在普通公路的施工過(guò)程中時(shí)常會(huì)遇到一些軟土地基，軟土地基一般都表現(xiàn)為高含水量、高壓縮性、高粘土含量、低滲透性和低強(qiáng)度等特點(diǎn),公路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)大量下沉、路基下沉以及滑移等現(xiàn)象，這其中最為嚴(yán)重的就是路基整體上的坍塌，在影響普通公路結(jié)構(gòu)的同時(shí)，嚴(yán)重危害到工程安全和交通安全。因此，保證對(duì)軟土地基的加固處理就具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
堆載預(yù)壓作用機(jī)理指粘土地基在荷載作用下，因其滲透性很小，在加載瞬時(shí)土體不能壓縮而使荷載全部轉(zhuǎn)化為超靜孔隙水應(yīng)力;隨著時(shí)間增長(zhǎng)，土體中孔隙水慢慢排出，超靜水壓力逐漸消散，有效應(yīng)力增大，孔隙比減小，地基發(fā)生固結(jié)變形，地基土強(qiáng)度逐步增強(qiáng)。淺部的軟土在施工中受到較為劇烈的擾動(dòng)，原始結(jié)構(gòu)受到破壞，擾動(dòng)初期土工特性大幅降低，但是在長(zhǎng)期堆載的作用下其結(jié)構(gòu)比原始結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，從而使這部分軟土固結(jié)后的孔隙率低于深部的軟土，其性質(zhì)也相應(yīng)提高。
1工程概況
懷麻公路一期工程地處山區(qū)小沖擊帶，路線全長(zhǎng)29.15km，二級(jí)公路，路基寬9.0m，軟土的天然孔隙比為1.2一2.05，含水量在45%以上。
該路段部分地基為比較軟弱和深厚的淤泥，軟土含水量高，壓縮性高，滲透性低，土質(zhì)較不均勻，成分復(fù)雜，抗剪強(qiáng)度低（可自行添加土層物理性指標(biāo)表）。根據(jù)工程地基土層的分布特征及工期要求的特點(diǎn)，擬定采用塑料排水板結(jié)合堆載預(yù)壓的方法進(jìn)行軟土地基處理。同時(shí)考慮到淺部軟土受施工擾動(dòng)、初期土工特性大幅降低的特點(diǎn)，擬加鋪砂墊層以提高地基強(qiáng)度的同時(shí)，以加速淺層軟土固結(jié)。
2關(guān)鍵工序施工質(zhì)量控制
2.1砂墊層的鋪設(shè)
2.1.1墊層材料墊層材料應(yīng)采用透水性好的砂料(中粗砂)，采用50cm以上厚的砂礫墊層，并在其上鋪設(shè)10cm細(xì)砂。砂礫墊層滲透系數(shù)大于10^-2cm/s，干密度必須超過(guò)1.59/cm³，而它的泥沙含量則要控制在3%以內(nèi)。
2.1.2墊層尺寸整個(gè)墊層厚度最好是大于50cm的，科學(xué)的平面尺寸是在加固區(qū)四周各往外擴(kuò)大1m，這樣能有效的保證水分能夠從墊層排除。在施工中，如果沙料不足，可以用砂溝代替砂墊層;砂溝的寬度為2-3倍砂井直徑，通常的深度是40-60cm。
2.1.3水平排水墊層施工該階段在施工時(shí)，要盡量控制動(dòng)作，避免動(dòng)土地方的過(guò)大動(dòng)作，預(yù)防泥沙混合，從而降低墊層的排水效果。
鋪設(shè)砂墊層前，要講井頂面和周圍的雜物清理干凈，能提高沙井排水的效率;因?yàn)榈乇肀容^軟弱，運(yùn)行車輛應(yīng)以輕便的車輛為主，同時(shí)避免過(guò)大的動(dòng)作;廢棄的沙堆應(yīng)堆放在施工現(xiàn)場(chǎng)之外，在用小型輕便的運(yùn)輸工具把沙堆運(yùn)力開(kāi);攤鋪要保證均勻和平整，形成雙向橫坡;在此，還要避免泥沙等雜物混進(jìn)沙層;壓實(shí)應(yīng)用靜壓式壓路機(jī)進(jìn)行，不得振碾。
2.2垂向塑料排水板施工
2.2.1塑料排水板施工的施工順序主要是①將塑料帶通過(guò)導(dǎo)管從管靴穿出;并與樁尖連接，貼緊管靴并對(duì)準(zhǔn)樁位;②靜壓沉入導(dǎo)管的深度要符合施工標(biāo)準(zhǔn);③拔管，塑料排水板與軟土粘接錨要固定在軟基內(nèi);④在砂墊層中留出30cm的地方，剪斷塑料排水板;⑤將塑料排水板與樁尖再連接，如有移動(dòng)，就應(yīng)重新打設(shè)。
2.2.2塑料排水板施工注意事項(xiàng)①在施工前要考察地質(zhì)情況，在安排排水孔的場(chǎng)地范圍內(nèi)作必要的觸探(探孔)檢查，以盡量避免施打排水孔時(shí)碰到地下障礙物。(探孔深度不要超過(guò)設(shè)計(jì)孔深60cm)。②排水板在裝運(yùn)和儲(chǔ)存期間，要包上厚保護(hù)層，在施工現(xiàn)場(chǎng)存放要注意防曬及泥漿、灰塵污染或其它物體的碰撞破壞。③排水孔的施打過(guò)程要采用定載振動(dòng)壓入的方法，一直打到設(shè)計(jì)要求的深度，不允許重錘夯擊。④施打從護(hù)坡道向路中心推進(jìn)，每排可打設(shè)7根，打完一排再向前移動(dòng)門(mén)架，直至處理長(zhǎng)度方向訖點(diǎn)。然后橫移門(mén)架，返回施打下一幅。塑料排水板工作機(jī)理如圖1所示。


 
