綜合處理軟土方法在特殊路基設計中的應用

徐靜

摘 要：公路工程時常需要穿越軟土地基，這是困擾每一位工程建設者的難題之一。軟土是一種常見的土質類型，如果公路工程遇到這種地質環境，就必須采取合理的手段來減少其對公路質量的影響。因此，本文分析了綜合處理軟土方法在特殊路基設計中的應用。

關鍵詞：軟土地基處理;特殊路基;公路建設

中圖分類號：U416.1文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）14-0097-03

Application of Comprehensive Soft Soil Treatment Method in Special Subgrade Design

XU Jing

（Zhengzhou Branch of China Huaxi Engineering Design & Construction Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： Highway projects often need to cross soft ground， which is one of the problems that plagues every builder. Soft soil is a common type of soil quality， if highway engineering encounters this geological environment， it must take reasonable measures to reduce its impact on highway quality. Therefore， this paper analyzed the application of the comprehensive soft soil treatment method in the design of special subgrade.

Keywords： soft ground treatment;special subgrade;highway construction

近些年，在強大社會經濟的推動下，我國公路建設事業的發展速度愈發迅猛，但是建設過程所遇到的各種難題也時刻困擾著每一位公路施工人員。軟土地質時常出現于我國公路建設過程中，其自身具有低穩定性，直接導致相關公路路段安全性很差，極容易出現開裂與沉降等惡性事故，而這種公路一旦投入使用，將會時刻威脅過往車輛的行車安全[1]。本文會結合實際工程內容，以海積平原地區建設公路過程的軟土地基處理方式為例，對如何處理軟土地質進行分析，以推動我國公路建設事業的健康穩定發展。

1 工程簡述

我國東南地區某公路是連接當地南北交通干線的重要樞紐，其對當地經濟的發展有著極為重要的作用，也讓南北交通干線之間的溝通變得更為便捷。該工程的實際施工地點為平原，其周邊遍布河道水網，水稻田與水池隨處可見，同時，其土質較為松軟，尋常公路在完成建設后需要投入大量的維護精力來確保安全。該地區施工的首要難題就是軟土質所引發的路基不規則沉降。經過實地勘測，該地區的軟土最大厚度可達11 m。在施工時，根據區域特點及相關的地質勘探報告，工程人員將對應的施工區域劃分為7個層次。在對軟土區域實施開挖的過程中，其開挖面設置在上部兩層的黏質粉土中，其厚度為5～11 m，土層顏色主要呈灰褐色，其質地為軟塑料狀態，開挖的切面十分光滑，在干燥情況下，強度中等，但是缺少韌性，同時軟土中含有豐富的云母與氧化鐵。

2 路基的確認與設計

軟土質地區修建公路，路基填筑期間需要時刻關注結構體的沉降水平與穩定性，如果對應的沉降變化值大于路基的設計要求，就需要對公路的軟基設計進行合理調控，并結合實地工程狀況設計更為合理的軟基處理方式，確保路基在填筑后可以滿足公路設計中的強度與穩定性要求[2]。公路路基沉降計算，一般需要考量三個基礎要素，分別為地基條件、施工條件和道路條件。

地基條件是指在對軟土基層進行合理勘測后，對其生成條件進行科學劃分，并為后期分層施工打好基礎;施工條件需要綜合考慮施工進度與處理方式之間的契合度，需要首先保證工期不會受到較大程度的影響，同時填筑規模與材料不能超出實際允許范圍;道路條件是指在工程完工后，地基的沉降水平及實際穩定性需要處于工程設定范圍之內。

在本文案例工程中，其施工所面臨的核心難題就是軟土，而施工現場內實際軟土又可分為兩層，分別為表層軟土與沖積層軟土。表層軟土主要分布于水網地帶，長年累月的積水讓整個土層結構穩定性極差。沖積層主要由淤泥和細沙組成，這種高壓縮性土質的水分含量很高，在重力碾壓下極易出現性質與形態變化。這種惡劣的工程環境直接導致路基的穩定性與沉降保障能力受到巨大的挑戰。此時就需要對軟土路基進行強化的特殊處理，采用相應的工程方法，最終保證路基的強度滿足工程建設需求。

3 公路特殊路基的處理方式

我國擁有極為豐富的公路建設經驗，而在大量工程與技術的支持下，工程人員已經研究并總結出很多種特殊路基加固方案。當前，軟土地基的加固與施工工藝總體可以分為密實法、真空預壓法、強夯法、換填法、加筋法、灌漿法等。具體工程中，通常會同時采用兩種或兩種以上的復合處理方式，最終確保公路工程特殊地基處理后滿足工程需求。

3.1 強夯法

強夯法是一種較為傳統的加固方式，其工程原理是利用重力設備對指定區域實施反復的捶打，使其在重力的壓縮下，擠出內部的水分，并使其結構更為密實，最終提高其整體的強度與穩定性。

