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公路軟土地基簡(jiǎn)述
發(fā)布時(shí)間：2016/10/19 瀏覽次數(shù)：1526 次
我國(guó)公路行業(yè)規(guī)范對(duì)軟土地基定義是指強(qiáng)度低，壓縮量較高的軟弱土層，多數(shù)含有一定的有機(jī)物質(zhì)。日本高等級(jí)公路設(shè)計(jì)規(guī)范將其定義為：主要由粘土和粉土等細(xì)微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機(jī)質(zhì)土、泥炭以及松散砂等土層構(gòu)成。地下水位高，其上的填方及構(gòu)造物穩(wěn)定性差且發(fā)生沉降的地基。
日本規(guī)范還對(duì)軟土地基做了分類，提出了類型概略判斷標(biāo)準(zhǔn)。在給出軟土地基定義時(shí)指出：軟土地基不能簡(jiǎn)單地只按地基條件確定，因填方形狀及施工狀況而異，有必要在充分研究填方及構(gòu)造物的種類、形式、規(guī)模、地基特性的基礎(chǔ)上，判斷是否應(yīng)按軟土地基處理。
軟土路基的處理的目的是提高該段公路路基的穩(wěn)定性和承載能力。
軟土
軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、靈敏度高、擾動(dòng)性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點(diǎn)。
危害后果
軟土地基的性質(zhì)因地而異，因?qū)佣?，不可預(yù)見(jiàn)性大。在設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中，稍有疏忽就會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量事故，常見(jiàn)的事故有:
(1)勘察設(shè)計(jì)不詳細(xì)或不準(zhǔn)確，導(dǎo)致對(duì)應(yīng)該作軟基處理的地段未作處理設(shè)計(jì)，此類工例不少，世界銀行貸款項(xiàng)目也存在此類現(xiàn)象。
(2)已知是軟土地基，但是未做好軟土地基處理，造成路堤失穩(wěn)或危及線外建筑物。工例有：汕頭磊口大橋引道．由于高填土引起線外土地隆起，民房受損．路基難以穩(wěn)定，只好增加橋梁長(zhǎng)度，建成后一段時(shí)間，仍然出現(xiàn)錐坡不均勻下沉，又做了處理，現(xiàn)已改建新橋。中山縣附近的獅窖口橋，原設(shè)計(jì)是拱式橋跨，臺(tái)背填土較高．由于高填土的推力作用和地基嚴(yán)重下沉，使橋臺(tái)被推壞，拱體損傷，新路旁的老公路被擠移，將一條近10m寬的水溝填塞，路外廠房和民房受損，迫不得已改變橋型(原拱橋拆掉重建梁橋)，增大橋長(zhǎng)，降低路堤。
（3）雖然作了軟土地基處理，但是措施不力，施工不當(dāng)造成路堤失穩(wěn)。珠海南屏橋引道，雖然軟土采用砂并結(jié)合分級(jí)加裁預(yù)壓處理，路堤填土高度7m，南岸砂井施工完成后，僅填土到2.5m高(第一級(jí)加載)時(shí)就發(fā)生破壞，北岸在第三級(jí)填土完成時(shí)發(fā)生破壞。填土完成也發(fā)生破壞。經(jīng)開挖分析，原因是地質(zhì)資料不準(zhǔn)確，填土速度過(guò)快，后加的反壓護(hù)道又阻塞了砂墊層的排水通道。最后采取了挖深邊溝排水(挖邊溝時(shí)，原路堤底有大量的水流出)，用袋裝砂并(原先的砂并是無(wú)袋砂并)和捕土工布進(jìn)行修復(fù)。