圖1塑料排水板堆載預(yù)壓法工作機(jī)理流程圖
3環(huán)境影響控制
由于加固區(qū)土體變形的影響，邊界的水位降低，邊界土體將發(fā)生固結(jié)變形，產(chǎn)生附加沉降并發(fā)生向加固區(qū)的水平位移，如果影響區(qū)的水平位移和附加沉降太大，則會(huì)危及影響范圍內(nèi)的建(構(gòu))筑物。預(yù)防措施為挖土防護(hù)，即將加固區(qū)與構(gòu)筑物之間的土體部分挖除斷開(kāi)，開(kāi)挖深度可控制在2.5m~5m,并對(duì)構(gòu)筑物進(jìn)行適當(dāng)抗變形處理，斷開(kāi)的位置可以是敞開(kāi)的，也可以回填松散介質(zhì)如中粗砂等。
4變形觀測(cè)
4.1沉降量觀測(cè)
表面沉降隨堆載的增加而逐漸增長(zhǎng)，曲線變化正常，曲線漸趨緩和，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。當(dāng)填土高度達(dá)到3.3m時(shí)最大累計(jì)沉降為57.4cm，路基左、中、右的沉降差異不是很大，其中路中沉降普遍大于路左、右沉降，而路左、右沉降差異較小。
4.2孔隙水壓力觀測(cè)
在上部堆積荷載的作用下，孔隙水壓力大致呈逐漸減小的趨勢(shì)，在加載臨近結(jié)束階段，土中不同深度處孔壓都有增大的趨勢(shì)，加載結(jié)束后，孔壓值稍微減小并在加荷一個(gè)半月到兩個(gè)半月的時(shí)間后，趨于穩(wěn)定。
4.3觀測(cè)結(jié)果分析
4.3.1土體的固結(jié)度
由觀測(cè)可知在堆載的作用下土體發(fā)生了固結(jié)，在地表產(chǎn)生了近60°的沉降量，在土體加固深度范圍內(nèi)均發(fā)生了固結(jié)沉降。在加固的后期，這種沉降量明顯減小，趨于穩(wěn)定，絕大部分的加固沉降可在堆載結(jié)束后的2~3個(gè)月內(nèi)完成。
4.3.2堆載預(yù)壓前后土性的變化
在堆載預(yù)壓前后，對(duì)加固路段的土體進(jìn)行了十字板剪切試驗(yàn)，圖2給出了十字板試驗(yàn)結(jié)果。從圖中可以看出加固后十字板強(qiáng)度明顯增長(zhǎng)，增幅達(dá)40%左右，地基承載力滿足要求。

圖2加固前后十字板強(qiáng)度變化曲線
對(duì)加固前后的的土體相關(guān)的物理力學(xué)指標(biāo)亦進(jìn)行了試驗(yàn)。圖5給出了地基土含水率隨深度的變化曲線，從圖中可以看出，加固后不同深度的土體的含水率均有所減少，且土體的初始含水率越高，土體失水則越多。
4.2.3側(cè)向水平位移
由于堆載的作用，加固路段內(nèi)土體發(fā)生了向內(nèi)側(cè)(加固區(qū))的水平位移。側(cè)向位移主要發(fā)生在5—20m深度范圍內(nèi);最大位移發(fā)生在10m處，為36.30mm。發(fā)生這種水平位移分布的原因可能是:上部主要是素填土，加上砂墊層以及格柵的約束，所以位移較小;中部則由于沉降致使側(cè)向壓力減小，故發(fā)生了較大的水平位移。距離該加固路段數(shù)米外的土體在地表附近發(fā)生開(kāi)裂，由于該工程場(chǎng)地附近沒(méi)有建筑物和其他設(shè)施，水平位移不會(huì)導(dǎo)致不良后果。但是水平位移的產(chǎn)生應(yīng)引起足夠的重視，特別是當(dāng)場(chǎng)地附近有建筑物時(shí)，這種位移是相當(dāng)不利的。
4.2.4加固深度
一般來(lái)說(shuō)，塑料排水板堆載預(yù)壓法的加固深度在10m以上。本工程中地下15m以內(nèi)的土體的強(qiáng)度、含水率以及水平向的位移都發(fā)生了明顯的變化，這說(shuō)明上部堆載的荷載已經(jīng)傳遞至此處，并已經(jīng)起到了加固的效果。
5結(jié)論
工程實(shí)踐表明，采用堆載預(yù)壓法處理軟土地基，增加了處理深度，提高了加固效果。提高承載力，使軟弱土地基的強(qiáng)度逐漸增大，達(dá)到地基加固的目的，一般提高幅度可達(dá)3~4倍。普通公路采取塑料排水板堆載預(yù)壓的方法進(jìn)行軟土地基處理，可以加快軟土的沉降速率，縮短工期，降低成本，是一種即經(jīng)濟(jì)又合理的地基處理方法，適合在普通公路中推廣應(yīng)用。