2.1 软土路基处理技术及工程案例

图2.1-2 胶结法
图2.1-3 胶结法浆液材料
（5）加筋法 加筋法是指在土中加入如纤维组织物、网格片等抗拉材料，提高土体的强度和稳定性。由于 土的抗拉强度基本为零，在土体中置入加筋体能够有效地限制土的侧向位移，形成土—筋复合 体，变相地增加了土体的抗拉能力。因此加筋法特别适用于路堤边坡加固、开挖支护、挡墙结 构维护等工程。加筋法分为加筋土、土工聚合物、土钉等方法。 公路和铁路软土路基加筋处理时，常采用如下方法：①加筋土垫层法；②加筋土挡墙法；③ 土钉支护法；④锚杆支护法；⑤锚定板挡土结构；⑥树根桩法；⑦柔性桩复合地基法；⑧刚性 桩复合地基法；⑨长短桩、长板-短桩复合地基；⑩加筋碎石桩复合地基法。
图2.1-1 排水固结法的组成与分类 公路和铁路软土路基排水固结处理时，常采用如下方法：①堆载预压法（超载、 等载或欠载）；②真空预压法；③电渗法；④降低地下水法；⑤真空联合堆载 预压法。
（4）胶结法 胶结法的本质是化学加固。它是利用粒状浆液或化学浆液（如图2.1-2所示）通过注浆管把浆液注入土 体中，挤压土体的同时又与周围的土体混合胶结形成一个强度高、抗水性好的胶结体。胶结法与挤密法有 所不同，挤密法在土体中只会使土体在横向上发生挤密作用，而胶结法在挤密土体的同时又能与土体发生 胶结作用形成新的一种结构体。但是两种方法都能起到提高地基土的隔水性与加固地基的作用。 公路和铁路软土路基胶结处理时，常采用如下方法：①深层搅拌法；②高压喷射注浆法；③水泥加固 地下连续墙（TRD）法；④渗入性灌浆法；⑤劈裂灌浆法；⑥挤密灌浆法；⑦化学注浆；⑧微生物灌浆。
征如表2.1-1所示。
表2.1-1 我国软土的分布、类型及特征
成因类型
代表地区
一般特征
连云港、天津、大连、 分布范围宽，常与海浪岸流及潮汐的水动力作用形 滨海相
湛江、香港、厦门等地 成较粗颗粒相掺杂，土质疏松且不均匀。
海岸 沉积
泻湖相 温州、宁波 溺谷相 福州、泉州、海南
分布范围宽，沉积颗粒细微表层有较薄的硬壳层，பைடு நூலகம்其下为较厚的淤泥层，在其边缘常有泥炭堆积。 分布范围窄，其边缘常有泥炭堆积，结构疏松。
图2.1-6 沪通铁路袋装砂井联合真空预压施工现场照片
（2）搅拌桩加固法 水泥搅拌法属于胶结法，其浆液材料是不稳定粒状浆材—水泥或水泥砂浆。这种方法是利 用水泥等浆液材料通过大型搅拌机械将制备的浆液与土体强制搅拌，使之发生复杂的物理化 学反应，共同胶结成强度高和隔水性能强的水泥土胶结体。水泥土搅拌法应用广泛，通常用 于软土地基的加固，隔水帷幕、边坡的加固与防护、基坑加固等工程。 沪通铁路沿线用于地 基加固的填料十分匮乏，大多数填料都需要远距离外运，但搅拌桩加固法能够最大限度地利 用原土，使软土地基的加固对填料的需求大大降低。修建沪通铁路存在临近营业线的情况， 若施工不当，将影响营业线列车的安全运行，而搅拌桩加固法在施工时具有无振动、无噪声 和无污染等优势，大大降低了施工给营业线带来的安全风险。因此，搅拌桩加固法被大量地 应用于沪通铁路软土地基处理过程中。