（4）堆料不當(dāng)，未按規(guī)定分層填筑，填土過(guò)快，碾壓不當(dāng)，造成路堤失穩(wěn)。新會(huì)虎坑、大洞橋的引道，原設(shè)計(jì)對(duì)軟基都作了袋裝砂并結(jié)合砂墊層加固處理，由于投資限制，大部分路段的處理被取消。在施工過(guò)程中，有幾處路堤發(fā)生滑塌現(xiàn)象，通車后整個(gè)路段不均勻沉降明顯。主要原因是堆料不當(dāng)，未按規(guī)定分層填筑，也未作施工觀測(cè)，填土過(guò)快，碾壓不當(dāng)。其填料采用開山石渣土，其中合有大塊石，運(yùn)料沒(méi)有做到均勻卸土，合理分層，而是堆成厚層用強(qiáng)振碾壓，使強(qiáng)度很低、靈敏度很高的軟土地基受到破壞。末作加固處理但按規(guī)定施工的路段，雖然后來(lái)沉降較大，但沒(méi)有發(fā)生破壞。
(5) 擾動(dòng)“硬殼層”或填筑不當(dāng)，使“硬殼層”遭受破壞，導(dǎo)致路堤失穩(wěn)。軟土地基上往往有一層強(qiáng)度比軟土高的土層，被稱為“硬殼層”?！坝矚印笨梢云鸬匠兄睾蛿U(kuò)散應(yīng)力作用，利用好“硬殼層”對(duì)于減少工程投資是有意義的。有的地區(qū)甚至認(rèn)為，有“硬殼層”存在的軟土地基，寧可不作軟土地基特殊處理，充分利用“硬殼層”的擴(kuò)散應(yīng)力作用，采取預(yù)壓措施，以保持填筑路堤的穩(wěn)定。但若對(duì)“硬殼層”的勘察、利用工作做得不好，則達(dá)不到頂預(yù)想的效果。
（6）由于臺(tái)背填土使地基對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生負(fù)摩阻力和縱向推擠作用，引起橋臺(tái)發(fā)生變位以至損壞。在軟土地基上的橋臺(tái)，基礎(chǔ)不論是用支承樁或是摩擦樁，由于臺(tái)背填土引起軟土層發(fā)生較大的沉降，對(duì)橋臺(tái)及樁基礎(chǔ)產(chǎn)生縱向推擠向河中方向和負(fù)摩擦力作用，輕則使橋臺(tái)發(fā)生位移或下沉，重則損壞橋臺(tái)危及橋墩，這種現(xiàn)象尤以輕型橋臺(tái)為甚。此類現(xiàn)象出現(xiàn)不少給工程的進(jìn)展和完工后的使用帶來(lái)不利影響。主要問(wèn)題是：臺(tái)背填土引起橋臺(tái)向橋跨方向發(fā)生水平變位；先做橋臺(tái)，后做錐坡及臺(tái)背填土；錐坡沒(méi)有按設(shè)計(jì)圖紙做足，臺(tái)背填土?xí)r把輕型橋臺(tái)推壞；由于負(fù)摩擦力作用，引起橋臺(tái)下沉。
處理方法
目前，在公路工程中處理軟土地基主要采用以下幾種方法：
堆載預(yù)壓法
該法是在工程建設(shè)之前用大于或等于設(shè)計(jì)荷載的填土荷載，促使地基提前固結(jié)沉降以提高地基的強(qiáng)度，減少工后沉降。當(dāng)強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求數(shù)值后，卸去荷載，修筑道路路面。經(jīng)過(guò)堆壓預(yù)處理后，地基一般不會(huì)再產(chǎn)生大的固結(jié)沉降。利用路堤填土作為堆載，成本較低。施工填筑時(shí)宜采用分層分級(jí)施加荷載，以控制加荷速率，避免地基發(fā)生剪切破壞，達(dá)到地基強(qiáng)度慢慢提高的效果。該法原理較成熟，施工簡(jiǎn)單，不需要特殊的施工機(jī)械和材料。由于該地區(qū)軟土固結(jié)系數(shù)小，故軟土的排水固結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，因此工期較長(zhǎng)。如施工時(shí)間允許，可單獨(dú)使用；如工期緊，可結(jié)合其它方法一起使用。
真空預(yù)壓法
