如何处理道路桥梁施工中的软弱地基
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如何处理道路桥梁施工中的软弱地基
摘要：本文首先阐述了软弱地基处理的目的，然后分析常用方法，最后展望了发展软弱地基处理技术的意义，具有较强的意义和价值，供参考。
关键词：软弱地基；目的；道桥施工；地基处理；意义
一般来讲软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。
举例来讲冲填土和软土。
冲填土是人工填土之一，它是在疏浚江河航道或从河底取土时用泥浆泵将已装在泥驳船上的泥砂，直接或再用定量的水加以混合成一定浓度的泥浆，通过输泥管送到四周筑有围堤并设有排水挡板的填土区内，经沉淀排水后而成。
冲填土有别于素土回填，它具有一定的规律性。
其工程性质与冲填土料、冲填方法、冲填过程及冲填完成后的排水固结条件、冲填区的原始地貌和冲填龄期等因素有关。
软土一般是指在静水和缓慢流水环境中沉积，以黏粒为主并伴有微生物作用的近代沉积物。
软土是一种呈软塑到流塑状态，其外观以灰色为主的细土粒。
而其中淤泥和淤泥质土是软土的主要类型。
不过我国公路行业规范对软土地基未作定义。
日本高等级公路设计规范将其定义为：主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。
地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。
日本规范还对软土地基做了分类，提出了类型概略判断标准。
在给出软土地基定义时指出：软土地基不能简单地只按地基条件确定，因填方形状及施工状况而异，有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上，判断是否应按软土地基处理。
目前针对软弱地基的不同构成有很多不同的处理方法。
1地基处理目的
在软弱地基上修筑路堤或其它人工构造物时，常常由于地基承载力不足以及过大的沉降而造成不良的后果。
它们的核心便是土的抗剪强度、压缩性和透水性的问题。
因此，在选择处理措施时必须事先掌握土的上述3个性质和地基土中的应力分布等资料。
软弱地基处理措施多数是用人工方法来改善地基，处理的措施很多，但由于经济条件的限制能够实际应用的措施是有限的。
因此，根据不同的目的来采取相应措施是一个必须明确的问题。
从前面分析可知，在软弱地基上建筑路堤所引起的问题大体可分为破坏和沉降两大类。
其中破坏是必须防止的，而沉降的防止则很难，且沉降稳定一般需较长的时间。
在考虑沉降和稳定两个方面的要求进行地基处理时，也往往不都是以同时处理这两个问题为目的的，例如，对于路堤高度较矮(小于临界高度)或软粘土上有较厚的砂层时，发生破坏的可能性不大，此时，主要考虑沉降处理；而软土层地层倾斜时，路堤的稳定是应考虑的关键，对于路堤较高、软土层厚、且没
有排水砂层时，则往往沉降和稳定必须同时处理。
为了搞清楚问题，掌握其发展趋势，从而确定最适当的处理措施。
首先必须掌握详细的工程地质和水文地质材料，并最好在现场修筑试验路堤。
试验路堤一般采用2~3个处理方案。
其内容通常包括测定各路段的地基状态和总结各路段的施工经验。
软弱地基处理的基本对策主要是从改善地基土的剪切特性、压缩性能、透水性方面着手。
地基的剪切破坏以及在土压力作用下的失稳，取决于土的抗剪强度。
因此，为防止剪切破坏以及减少土压力的作用，需要采取一定措施来增加地基土的抗剪强度。
地基的变形大致可分为：荷载作用下地基土由于体积变化产生的压缩变形和由于形状变化产生的剪切变形。
对软粘土地基前者为固结沉降，后者可分为瞬时沉降和侧向变形。
固结沉降和侧向变形对工程施工有很大影响，可能产生种种问题，如果完全避免这些变形，通常需要很多工程投资和很长的工期。
因此，采用的策略总是视各种构造物的性质、沉降产生的压缩变形而定；对于防止侧向流动产生的剪切变形是改善剪切特性的又一目的；改善透水性对付由于地下移动出现的问题。
2常用的处理方法
2.1强夯法和强夯置换法
强夯法起源于法国，1969年首先用于法国某海边20多栋八层居住建筑的地基加固工程，我国从1978年在塘沽新港首次使用以后，发展很快。
