浙江科欣工程设计咨询有限公司
摘要：浙江省部分地区存在不同性质及深度的软土地基，其特性为含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低、变形量大等，在公路及城市道路建设过程中经常碰到软土地基处理问题，经过不断的研究与完善，目前已有了多种软基处理方案，本文从设计角度出发，分析软土地基处理方案的目的及方法。
关键词：软土地基；处理方案；工后沉降
1 软土路基处理目的
地基处理的目的是利用置换、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法，对地基土进行加固，以改善压缩层内一部分或全部地基土的强度、压缩性、渗透性、动力特性和特殊土地基特性。
1）降低地基土的压缩性
地基土的压缩性主要表现在道路的沉降和差异沉降大。反映在地基土的压缩模量指标的大小，因此，需要采取措施以提高地基土的压缩模量。
2）提高地基土的抗剪强度
地基破坏属于剪切破坏，表现在：道路基底的地基承载力不够；由于偏心荷载（车道荷载不均匀）及侧向土压力的作用使结构物失稳；由于填土或建筑物荷载，使邻近地基产生隆起；土方开挖时边坡失稳；后期地块开发，基坑开挖时坑底隆起。地基的剪切破坏反映在地基土的抗剪强度不足。因此，为了防止剪切破坏，就需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。
3）改善地基土的透水特性
地基土的透水性表现在路堤等基础产生的地基渗漏，淤泥及淤泥质粘土渗透性极差，排水固结慢，为此，必须采取措施使地基土提高渗透性或减少其水压力，以增强土的承载能力。
4）改善地基土的动力特性
地基土的动力特性表现在地震时饱和松散粉细砂（包括部分粉土）将产生液化；由于交通荷载或打桩等原因，使邻近地基产生振动下沉。为此，需要采取措施（增加密度、减小动剪切应力、改良排水条件等）防止地基液化，并改善其振动特性以提高地基的抗震性能。
2软基处理设计的步骤
① 按不同控制标准对桥头路段、一般路段进行划分：桥头相邻路段的划分长度一般为30～50m（按5～7H控制，H为台后填土高度），扣除桥头段后即为一般路段。
② 根据软土层厚度及其指标、填土高度等情况，分别对2种不同控制标准的路段进行综合分析，并分别列出具有代表性的典型路段。
③ 根据项目区软土特点及软基一般处理原则，列出所有适用的软基处理方案，对各处理方案从技术和经济上进行综合比较分析，初拟不同类型路段对应的软基处理方案。
④ 计算分析各典型路段在天然地基条件下的总沉降、工后沉降、极限填筑高度、稳定系数、固结过程等；并根据控制标准，确定是否需进行地基处理，对需要处理段落参照初拟的软基处理方案，进一步计算分析，确定最终处理方案。
3 计算参数
① 新建路基容许工后沉降：
② 稳定验算：路基稳定性验算采用固结有效应力法，营运期路基稳定安全系数不小于1.2，施工期不小于1.1。路堤稳定采用有效固结应力法计算；地基的沉降量采用分层总和法（Es及e—P）计算，并采用经验修正系数对其进行修正；地基固结度采用太沙基固结理论计算。
③ 主固结沉降采用分层综合法计算，沉降计算压缩层厚度用附加应力与自重应力之比值为0.15控制，采用分层压缩模量进行计算。总沉降采用沉降系数与主固结沉降计算，沉降系数采用1.1～1.4。
④ 工后基准期：各级公路路面设计年限。
⑤ 地基和路堤的抗剪强度均采用直接快剪试验和固结快剪试验指标。
⑥ 路堤预压高度：路基填至路床顶面高度为h，则等载预压高度=h+等效路面高度+车辆荷载。4 路基填土高度论证分析
路基填土高度根据《公路路基设计规范》（JTJ）D30～2004）要求，按主要控制条件并结合沿线水文地质、工程地质条件综合确定。决定路基最小填土高度的因素有以下三个方面：
1）路面结构需要
比如温州填海围垦区，根据《公路自然区划标准》（JTJ003-86），处于Ⅳ4浙闽沿海山地中湿区，地下水位较高，埋深一般在0.5m-1.0m，汛期地下水位将升至距地表0.5m左右。参照规范推荐的路基临界高度参考值，路基处于干燥或中湿状态的最小填土高度为1.3m左右。
