摘要：在公路工程建设中，软土地基是比较常见的，不同的气候条件与地质条件，影响着路基地基状况，此时必须要借助科学、合理的软土地基处理技术，有效的解决这类问题。不同的软土地基的处理应针对性的采取不同的处理措施以确保工程的施工质量。鉴于此，对软土地基的处理技术措施进行探讨，根据现场情况进行一定程度的优化，有着十分重要的现实意义。
关键词：公路工程；软土地基；处理技术 分析 探讨
1处理软土地基的必要性
我国国土面积广，其中软土地基分布比例很大。压缩性高、具有较高的含水量以及承载能力低均属于软土的特点。在公路施工过程中，如果不采取相应的技术加以处理，软土容易发生变形，对公路稳定性造成影响，进而降低公路的质量，甚至影响公路通行的安全性。如果公路在运行过程中发生破损，则需要加大资金投入进行维修，不但耗费资金，也阻碍交通。如果施工时遇到软土而没有对其进行处理，那么在之后的公路施工过程中，路基可能会发生沉降，影响公路的正常运行，并引发后续的交通运输安全问题。常见的软土地基问题包括：路基抗剪力减小，公路边坡外侧出现了隆起，路堤发生滑动或者变形，等等，最终会导致公路遭到破坏。施工时，首先要对软土地基进行处理，改变其形式，促使其抗剪力提升，与公路施工要求相符，确保公路施工过程中的安全性，在提升经济效益的同时提升社会效益。
2公路工程施工软土地基处理技术应用
2.1强夯法
在各类公路工程中，能用强夯法的工程比较少，一般情况下，强夯法只适用于黏性土、碎石土或者湿陷性黄土这类砂性土质的软土地基。强夯法即借助重锤从高处快速落下所产生的冲击力下砸，使得原本比较松软的软土地基在强力的击打下，密度越来越高，最终达到坚硬、紧实的目的，以此来提升地基的承重能力。在软基处理过程中利用强夯方式能进一步提升地面承载能力，避免因重物挤压地面而出现坍塌的情况。强夯法的优点很多，能快速地硬化以及夯实地基，用这种方法处理软土地基能起到好的效果。但在夯实过程中会产生巨大的噪声，严重影响周围居民的正常生活。因此，在居民聚居的地区不适宜采用强夯法。在夯实处理过程中，施工人员需要严格按照顺序开展夯实工作，一层一层地夯实，在进行最后一层夯实时，要将遗留的坑填平。这种操作会导致夯坑表面泥土比较松散，在完成夯实工作以后需要再降低强度继续夯实。夯实处理会产生强烈的震动，夯实操作与建筑物应保持10~15m的距离，这将不会影响建筑物的结构稳定性。但是当周围具有一些对建筑物造成影响的设备，施工人员需要采取相关的保护措施。开挖一些隔震沟可防止上述问题出现，工程实例表明，在夯实松土的过程中，再增加一些辅助性的措施，能提升夯实工作的效果，最终改善软基的硬度。
2.2深层水泥搅拌法
在多种软土地基处理技术中，深层水泥搅拌桩技术也是比较常见的一种，其主要应控制好以下几方面：①悬挂吊锤。在主机上安装悬挂吊锤，调整好搅拌桩垂直度，确保水泥搅拌桩处在标准的垂直度范围之内；②开展质量检查，重点检查水泥的实际用量；③合理制定水泥搅拌的配合比，严格把控水泥搅拌过程，保证其完全符合相关标准；④利用灰浆搅拌机，在根据配置好的配合比搅拌水泥浆之后，借助搅拌机对其进行调整，保证搅拌机可以在喷射的同时保持旋转，最后把搅拌机下降到一定高度，重复进行上下搅拌。
2.3高压喷射注浆法
在多种公路工程软土地基处理技术中，高压喷射注浆法也是操作方法比较简单的一种，主要适用于砂类土与黏性土。该种处理技术是在钻机的钻孔当中，借助高压设备形成高压的浆液射流，在需要加固的软土地层中插入注浆管，进而切割破坏土体。与此同时，必须要对浆液和土体进行搅拌，保证其均匀性，进而确保水泥土体有较高的强度以及截水帷幕的功用。需要注意的是，直径比较小的土体颗粒会在水面上浮出，其他颗粒则会在向心力、重力等各种力的作用之下，和浆液混合，按照相应的比例进行重新排列。
2.4塑料板排水法
