软土路基处理方法概述

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1、软土路基处理方法概述摘要：软土路基的加固有很多种方法，本文对常用的几种方法从加以解释对其加 固机理，作用，作用范围以及个别的工程实例的阐述.新型的加固材料以及新工艺 的开发和利用对提高软土路基的加固技术水平所起的重要作用等做以简单的阐 述.在道路工程中经常会遇到软土路基，由于高速公路、高速铁路的发展，对地基的 承载能力要求越来越高，天然的软土地基远远不能满足这些高档次的构造物对地 基承载力的要求。20世纪8090年代，由于人口膨胀土地资源日益紧张，同时 软土路基加固的技术也有了长足的发展，经济条件有所改善，各种软土加固理论 得到了充分的应用与验证，软基加固技术也得到长足发展，在不同的领域里均有

2、 涉猎；到20世纪90年代以后,各种各样的软基处理技术已广泛地应用在各种道 路工程中。地基中常见的软土，一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然 含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低，并具有蠕变性、触变性等特殊的工 程地质性质，工程地质条件较差。选用软土作为路基应用，必须提出切实可行的 技术措施。这种土质如在施工中出现在路基填土或桥涵构造物基础中，最佳含水量不易把 握，极难达到规定的压实度值，满足不了相应的密实度要求，在通车后，往往会 发生路基失稳或过量沉陷。其危害性显而易见，故禁止采用。在软土地基上修筑路堤，特别是桥头引道，如不采取有效的加固措施，就会产生 不同程度的坍滑或沉陷

3、，导致公路破坏或不能正常使用即所说的桥头跳车。 一般地，除要确保新填筑路基的密实度以减少沉降外，包括原地面的地 基总沉降必须达到基本稳定，沉降量大致达到总沉降量的80%以上时，才容许铺 路面。软土地基沉降严重时，不仅增加填方数量，而且沉降或水平位移对临近填 土的桥台、挡土墙、涵洞，甚至对附近的住宅、农田以及路线的技术标准都会产 生很大的影响。为此，根据地基土的工程特性，选用适当的处理措施。经过长期的实践，在公路、 铁路中形成了多种形式的软土地基处理方法，结合很多的施工企业多年施工经验 及有关专家学者的论述进行总结归纳如下：1换填垫层法当软弱土层厚度不很大时，可将路基面以下处理范围内的软弱土层部

4、分或全部挖 除，然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料（通常是渗水性 好的中粗砂）称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度为23m，如果软弱 土层厚度过大，则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。通过换填具有较高抗剪强度的地基土，从而达到增强地基承载力的目的，满足构 筑物对地基的要求。主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种。垫层法根据材料的不同 可分为砂（砾石）垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、十渣垫层、土（灰土、二灰）垫层。 代表方法有砂垫层法及换填法。砂砾垫层：当路堤高度小于极限高度的2倍，软土层较薄，填筑材料比较困难， 或雨季施工时，采用砂砾（砂）垫层，在填土与

5、基底之间设一排水面，从而使地基 在受到填土荷载后，迅速地将地基土中的孔隙水排出，加快固结速度，提高地基 的承载力，减少沉降，防止地基局部剪切变形。要注意控制填土速度，所用的材 料为含泥量不大于5%的洁净中粗砂，或最大粒径小于5cm的天然级配砂砾。 换填法：在软土厚度不大于2m时，利用渗水性材料（砂砾或碎石）进行 置换填土，可以降低压缩性，提高承载力，提高抗剪强度，减少沉降量，改善动 力特性，加速土层的排水固结。它的特点是施工工艺简单，但费用比较高。抛石挤淤：当软土或沼泽土位于水下，更换土施工困难，且厚度小于3m，表层 无硬壳、基底含水量超过液限、路堤自重可以挤出的软土之上，排水比较困难时， 采

6、用抛片石（直径一般不小于30cm）挤淤的方法。从中部开始抛石，逐渐向两边 延伸，挤出淤泥，提高路基强度。2深层密实法采用爆破、夯击、挤压和振动及加入抗剪强度高的材料等方法，对地基深层的软 弱土体进行振密和挤密的地基加固方法称为深层密实法。适用于软土厚度3m的 中厚软土的加固，分布面积广的软基加固处理，其加固深度可达到30m。通过振动、挤压使地基中土体密实、固结，并利用加入的具有高抗剪强度的桩体 材料置换部分软弱土体中的三相（气相、液相与固相）部分，形成复合地基，达到 提高抗剪强度的目的。主要加固方法：强夯法、土 （或灰土、粉煤灰加石灰）桩法、砂桩法、爆破法、碎 石桩法（振冲置换法）、石灰桩法、