3.2 換填法

換填法的應用也是十分廣泛，其核心要點在于將淺層軟弱土層所屬區域內的土體去除，然后換填強度較大的工程材料，如粉煤灰、砂、碎石等。換填完成后，通常會結合強夯法，在對應的施工作業段實施分層分階段的填筑與碾壓。

3.3 密實法

密實法是以強夯法為基礎演變而來，利用爆破、擠壓與振動等方式，讓對應區域內的土體變得更為密實，甚至使其發生固結，同時需要使用抗剪強度很大的工程材料將土體中可能會影響強度的散體材料復合起來，最終形成復合材料組成的地基層。

3.4 加筋法

加筋法需要人工敷設具備較強軸向拉力的土工合成材料，這些合成材料會在土體中形成較強的側向約束力，并將地基中應力進行整體優化，最終達到提高地基強度，降低沉降發生率的目的。

3.5 真空預壓法

真空預壓法利用大氣壓來完成地基土層的壓實，其間會使用特定的抽真空設備，抽出地基含有的空氣成分，進而將水體從土層中擠出，提高地基的抗剪強度。

3.6 灌漿法

灌漿法是一種較為現代同時應用范圍十分廣泛的公路地基強化手段，在操作時，工程人員需要使用特定的灌漿設備，將混合好的漿液灌入對應的軟土層中，使其填入土層原有的空隙之內，當漿液凝結之后，會讓土體結構發生本質改變，進而提高地基的物理力學強度。

公路工程特殊路基的強化處理手段還有很多，而在具體的工程中，工程人員需要綜合考量工程的實際狀況以及工期、周邊區域材料限制等因素，根據軟土的具體成分與狀況，調整強化手段。本文篇幅有限，所以僅以換填法與加筋法為例，對具體工程中的施工設計、施工工藝以及質量控制手段進行逐一詳解。

4 換填法處理軟土路基的施工技術

4.1 施工設計

采用換填法對公路路基進行特殊施工前，需要對工程現場的換填范圍及具體的換填深度進行測量，同時，在工程設計的要求范圍之內，在軟基處理地段設置對應的換填起點與路基兩側寬度，在確定好對應的參數后，實施開挖工作。工程人員需要在開挖前對路基所在區域表層的浮土以及泥漿、積水等影響開挖工序的雜質進行清除。軟土層的開挖并不是直接挖到最底層，為了保證原狀土層不受擾動，需要保留厚度為0.3～0.5 m的土層。開挖工程開始后，當深度小于2 m時，可以同步采用推土機與人工挖除的方式，當深度超過2 m時，需要從兩側向中間靠攏的方式來挖除，同時，為了方便輸送土體車輛的同行，需要預留特定的運輸通道。軟土挖除工序完成后，需要對尺寸與接下來將要換填的土工材料進行檢查，確保其符合工程設計要求后，才能進行下一步的填筑工序。

4.2 施工要求

換填法的核心在于換掉原本結構強度較差的軟土，并填入新的土工材料，在填筑過程中需要注意逐層施工，且單層鋪設厚度控制在400 mm以內，松鋪完成后再進行碾壓，當該層碾壓工作達到質量需求后，再進行下一層的回填。平整碾壓過程需要使用專載機來完成平整，同時，壓路機的質量需要大于20 t，以保證最終的碾壓效果。工程人員在實施碾壓工序時需要遵循特定的流程，即首先使用靜壓的方式，初步提升強度與穩固性，隨后使用振動碾壓，消除碾壓層中可能存在的空氣與結構弱點，其間為防止碾壓過程對路基自身的破壞，需要從路基的兩側開始施工，并逐步向中間靠攏。工程人員操作壓路機時要注意控制其行進速度，最大速度不能超過2 km/h，同時，作業段需要施行交替反復碾壓，確保碾壓后整體結構強度的一致性。壓路機行駛至填筑區域兩端時，突出部與作業段兩端需要做必要的保護，防止在碾壓時出現工程性結構破壞。通常，相鄰作業段的碾壓工序需要分開進行，但是相鄰作業段受到外界等各類不可控因素影響，必須實施同期操作，那么工程人員在施工時需要注重分層交疊工序，注意控制相鄰作業段搭接部分的整體長度，一般會讓其長度大于2 m。部分不適合壓路機進行壓實操作的作業段，可以使用人工來進行層層碾壓，同時做好必要的試驗工作，確保碾壓工序的可控性。碾壓工序完成后，工程人員須利用平地機來完成精細化平整工序，并最終由工程師及質檢人員完成碾壓質量的審核。

4.3 施工工藝

換填法的施工工藝按照工程進度來劃分，可以分為：分層填筑、攤鋪整平和機械碾壓。分層填筑是指填筑過程需要分層處理，壓實后的單層厚度需要在200 mm以內;攤鋪整平是指在確保工程所要求的平整度標準下，利用轉載機與平地機完成對應施工段的平整工序;機械碾壓需要遵照規定的操作原則，即先輕后重、先靜壓后振動的分步碾壓形式，確保碾壓過程的有序性。