塑料排水板结合一般预压，用于一般沉降量较大，地质条件较差的非结构物路段。塑料板排水法采用插板机插入软土地基，在上部预压荷载的作用下，软土地基中的空隙水由塑料排水板排到上层铺垫的砂层或水平塑料排水管中，由其它地方排出，加速软基固结。塑料排水板法具备滤水性能好，排水顺畅。塑料板有很好的强度和延展性，可以适应地基变形而不影响软基排水效果。塑料板断面小，对软土地基扰动小，可以在超软地基上进行作业，插板施工快，工期短，每台插板机每天可以插板15000米以上，工程造价比袋装砂井低。对深厚的软土地基采用塑料板排水固结法进行软基处理，是经济、有效、可行的好办法。
2.5预应力管桩
预应力管桩属于桩基础，适用于填土高度较大的软基处理中。 预应力管桩具备桩身承载力高，抗弯性能好。先张法预应力张拉工艺，有较高的抗裂弯矩与极限弯矩。其桩身承载力比其它桩种高2-5倍。对地质结构适应性较强。由于其密实耐打，有较强的穿透能力，对持力层起伏变化大的地质条件有较强的适应性。运输吊装方便，桩接驳迅速。成桩长度不受限制，用普通的电焊机即可实现接驳。管桩的桩尖是为了减少断桩机率，增加桩施打时对土层的穿透能力。一般管桩布局采用梅花形，间距2m左右，深度30m左右。打桩方法分锤击法、振动法和静力压桩法。
2.6机械碾压法
在公路工程的软土地基中，比较常见的土质即为黏性土，黏性土的压实情况直接关系着地基的处理质量，甚至会影响到整个公路工程的建设质量。由于软土地基一般情况下比较分散，故为了确保公路路面的平整性，应该对软土地基进行合理的碾压。而对负荷比较小且较薄的软土层，则可以通过手工与机械压实的办法实现加固，碾压机械的应用有效解决了这一问题。
2.7换填法
对淤泥、松散素填土、杂填土或已经实现自重固结的回填土而言，换填法是比较适用的一种软土地基处理技术。其具体的操作过程为：①把卵石、素土以及煤渣等这类强度比较高、材质比较硬、抗腐蚀性能比较好的材料，填入到地基低下比较浅的范围内；②将软土取出；③借助机械设备对软土地基进行夯实，确保其达到紧密、坚实的效果，进而创造出标准的人工地基。
3公路工程软土地基处理技术实际分析
3.1工程概况
砂井预压法在水利工程、公路、铁路、港口等方面已普遍应用，近年来在工业与民用建筑工程中也被采用，在处理软基时，取得了良好的效果。本工程为高速公路软土路基施工，在路基基地处理打设袋装砂井，铺设排水砂垫层，进行堆载预压。本项目是某公路路线全长约9.317km。其中路基段大部分为鱼塘，需进行软基处理，软土深度大于3m 的，采用袋装砂井固结排水或预应力管桩处理方案；其中袋装砂井609867m。
3.2软土路基施工方法
对于袋装砂井方法，在含水量大、空隙比大、压缩性高的软土地基中设计袋装砂井作为土层的排水通道，并缩短排水的距离。在上部荷载的作用下， 产生的附加应力使土颗粒之间的孔隙水通过打入在软土层中的袋装砂井排出地层外面，已达到土颗粒位移密实，从而提高了地基的固结与沉降。减少土的压缩性，降低空隙比和含水量，增加土体密实度，在较短时间内能达到较高的固结度，以提高软土路基的承载力和抗剪力，从而使路堤和地基的稳定性得到了保证。
3.2.1 施工顺序
由于我部袋装砂井施工场地全部为鱼塘且处理面积较大，所以对现场的施工点因地制宜提出了一些合理的施工方案。一半鱼塘（淤泥较浅的）：
鱼塘抽水干塘→原地面线联测并确认→鱼塘清淤、陆地清表→埋设软基监测设施→填土砂至砂垫层底面标高→摊铺砂垫层30cm→袋装砂井施工→摊铺剩余砂垫层→铺设土工格栅→完成剩余路基填筑（包括预压土方）。
对大面积的鱼塘， 且淤泥深度较深的， 采用直接填土排淤，堆码沙袋，对沙袋不能在外侧固定的，采用插打松木装进行固定。
填土排淤→堆码沙袋（插打松木桩）→原地面线联测并确认→埋设软基监测设施→摊铺砂垫层30cm→袋装砂井施工→摊铺剩余砂垫层→铺设土工格栅→完成剩余路基填筑（包括预压土方）。
图1
3.2.2 主要施工方案及施工要点
（1）施工方案
袋装砂井采用振动沉管法进行施工，即以震动锤为动力，将导管沉入到预定深度，导管底端设有活动管尖，导管内灌入砂袋后提管形成砂井。袋装砂井施工采用步履臂架式振动打设机，砂袋采用聚丙烯编织带，要求具有足够的抗拉强度。砂应使用风干砂，并采用专用灌砂机灌装，并吊振进行密实，以保证灌砂率不小于95%，确保排水效果。