7、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩法）、粉喷桩法、旋 喷桩法。代表方法有碎石桩法、强夯法、水泥粉煤灰碎石桩法、粉喷桩法。强夯法：对于砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基，可采用重锤夯 实或强夯。它的基本原理是：土层在巨大的冲击能作用下，土中产生很大的压力 和冲击波，致使土体局部压缩，夯击点周围一定深度内产生裂隙良好的排水通道， 使土中的孔隙水（气）顺利排出，土体迅速固结。强夯后地基承载力可提高34 倍，压缩性可降低200%1000%。其佳夯击能：从理论上讲，在最佳夯击能作用 下，地基土中出现的孔隙水压力达到土的自重压力，这样的夯击能称最佳夯击能。 因此可根据孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。

8、在砂性土中，孔隙水压力增 长及消散过程仅为几分钟，因此孔隙水压力不能随夯击能增加而叠加，可根据最 大孔隙水压力增量与夯击次数关系来确定最佳夯击能。兰海高速公路某滑坡体 的堆积破碎泥岩堆积物厚度412M.从土样的土工试验报告可知为低液限黏土含水量 29.820.2,凝聚力 13.812.2KPA,内摩擦角 13.820.2.挤密砂桩、碎石桩加固法：属于复合地基的一种，当软土层较厚，换填处理比较 困难，地基土属于非饱和粘性土或砂土时，采用挤密砂桩或碎石桩加固法，可以 使地基土密实，容重增加，孔隙比减少，防止砂土在地震或受震动时液化，提高 地基土的抗剪强度和水平抵抗力，减少固结沉降，使地基变均匀，起

9、到置换、挤 密、排水作用，防止地基产生滑动破坏，提前完成沉降，减少沉降差。3排水固结法在软土地基上加压并配合内部排水，加速软土地基的排水，加快软土固结的处理 方法称为排水固结法。适用于处理各类淤泥、淤泥质粘土及冲填等饱和粘性土地 基。软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。 在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐扩散，土的有效应力增加，并使 沉降提前完成或提高沉降速度。主要加固方法：堆载预压法、砂井法、袋装砂井、真空预压法、电渗排水法、降 低地下水位法、塑料排水板法。预压处理：分为超载预压、等载预压和欠载预压等，其施工工艺简单，但工期较 长，超载预压的时间一

10、般为6个月，通常与排水处理地基相结合使用。广州市新 窑南路道路工程就是利用堆载法加固软土路基的.新窑南路道路工程起点为广州 大道K4+600,终点为北山村K11+700,全长约7KM.道路沿线地层结构自上而下分 别为:地壳硬壳包括松散状杂填土，素填土和软塑状耕土,厚度为0.402.20;软 土层包括流塑状淤泥和淤泥质土,厚度为1.519.39,沿线厚度变化大;下伏层包 括粘性土和砂层.堆载预压时间从1995年到2003年，大约78年.袋装砂井：对于软土厚度大、路堤稳定、填土高的软土路基，采用袋装砂井，可 增加软土竖直方向的排水能力，缩短水平方向的排水距离，加速软土的强度。砂 袋灌入砂后，砂井可

11、采用锤击法或振动法施工。它的施工工艺复杂，费用相对较 高，所用的时间较长，可采用矩形或梅花形布桩。 珠江地区某市公路的地质勘 探表明，地基土质分布比较均匀，除表层1。0m左右耕植土外，接着为8.6m厚 的高含水量、高压缩性、低强度，高含粘性的超软弱淤泥。第三层为厚约1.0m 的贝壳粉砂土；第四层又为7.6m厚的淤泥质粘土；以下分别是0.5m厚粘土和 3.0m厚粉细砂。往下为击数（SPT）大于19击的含砾粗砂层，再往下土质更好。 地基土质为20m左右深厚的淤泥，含水量高达85.7%，十字板剪切强度仅4Kpa， 且淤泥分布深度大致由前方向后方陆域倾斜，前浅后深，前方相对有利。在这样 大面积超软弱的

12、淤泥地基上筑路需作软基深层处理，以防止施工期软基沉降缓 慢，引起工程完工后仍有较大剩余沉降量，同时不致因加载引起地基失稳破坏。 这一带因软基不当而出现工程质量或安全事故是较常见的，就设计采用中7cm 袋装砂井加砂垫层堆载预压排水固结进行软基加固，目的是通过打设砂井使第 二、四层淤泥土排水固结后，土质强度获得提高、减少工程投产后的沉降，保证 工程的正常使用，满足工程设计要求。塑料排水板：排水原理与袋装砂井相同，由于是工厂制作，它的质量稳定、重量 轻、运输保管方便，施工工艺比较简单，投入劳力少，费用相对较低，并且渗滤 吸水性好，具有一定的强度和延伸率，对土的扰动小，预压时间较长，在工程中 得到广泛