4.4 換填法的質量控制手段

4.4.1 材料的精選。換填材料通常需要使用中砂或粗砂，對應的材料需要具備一定程度的可壓實性，可在換填材料中加入一定的碎石，提高碾壓后的結構強度，但是，摻入的材料需要攪拌均勻。

4.4.2 基地的平整性。換填工序對路基的平整程度要求很高，所以，開挖過程中需要對路基的平面性做好控制，同時對材料進行碾壓，工程人員需要將其推成坡度為2%的橫坡，之后才能進行后續的壓實處理。

4.4.3 減少環境因素干擾。路基換填過程不能在雨雪天氣下進行，所以，施工單位需要對當地的氣候條件做好勘察，避開雨季，減少降水對路基結構強度破壞的可能。

4.4.4 強化壓實工序。壓實工序的質量決定著換填法的最終成敗，施工單位在對路基進行分層壓實時，需要同步使用振動法與碾壓法，注意控制材料的濕度，確保碾壓后的密實程度。

5 加筋法處理軟土路基的施工技術

5.1 加筋材料

使用加筋材料技術來強化路基的強度，這種工程方式已經被眾多公路工程所采納，而決定加筋法最終結構穩定性的核心點在于其材料的選擇。加筋材料通常分為四大類，分別為：不需要工業合成的天然材料，常見的有柳條、竹片;強度較大的金屬材料，如不銹鋼鋼帶、扁鋼帶等;抗腐蝕性很強的化工合成材料，如尼龍、玻璃纖維等;新型復合材料，這類材料同時具備金屬材料與合成材料的特點，強度很大，同時抗腐蝕能力很強。天然材料因其自身存在很大的應用限制，材料自身不具備很強的抗腐蝕能力，現階段已經很少使用，而另外三種是當前最為常見的加筋法應用材料。

5.2 施工技術

現階段，根據工藝的不同，加筋法處理公路特殊路基的施工技術主要分兩種，分別為土工織物法、加筋土法。其中，土工織物法最為常見，其利用過程涵蓋加筋土法的操作。土工織物法需要將土工格柵與墊砂層組合，共存于同一層，通過這一墊層將路面的載荷傳遞到地基之中，其特點在于擁有很好的柔性基礎，施工后其路基中心的沉降量將會得到很好的控制。加筋土法是指將加筋擋墻及其他有特定材料填入對應的路基土層中，將路基應力進行合理優化，對結構進行強化。

5.3 施工設計

施工人員要詳細核對并充分了解設計圖紙，在使用加筋法施工時，要根據必要的參數來設定路基基底的深度以及開挖工序的實際深度。待基坑完成開挖后，要進行必要的模擬試驗，確保其承重能力。土工格柵需要分層進行，同時，加筋法鋪設的工程材料需要進行必要的加固，通常會使用U型釘，這樣可以顯著提升其結構強度。土工隔柵中需要填入裝有草籽的網眼袋，并對其進行壓實。

5.4 質量測試

土工格柵材料需要實施平整與均勻化處理，邊坡位置注重材料的彈性與松弛度，并且需要強化端頭位置，保證錨固的穩固性，保障質量穩定。土工格柵鋪設的關鍵點在于連續操作，材料不能出現扭曲與重疊，避免其出現變形。土工織物法的重點在于材料的整體性，如果出現破損，要及時更換修復，對應的材料在使用前需要暴曬，這樣才能確保其性能不會出現下滑。

6 實際工程的特殊路基處理設計形式

實際工程的施工地點位于土層較軟的海積平原，含水量高，物理強度很低，其土質為高壓縮性土，如果不加以處理，其沉降機會極為明顯。在對工程現場的各類要素進行實際考察后，設計人員最終預選三種路基處理手段，分別為換填法、加筋法和真空預壓法。

工程人員通過現場實際勘測所得的數據結果，最終決定在淺層不良土質采取換填法來進行加固，而深層軟土以及涵洞、橋頭、新舊路基等路段采用加筋法來實施加固，而在老路基基礎上擴充而來的軟土路基也會采用加筋法來實施。同時，嚴格依照各類加固方式的工藝設定對應的工程施工工序，三種方案相協調配合使用。每種加固方式的具體操作內容和實際操作工序在以上內容中已有提及，本文不再做過多贅述。

7 結語

在實際工程中，軟土路基的特殊處理方式有很多種，具體采用何種方式來提高軟土路基的結構強度，需要從工程實際出發，綜合考量施工現場的各項要素，在提高路基質量的基礎上，減少工程投入，確保公路工程的經濟效益與社會效益。

參考文獻：

[1]胡俊仙.路基施工技術分析及特殊路基處理[J].建材與裝飾，2020（1）：273-274.

[2]張銀霞.高速公路施工中特殊路基的處理方法[J].居舍，2018（17）：63.