软土地基处置方案及造价分析.doc

一、概述
《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017）中定义软土是滨海、湖沼、谷地河滩沉积的天然含水量高，孔隙比大，压缩性高，抗剪强度低的细粒土。一般将天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1，天然抗剪强度小于35kPa的细粒土均称为软土。
以天然孔隙比为主，结合其它物理力学指标可将软土划分为软粘性土（天然孔隙比大于1）、淤泥质土（天然孔隙比在1.0～1.5之间）、淤泥（天然孔隙比大于1.5）、泥炭质土（天然孔隙比大于3）及泥炭（天然孔隙比大于10）五种类型，通常把软粘性土、淤泥质土、淤泥总称为软土，泥炭质土及泥炭总称为泥沼。泥沼比软土具有更大的压缩性，但它的渗透性更强，承受荷载后能迅速固结，工程处置比较容易。
在软土地基上修建公路，若不进行处治，就会导致路基不均匀沉陷、路面开裂等病害发生，对道路的稳定性、安全性影响较大，同时会增加营运期的养护成本。在冲湖 积平原地区的高速公路建设中，软基问题已成为影响公路建设的主要因素之一。因此选择适当的软土地基处理方法，提高处理水平对加快建设速度、降低工程成本具 有重大意义。
二、软土地基处治方案的分类
软土路基处理方法的分类多种多样，按时间分为临时处理和永久处理；按处理深度分为浅层处理和深层处理；按地基处理原理大体上分为动力固结法、置换法、排水固结法和复合地基法等，这些分类方法也不是严格区分开来，往往一种处理方法可能会有几种不同的作用。
1、动力固结法：是利用夯锤从高处自由落下反复夯击地基，使软土在外力作用下得到振实、挤密，从而提高地基的强度。
2、置换法：是将地基底面以下处理范围内的软弱土层挖除，然后置换强度较大的砂砾、碎石土、素土、石灰土等透水性好以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料，并分层压实。
3、排水固结法：的 原理是地基在荷载作用下．通过布置竖向排水体和水平排水层，将土中的孔隙水排出。一般是由排水和加压两个系统组成，排水系统主要在于改变地基原有的排水边 界条件，增加孔隙水排出的通路，缩短排水距离，该系统是由竖向排水体和水平排水层构成。加压系统是用路基填土堆载预压施加起固结作用的荷载，使土中的孔隙 水产生压差而流向排水系统最终固结。
4、复合地基法：是在天然地基的土体内增加人工增强体（桩）构成人工地基，在地基中应力按材料模量重新进行分布，大部分荷载由桩体承担，桩间土的应力相应减小，但土体仍与增强体共同承担荷载。在桩体的复合地基中桩的作用是主要的，桩又可以根据材料和强度分为散体土类桩——柔性桩（如碎石桩、砂桩），水泥土类桩——半刚性桩（如水泥搅拌桩、旋喷桩），混凝土类桩——刚性桩（如树根桩、CFG桩、各种砼桩）。
这些处理方法都有各自的特点、适用范围和存在的问题，如置换法的优点是施工简单，能彻底根治软土地基的不良影响，缺点是对环境的影响较大，费用相对较高，只限于3米以内浅层软土的处治；排水固结法的优点是工程造价较低，工艺简单，缺点是施工期长，处理的深度有限，一般用于深度在4～12米的软土处治；复合地基法优点是施工期短，处理的深度较深，且效果相对较好，缺点是施工工艺较复杂，工程造价较高，一般用于桥头和深层软土（10～20米）的处治；对于超过20米的软土地基最好的处治方法是修建高架桥，但造价较高。
在考虑处治方案时应本着技术上先进、经济上合理、施工上可行的原则，根据当地的工程地质条件、处理范围、填土高度、工期要求、材料、机具设备的来源和工程 费用等因素进行经济及技术比选，使选择出的处治方案能达到因地制宜、就地取材、保护环境、节约资源、安全实用的最佳效果。
