公路施工软基处理论文

浅谈公路施工软基处理
摘要：介绍公路施工中以下几种软基的处理方法，根据施工实践对方法、效果进行了简要分析，对公路软基处理有一定指导作用。

关键词：公路施工软基处理方法换土垫层排水固结
在公路施工中必然会遇到软基处理，此时若不加以处理，往往会发生路基失稳或过量下沉陷，导致公路破坏或不能正常使用。

因软基处理不当而发生的路基质量问题不断增多，不仅影响了工程质量和进度，而且造成了较大的经济损失，因而很多施工单位把软基处理作为公路施工有一个难点和重点来对待。

结合公路施工的实践，对公路施工软基处理进行简要分析。

1、直接换土法
其方法是采用人工或机械挖出路堤下全部软土，换填强度较高的粘性土或砂、砾、卵石、片石等渗水性材料，地基承载力达到设计要求。

用直接换填法从根本上改善了地基，不留后患，效果较好。

水塘、沟和古埋藏沟谷，软土层一般较薄且成局部分部，采用换土方法予以处理。

因软土地区地下水位较高，开挖困难，所以采用人工或机械开挖换填时，换土深度一般不宜超过2m。

采用机械开挖，一般可使用索铲换土机、抓斗机。

开挖时若用水泵抽水，容易引起边坡坍塌，如果用不需压实的良好换填材料，并及时换填以不排水为宜。

2、抛石挤淤法
抛石挤淤是强迫换土的一种形式，它不必抽水挖淤，施工简便。

经过多个工程检验，这种方法用于湖塘或河流等积水洼地，常年积水且不易抽干，表层无硬壳，软土液性指数大，厚度薄，片石能沉至下卧硬层的情况。

一般用于软土厚度为3～4m。

石块的大小视软土稠度而定，一般不宜小于0.3m。

抛填片石时，应自中部开始渐次向两侧展开，使淤泥向两边挤出，待抛石露出水面后用重型压路机碾压，基上铺设反滤层，再进行填土。

当下卧层层面具有明显横向坡度时，片石的抛填应从高向低的一侧进行，并在低的一侧多填一些，以求稳定。

3、爆破排淤法
爆破排淤也是换土的一种形式。

利用炸药爆炸时的张力作用，使软土杨弃或压缩。

然后填以强度较高的渗水土或一般粘性土，以达到换土的目的。

采用爆破排淤的施工方法换填深度较大，工效高，适用于软土层较厚，稠度大，路堤较高及施工工期紧迫的情况。

爆破排淤又可分为先填后爆破和先爆破后填两种施工方法。

前者适用于稠度较大的软土，先填的路堤随爆随沉，避免回淤，后者适用于稠度小的软土。

4、塑料排水板法
塑料排水板法是带有孔道的板状物体，插入土中形成竖向排水孔道（见图一）。

因其施工简单、快捷，广泛使用效果亦佳。

在施工中，严格控制井板间距、井板长度。

插入位置和插板的倾斜达到允许偏差要求并按套管式插机法，将塑料排水板由后面的卷筒通过井架上方的滑轮，插入套管内——排水管被套管的输送滚
轴夹住，一起压入土中——达到预定深度后，输送滚轴反转松开排水板，上拔套管，塑料排水板被留在土中——在地面以上20mm左右将排水板切断。

