軟土處理技術在公路施工中的應用

趙正寬

(銅仁公路管理局工程處)

1 引 言

隨著公路建設的不斷發(fā)展，交通量的不斷增長和對公路通行能力、服務水平要求的越來越高，公路設計速度和相關線形指標也隨著提高，從而出現(xiàn)部分路段經(jīng)過軟土等不良地質(zhì)區(qū)域成為不可避免的事情。所以就需要做好公路軟土路基的處理工作，確保公路工程建設的質(zhì)量，對公路軟基的處理要作為公路路基施工的重中之重，結合工程的實際情況，采取切實可行的措施，合理運用不同的軟基處理方法。在近幾年公路工程軟土路基施工過程中各地總結了不少經(jīng)驗和理論，本文主要針對軟土的特性來對軟土路基的處理措施展開討論。

2 軟土的特性和對路基的不利影響

(1)相比較通常情況下土體的狀況，軟土路基中土的含水量一般較高，含水量能夠達到20%以上，要超出土的液限范圍，軟土的塑形指數(shù)主要集中地15 ～20 左右。

(2)軟弱土層的土體的孔隙率一般較高，過大的孔隙率影響到了土的壓縮特性和固結作用的發(fā)生過程，特別是部分過大的空隙較為孤立，直徑較大，雖然不會對土的滲透性造成較為明顯的影響，但是對圖的壓縮特性影響較為明顯，另外粒間空隙和粒內(nèi)大空隙由于群毆分布范圍較廣，容易形成聯(lián)通體系，對土體的空隙率、壓縮性和固結過程都會產(chǎn)生較為明顯的影響。

(3)軟土壓縮性性大，其壓縮性隨液限的增大而增大。

(4)軟土路基土的滲透系數(shù)較小，其發(fā)生固結作用的過程較為緩慢，即使時間一定的外部荷載，也難以在短期內(nèi)提高土體的強度。

(5)軟土的抗剪強度與排水條件兩者緊密聯(lián)系在一起，在外部荷載的作用之下，土體在一定條件下發(fā)生排水固結作用，其強度會隨著所施加的有效荷載的增加，如果在一定條件下，軟土沒有發(fā)生排水固結作用，土體的強度會隨著剪切變形的增大而減小，同時其強度也會隨著荷載的增大而增大。

(6)軟土在外部荷載不變的條件下，土體的變形隨時間而增加。

(7)軟土自身具有一定的結構穩(wěn)態(tài)，一旦其結構發(fā)生破壞，土體的強度就會明顯下降，嚴重的話會發(fā)生土體流動。隨著時間的增長，在不受外部荷載繼續(xù)作用的情況下其強度會有所恢復，但一般不能恢復到原來結構的強度。

綜上所述，如果在路基施工過程中路基土為軟土，不做好軟基的處理會導致道路在使用過程中出現(xiàn)不同程度的破壞。軟土的強度很低，承載力不足，承受荷載能力有限，軟土的壓縮性較高，對道路帶來的不均勻沉降也較為明顯的。路基沉降過大，會導致路堤失穩(wěn)，路面開裂;在橋頭位置處會產(chǎn)生橋頭錯臺，也會引起涵管的彎曲和路基路面橫坡的變化，甚至造成道路的破壞。所以從高標準出發(fā)，嚴格的做好農(nóng)村公路軟土地基處理，已成為農(nóng)村公路建設中的重要組成部分。

3 軟基處理方式

3.1 水泥攪拌樁法

在公路施工中對軟土路基的處理中采用水泥攪拌樁主要是利用水泥的水化作用以及更土之間發(fā)生的化學反應，從而形成具有一定結構強度的樁體，就能夠起到提高路基承載能力的作用，從而避免在道路通車后產(chǎn)生不均勻沉降，提高了路基的整體穩(wěn)定性。目前在公路軟土路基處理中主要采用的是干法和濕法兩種不同的水泥攪拌樁。干法主要是利用水泥粉來作為增強土體強度的固化劑，施工簡單、方便，但是水泥粉的用量不宜控制。濕法施工工藝，其成樁的質(zhì)量能更為精確地控制，形成的樁體較為均勻，強度較高，同時濕法成樁的長度相比干法也要長，但是濕法施工中要嚴格控制水的用量。

