公路路基軟基的成因及處置

李小剛

（天水公路管理局，甘肅天水741000）

公路路基軟基的成因及處置

李小剛

（天水公路管理局，甘肅天水741000）

公路軟基的處治技術是進行公路建設時需要熟練掌握的關鍵技術。本論述依據軟基地質特性，提出了公路軟基成因，并與公路路基處治工藝相結合，分析了在公路路基軟基處治過程中填換墊層法、排水固結法、強夯法、碎石樁法及水泥攪拌樁法等方法的運用，同時針對具體工程重點分析了碎石樁復合地基的處治技術，以期對相關的公路軟基路基工程施工提供一定參考，進而產生有效、科學開展公路路基軟基處治的工藝體系，實現對路基軟基的穩定功能。

公路路基；軟基；成因；處治技術

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.10.008

0　引言

當公路穿越谷底、河灘、海濱與湖沼時，通常會需要軟基施工，但因軟土路基地質的壓縮性較強、抗剪性差、水含量較大、結構松散和孔隙比較大等特性，以及其內所含流質與有機質過多等因素，使得公路發生各種基礎問題。軟土種類主要包含海洋沉淀物和河流沖擊沉淀物等，且軟基的承載性能和穩定性均較差，所以在軟土上開展公路施工將可能引起路基病害。尤其對軟土較多地帶，通常是施工開展的難點與重點，為確保該地帶的順利施工，必須要高度重視。在公路軟基處治時，運用的技術應按照公路施工處軟基的地質特征，并在與路基有關的處治重點相配合基礎之上，明確把握好路基軟基的處治根據，從而針對性地使用碎石樁法、填換墊層法、排水固結法等工藝，以保證公路軟基的處治成效，進而真正使得公路軟基在施工技術方面得到保證。

1　公路路基軟基的形成原因

公路路基軟基的形成原因無法離開水的沉積和地質變遷作用，勘察探究表明軟基的形成原因和地層沉積存在很大關系。主要包括：在地質分類方面，南方土質特性多為粉砂狀粘土或粘土，這是由于地質在變遷中因地殼運動而產生河相、湖相和海相，在其沉積時會使得大量地下水伴隨地殼的運動發生開裂，進而深入地滲進土壤，且在地殼持續的運動中被封閉于相應地層深處，從而造成該層處因長時間浸泡發生軟化；同時，由于該區域降水充沛、水系發達等因素，使得地表層水利用各類方式不斷補充地下水，長此以往造成該區域較深層和深層土壤出現質變；再者，喜水性動植物遺體缺氧時被慢慢地分解，而有機質與植物的遺體在較為封閉與高壓條件下和土層內的鈣、磷、鐵等發生物理反應或化學反應，進而使土質原來的力學結構遭受破損壞，粉砂質土或粘土原本的緊密分子結構出現疏松，土粒則被分解為細粒，使土體基本喪失原本的抗壓和抗剪性能，造成土體稀散、松軟，進而導致公路工程中軟基的產生。

2　公路路基軟基的處治技術分析

2.1常用的公路軟基處治技術

在公路路基施工中，因地質的多變性和復雜性，以及基礎沉降、基礎穩定性以及施工進度和成本等因素的影響，使得單一的傳統型軟基處治方法通常無法達到施工質量要求，因此，有時會需要采用軟基復合處治方法，見圖1所示。常見的處治方法包括：

（1）填換墊層法，主要是挖去路基表面軟土層，置換成高強度、硬質地、耐侵蝕的礦渣、卵石、沙砂和碎石等。在強夯、振動等方法下分層壓實以使其達到公路基礎施工所需滿足路基壓實度需求；

（2）排水固結法，是在公路軟土基礎之中設置縱向沙井和排水井等設備，通過公路路基土體自重以排出土體內孔隙中水分，最終實現不斷固結路基土體的效果；

（3）水泥攪拌樁法，是利用注入水泥到軟土基礎層，通過攪拌方式使得水泥與軟土出現化學與物理反應，從而提升路基軟弱層的強度。水泥攪拌樁技術已成為較大面積公路軟基處治方法的首選；

（4）強夯法，利用重物提升，使它具有一定勢能，然后瞬時放開并降下重物，使其對地表產生強夯作用，以達到土體密實的效果，從而滿足公路路基的實際工程強度需求。

在當前公路軟基處治過程中，復合基礎處治大多選擇“豎向式增強體+橫向式增強體”聯合基礎處理方法，其主要是通過橫向增強體、樁以及樁之間的土體三者共同作用和承載來實現的。根據當前工程實際而言，雙向型增強體軟基復合處治方法有下面幾方面特性：具備樁體、排水、墊層、擠密、防護和加筋等的綜合性作用；能夠對天然淤泥質軟土層進行高路堤的快速筑填；施工時產生較小沉降，施工完成后的沉降易于控制，能縮減工期；樁之間的距離增大，能根據控制沉降思路開展施工設計，使項目成本下降。

