公路软土地基勘察及设计方案探讨

摘 要：本文在概述了软土地基的特点和危害之后，分析了常用勘察方案及适用情况，并阐述了处理设计的方法及原则，提供了软土地基勘察处理方案。

关键词：公路；软土；地基；勘察；设计

前 言

近年来，随着我国经济的快速发展，公路交通的建设速度也随着大幅提高。越来越多的高等级公路会穿过软土地基区域，对于软土地区公路的建设处理一直是一个技术难点和重点。正确的处理软土地基是保证工程质量的关键因素之一。

1 软土地基的特点及危害

软土地基是指压缩层主要由淤泥、淤泥质土或其他高压缩性土构成的地基，其承载能力很低，一般不超过50Nk/时。其中淤泥、淤泥质土较为常见、工程地质性质较差。软土主要特性为：

（1）孔隙比和天然含水量大。我国软土的天然孔隙比e一般为1～2。

（2）压缩性高。我国淤泥和淤泥质土的压缩系数一般都大于0.5MPa，压缩性高很容易出现不均匀沉降而造成路基等建筑物的开裂。

（3）透水性差。通常软土含水量较大，其透水性却很小，因此土体在受到荷载作用之后，会形成很高的孔隙水压力，阻碍地基的压密。

正是由于软土具有以上特点，因此在公路工程中软土地基往往会影响到工程质量，引发损坏。如软土地基的沉降过大并且不均匀，就会造成高速公路路面不平整，影响行车的舒适性和安全性。另外当软土地基发生滑移时，路基和路堤也有可能一起滑移造成路面的破坏。因为软土可能造成的破坏性，在进行公路建设的时候通常对软土的勘察，设计，施工都有比较严格的要求，以保证高速公路的安全及质量。

2 勘察方案的选择分析

因为软土的土样很容易受扰动，一般仅使用一种钻探取样的方法是很难获得准确的物理力学指标的，因此一般是将钻探、坑探、物探与十字板剪切、静力触探、标准贯入、轻型动力触探试验等原位测试技术互相结合的综合勘探手段，来确保获得资料的完整，可靠及准确。

2.1 钻 探

钻探一直是软土地质勘查中常用的重要手段，它能查明软土的厚度、状态、所处层位，地层的岩性，水文地质条件，确定岩土层主要力学性质指标等。钻探能直接观察芯样，精度较高，并且在实际的勘察中，为了减少对软土地基的扰动，保证性质的稳定不被破坏，一般都是采用干钻法进行，在取样的时候，要采取有效的措施，保证取样不受扰动，水分流失等外界因素影响，以获得准确真实的数据。为保证取样质量，减少扰动，应采用快速静力连续压入法或回转静力压入法取样。

2.2 原位测试技术

由于软土具有触变性，流变性，灵敏度高，使用钻探方法对软土扰动较大，仅仅依靠钻探很难获得准确的物理力学性质指标，因此应根据实际情况，结合使用原位测试手段。常采用的现场原位测试技术有静力触探试验、十字板剪切试验、标准贯入试验、轻型动力触探试验等。其中又是静力触探和十字板剪切试验更为普遍。

（1）静力触探：静力触探作为软土中勘察常用的原位测试方法之一，其优点是使用设备简单轻便，操作方便，可直接获得数据等。使用静力触探方法与钻探、取样相配合来分析工程地质，可以提高勘察的效率，减少钻探的工作量，在缩短勘察周期的同时提高了勘察质量。静力触探通常是计算机配合工作，可以使用程序对数据进行分析处理，建立连续分析曲线等方法直接表达数据结果。此方法可用于测定软土的力学性质，获得的数据可用于地基承载力，不排水抗剪强度等参数的计算。

（2）十字板剪切试验：此方法用于获得原状土的不排水抗剪强度，进而计算出路堤稳定性验算的可靠性指标，并将结果与土工试验获得的抗剪强度指标进行对比以保证数据的准确一致。