袋装砂井施工结合工作面情况分段施工， 可以50～100m长度为一个流水段进行施工。打桩机械沿路线方向自外向内施打，桩位应准确，横向成排，纵向成列。袋装砂井分段施工完成后应及时进行交验，合格后马上摊铺剩余的砂垫层。在进行后续工序的施工时，应注意保护好已施工好的砂井。桥头路段的袋装砂井应优先安排施工， 以便为后续的PHC 管桩施工创造条件。袋装砂井的施工工期应控制在3 个月以内，并配置足够的施工设备进场施工。
（2）施工要点
①审查和熟悉设计文件、施工技术规范，根据设计宽度、桩距、深度绘制袋装砂井平面布置图，先测量放样，恢复定线，直线部分10m 设一中桩，曲线部分5m 设一中桩，并同时放出边桩，孔位放样，应经复核无误。施工前应先进行场地清理及平整压实。清除杂草及淤泥，排水晾干表土并对表土进行分层压实。②根据施工要求， 选择合适的砂井袋及中粗砂等材料进场，并通过质量检测。选择打合适的桩机和振动锤型号，并进入施工现场，检查保养。裁制砂袋和灌砂： 砂袋长度按“处理深度+60cm” 裁制（30cm 外露、30cm 打结），河砂采用风干的中粗砂，用10m 高简易门式架，通过砂的自重和抖动使砂袋密实。15m 以内的还需要用卷扬机二次吊振进行密实。③铺设砂垫层、机械就位：机械就位以前，先铺30cm 厚的砂垫层，砂垫层超出路基宽度1m，以防填土时砂垫层外缘被土覆盖，保持排水通畅。打桩机沿路线方向自外向内施打，机械就位后，套管应对准桩位，缓慢放下。套管底端应有可开底盖或有预制桩尖。④打设套管：井孔定位后，沉入或施打到土基内，直至设计深度。施打时，开动振动锤后，应缓慢进行，防止套管突然偏斜，并随时检查套管的垂直度。入土深距设计深约2m 时，要控制锤击频率，以防超深。⑤下沉砂袋：为保证排水顺畅，下沉砂袋时应防止砂袋扭曲、撕破和污染，可在管内穿一根与桩管等长的钢丝绳，将砂袋一头拴在钢丝绳上，慢慢下沉。桩管内壁附着淤泥应定时用清水冲洗，这样既能使管底阀门顺利打开，不回带，也可以减少对砂袋的涂抹。为防止下袋时，管口损伤砂袋，在套管口设滚轮。⑥振动拔管：拔管时应防止砂袋回带，桩管要垂直起吊防止砂袋带出或被损害。拔管后立即对桩头空袋用人工补灌，并扎好袋口，将砂井周围孔穴用砂填实，防止砂袋掉入孔中，整理好桩头。砂袋应竖直埋入砂垫层不小于30cm。若有高出则将其弯折埋置于砂垫层。本段砂井施工完毕后进行交验，合格后即摊铺剩余的砂垫层。
首先袋装砂井的直径细小，用砂量少，其费用约为预应力管桩的40%，造价低廉。并且由于编织袋是一个整体，能保证砂井的连续性和密实性，不会因地基变形而切断，使用效果良好。其次施工时对土层扰动小。另外由于砂井断面小，重量轻，施工环保，减少施工设备的重量，提高了施工效率。袋装砂井的施工基本解决了大直径袋装砂井堆载预压法存在的问题，使袋装砂井的施工更加趋于合理化、科学化，是一种比较理想的竖向排水系统，适用于软土的地基施工。但袋装砂井也有它的局限性，在软土超过一定深度时，袋装砂井的排水固结作用就不再明显， 对路基后期的工后沉降影响极大，宜采用其他的软基处理方式。
结语
综上所述，软土地基会直接影响公路工程施工的正常开展，是公路建设过程中亟需解决的问题。用于软土地基处理的技术比较多，包括置换法、强夯法、固结排水法、添加剂法、预应力管桩法等。每一种处理技术都有其自身的优势和缺陷。施工人员应根据现场实际情况，选择合理的、恰当的处理方式，以提升软土地基的承载能力，减小其沉降，最终保障公路工程施工的正常进行。
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论文作者:杨娟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/22
标签：土地论文; 夯实论文; 公路论文; 地基论文; 预压论文; 路基论文; 技术论文; 《防护工程》2018年第1期论文;