3.2 換土墊層法

如果軟土地基的沖刷較小，其承載力和變形達不能滿足路基設計和絲攻的要求，同時路基土中軟土層厚度較薄時，可采用換土墊層法進行這部分厚度較淺軟土層的處理，換土墊層法施工簡單，造價低。換土墊層法就是講軟土部分挖除，再換填工程特性良好的材料，常用的換填材料主要有砂石材料，換填材料的性能要保持穩(wěn)定、無侵蝕性等，換填之后要對換填料進行分層壓實。進行軟土換填要保證換填的厚度，從而保證足夠厚度的換填層能夠避免別發(fā)生剪切變形的軟土層破壞，從而保證路基的承載能力。針對不同的換填材料，其工程性質(zhì)有所不同，這也使得其應力分布有所差異，但從其各自的承載能力來看，其極限承載力較為接近。

不透水基層材料直接與軟弱土層連接在一起時，軟弱地基中的水由于外部荷載的作用會出現(xiàn)繞不透水基層材料兩側(cè)流動的現(xiàn)象，這種情況下在路基土的底部會導致固結作用的發(fā)生過程較為緩慢，同時也會致使土體內(nèi)部空隙水壓力的升高，嚴重的話會影響到路基的整體強度。進一步一起路面整體結構的塑性破壞還可能導致由于地基強度降低而產(chǎn)生塑性破壞的危險，在軟弱路基土之下加設透水性能較好的砂墊層和砂石墊層等墊層材料，可以在軟弱土層收到外部荷載作用時，使得土體內(nèi)部中的水分通過墊層迅速排出路基工作范圍以外，孔隙水壓力得以迅速消散，加速墊層下軟弱土層的固結和提高其強度，避免地基土塑性破壞。

3.3 土工合成材料加筋

土工合成材料加筋在公路軟基處理中的主要功能是結合其他軟基處理工藝來共同提高路基的穩(wěn)定性，能夠有效的減小路基沉降，土工合成材料在軟土地基中是通過給土體加筋的方式來提高土體的抗拉強度。設置在軟土地基中的土工合成材料利用自身優(yōu)越的強度和韌性等力學性能能夠有效的將路面荷載傳遞到基層的部分進行均勻分散，從而是地基受力更加均勻，防止局部荷載集中導致路基破壞。土工合成材料的造價低和技術含量相對較低，能夠廣泛應用與農(nóng)村公路中軟土地基的處理。在實際使用過程中要注意結合其他軟土地基處理方式共同使用，同時也要控制好土工合成材料使用的深度、位置。

3.4 排水固結法

排水固結法主要是利用土體自身的重量，同時結合土基或者損失沉井、沙井等排水設施，通過逐級加載的方式，使得路基土中的水分通過空隙會排水設施排出，從而土體逐漸固結，并發(fā)生沉降，最終達到提高路基承載力的目的。采用排水固結法處理農(nóng)村公路施工中的軟土地基問題要遵循的一個主要原則是在鋪筑上面層之前路基的整體沉降要趨于完成或部分完成，這有利于保證公路待通車后不會產(chǎn)生不均勻性沉降。另外要注意的一個問題是由于公路表現(xiàn)為帶狀結構，所以其在橫斷面方向上所受到了外部應力較小，這也是控制路基不均勻沉降采取措施時一個需要注意的問題。

排水設施和加壓設施是構成固結排水的兩個主要組成部分，常用的排水設施主要有諸如沙井、塑料排水板等的豎向排水設施和水平排水設施。加壓設施可以采用真空法、堆載法和降低地下水位法等。在固結排水的過程中要建立完善的排水系統(tǒng)，增加土體內(nèi)部水分排出的途徑，縮短排水的距離，提高排水的效率。加壓設施的主要作用是利用外部荷載增加路基土收到的固結壓力從而加速路基土固結作用的發(fā)生。

4 結 語

軟土路基的承載能力是關系到了路基施工質(zhì)量的好壞，也是保證公路施工完成之后能否高效、安全利用的關鍵。所以在軟基處理過程中，要結合工程的實際情況，不斷總結相關軟基處理的成功經(jīng)驗，積極推動新技術、新工法的應用，從而不斷推動軟基處理技術的進步。

［1］胡海濤，天津輕軌車輛段軟土地基處理技術及其應用［D］.成都:西南交通大學研究生學位論文，2002.

［2］謝先康，等.G20 常德繞城線軟土路基處理［D］.湖南:湖南交通科技，2004.

［3］李強.河灘相軟土地基處理研究［D］.中外公路，2005.