2.3 地球物理探测方法

在实际的软土地基勘察施工中，当常规的原位测试技术不能较好的满足工程需要并且场地又有较好的地球物理特性时，可以考虑采用物探的方法，并结合常规的原位测试技术来进行勘察。

2.4 室内试验

室内试验主要是针对软土地基样品进行的，是获得软土物理力学性质指标的重要方法。在进行试验前要制定合理的试验方案，根据工程地区的环境，再结合实际情况来进行研究工作。试验内容包活许多方面，包括物理性质、化学性质和力学性质，如软土地基的含水量、密度、组成、强度等。常见的力学试验有固结不排水抗剪试验、无侧限抗压强度试验、直剪试验等。

3 处理设计方案分析

在完成对软土的勘察之后，根据结果，结合实际情况，按要求对软土地基进行处理设计。地基处理的目的主要是改善地基的工程性质，达到满足地基稳定和变形的要求，包括改善地基土的变形特性和渗透性，提高其抗剪强度，消除其不利影响。对高速公路软土地基进行地基处理，常用地基处理方法可分为两大类，即：①土质改良：排水固结法（堆载预压法），强夯法以及其他方法。②复合地基：水泥土桩复合地基，碎石桩复合地基，低强度桩复合地基，加筋土复合地基。

3.1 排水固结法

排水固结法指通过布置垂直排水井，改善地基的排水条件及采取加压、抽水、抽气和电渗等措施，以加速地基土的固结和强度增长，提高地基土的稳定性，并使沉降提前完成，适用范围使用于处理厚度较大的饱和软土和充填土地基。常用的方法有：堆载预压法、真空预压法、降水预压法、电渗排水法。

3.2 胶结法

（1）水泥搅拌法：施工时分为湿法和干法两种。通过将水泥与地基土拌和后形成柱状水泥土体，可提高地基承载力，减少沉降，增加地基稳定性和防止渗漏。适用于淤泥、淤泥质土、含水量较高、地基承载力不大的粘性土、粉土等软土地基。

（2）高压喷射注浆法：利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻到设计深度的土层，将浆液高压冲击上体，使土体与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例重新组合，在土中形成一个固结体。适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。

（3）灌浆法：通过注入水泥浆液或化学浆液的措施，使土粒胶结，以提高地基承载力，减少沉降，增加稳定性，防止渗漏。

3.3 加筋土

即通过铺设土工织物来加强地基的稳定性，如加筋土、土工织物、树根桩。

3.4 置换法、挤密法及挤密置换法

指通过各种方法，如置换掉不稳定的软土，替换使用坚硬材料，或者通过夯实的方法压密软土，来形成半刚性的较稳定的地基，以提高承载力。振冲置换法强夯置换、CFG法、钢渣桩、石灰桩、强夯置换、砂桩、夯坑基础、强夯法、振冲法、挤密碎石桩。适用于饱和软粘土、非饱和的粘性土等。

在选择处理设计方案时，应根据实际工程情况和勘察结果，在考虑工期，经济，安全等方面之后综合进行选择或者结合使用，以获得最好的效果。

4 小 结

公路软土地基工程地质条件复杂，对工程质量影响重大，软土地基的工程勘察质量取决于勘测获得的资料的可靠性和设计参数的正确性，因此为了获得准确的设计参数，应针对工程地质条件的变化，选用综合勘探方法，利用各种勘察手段，用最经济、合理的工作量取得必要、可靠的勘察成果。在正确勘察的基础上，进行处理方案的设计，考虑工期，经济，安全等因素，选择最佳方法，以保证软土地基乃至整个公路工程的质量。

参考文献

[1]顾晓鲁，钱鸿绪等.地基与基础（第三版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]何宁，高凯，王国利.公路软土地基处理设计方法探讨.现代交通科技，2010，7（6）：19～21.

[3]何忠明，彭振斌，卢宗柳，文灿，陈安.矿产与地质，高速公路软土地基勘察技术初探，，19（110）：458～460.

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