软土地基上路堤沉降变形特征分析与防治措施
摘要：本文主要就软土地基上路堤沉降变形特征，原因以及主要的软土地基处理方法应用作了一些分析和探讨。
关键词：软土地基；路堤；沉降变形；地基处理
在软土地基上填筑路堤，常见的问题为：稳定性的破坏，过大的下沉和变形。本文主要就软土地基上路堤沉降变形特征，原因以及主要的软土地基处理方法应用作了一些分析和探讨。
一、软土地基路堤沉降变形规律和特征
路堤引起的短时间内难以稳定的地基沉降是公路建设最难处理的技术问题之一。软土地基在路堤填筑荷载作用下的沉降过程需要一个相当的时间:路堤填筑初期，沉降速率由小到大。随着时间增长，沉降速率由大到小，沉降过程趋于稳定。路堤沉降有一个明显的沉降速率增大的过程：在沉降时间曲线表现为沉降曲线的斜率增加，如下图1所示， 沉降速率增大愈大，沉降稳定需要的时间愈长。
图1 路堤沉降时间曲线图
路堤在荷载稳定条件下的地基沉降规律的曲线拟合：对数曲线、双曲线、指数曲线。利用这些曲线方程, 可以计算任一时刻t(t≥t0)的：沉降量St、沉降速率St、沉降速率变化率St，当t→无穷大时，利用极限方程可以推算最终的地基沉降量S。就推算最终沉降量S而言，三种曲线在拟合沉降规律时计算结果差别：对数曲线推算结果最大，指数曲线推算结果最小。
根据路堤的特点，路堤软基的破坏主要是路堤边坡的滑动失稳。其原因主要有三，一是施工速度过快；二是路堤边坡太陡；三是地基承载力不足引起。 二、软土地基上路堤沉降变形主要原因
软土地基的性质因地而异，因层而异，不可预见性大。在设计、施工过程中，稍有疏忽就会出现质量事故，对路基产生极大的危害，造成代价极大的后果:
(1)勘察设计不详细或不准确，导致对应该作软基处理的地段未作处理设计，此类工例不少。本身就是软基地段，施工平台没有处理，勘察机械就进不去，造成地质资料不详细或频率不足，造成软基地质触探不明。
(2)已知是软土地基，但是未做好软土地基处理，造成路堤失稳或危及线外建筑物。譬如：某大桥引道，由于高填土引起线外土地隆起，民房受损，路基难以稳定，只好增加桥梁长度，建成后一段时间，仍然出现锥坡不均匀下沉，又做了处理，现已改建新桥。某桥原设计是拱式桥跨，台背填土较高。由于高填土的
推力作用和地基严重下沉，使桥台被推坏，拱体损伤，新路旁的老公路被挤移，将一条近10m宽的水沟填塞，路外厂房和民房受损，迫不得已改变桥型(原拱桥拆掉重建梁桥)，增大桥长，降低路堤。
（3）虽然作了软土地基处理，但是措施不力，施工不当造成路堤失稳。某大桥引道，虽然软土采用砂井结合分级加裁预压处理，路堤填土高度7m，南岸砂井施工完成后，仅填土到2.5m高(第一级加载)时就发生破坏，北岸在第三级填土完成时发生破坏。填土完成也发生破坏。经开挖分析，原因是地质资料不准确，填土速度过快，后加的反压护道又阻塞了砂垫层的排水通道。最后采取了挖深边沟排水(挖边沟时，原路堤底有大量的水流出)，用袋装砂井(原先的砂并是无袋砂井)和铺土工布进行修复。
（4）堆料不当，未按规定分层填筑，填土过快，碾压不当，造成路堤失稳。某大桥引道，原设计对软基都作了袋装砂井结合砂垫层加固处理，由于投资限制，大部分路段的处理被取消。在施工过程中，有几处路堤发生滑塌现象，通车后整个路段不均匀沉降明显。主要原因是堆料不当，未按规定分层填筑，也未作施工观测，填土过快，碾压不当。其填料采用开山石渣土，其中含有大块石，运料没有做到均匀卸土，合理分层，而是堆成厚层用强振碾压，使强度很低、灵敏度很高的软土地基受到破坏。但未按规定作加固处理施工的路段，虽然后来沉降较大，但没有发生破坏。
