陈蓁
广东省路桥建设发展有限公司广韶分公司
摘要：随着科学技术的发展，道路工程建设中越来越多地应用土工合成材料。这种合成材料一般以化纤织物、塑料及人造橡胶等工业聚合物作为原料，经过加工，制成各种产品，投入道路工程施工建设中，具有强化土体的功能。土工合成材料在软土地基应用常分为两类：浅层处理和深层处理，常采用加筋换填垫层处理浅层软土，采用塑料排水板联合真空堆载预压处理深厚软基。本文先从设计角度分别论述加筋换填垫层法的和塑料排水板联合真空堆载预压法的特性及设计要点，再分别引用工程实例得出土工合成材料在软基处理中沉降约束效果较好。
关键词：土工合成材料；软土地基；换填加筋垫层法；塑料排水板联合真空堆载预压法；
沉降约束
1引言
在软土地基上修建道路工程是一项非常具有挑战性的工作，工程中常将土工合成材料应用于软基处理，土工合成材料在软土地基中的应用常分为两类：分浅层处理法和深层处理法[1]，对于浅层软土，常采用加筋换填垫层法；对于深厚软土地基，常采用塑料排水板联合真空堆载预压法[2][3]。
2浅层处理——加筋换填垫层法
2.1加筋换填垫层法特性
换填法适用于表层软土厚度不超过3m的浅层软弱地基处理。采用加筋换填垫层法是指要求挖除路基以下一定深度的不良土层后，对下卧土层进行压实，换填一定厚度的优质土体，并分层压实（每分层≤30cm），压实度要求达到路基相应压实度要求。为增强路基的整体性和稳定性，提高地基承载力、防止软基处理后的不均匀沉降，在换填垫层底部加铺一层强度高、模量大的土工加筋材料，形成加筋垫层，以增大压力扩散角[4]。防止路基发生剪切破坏或者限制路基土体的侧向变形。
2.2浅层设计要点
设计时加筋材料可选择土工格栅、土工布、土工格室等，各项技术指标应满足《土工合成材料、塑料土工格栅》(GB/T 17689-2008)要求。土工格栅拉紧后用U型钉固定。换土垫层可采用砂砾碎石垫层、素土垫层、石灰土垫层、水泥土垫层和土石屑垫层等；。换填砂性土的路段，砂性土应满足路堤及路床填料要求，压实度应满足相关规定要求。换填片石路段，片石不宜小于30cm，换填碎石路段，采用5～40mm的天然级配，分层压实，每层松铺厚不超过30cm，换填碎石砂路段，碎石最大粒径不大于5cm。换填砂垫层的路段，应采用含泥量不大于5%的洁净粗砂，砂垫层应分层压实。
2.3浅层处理工程实例
广东省境内某三级公路[5]，设计时速为30 km/h，道路宽度7m~8m,该公路桩号K45 +120～K56 +800段存在软土地基，结合项目地质概况以及施工便利性，采用换填灰土、碎石、矿渣、砾石及粗砂混合料处理软基，底部选用双向土工格栅加筋。
在路面施工前，对加筋换填处理的路基进行工后沉降监测，监测时每隔200m设置一监测点，监测道路路肩和中心线的沉降量，道路中线下地基的工后沉降随时间的变化曲线如下图1所示。从图中可看出沉降增长速率随监测时间的延长呈现先增大后减小的趋势，最后沉降不断趋于稳定，说明对于浅层软土区域，采用加筋换填垫层法处理后沉降约束效果较好。
图1 工后沉降值与监测时间曲线
3深层处理-塑料排水板联合真空堆载预压法
3.1塑料排水板联合真空堆载预压法特性
塑料排水板联合真空堆载预压技术，是用专门的设备通过抽真空在地基中产生负压，使土体孔隙中的水分排出，孔隙水压力减小，有效应力相应增加，土体得到固结，从而土体强度得到提高。真空联合堆载预压实质是真空预压和堆载预压两者迭加联合作用，使土体加固效果更好。
3.2深层处理设计要点
对一般软土路基，先清除加固范围内地面上的草皮及杂物。对于浸水路基，应先挖除表层浮泥，再填透水性材料至常水位。
设计时竖向排水体选用塑料排水板，其质量标准应满足《公路土工合成材料塑料排水板（带）》JT/T 521－2004的规定。塑料排水板芯板应具有足够的抗拉强度和垂直排水能力，并应具有耐腐蚀性和足够的柔韧性，以保证塑料板在地下的耐久性，并在插打、土体固结变形时不会被折断或破裂。塑料排水板按梅花形布置，塑料排水板按梅花形布置，间距通过计算确定。排水垫层宜采用洁净的中粗砂，抽真空管网采用单侧布主管的梳状方式；抽真空管网采用道路中央设置主管的羽状布置方式。
3.3深层处理工程实例
广东省一咽喉区主采用塑料排水板联合真空堆载预压排水固结法进行软土地基处理，在进行沉降监测时在该区域设置6个测点。监测频率为15~30d监测1次，雨季适当加密。监测期间为2016年6月~2017年2月，持续监测时间为8个月。地基在上部荷载作用下排水固结，各测点沉降随时间变化曲线如图5-2所示，同样，沉降值为正值表示地基隆起，负值为沉降，从监测结果可以看出，除了测点Y1的沉降值一直随时间增长，到2017年3月27日沉降值达到25 mm，其余测点在2017年2月27日之前地表沉降基本保持不变，说明地基基本处于稳定状态，工后沉降已很小，说明采用塑性排水板处理的软基工后沉降约束效果显著。此外，由于此地铁线路于2016年12月全线开通，道路开通后，随着车辆逐渐增加，从监测结果可以看出，所有测点，在2017年2月27~2017年3月27日期间，地表沉降值均有所增加，沉降增加值3~5mm，但是增长幅度不大，说明塑料板排水固结法处理的软基动力附加变形约束也依然有效。
图2 咽喉区测点Y1~Y6沉降随时间变化曲线
4结语
本文先分别从设计角度论述加筋换填垫层法和塑料排水板联合真空堆载预压法处理软土地基的特性及设计要点，其设计要点可为同类软基处理方法提供一定的参考价值。
最后分别引用工程实例得出土工合成材料加固的软土地基工后沉降明显减小，说明土工合成材料在软基处理中沉降约束效果较好。
参考文献
[1]徐超，邢皓枫编著.土工合成材料[M].北京：机械工业出版社，2010.
[2]龚晓南主编.高等级公路地基处理设计指南[M].北京：人民交通出版社，2005
[3]邓学钧主编.路基路面工程(第三版)[M].北京:人民交通出版社，2008.
[4]龚晓南主编.地基处理手册(第三版）.北京：中国建筑工业出版社，2008.
[5]韦秋杰,罗振华.换填法和加筋法结合处理软土公路路基的仿真分析及应用研究[J].公路工程,2019,44(01):145-149.
[6]Y., K., Chen, Y., M., Wang, C. Zou, et. al. Long-Term Settlement Analysis and Settlement Control Technology of Rheological Soft Soil Caused by Metro Train Vibration. Research report. Guangzhou Metro Group Co. LTD. 2017