软土路基处理方案设计分析

软土路基处理方案设计分析

发表时间：2015-12-21T14:19:51.307Z 来源：《基层建设》2015年13期供稿作者：冯贯良

[导读] 中国市政工程西北设计研究院深圳分院冲击压实法指的是使用振动的、揉挤的、恒定重量的、冲击的压实设备进行施工，达到提升路基承载力的目的。

冯贯良

中国市政工程西北设计研究院深圳分院

摘要：由于软土地基成分复杂以及含水量高等特点，在城市道路软土地基的设计与建设过程中，如没有妥当处理，对于道路的承载能力及使用寿命会产生严重的影响。本文根据多年工程实践，对软土地基的处理设计及措施进行分析，供同行借鉴参考。

关键词：软土路基；水泥搅拌桩；处理措施；设计

1、软土路基常见问题

软土路基主要特点是孔隙大、含水量高等，容易破坏路基。总结有以下几个方面的问题：（1）、承载能力很低，施工时容易导致地基土破坏，（2）、沉降量非常大，主要由于软土压缩性大，施工完后发生不均匀沉降以及导致地下管道出现断裂或裂缝等情况。（3）、开挖容易发生边坡失稳，直接影响到施工进度。软土地基处理降水时可能会对周边建筑产生不均匀沉降的影响。（4）、正常使用情况下，由于在荷载作用下地基也会发生变形。当沉降或水平位移超过允许值后，将直接影响道路的正常使用。

2、城市道路软土路基处理措施

2.1软土路基浅层处理措施

2.1.1换土垫层法

对于软基厚度较小的路段，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。通常情况下，换土垫层法主要在开挖土方量比较大、基坑面积比较大的回填方工程中进行应用，一般在浅层软弱地基和低洼区填筑区域施工，处理深度为2～3m，比较适用于素填土、浅层非饱和软弱土层、杂填土地基环境。

2.1.2加筋垫层法

对于软基层地基设计使用铺垫材料的方法进行施工。铺垫材料法指的是使用多层或单层土工织物进行铺设，由于土工织物具有良好的抗拉强度、连续性、耐腐蚀性等方面的优点，通过使用铺垫材料的方法进行施工，可以降低路基的不均匀沉降，提高路基的承载力。一般会使用土工格栅、土工布作为铺垫材料，通过在软土路基的表面进行铺设，可以起到良好的排水、反滤、补强和隔离效果。在施工的过程中，会铺设加筋材料组成筋垫层，从而提高路基的承载能力，增加压力扩散角，适合各种类型的软土地基使用。

2.1.3冲击压实法

冲击压实法指的是使用振动的、揉挤的、恒定重量的、冲击的压实设备进行施工，达到提升路基承载力的目的。这种施工方法具有影响深度大、生产效率高等方面的优点。一般在处理特殊地基时会使用到这种方法，可以有效降低路基的沉降。

2.1.4轻质填料法

在处理软土路基时，常用的轻质填料处理法主要有粉煤灰处理、EPS处理和泡沫混凝土处理方法。

粉煤灰由于颗粒直径比较小，表面积大，很容易和软土拌合，而且由于粉煤灰属于工业废弃材料，对粉煤灰进行利用可以起到良好的环保效果，但需要注意粉煤灰层的包裹处理，避免出现污染物被淋滤下渗对地下水环境产生不利影响。

EPS材料又称聚苯乙烯板块，具有密度小、力学性能好等封面的优点，可以有效降低路堤的自身重量，降低路基的沉降量和压缩变形模量。在施工时，考虑到材料的耐化学性、抗风化性和耐冲击性差，需要将其埋入地下。此外，由于材料自身的重量比较小，为了避免水的浮力将EPS路堤抬高，对路堤造成破坏，地表洪水泛滥的地区，不宜使用。

泡沫混凝土是使用气泡群、水、水泥等材料按照特定的比例进行混合得到的一种水泥类环保材料，具有自身重量轻、压缩性低、固化自立性、施工便利等方面的优点，作为轻质填料在高填方路段使用有不错的效果。

2.2软土路基深层处理措施

2.2.1排水固结法

对于冲填土地基和厚度比较大的饱和软土地基，设计使用排水固结法进行加固，通过对排水条件进行改善，对排水井进行垂直布置，使用加压抽气抽水的措施来提高土体的强度，达到加固地基的目的。使用这种方法不仅可以有效提高土体的承载力，而且可以有效降低沉降。通常真空预压、堆截预压、电渗排水法是比较常用的排水固结法。一般情况下，排水固结法主要适用于对饱和软弱土层进行处理，但是对于渗透性比较低的泥碳土来说要慎重使用。

2.2.2深层搅拌法

水泥搅拌桩加固主要是利用加固土体的化学反应，然后使用机械设备将水泥喷入到需要处理的道路软土路基中，在浇筑的过程中，要不停地进行上下搅拌，使水泥和土出现水解化的反应，组成胶凝体，最后形成结构稳定的整体，有效地对土体的强度进行提高，达到路基所需承载力的基本要求。