2.1.2 地基处理方法分类 地基处理的基本方法按原理普遍分为五大类：置换、挤密、排水、加筋和胶结。随着路基荷载逐渐加大，地 基处理厚度逐渐加深，地基处理范围逐渐变广，单一的地基处理方法已经不能够达到理想的效果，很多工程 采取多种措施相结合的地基处理方法。 （1）置换法 置换法是指利用如砂、碎石等强度较高的材料置换出天然土中性质不良的土体，置换材料与周围土体相互作 用形成的复合地基能够增强地基承载力，减弱地基变形能力的一种地基处理方法。由于使用的置换材料与施 工工艺不同，又产生了不同的置换方式。如振冲置换法利用振动的冲头，振实填入孔洞中的碎石，形成碎石 桩；石灰桩法利用生石灰固化剂本身的物理化学作用，将生石灰填入机械成孔的孔洞中形成石灰桩，提高桩 体周围土体的物理力学性质；强夯置换法夯击填入孔洞中的碎石，形成深度3~6m，直径2m左右的碎石柱体， 与周围形成复合地基。还有换土垫层法、挤淤置换法、褥垫法、和砂桩置换法、气泡轻质填土法和EPS超轻 质料填土法等方法。置换法所适用的土质主要为砂土、粉土、粉质黏土、淤泥以及淤泥质黏土等，最大的置 换深度不超过5m。 公路和铁路软土路基置换处理时，常采用如下方法：①换土垫层法；②挤淤置换法；③褥垫法；④砂石桩置 换法；⑤强夯置换法；⑥石灰桩法；⑦EPS超轻质料填土法。
（2）挤密法 挤密法对于松软砂性土湿陷性黄土等土质是一种很有效的地基处理方法。它是利用 振动或冲击等方式在地基中形成钻孔，并向钻孔中填入砂、碎石等材料，使得土体 在横向上受到挤压作用，增加了桩周土的密实度。当桩周土体距桩越近，土体的密 度越接近相应含水率的最大干密度。挤密法能够提高挤密桩间或挤密桩周围土的密 实度，对于孔隙率大，压缩性高的土，经过挤密后，使得土的孔隙率变小，压缩性 降低。同时，挤密法提高了地基土的隔水性，使得土体的防水、隔水性能比同条件 下的垫层好。挤密法处理地基的深度一般以不超过15m的范围较为合宜，若超过15m， 则对施工进度和地基处理效果造成阻碍，同时大大地增加了工程费用。 公路和铁路软土路基挤密处理时，常采用如下方法：①表层原位压实法；②强夯法； ③振冲密实法；④挤密砂石桩法；⑤爆破挤密法；⑥土桩、灰土桩；⑦夯实水泥土 桩法；⑧孔内夯扩法。 （3）排水固结法 排水固结法又称为预压法，特别适用于如软土这样的含水率高同时渗透性又很低的 土体。在天然条件下，这种土体因外荷载的作用土中水被大量排出，但由于土体的 低渗透性使得土体的排水固结过程相当缓慢。排水固结法由排水系统和加压系统组 成（如图2.1-1所示），其作用原理为先在天然土体中设置排水系统，然后通过加压 系统作用于土体，此时土中水沿着排水系统快速排出，固结时间急剧缩短，土体强 度显著增加。排水系统增加了土中水的排出途径，变相地提高了土体的渗透性，加 压系统则是人为地控制荷载的大小与作用时间，使得土体的固结时间与固结后的强 度均能满足设计与施工的要求。值得注意的是排水固结法只是加速了地基土体排水 固结的时间，并没有减小地基土的沉降量，这是与其它地基处理措施的区别。
图2.1-4 加筋土
图2.1-5 土工聚合物