圖1　雙向型增強體軟基復合處治技術組合圖

2.2碎石樁公路軟基處治技術

碎石樁公路軟基處治技術主要考慮在丘陵、山區等地存有較厚軟土層的地質，該地帶溝谷之中大多常年有水淤積產生軟性粘土，選擇碎石樁構成復合基礎，除樁體支撐功能外，在碎石樁上的覆砂墊層也能達到排水的目的。在筑填公路軟基時，伴隨樁體周圍軟基土的排水和固結，可充分發揮樁體周圍軟土承載性，提升基礎承載性能的潛力很大。碎石樁屬于發展很早的基礎處治方法之一，其是利用沉管法或振動法等在軟基內沖孔，以填進卵石、碎石、礫石等散性材料，經過密實振動后以產生密實性樁。由大量實際工程表明，通過碎石樁法固化砂土、粉土基礎，能提升基礎承載性，降低沉降，以避免地震液化并提升其平穩性。

在施工時，由于基礎土體特性的差異，碎石樁功能原理也各有差別，對飽和性黏土，其主要利用置換配筋與排水固結來提升基礎強度。它的加固原理主要體現于下面幾點：壓擠振密，在碎石樁成樁中會對四周土產生振密或壓擠，從而使土的密實性增大，提升其結構的強度，基礎土體的承載性也隨之增大；排水固結，碎石樁設計使軟基排水狀況得到優化，這使得路基軟土孔隙內水壓被加快消散，從而極大提升了軟基土體的力學性質，優化了基礎土體的抗形變和承載性能；置換方法，碎石樁在成樁之后，能夠和周邊軟性黏土組成為復合型基礎一同承擔上端載荷，從而使基礎承載力性得以提升，并強化了路堤的穩定性。

但是，由于碎石樁壓縮模量相較土體而言要大，載荷作用時引起樁周土沉降差進而造成拱土效應，因此，樁周土承受的部分載荷將轉移至樁體上，使得樁身承受大部分載荷，引發應力集中現象。因碎石樁松散材料粘結性缺乏，致使碎石樁承載性主要由樁周土側限壓力決定，所以樁周圍土能發揮出對樁身的側向壓力，進而對復合碎石樁基礎承載性起重要作用。另外，在碎石樁上鼓脹變形最容易出現于樁體上端（見圖2所示）。

圖2　碎石樁上部的鼓脹變形圖

3　公路路基軟基的施工技術要點

3.1開挖基底換填法施工技術要點

在施工之前，先應開展放樣測量等工作，對于成因較復雜的軟基，可實施開挖加以清除，避免受公路基礎坡腳部位凍脹土或軟土干擾。接著，開展軟基地質試驗，與試驗數據結合選用材料，并進行合理配比與控制，僅有如此方可準確制定工程之中的所需材料參數和比例。再者，材料準備階段應與施工階段盡可能靠近，在質量得到保證條件下，要有充足的材料儲備以維持工程的持續施工。

3.2深層水泥攪拌樁的施工技術要點

水泥為道路建設中一種不可缺少的材料，特別適用于公路軟基處治施工，深層水泥攪拌樁能夠很好處治含水量高的淤泥、砂土、泥炭土和粉土，使用水泥樁攪拌機械，將軟基原狀土與水泥進行強制攪拌，將水泥作為土體的固化劑，使軟基土體硬結而提高強度。

3.3排水板加固施工技術要點

當前，塑料排水板加固施工屬于最為常見的軟基固結方法，施工流程主要包含三方面：鋪設水平墊層、豎直固定塑料排水板、壓載荷與沉降量的計算。這里，水平墊層是指軟基加固部位，先對表面雜物進行清除并排干土中水分，之后鋪設一層30～40cm厚的砂礫石層。接著，將排水板豎直鋪于砂墊層中間，在所鋪設砂礫墊層不破壞條件下，為避免部分塌陷，采取機械定位來加固軟基土層段。

4　結束語

公路軟基處治為系統、綜合、復雜的課題，其涉及如巖土、地質和公路工程等多個方面的內容。軟土路基作為較差的路基形式之一，通常壓縮性較強、抗剪性能差、結構松散且水含量較大，此時，就必須要實施人工加固基礎后，才能再修筑路基。當前，存在許多軟基處治方法，由各類公路軟基處治技術的具體效果而言，多種形式的軟基處理方法復合運用可起到較佳的效果。軟基的處治目的即科學、有效的優化基礎狀況，進而提升基礎強度，以保證公路路基施工質量。

［1］高海燕.公路軟土路基處理技術的應用分析［J］.黑龍江科學，2014（01）.

［2］劉剛，張軍.瀏醴高速公路軟土地基處治技術研究［J］.公路工程，2011（04）.

［3］杜偉光.論公路軟土路基處治技術應用［J］.現代商貿工業，2013（09）.

U416.1

A

2016-6-7

李小剛（1979-），男，漢族，甘肅天水人，大學本科，工程師，主要從事公路施工與養護工作。