也可使用无套管式插机板进行塑料排水法施工，即用钻杆直接将塑料排水板压入土中。

这种插板机较轻便，操作简单，进度快，可以大大节约工期。

但这种方法并非完善，在施工中塑料排水板容易被损伤或随钻杆拔起，地基强度较大时更不宜使用。

但总体来看，塑料排水板的排水性能主要取决于截面周长。

5、砂井法
砂井法是利用各种打桩机具击入钢管，或用高压射水、爆破等方法在地基中获得按一定规律排列的孔眼并灌入中、粗砂行成的砂柱。

由于这种砂井在饱和软粘土中起排水通道的作用，又称排水砂井。

砂井顶面铺设砂垫层，以构成完整的地基排水系统。

5.1打入空心管法施工，在履带起重机的吊臂上安装一个供空心锤用的导向架，以锤击钢管；或用一个振动锤夹住钢管施以振动力，前者为冲击式，后者为振动式。

钢管比砂井长0.5～1.0m，以利拔管。

管的底部应有砼桩尖或活瓣桩类。

施工步骤如下：装上桩尖，将钢管定位——靠锤或振动器振动使钢管下到要求深度钢管上拔0.5～1.0m消除桩底真空吸力，以便活瓣张开，然后提起重锤和桩帽，在钢管上口搁上漏斗，先灌入少许水，然后砂水交潜灌入——以4～6m/mim的速度徐徐拔管，并用大锤不断敲击钢管加速砂子下落。

5.2采用射水法施工，具体施工步骤为:
将套管安置在砂井的位置上——将射水管放进套管内射水，套管徐徐下沉，如果遇到较坚实土层，可用锤轻轻敲击顶部，使套管下沉——套管达到要求深度后，上下移动射水管使管中的土充分流出——灌砂——拔起套管。

经过工程实践，软土地基设置砂井后，改善了地基的排水条件，缩短了排水途径，因而地基承受附加荷载后，排水固结大大加快，进而使地基强度得以提高。

砂井适用于路堤高度大于极限高度，软土层厚度大于5m时。

砂井的间距、深度要根据软土的地层情况、允许的施工期，由计算确定。

砂井直径一般为20～30cm，视施工机械而定。

但是这种方法有它不足的地方，常因井径太小无法防止因地基变形而断开失效。

6、袋装砂井法
井径对固结时间的影响没有井距那样敏感。

从理论上讲，井径只要能满足排水要求即可。

软粘土渗透系数一般只有砂井渗透系数的10%，砂井的理论直径可以很小。

但一般砂井如果井太小既无法施工，也无法防止因地基变形而断开失效。

因此，国内外曾广泛采用网织物袋装砂井，其直径仅8cm左右。

比一般砂井要省料，造价也比一般砂井价廉，而且不会因施工操作上的误差或地基发生水平和垂直变形而丧失其连续性。

在公路中采用此方法效果较好。

施工时，砂袋和砂应符合规范要求，沉入套管的垂直度、桩位、深度满足要求，砂袋装砂饱满，
并严格按下面的步骤施工：
将内径约12cm的套管打入土中预定深度——将预先准备的长度比砂井长2cm左右的、用聚氯乙烯纤维织成的袋，在底部装入部分砂，并将底口扎紧，然后放入孔内——将袋的上端固定在装砂漏斗上，从漏斗口将干砂边振动边灌入砂袋装实装满为止——徐徐拔出套管。

袋装砂井的排水效果，主要取决于砂袋材料的好坏（聚丙烯纺织袋和黄麻片较好）以及砂质量的好坏，施工前应认真选择和控制。

7、排水砂（或石碎）垫层法
排水砂垫层是在路堤底部地面上铺设一层较薄的砂（或碎石）层（如图二）。

其作用是在软土顶面增加一个排水面，在填土过程中，荷载逐渐增加，促使软土地基排水固结，渗出的水就可以从砂（碎石）垫层中排走。

这是公路软基处理中运用最广的方法之一，前面的砂井、袋装砂井、塑料排水板法都要配合设置排水砂（或碎石）垫层。

经过实验结果和实际效果总结经验为：为确保砂垫层能通畅排水，要采用透水性良好的材料，如中砂、粗砂（或碎石），要保证砂（碎石）在其使用期间的整体连续性；要防止砂（碎石）垫层被细粒土所污染而造成堵塞，在砂（碎石）垫层的上下两侧设反滤层。