强夯法和强夯置换法是用起重设备将很重的夯锤起吊到一定高度，然后使其自由下落，利用其产生的较大的冲击能对土进行强力夯实，以提高其强度、降低其压缩性的一种地基加固处理方法。
工程实践证明，经强夯处理后的地基，其承载力可提高2~5倍，地基压缩性可减小2~10倍，有效加固深度可达5m～15m，可消除饱和砂土地基的液化。
强夯法多年来广泛应用在道路桥梁等多种工程的地基加固方面。
2.2振冲法
利用振动和水冲加固土体的方法称之为振冲法，该方法最早是用来振密松砂地基的，由德国的S. Steuerman1936年提出，在英国称之为Vibroflotation，国内称之振动水冲法。
根据是否添加回填料将其分为振冲密实法和振冲桩法。
该方法在工业与民用建筑、水利、公路、大面积的堆场、边坡工程等地基处理中均有大量的应用。
在沿海地区的软土地基中，很多采用振冲法处理。
2.3水泥粉煤灰碎石桩法
水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）是将碎石、粉煤灰和少量水泥，加水拌和，用振动沉管打桩机或长螺旋钻管内泵压成桩机具制成的一种具有一定粘结强度的桩，桩和桩间土通过褥垫层形成复合地基。
现在，很多工程用水泥代替粉煤灰，这就形成了素混凝土桩，素混凝土的强度等级不宜过高，一般在C10-C20为宜。
大量的工程实践证明，在选取合适的施工工艺，保证CFG桩的成桩质量的前提下，采用CFG桩复合地基，可以得到较高的承载力，满足实际工程的需要。
2.4堆载预压及排水固结法
堆载预压法是一种最传统的做法。
在软土地基表面堆填路基材料，经一定时间重力作用后软土中部分水份和空气被挤压出来，土壤颗粒靠拢，密实度增大，含水量减少。
排水固结法是指饱和软弱土体在一定外荷载作用下排水固结，使其孔隙比减小，抗剪强度提高，以达到提高地基承载力、减少工后沉降的目的。
2.5换填土法
换填土法对软弱地基的加固原理是根据土中附加应力的分布规律，使垫层对上部较大的应力进行承担，而使软弱层承担的应力减小，这样可以使地基的设计要求得到满足。
这种方法对于素填土、杂填土、淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土地基或者暗塘、暗沟等的浅层处理都比较适用。
在道路桥梁施工时软弱地基的承载力和变形不能达到设计要求，并且软弱土层的厚度也不是很大的时候，需要挖去基础底面下处理范围内的软弱土层部分，之后使用强度较大的砂(灰土、碎石、素土)或其它性能稳定、无侵蚀性的材料进行换填，并按照要求的密实度进行压实，通常在公路构筑物的地基处理中应用较多。
对于压实垫层的施工方法，可以采用机械碾压、重锤夯实、平板振动等，不仅可以使分层回填土得到处理，还能够使地基表层土加固。
3 发展软弱地基处理技术的意义
在我国经济飞速发展的这个大环境下，继续发展软弱地基处理技术会对我国国民经济发展有着非常重要的实际意义，对工程建设等方面有着巨大的帮助，除以上技术外我国软弱地基处理还有排水固结法、加筋土挡墙、化学加固法等，在桥梁道路建筑中使用的也都比较多，并且针对柔性基础的地基承载力特性以及公路路基地基破坏机理，我国目前已经建立了公路路基和桥涵地基承载力的评价方法和分类体系，项目成果总体已达到国际先进水平。
地基处理技术在我国的发展可以追溯到很久以前，我们祖先第一次使用灰土垫层的时间已难以考证。
地基处理的发展反映在地基处理机械、材料、地基处理设计计算理论、施工工艺、现场监测技术，以及地基处理新方法的不断发展和多种地基处理方法综合应用等各个方面。
地基处理的目的是利用夯实、置换、排水固结、加筋和热力学等方法对地基土进行加固，以改善地基土的剪切性、压缩性、振动性和特殊地基的特性，使
之满足道路工程的要求。
在公路路基和桥涵地基的破坏模式及其承载力确定方面也逐渐迈向国际领先水平，并且随着地基处理理论和地基处理新材料、新机械和新工艺的发展，将会产生新的地基处理方法，并且将在工程建设中得到应用。
参考文献：
[1] 龚晓南. 高等级公路地基处理设计指南[M]. 北京：人民交通出版社，2005.
[2]王飞.浅谈公路工程软土地基的处理方法及优点[J].科技传播.2011(03).。