根据多年经验，常规水泥搅拌存在以下几个问题。

①均匀性差：无法充分搅拌土体，导致桩身强度低。

②受力不合理：桩径自上而下完全相同，不能根据地基应力状态合理布置桩形，桩身强度得不到充分利用。

③浆液上冒：施工过程中，在土压力、孔隙水压力、喷浆压力以及搅拌叶片旋转力相互作用下，水泥浆沿钻杆上冒甚至冒出地面，无法就地搅拌，导致桩身上部水泥含量高及大量水泥浆的浪费。对此，有关单位研发了钉形双向水泥土搅拌桩，因为其具有双向搅拌和可变桩形的特点，可避免常规搅拌桩存在的上述问题，具有良好的使用效果，大大拓展了水泥搅拌桩的使用范围。

2.2.3薄壁筒桩

薄壁筒桩派生于沉管灌注桩技术，采用自动排土振动灌注而成，具有施工工艺简单、成桩速度快、质量易于控制等特点。薄壁筒桩属

于大直径桩型，突破600 mm的限制，可充分发挥大直径桩的稳定性和强度；挤土效应小，避免自身的位移和对周边地基的形变；单桩竖向承载力较高，通过放置钢筋笼，可以大大提高水平极限承载力；从施工角度看，薄壁筒桩是连续灌注而成，在中高频率振动中起拔，桩的

整体性和桩体混凝土质量较好，连续施工长度可达数十米。薄壁筒桩适用于软黏土、黏土、砂黏土、砂砾土及风化严重的岩层，其中特别

适用于软黏土。

3、实际应用案例

3.1项目概述

Ａ道路为深圳某重点园区配套道路，总长度为1.2公里，设计速度为20 公里/小时，红线宽17 m，拟建场地为填海区，道路两侧地块建设地下室时为减少基坑支护把道路下面约10m挖掉，目前道路建设用地已经回填，可是回填时没有进行碾压，回填时间不长，未完成自重

固结，多为松散-稍密，局部深层为淤泥层。考虑到，本项目离很多重要建筑比较近，需要严格控制沉降量，所以对该软土基路段采用水泥搅拌桩处理。

3.2项目地质条件

根据钻探揭露，拟建道路范围内埋藏地层的岩性及野外特征自上而下分别描述。

（1）第四系人工填土（石）层（Ｑml）

<1>. 人工填土（地层编号①1）：杂色，主要由粘土、石英质砂混碎块石、砼块、砖块等建筑垃圾及少量生活垃圾组成，建筑垃圾块径以2～10cm为主，最大可达20cm，含量大于30%，结构松散～稍密（现状道路下以稍密为主，局部密实）。拟建场地范围内普遍分布，层厚1.20～9.10m。为Ⅱ级普通土。

<2>.人工填石（地层编号①2）：灰白、灰等色。主要由花岗岩块石组成，块石直径多为0.1-0.2m，含量约为40-70%，其余为碎石、砼砖块、角砾及粘性土充填，结构松散，局部稍密。拟建场地范围内普遍分布，层厚0.50～8.80m。为Ⅳ级软石。

值得说明的是：本次勘察在钻孔ZK3～ZK7的人工填土（石）中的发现较多的生活垃圾，表明当时填土的任意性和不均匀。

（2）第四系新近沉积层（Ｑ4m）

<1>.淤泥（地层编号③2）：灰黑、黑色，略具腥臭味，含有机质及少量蚝壳、贝壳，局部含少量石英质砂。饱和，流塑～软塑。光滑。无摇震反应，干强度高，韧性高。拟建场地范围内普遍分布，层厚3.30～3.70m。为Ⅰ级松土。

<2>.砾砂（含淤泥质）（地层编号③3）：黑色，灰黑色，含较多有机质，石英质，亚圆形，局部含蚝壳、贝壳。饱和，松散～稍密。拟建场地范围内普遍分布，层厚0.40～5.50m。为Ⅰ级松土。

（3）第四系全新统冲洪积层（Ｑ4al+pl）

砾砂（地层序号⑤2）：灰白色、浅黄等色，主要成分为石英质，混粘性土，饱和，稍密，局部中密，级配良好，分选性差。拟建场地范围内普遍分布，层厚1.30～3.40m。为Ⅱ级普通土。

（4）第四系中更新统残积层（Ｑ2el）

砾质粘土（地层编号⑧）：褐黄、褐红、灰黄间灰白色，由下伏粗粒花岗岩风化残积而成，原岩结构已破坏，含石英砾20～40%。稍湿～湿，可～硬塑状。稍有光滑，摇振反应无，干强度高，韧性高。风化不均，局部夹强风化岩块。拟建场地范围内普遍分布，揭露层厚

1.00～7.00m。为Ⅱ级普通土。

上述地层在场地的分布、埋藏变化特征详见勘探点平面配置图、工程地质剖面图和钻孔柱状图。

各地层主要物理力学性质指标表如下表：

（5）、地下水

勘察期间，所有钻孔见及地下水，主要赋存于第四系全新统海积砾砂（含淤泥质）、第四系全新统冲洪积砾砂层中，属上层滞水～孔

隙潜水类型，微具承压性，地下水较丰富。地下水主要靠大气降水和海水补给，地下水的排泄以径流为主，场地原始地貌为滨海潮间带，

现已填海造地，本场地距海域（深圳湾）最近距离约2km。水质分析结果表明地下水中C1-离子含量偏高，说明地下水与海水尚有水力联系。降雨集中季节，地下水向海排泄，方向由西向东。枯水季节地下水位低于海平面时，则接收海水补给。勘察期间测得场地内测得混合

稳定水位埋深为0.50～5.00m，相应标高-2.42～5.00m。

3.3 水泥搅拌桩处理方案计算

（1）计算依据及计算条件：