三、软土地基处治方案的经济比较和造价分析
现设定一段软土地基工程量，采用部颁“96”预算定额和我站补充预算定额计算，对我省常用的软基处治方案进行经济比选。
1、强夯方案（动力固结法）
(1)、主要特点：用夯锤从高处自由落下冲击土基，使软土中孔隙压缩，土体局部液化并形成良好的排水通道，孔隙水顺利逸出，土体随之固结，同时还可夯入砂、石渣、碎石等透水性较好的硬质颗粒性材料，使粒料与周围的夯土形成复合地基。
(2)、适用范围：局部软土埋藏较浅的地段，处理深度小于6米
。
(3)、优缺点：工艺简单，施工快，造价低，处理效果好，但噪音污染大，处理的深度有限。
(4)、造价分析：
a.主要工程量为两遍点夯一遍普夯(夯点间距3m，夯击数5击，点夯能量3000KN.m,普夯能量1000KN.m)；50cm砂垫层;沉降土方(H=1m)。
b.每公里路基处治造价约81元/m2，340万元/km，每增减一击，每公里处治费用增减10%左右。
2、开挖换填方案（置换法）
(1)、主要特点：挖除不良软土层，换填渗水性材料、改良土或碎石土，并分层压实。
(2)、适用范围：表层软土且厚度小于3米的地段。
(3)、优缺点：施工简单，对软土地基处理的效果好，质量容易得到保证，但换填深度过大时，施工就比较困难，置换出的弃方较难处理，多占土地且容易污染环境，工程造价相应增高。
(4)、造价分析：
a.主要工程量为挖除的软土(H=2～３m)；换填土（砂砾或石灰土）。
b.每公里路基处治费用换填土的造价为62～96元/m2 ，261～405万元/km（换填砂砾的造价为98～153元/m2 ，414～644万元/km）。
３、砂垫层+预压方案（排水固结法）
(1)、主要特点：在原地面铺40～50cm厚的砂垫层，使软土顶面增加一个排水层，再进行路堤填筑，并利用填料的等载或超载预压，使软土中的孔隙水排向砂垫层，最终土体固结。一般预压期3～6个月。
(2)适用范围：路堤填土高度较小，软土埋藏不深且厚度小的地段。
(3)、优缺点：施工简单，费用低。但施工期长，深、厚层软土的处理效果不佳，堆载预压需要的土方量大，不适合缺乏土源的地区使用。
(4)、造价分析：
a. 主要工程量为40cm砂垫层；土工布（一层）；预压土方（H=1.2m）
b.每公里路基处治造价约54.4元/m2，232.9万元/km，如需卸载，每公里造价约增加10多万元。
4、土工格栅+预压（排水固结法）
(1)、 主要特点：在软土地基表面与路堤之间铺设土工材料，通过土工材料将上部填料的垂直变形向水平方向扩散，使上部施加的荷载能均匀分布在地层中。当软基进行等 载或超载预压时，可能产生很大的变形，这时由土工材料承受拉力和土的摩擦作用可限制土体侧向挤出，从而减小变形和增大地基的稳定性。一般预压期3～6个月。
(2)、适用范围：路堤填土高度较小，软土埋藏不深且厚度小的地段。
(3)、优缺点：施工简单，费用低。但施工期长，深、厚层软土的处理效果不佳，堆载预压需要的土方量大，不适合缺乏土源的地区使用。
(4)、造价分析：
a.主要工程量为土工布（一层）；预压土方（H=1.2m）
b.每公里路基处治造价约29.6元/m2，124万元/km，如需卸载，每公里造价约增加10多万元。
5、塑料排水板+预压方案（排水固结法）
(1)、主要特点：先在土层中加设竖塑料排水板和40～50cm砂垫层，构成一个排水系统，再根据路基的地质条件和填土高度进行等载或超载预压，使地基在荷载的作用下增加土体的总应力，促使孔隙水能够迅速

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