砂（碎石）垫层厚度是直接控制用砂（碎石）量的主要因素，也是保证整体连续性的一个主要条件。

确定砂（碎石）垫层厚度需考虑：一是以不致因地基沉降而使砂（碎石）垫层发生错断，从而
影响排水效果；二是以不致回排列砂（碎石）垫层中的孔隙水由于水头过高而渗入路堤填地土，导致低路堤的强度和稳定性降低。

一般采用的厚度为0.6～1.0m。

砂（碎石）垫层适用于施工期限不紧，路堤高度为极限高度的两倍以内、砂源丰富、软土地基表面无隔水层的情况，当软土层较薄，或底层又有透水层时，效果更好。

8、土工布法
在软土地基表面铺设一层或多层土工布，可以减少路堤填筑后的地基不均匀沉降，又可以提高地基的承载能力，同时也不影响排水。

土工布在公路路基施工中应用比较广泛。

土工布的铺设很简单，在工厂将几幅拼缝成需要的尺寸，一般宽3.6～4.5m，长比路堤底部多4～6m，顺路堤坡脚回折2～3m。

为了保护土工布，上下都应铺设厚0.2～0.3m左右的砂垫层（见图三）。

对于淤泥之类高含水量的超软弱地基，采用砂井及其他深层加固法之前，土工布铺垫可用为前期处理，以提高施工的可能性。

若在砂垫层上铺土工布可以防止填土污染砂垫层。

9、土工格栅法
土工格栅是在土工布基础上发展起来的，但两者在材料和施工步骤上略有不同，公路施工软基处理大多包括此法，特别是在高等级公路施工中运用广泛。

但在施工中应注意以下几点：
9.1土工格栅是带孔的塑料制品，施工前要选择合格的土工格栅
材料。

9.2施工时首先清理平整表面，由人工铺设土工格栅后，认真检查土工格栅的搭接长度，若满足要求可用“∪”型锚固。

9.3锚固经检查合格后，才可以铺下一层土。

9.4施工时严禁履带式机械碾压土工格栅，并由专人检查回填土的分层厚度和碾压质量，做好施工记录，经验收合格后再铺设下一层土工格栅。

10、挤实砂（碎石）桩法
挤实砂（碎石）桩法是以冲击或振动的方法强力将砂、碎石等材料挤入软土地基中，形成较大的密实柱体，提高软土地基的整体抗剪强度，减少沉降。

挤实砂（碎石）桩以增大地体的密实度为主要目的，它与排水砂井的作用不同。

在软土地基处理中应用广泛。

砂桩直径一般为0.6～0.8m，施工步骤如下：
将套管就位——提起芯管，灌砂——锤击下沉——沉到设计深度——提起芯管，灌砂——锤击套管和芯管——将砂（碎石）挤出套管——提起套管和芯管——灌砂，锤击芯管，使砂密实，直至形成砂桩。

挤实砂（碎石）桩另一种施工方法是利用振动来制成砂（碎石）桩（称为振实砂桩）,其施工步骤如下：
将上面安有垂直振动器的套管就位——振动下沉——将砂灌入套管中——边振动边使套管上下运动——套管逐步上提——最后
形成密实的砂桩。

11、粉喷桩法
利用工程钻机，将旋喷注浆管置入预定的地基加固深度，通过钻杆旋转，徐徐上升，将预先配制好的浆液，以一定的压力从喷嘴喷出，冲击土体，使土和浆液搅拌成混合体，形成具有一定强度的人工地基。

这种方法同样应很广。

施工顺序是（见图四）。

钻机就位和检查——钻进，至预定的深度——旋喷并提升钻杆。

通过实践，粉喷法可以根据不同的对象、用途、调整注入材料用量、浓度，使加固土体满足工程需要的强度。

目前灌入材料以水泥浆为主，当土的渗透性较大或地下水流速过大时，为了防止浆液流失，可在浆液中掺加三乙醇铵和氯化钙等速凝剂，效果更佳。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以pdf格式阅读原文。