13、应用，但对于提高土层的抗剪能力不如袋装砂井。4. 化学加固法通过在软土地基中加入水泥或其它化学材料，进行软土地基处理的方法称为化学 加固法。适用于处理砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般人工填土， 也可以在处理裂隙岩体及已有构筑物地基加强中。水泥或其它化学材料注入土体后，与土体发生化学反应，吸收和挤出土中部分水 与空气形成具有较高承载力的复合地基。主要加固方法：硅化法、粉喷桩、旋喷桩、注浆、水泥土搅拌法。硅化法：用水玻璃为主的混合溶液对软土进行化学加固的方法称为硅化法，借助 于电的作用进行加固称为电硅化法。它的特点是加固作用快，工期短，但造价较 高，不适用于渗透系数太小的土。旋喷桩：旋

14、喷桩可分为粉体喷射桩、高压喷射注浆法等。对于强度低、压缩性高、 排水性能较差的软土，采用灰土桩（水泥土桩、石灰土桩、二灰土桩等）与地基组 成复合地基，大部分荷载由桩体承受，从而提高地基承载力，减少工后沉降。它 的施工工艺比较复杂，需要配置专门的旋喷设备。利用粉喷桩施工造价较高，处 理效果可靠，适用土层范围广。5. 加固路基法通过在路基中埋入高强度、大韧性的土工聚合物、拉筋、受力杆件或柴（木）梢排 等方法加强路基的自身强度，增加抵抗地基变形沉降的能力。适用于软弱岩体、 土体中的路堤与路堑。主要加固方法：加筋土路基、土工聚合物、土钉墙、土层锚杆、土钉、树根桩法、 柴（木）梢排法。加筋路基法（土工布

15、或土工格栅法）：对于沉降量不大的路堤，高路堤填土适当 采用土工布垫隔，限制了软基和路基的侧向位移，增加了侧向约束，从而降低应 力水平，加强了路基刚度与稳定性，提高了路基的水平横向排水，使荷载均布。 采用土工布覆盖摊铺，既提高路基刚度，也使边坡受到维护，有利于排水，增加 地基稳定性。桩架支挡法（柴木梢排）：用柴木梢扎排，铺于路基底面，以扩大其承载作用， 保持路基稳定，适用于交通量不大，且柴木梢丰富的地区，高等级公路中不宜采 用。6. 其它加固方法除了上述软土路基处理方法外，比较常用的还有桩基、沉井、侧向约束法、反压 护道法。桩基与沉井常用于在软土地基中建设重要构筑物(桥梁、大型涵洞等) 的基础中

16、，根据软弱土层的厚度其下承层土质情况，桩基设计可分为柱桩与摩擦 桩两种。常用的桩基有钻孔桩、挖孔桩、管桩、木桩。反压护道法：当软土和沼泽较厚，路堤高度不超过极限高度的2倍时，路堤两侧 填筑适当厚度和宽度的护道，在护道附加荷载的作用下，保持地基的平衡，增加 抗滑力矩，防止路堤的滑动破坏。施工时，护道尽量与路堤同时填筑，且压实度 要达到90%以上。它的特点是施工工艺简单、费用较低，但施工用地增大。侧向 约束与反压护道的加固机理均是限制软弱土体向旁挤出，以增加路堤的抗剪能 力。侧向约束法适合软土层厚度较小，软土体面积较大的软土地基的加固。反压 护道法适合软土体分布面狭窄而软土体厚度较大的软土地基的处

17、理。综上所述，可以发现，目前公路软基处理的研究己经达到了相当的水平和规模。 但从国内外现有资料来看，仍存在着一些不容忽视的问题。地基处理方案的决策分析研究不够，目前的方案选择基本上停留在人为凭经验选 取阶段。因此，结合当前公路软基处理研究的现状，应在以下方面加强研究。 1 继续深入地研究公路软土的基本特性，这方面的研究应从工程的角度出发，着重 研究对工程有严重影响的特性指标，进而研究不同地区、不同地段软土的差异， 为其沉陷计算，处理方法选择提供依据。2继续深入开展软土地基沉降计算方法的研究，这是公路软基处理研究的核心问 题之一，特别是开展数值计算方法的实用研究。3加强公路软基处理的系统化研究，

18、近年来，大量出现的实例研究为系统性的理 论研究提供了基础。应着手对这些实例研究资料进行系统化的研究，这对软土的 工程评价，处理方法的选择等都具有重要的理论和实践意义。4提高公路软基处理研究的智能化水平。近年来的研究表明，在工程领域，寻求 最优解往往很困难，获取满意解不失为一种合理的选择，人工智能方法是目前获 取满意解最好方式之一。在软基处理研究中，采用人工智能方法是解决工程问题 的一种有效途径。5应加强地基加固新技术的研究。例如，最近美国研究出一种坚土酶(PEMAZYME) 用于加固塑性指数为615的土效果很好，已得到推广应用。6加强地基加固质量检验技术的研究。7加强地基处理方案的决策分析研究，使目前人为定性决策方法数值化、科学化 和智能化。