建筑设计论文:软土地基处理相关技术问题探讨

　　软土地基处理相关技术问题探讨
　　王刚强
　　中铁十五局集团第五工程有限公司
　　摘要：本文对于工程中的热点问题之一的软土基地处理技术进行详细分析，重点讨论了不同的处理技术方法，对于今后公路软基地段处理具有一定作用。
　　关键词：软土基地，基地沉降，路基处理
　　1引言
　　在路堤荷载作用下，软土路基很容易发生承载力不足、沉降量大、不均匀沉降大和固结完成时间长等问题。因此，在软土路基上修建高等级公路，软基处治成为公路建设的关键技术。需要解决的关键问题是如何减少工后地基沉降和保证修建在软基上的路堤稳定[1,2]。论文分析了软土地基处理技术相关问题，为今后施工奠定一定基础。
　　2软土地基处理技术
　　2.1排水固结法研究
　　排水系统就是在软土中设置一些排水通道，改变原有地基的边界条件，增加孔隙水的排出途径，通常塑料排水板及砂井等就是这个“通道”，在荷载作用下，使得软基中的水分能够迅速排出，从而缩短固结时间、加快软土固结速率。由于塑料排水板的间距远小于被加固软土层的厚度，因此土体中的孔隙水主要是从水平向集中到塑料排水板或砂井中排出的，竖向排水只是少量的。最早的排水固结法采用砂井作为排水通道，近年来又出现了袋装砂井作为排水通道，袋装砂井是砂井排水法的延续。随着塑料工业的发展和科技的进步，在软基处理过程中，又出现了一种代替袋装砂井的新材料，即塑料排水板。与袋装砂井相比，塑料排水板法具有插板机械轻、效率高、对土扰动小、造价低等优点，因此，近几年来在公路、铁路、水利、电力、港口、机场、建筑等工程中得到了广泛的应用。
　　2.2砂石桩法研究
　　砂石桩主要包括砂桩和碎石桩。砂桩于19世纪30年代起源于欧洲。在长时间内由于没有实用的设计计算方法，缺少先进的施工工艺和施工设备而影响了它的发展。振冲法应用于粘性上地基时，填入碎石骨料形成的桩体称为碎石桩，这种桩体与原地基土一起构成复合地基，该方法称为振冲碎石桩法。振冲碎石桩与振冲砂桩一样，除对桩间土的挤密作用外，桩体同时具有置换作用和排水作用。
　　土工织物处理浅层软基是把土工织物敷设在软基上，用以确保施工机械的可行驶性，同时通过均等承受填方荷载。减少地基的局部下沉和侧向位移，进而提高地基的承载力。土工织物处理深层软基采用桩网施工法，是把木桩打入软基，然后用钢筋将木桩顶部连成网格状，在其上敷设土工织物并进行填方。由于填方荷载的大部分有桩群承受，而且土工织物能防止填方材料压入地基中，因而减少了填方的滑塌破坏和沉降量。
　　2.3应力管桩的加固法
　　预应力管桩是工厂化制造的水泥制品，具有生产工艺稳定，桩体质量可靠，桩身混凝土强度高，耐锤打性好，贯穿能力强，单桩承载力高，单桩承载力价格便宜等特点。另外，还因其对不同地质条件适应性强，施工速度快，工期短，施工现场简洁，成桩质量监测方便，因而在世界各国得到了广泛应用。在国内的华南及华东地区预应力管桩正被广泛应用于工民建、港口、码头、水利建设中。在高速公路软土地基处理中，预应力管桩也开始被引入。对于深度20m以上的软基处理，管桩具有一定的优势，由于其桩身质量可靠，可克服水泥搅拌桩在大深度条件下的质量不稳定、施工困难等缺点。
　　公路工程中预应力管桩与周围土形成复合地基，提高了复合地基的承载力，增加土基稳定性，桩对土基还具有一定的挤密作用。预应力管桩作为一种刚性桩，为充分发挥其高承载力的优势，均要求设置桩帽，桩帽尺寸在排列允许的条件下尽可能较大。同时，为改善复合地基的整体工作性，可在桩帽上设置垫层，以便于路基荷载的应力扩散。
　　2.4物理化学法研究
　　(1)冻结施工法。冻结施工法是在土中设置钢管，将地基中的孔隙水进行人工冻结。冻结方式可采用低温液化气方法、载冷剂方法等。冻结施工法适用与所有土质，但造价高昂。
　　(2)注入化学药剂法。注入化学药剂法是把水玻璃系药剂注入软基，使其形成固结土，增加地基的强度。最近还研制出了以物公害的、经济的二氧化碳气体、水玻璃气液反应砂浆等药剂。注入化学药剂法可作为永久的软基加固措施而得以广泛应用。
　　2.5预压法研究
　　预压法包括堆载预压法和真空预压法，适用于淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和黏性土地基。
　　1)堆载预压法：在地基基础施工前，通过在拟建场地上预先堆置重物，进行堆载预压，以达到地基土固结沉降基本完成，通过地基土的固结以提高地基承载力。预压荷载一般等于建筑物的荷载，为了加速压缩过程，预压荷载也可以比建筑物的重量大，称为超载预压。堆载预压可分为塑料排水板或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。通常，当软土层厚度小于4m时，可采用天然地基堆载预压法处理；当软土层厚度超过4m时，为加速预压过程，应采用塑料排水板或砂井等竖井排水预压法处理地基。在挪威公路上使用后的15年内，没有发现强度出现问题。沪杭高速公路第5合同段也使用了该种处理技术，效果良好。
　　2)真空预压法：通过在需要加固的软土地基上铺设砂垫层，并设置竖向排水通道，再在其上覆盖不透气的薄膜形成一密封层使之与大气隔绝。然后用真空泵抽气，使排水通道保持较高的真空度，在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力，孔隙水逐渐被吸出，从而使土体达到固结。真空预压法一般能形成78kPa～92kPa的等效荷载，与堆载预压法联合使用，可产生130kPa的等效荷载。加固深度一般不超过20m。该法1952年由瑞典杰尔曼教授提出，80年代我国交通部一航局科研所、南京水利科研院等单位进行了更深入的研究，使该项技术日趋完善。
　　2.6其他方法研究
　　国内外常用的软基处理方法还有[3]：换填法、强夯法、反压护道法、振冲法、高压喷射注浆法、砂垫层法、粉喷桩法、石灰桩法等软基处理方法。这些方法分别应用在福建泉厦高速公路、浙江的同三高速公路、杭甬高速公路、珠江三角洲高速公路、无锡的广渝高速公路、宁波的甬金高速公路、沈大高速公路的软基处理中，取得了较好的效果。
　　3结语
　　我国幅员辽阔，软土在我国分布广泛，在我国东南沿海、长江三角洲及内陆山区盆地等地区，广泛分布着含水量高、压缩性大、强度低、透水性差、覆盖层厚、埋深浅的软弱土层。软基处理工程是公路工程的重要组成部分，高速公路软基处理时，必须严格按设计图纸精心施工，确保工程质量,本文所分析的技术方法对于今后软土地及处理设计与施工具有一定作用。
　　参考文献：
　　[1]王哲,龚晓南,程永辉,等.劈裂注浆法在运营铁路软土地基处理中的应用[J].岩石力学与工程学报,200524(9).
　　[2]董亮,叶阳升,蔡德钩,等.高速铁路软土地基处理方法对比试验[J].岩土力学,2006,27(10)
　　[3]李福民,赵有明.深圳软土地基处理中Asaoka法的应用[J].中国铁道科学,200223(4)