天然地基土渗透性较小时的土体固结，缩短土体排水固结的排水距离。垫层材料用级配较好、含泥量小于3%、渗透系数大于10-3 m/s的中粗砂，主要使用机械设备为堆载用料的装卸、运输机械，也可用锤击沉管机械、静压沉管机械、塑料排水带插板机、人工运输、袋装砂井专用打设机和动力螺旋钻机。
1.7 高压旋喷注浆法
目的是形成水泥土增强体，在用20Mpa左右的水或浆液的高压流冲击土体前，需要通过钻机带有的喷嘴注浆管钻进预定位置。喷射浆液的同时可以通过提升和旋转形成摆喷、旋喷和定喷。分为三重管法、二重管法、单管法三种。形成防渗帷幕并形成复合地基以减少沉降，提高承载力。适用于粘性土、粉土、砂土、淤泥、黄土、淤泥质土、碎石土和人工填土等地基。当有机质含量较高或土中含有较多的大块石时应通过试验确定其适用性。主要使用材料是水泥。主要使用机械设备为流量计、喷嘴、高压泵、输浆管、制浆机、空气压缩机、泥浆泵、钻机、注浆管等。
1.8 排水砂垫层
即为铺设一层较薄的砂层在路堤底部地面上。最大有效处理深度，路堤极限高为 2 倍，可以将水从砂层中排出。
1.9 砂井
最大有效处理深度为18 米。砂井利用高压爆破、射水等方法或用各种打桩机具击入钢管，灌入粗、中砂在地基中获得的按一定规律排列的孔眼中从而形成砂柱。砂井在软土层厚度大于 5m 时适用。在饱和软粘土中这种砂井又称排水砂井，起排水通道的作用。为了构成完整的地基排水系统应铺设垫层在砂井顶面。
1.10 袋装砂井
最大有效处理深度为18 米。相较而言井距对固结时间的影响更为敏感。现在广泛采用的是直径仅 8cm 左右的网状织物袋装砂井，相较一般砂井井经太小，无法施工， 也无法防止地基变形引起的断开失效而言，比一般砂井省料要多， 造价也低廉。且不会因地基发生垂直和水平变形或施工操作上的误差而丧失其连续性。
1.11 塑料排水板
最大有效处理深度为18 米。施工快捷、简单， 因此被广泛应用。塑料排水板是板状物体，且带有孔道插入土中可以形成竖向排水通道。
2 结语
一个成功的工程必须加强检测管理并且合理安排施工程序，在各个施工环节中都严格把握质量关，质量才能得以保证。因为地基处理大都是隐蔽工程，而且施工结束后大部分地基处理方法的加固效果并不能即时体现，想要显示其是否达到如期效果就必须在使用一段时间后。在选择处理方法要做到勘察、设计、施工一体化，除了综合考虑施工条件、经济、安全、公路条件等要素，还应考虑地基的合理性和适用性。以桥梁作为软基处理时，要综合比较其安全、环保、经济、美观等方面的因素。施工时要采取适当的施工程序并合理进行，保证工程的事实性和安全性，避免由返工等引起的经济损失。为了消除突发事件的影响，防护工程与软基处理要配合进行。软土地基如果处理不当或不处理， 就会造成构造物不均匀沉降或沉降过大，引起地基失稳现象，造成构造物不同程度的危害。公路经常穿越软土地区，因此处理软土地基的方法要根据工地的实际情况来综合考究选用， 有时几种方法可以一起或交替使用，以上本文介绍的仅仅只是工地常用的几种而已。公路施工过程中对于危害性很大的软土地基如果干脆不处理或处理不当，和工作中的细小疏露，都会留下隐患在建筑物的正常使用过程中，发生问题后再进行处理会直接造成社会形象和经济损失的负面影响。因此处理软土地基时要根据施工条件选用合适的方法，这样可以有效的解决问题或防止问题的出现，避免破坏情况的发生或更大的事故，减少财务支出，保证工程的顺利完成。
参考文献
[1] 陈建伟.路基软基换填设计施工方法浅析[J].中国科技财富，2011（16）：39.
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