真空預(yù)壓法是在需要加固的軟土地基內(nèi)設(shè)置砂井或塑料排水板，然后在地面鋪設(shè)砂墊層，其上覆蓋不透氣的密封膜使其與大氣隔絕，通過(guò)埋設(shè)于砂墊層中的吸水管道，用真空裝置進(jìn)行抽氣，將膜內(nèi)空氣排出，因而在膜內(nèi)外產(chǎn)生氣壓差，氣壓差即轉(zhuǎn)變成作用于地基上的荷載，地基不會(huì)產(chǎn)生剪切破壞，這對(duì)軟土地基是有利的。該方法不需要堆載，省去了加載和卸荷工序，縮短了預(yù)壓時(shí)間，省去了大量堆載材料，所使用的設(shè)備及施工工藝均比較簡(jiǎn)單，無(wú)需大量的大型設(shè)備，便于大面積施工。
反壓護(hù)道法
該法是指在道路主路堤兩側(cè)，填筑一定寬度和高度的護(hù)道，以期達(dá)到路堤穩(wěn)定的一種方法，它主要是起抗滑的平衡作用，使得抗滑力矩能克服滑動(dòng)力矩。其高度一般為路堤填土高度的1/3～1/2。這種方法處理軟土地基，對(duì)解決路基穩(wěn)定是有效的。該法不需控制填土速率，可以機(jī)械化快速完成路基填筑，但利用該法處理地基，土方量大、占用土地多。
水泥土攪拌樁法
水泥土攪拌樁是膠結(jié)法處理軟土地基的一種，它利用水泥或石灰等材料作為固化劑的主劑，通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械，在地基深處將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，利用固化劑與軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，使軟土固結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的地基，以達(dá)到提高地基承載力、減少地基沉降量的目的。其地基應(yīng)視為復(fù)合地基，樁土共同承擔(dān)荷載。它具有施工速度快，設(shè)備輕便，便于移動(dòng)，方法容易掌握，處理深度較大等優(yōu)點(diǎn)。
換填墊層法
當(dāng)軟弱土層厚度不很大時(shí)，可將路基面以下處理范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖除，然后換填強(qiáng)度較大的土或其它穩(wěn)定性能好、無(wú)侵蝕性的材料(通常是滲水性好的礫料)稱為換填或墊層法。此法處理的經(jīng)濟(jì)實(shí)用高度一般為2～3m，如果軟弱土層厚度過(guò)大，則采用換填法會(huì)增加棄方與取土方量而增大工程成本?？荚嚧蠊繁O(jiān)理師
強(qiáng)夯法
對(duì)于孔隙較大的地基及含水量在一定范圍內(nèi)的軟弱粘性土地基，可采用重錘夯實(shí)或強(qiáng)夯。它的基本原理是：土層在巨大的沖擊能作用下，土中產(chǎn)生很大的壓力和沖擊波，致使土體孔隙壓縮，夯擊點(diǎn)周圍一定深度內(nèi)產(chǎn)生裂隙良好的排水通道，使土中的孔隙水(氣)順利排出，土體迅速固結(jié)。強(qiáng)夯后地基承載力可得到一定的提高，壓縮性可降低200%～1000%。
加筋路基法
對(duì)于沉降量不大的路堤，高路堤填土適當(dāng)采用土工布?jí)|隔，限制了軟基和路基的側(cè)向位移，增加了側(cè)向約束，從而降低應(yīng)力水平，加強(qiáng)了路基剛度與穩(wěn)定性，提高了路基的水平橫向排水，使荷載均布。采用土工布覆蓋攤鋪，既提高路基剛度，也使邊坡受到維護(hù)，有利于排水，增加地基穩(wěn)定性。
此外，在確定地基處理方法時(shí)，還要注意節(jié)約能源。注意環(huán)境保護(hù)，避免因?yàn)榈鼗幚韺?duì)地面水和地下水產(chǎn)生污染，避免振動(dòng)噪音對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響等。