2.1.3 沪通铁路地基处理工程实例 沪通铁路为连接上海市与南通市的国家铁路Ⅰ级干线，速度目标值200km/h，沿线工程软基及松软土路基长约 27.199km，配套工程增（新）建线路软基长6.36km。沪通铁路共分为7个标段，沿线软土厚度分布不均匀。 I标路基地基加固处理形式为旋喷桩、水泥搅拌桩。II标路基地基处理形式：袋装砂井、水泥搅拌桩、钢筋混凝土 管桩。III标路基地基加固处理形式为CFG桩。IV标路基地基处理形式：袋装砂井、水泥搅拌桩、预应力混凝土管桩、 钻孔桩、真空预压。V标路基地基处理形式：双向水泥搅拌桩、PHC管桩，碎石垫层。VI标路基地基处理形式：高压旋 喷桩、碎石注浆桩、板梁结构。 （1）袋装砂井联合真空预压排水固结法 排水固结法分为排水系统与加压系统。此法的排水系统为具有竖向排水体性质的袋装砂井，加压系统为真空预压。 袋装砂井是砂井法的延续，是将散体砂贯入以化纤织物为材质细而长的袋内并将砂袋置入软土中作为竖向排水体的一 种排水系统。根据砂井固结理论可知，砂井的直径与间距可直接影响土体的排水固结时间。当砂井直径不变时，砂井 间距减小一倍，排水固结时间大约缩短三倍；当砂井间距不变时，砂井直径增加一倍，排水固结时间大约为原来的三 分之一。因此减小砂井间距产生的效果大大优于增加砂井直径产生的效果，所以通常采用“细而密”的原则。在加压 系统的作用下，袋装砂井能够加快地基土的排水固结时间。 袋装砂井设置完毕后，在地面上铺设一层横向排水的砂垫 层，然后在砂垫层顶部铺设一层密封薄膜使得土体与大气隔绝，通过砂垫层中埋设的吸水管道用真空泵或其他抽真空 设备进行抽气，产生大气负压，软土层在负压的作用下开始排水固结。
图2.1-7 沪通铁路搅拌桩加固施工现场照片
（3）预应力管桩加固法 预应力管桩按桩的张拉工艺可分为先张法预应力管桩和后张法预应力管桩[56]。现代预应力管 桩的生产方式大多采用先张拉再离心成型技术，因为此法相对于后张法而言能够使管桩桩身抗压 强度达到C80以上，同时提高了桩身的抗裂抗弯性能。预应力管桩能够将桩深入到土体下较硬的 土层或岩层上，其成桩长度不一，短则为5～6m，长则能够达到50m以上。当遇到深厚软土时，一 般的处理措施不能满足设计要求，预应力管桩则能够很好地处理这类情况。沪通铁路沿线存在着 大量的深厚软土地基，预应力管桩加固法则成为了深厚软土的主要加固处理方法。
路基建造四新技术及案例
2.1 软土路基处理技 术及工程案例
软土路基是在工程建设中遇到最多的需要处理的软弱地基，其具有含水量高、压缩性高、 渗透性低、固结时间长、塑性指数大等特性。在软土上修筑路基时，极易引发沉降不均匀 及承载力不足等问题，给工程建设带来很大的技术困难
2.1.1 软土地域分布
软土亦称为软弱黏性土，主要于第四纪地质时代后期产生，其成因类型主要分为海相、泻湖相、溺谷
相、三角洲相以及湖泊相等，在国内外均广泛分布。国外诸多国家如加拿大、美国、北欧（除丹麦外）、
墨西哥、新加坡、韩国、泰国（曼谷）、英国（伦敦），以及世界主要河流（如尼罗河、莱茵河、密西西
比河、涅瓦河、临近德国汉堡的易北河、加尔各答的恒河、伊拉克的底格里斯河及幼发拉底河）的三角洲
均分布着深厚的软土。国内软土分布广阔，地域差距大，形成的因素复杂，我国的软土分布、类型及其特
沼泽 沉积
沼泽相
分布内陆排水不畅的 低洼地带，如京津唐高 速公路通过的天津南
下部有淤泥层或与泥炭互层。多伴以泥炭，且常出 露于地表。
淀
人工 吹填
如天津塘沽东突堤、深 圳南油开发区、唐山曹 妃甸开发区等
颗粒成分与挖泥船作业区域的土质相同，但吹填沉 积过程中又有局部的分选，靠近出水口处颗粒较 粗，远离水口处颗粒较细。
图2.1-8 沪通铁路预应力管桩施工现场照片
THANKS
THANKS
三角 长江下游的南通、上 在海陆交叉作用下，软土层和砂层交错沉积，结构