2）路基受力与工作区需要
作用于路基的荷载，有路基的自重（即静载）和汽车的轮重（即动载或活载），荷载使相当深度内的路基处于受力状态，为使活载引起的附加应力不至于影响到地基，从而引起沉降和变形，就必须使路基填土高度大于某一数值。这一高度不应小于路基工作区高度，一般以轮重所引起的应力与路基土自重所引起的应力的比值很小时（不超过0.1～0.2）的高度为工作区高度。
3）特殊土质地区的需要
路基最小填土高度还受不良地质条件的限制。路线经过不良地质区时，应尽可能降低填土高度，减少处理费用。特殊土质地区在采用相应措施处理后还要满足有关要求。
路基填土高度作为路线设计时的参考指标，应尽可能满足该填土高度；另一方面，在设计时，也不能因要满足该高度而一味抬高路基，增加工程投资，这就需要在总体设计时进行综合考虑，采用合适的降低填土高度的措施，以减少征地数量，保护土地资源。
路基最大填土高度主要受桥台高度、地基容许承载力、软土路基的稳定性、工后沉降等因素的影响，最大填土高度在软土地基路段原则上控制在5m以内。
4 软土路基极限填土高度计算分析
路堤极限高度的大小，取决于地基的特性（软土的性质和成层情况，硬壳层的厚度和性质）及填料的性质等，可按稳定性分析的结果确定。浙江滨海平原区地质情况为硬壳层较薄，下卧淤泥深厚，含水量高、灵敏度高、地基承载力低、压缩性高、触变性大，土的物理力学性质差，根据下式估算极限填土高度。
对于填土高度超过路基极限填土高度的情况，为保证路基稳定、减少路基不均匀沉降，应对软土路基段进行合理有效的处理，以提高行车舒适性及后期养护费用。
5.软基处理方案
根据地基处理的加固原理，公路工程（包括城市道路）中的地基处理方法可以划分为五类，分别为：置换、排水固结（预压）、灌入固化物、振密挤密、加筋。
置换法是指用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土层，以形成双层地基或复合地基，达到提高承载力、减小工后沉降的目的。根据材料及工艺的不同，有开挖换土法、抛石挤淤置换法、强夯填碎石形成桩体、挖孔掺灰形成石灰桩等方法。置换法适用于淤泥及淤泥质黏土、杂填土、粉砂土、软粘土等各种软弱土地基。
排水固结（预压）是指饱和软弱土在外部荷载作用下排水固结，孔隙比减小、抗剪强度提高，以达到提高地基承载力、减小工后沉降的目的。有加载预压、超载预压、真空联合堆载预压、降低地下水位法等，主要适用于软黏土、杂填土、泥炭土地基及砂性土或透水性较好的软粘土。
灌入固化物是指向土体灌入或拌入水泥、石灰或其它化学固化浆材，使其在地基中形成增强体，以达到地基处理的目的。主要有深层搅拌桩法、高压旋喷桩法、挤密注浆法等。前两种方法适用于淤泥及淤泥质土，但对于有机质含量较高时需实验确定适用性。挤密注浆法由于注浆可能导致地面隆起，适用于可压缩性地基及排水条件较好的粘性土地基。
采用振密或挤密的方法使地基土体密实以达到提高地基承载力和减小沉降的目的是振密挤密法。主要有强夯法及碎石桩法。适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。
加筋法是指在地基中设置强度高、模量大的筋材，如土工格栅、土工织物等，以达到提高地基承载力、减小沉降的目的。主要有加筋垫层法、预应力管桩、钢筋砼桩、长短桩复合地基等。适用于各种深厚软弱地基。
6.结束语
软土地基处理方法的选择受地质条件、道路条件、施工条件及环境条件的影响，在设计阶段应充分了解各项条件。同时应考虑工期、经济性、可靠性等因素，拟定几种处理方案，进行比选论证，供业主方选择。避免出现采用不适用的软基处理方案造成资源浪费，影响工期及质量的情况。
论文作者:王振
论文发表刊物:《防护工程》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/20
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