5) 扰动“硬壳层”或填筑不当，使“硬壳层”遭受破坏，导致路堤失稳。软土地基上往往有一层强度比软土高的土层，被称为“硬壳层”。“硬壳层”可以起到承重和扩散应力作用，利用好“硬壳层”对于减少工程投资是有意义的。有的地区甚至认为，有“硬壳层”存在的软土地基，宁可不作软土地基特殊处理，充分利用“硬壳层”的扩散应力作用，采取预压措施，以保持填筑路堤的稳定。但若对“硬壳层”的勘察、利用工作做得不好，则达不到预想的效果。 三、软土地基路堤沉降变形防治方法应用简析
由于软土地基的承载力较低，如果不做任何处理，一般不能承受较大的荷载。软土上的路堤可能会因为过大的沉降引起开裂甚至剪切破坏。因此在软土地基上修建路基，要求对软土地基进行处理，主要是改善地基的工程性质，包括改善地基土的变形特性和渗透性，提高其抗剪强度等。
地基处理有许多方法，换填法、挤压法、挤密法、强夯法、排水固结法等，各种方法都有各自的特点和作用机理。没有哪一种方法是万能的，对于每一个工程都必须进行综合考虑，通过几种可能采用的地基处理方案的比较，选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，既可以是单一的地基处理方法，也可以是多种地基处理方法的综合。
当持力层比较软弱、不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换土法来处理软弱土地基，即将基础下一定深度内的土层挖去，然后回填以强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实。换土法按回填材料的不同，命名为不同的垫层，如砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、二灰土垫层等。按换填方式则有开挖换填、抛石挤淤、爆破挤淤等方法。开挖换填适用于软弱土层位于地表，换挖深度不超过3m的场合，也不宜小于0.5m，因为垫层太薄，则换土法的作用也不显著。抛石挤淤适用于排水困难，软弱土层易于滑动，厚度又较薄，表层无硬壳，石料来源充分的地段。爆破挤淤适用于换填深度超过3m，需要快速施工且允许爆破的场合。对于稠度较大的软土采用先爆后填，对于稠度小的软土，可以先填后爆破。实践证明，换土法可以有效地处理某些荷载不大的地基问题。
挤压法主要是通过碾压机械，夯击或碾压填土、疏松土层，使其孔隙体积减少、密实程度提高。压实能降低土的压缩性、提高其抗剪强度、减弱土的透水性，使经过处理的表层弱土成为能承担较大荷载的地基持力层。大量工程实践和试验研究表明，影响土的压实效果的主要因素是：土的含水量，土层厚度、压实机械及其压实功能等。
挤密法主要利用成孔过程中沉管对土的横向济密及振密作用，使土休向桩周挤压，桩周土体得以挤密，同时分层填人并夯实碎石，形成碎石桩，使桩与土形成复合地基。适用于处理松砂、杂填土和粘粒含量不大的普通粘土，亦能有效防止砂土基地的液化。
强夯法是用几吨至几十吨的重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实。强夯法广泛适用于杂填土、碎石土、砂土、粘性土、湿陷性黄土和沼泽土，还可用于水下。
排水固结法是利用地基土排水固结的特性，通过施加预压荷载，并增设各种排水条件（砂井/袋装砂井/塑料排水板和排水垫层等排水体），以加速饱和软粘土固结发展的一种软土地基处理方法。 结论与建议：
软土地基路堤施工应严格遵循“按图施工”的原则和“边观察、边分析”的方法，如发现现场地质情况与设计提供资料不符或设计的处治方式不能实现而改变设计时，需经批准后实施。软基处治方法比较多，要多工艺进行处理，多种施工方法结合使用，以达到最大效果。软基地段路基施工应安排提前施工。施工完成后，预留沉降期，一般不应小于6个月。要做好必要的沉降和稳定检测，严格控制施工填料和加载速度。同时应推广新技术、新工艺、新机具、新测试方法，不断总结经验，提高软基处理的施工技术水平。 参考文献：
相关推荐：
loading