一、概述
《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017)中定义软土是滨海、湖沼、谷地河滩沉积的天然含水量高,孔隙比大,压缩性高,抗剪强度低的细粒土。一般将天然含水量大于液限,天然孔隙比大于1,天然抗剪强度小于35kPa的细粒土均称为软土。其鉴别的标准如下表:
软土鉴别表
以天然孔隙比为主,结合其它物理力学指标可将软土划分为软粘性土(天然孔隙比大于1)、淤泥质土(天然孔隙比在1.0~1.5之间)、淤泥(天然孔隙比大于1.5)、泥炭质土(天然孔隙比大于3)及泥炭(天然孔隙比大于10)五种类型,通常把软粘性土、淤泥质土、淤泥总称为软土,泥炭质土及泥炭总称为泥沼。泥沼比软土具有更大的压缩性,但它的渗透性更强,承受荷载后能迅速固结,工程处置比较容易。
在软土地基上修建公路,若不进行处治,就会导致路基不均匀沉陷、路面开裂等病害发生,对道路的稳定性、安全性影响较大,同时会增加营运期的养护成本。在冲湖积平原地区的高速公路建设中,软基问题已成为影响公路建设的主要因素之一。因此选择适当的软土地基处理方法,提高处理水平对加快建设速度、降低工程成本具有重大意义。
二、软土地基处治方案的分类
软土路基处理方法的分类多种多样,按时间分为临时处理和永久处理;按处理深度分为浅层处理和深层处理;按地基处理原理大体上分为动力固结法、置换法、排水固结法和复合地基法等,这些分类方法也不是严格区分开来,往往一种处理方法可能会有几种不同的作用。
1、动力固结法:是利用夯锤从高处自由落下反复夯击地基,使软土在外力作用下得到振实、挤密,从而提高地基的强度。
2、置换法:是将地基底面以下处理范围内的软弱土层挖除,然后置换强度较大的砂砾、碎石土、素土、石灰土等透水性好以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料,并分层压实。
3、排水固结法:的原理是地基在荷载作用下.通过布置竖向排水体和水平排水层,将土中的孔隙水排出。一般是由排水和加压两个系统组成,排水系统主要在于改变地基原有的排水边界条件,增加孔隙水排出的通路,缩短排水距离,该系统是由竖向排水体和水平排水层构成。加压系统是用路基填土堆载预压施加起固结作用的荷载,使土中的孔隙水产生压差而流向排水系统最终固结。
4、复合地基法:是在天然地基的土体内增加人工增强体(桩)构成人工地基,在地基中应力按材料模量重新进行分布,大部分荷载由桩体承担,桩间土的应力相应减小,但土体仍与增强体共同承担荷载。在桩体的复合地基中桩的作用是主要的,桩又可以根据材料和强度分为散体土类桩——柔性桩(如碎石桩、砂桩),水泥土类桩——半刚性桩(如水泥搅拌桩、旋喷桩),混凝土类桩——刚性桩(如树根桩、CFG桩、各种砼桩)。
这些处理方法都有各自的特点、适用范围和存在的问题,如置换法的优点是施工简单,能彻底根治软土地基的不良影响,缺点是对环境的影响较大,费用相对较高,只限于3米以内浅层软土的处治;排水固结法的优点是工程造价较低,工艺简单,缺点是施工期长,处理的深度有限,一般用于深度在4~12米的软土处治;复合地基法优点是施工期短,处理的深度较深,且效果相对较好,缺点是施工工艺较复杂,工程造价较高,一般用于桥头和深层软土(10~20米)的处治;对于超过20米的软土地基最好的处治方法是修建高架桥,但造价较高。
在考虑处治方案时应本着技术上先进、经济上合理、施工上可行的原则,根据当地的工程地质条件、处理范围、填土高度、工期要求、材料、机具设备的来源和工程费用等因素进行经济及技术比选,使选择出的处治方案能达到因地制宜、就地取材、保护环境、节约资源、安全实用的最佳效果。