公路施工中的軟土路基施工技術研究

林德榮

（漳平市交通工程站，福建 漳平 364400）

0 引言

當前，我國經濟仍處于快速增長階段，各地的交通運輸量逐漸增加，因此對于公路的建設需求也日益增大。但是，我國幅員遼闊，在公路建設期間會遇到多種不同的地質條件和問題，其中軟土路基問題在我國東南沿海地區比較常見，為公路的建設增加了不小的難度。因為軟土不同于普通土壤，其會導致路基的強度變低、穩定性能下降，路基作為路面的基礎，必須具備一定的強度和穩定性能才能保障公路的正常使用。如果軟土路基沒有得到有效的處理，極易出現較大的變形或者沉降問題，進而導致公路的使用年限降低，為人民群眾的出行安全造成較大的威脅，所以對軟土路基的施工技術進行研究十分必要[1]。

1 軟土路基的特點及危害

1.1 軟土路基的特點

軟土指的是瀕臨水域的細顆粒土，大多出現在濱海、湖泊以及河灘處，其具有以下特點：一是軟土間隙又大又多，因此容易吸收儲存大量的水分，富含微生物和有機質，進而導致軟土路基極易被壓縮，很容易出現大范圍的不均勻沉降問題。二是軟土路基在受到外部壓力或者干擾時，極易產生結構損壞問題，嚴重的甚至會呈現水土分離的狀態，從而導致其強度降低。三是軟土的土質不均勻，大多數軟土路基都是由沉積作用產生的，因此其均勻性不強，極易產生不均勻沉降問題。四是軟土路基的透水性較差，大量的實驗數據表明，相同量的水倒入在不同種類的土壤中，軟土的滲水速度遠遠慢于其他土壤的滲水速度，因此對軟土路面進行處理的難度極大。

1.2 軟土路基對公路施工和使用的危害

軟土路基的特點和性質導致其對公路施工建設的危害較大，如果處理不當往往會導致公路建設出現質量問題，其對公路施工的危害總結起來主要有以下幾種：一是導致強度變低和穩定性下降的問題。當軟土地基的抗剪強度難以承受來自上方的荷載時，地基會有很大的概率產生部分或者整體的剪切破壞，從而造成路堤的塌方或者失穩問題。二是容易導致沉降變形問題。軟土地基含水量較大，極易在上方的荷載作用下產生較大的沉降變形。而且其沉降時間不等，有的在十幾年后還在沉降，進而引發路面開裂、橫坡變緩等問題，影響公路的使用壽命。三是軟土地基容易出現液化問題。地震或者車輛運行產生的震動會導致軟土地基出現液化或者失穩問題，此外，正常的水循環或者溫度變化也會導致軟土地基出現管涌或者凍融問題，進而降低其穩定性，影響公路的正常施工和使用。總而言之，以上問題不僅為公路建設增加了較大的難度，也為公路的正常使用埋下了較大的安全隱患，極大地增加了公路建設和維護成本。

2 公路施工中的軟土路基施工技術應用

2.1 砂墊層處理技術

砂墊層處理技術指的是將一些比較淺的軟土層挖去，用一些強度高、穩定性和抗腐蝕性強的砂石進行分層換填，并在表面采用一些密實處理技術使得軟土地基的性能達到公路施工的要求。該技術具有以下優點：一是能夠將上部受到的荷載擴散傳到下臥層，進而提高路基的承載力。二是能夠減輕路基的沉降程度。一般而言，地基淺層受到的荷載最大，其沉降量在總體沉降量中的占比也最高。采用該技術后，能夠顯著降低地基的沉降量。三是能夠提高軟土地基的排水固結速度。大多數地基由于上層路面的封堵以及荷載作用，水都是由兩側排出，軟土層孔隙水壓力較大，固結速度變緩，從而導致地基強度變低[2]。但是砂墊層具有良好的透水性，在受到上層路面的荷載作用時，能夠提高水在墊層中排出的速度，進而消散軟土層的孔隙水壓力，加快軟土層的固結速度，提升路基的穩定性。四是能夠防止地基出現土體凍脹的問題。砂墊層的材料之間具有較大的孔隙，出現毛細管的概率顯著降低，因此在寒冷天氣下能夠防止土壤中的孔隙水結冰導致的凍脹問題。但是在應用該技術時要注意以下問題：第一，確定處理深度，一般換填深度要在0.5～3m 之間，如果砂墊層的厚度過低，將降低處理效果。第二，確保回填材料的質量，避免選用含泥量高的砂石，否則換填的作用不明顯。

2.2 水泥攪拌樁技術

水泥攪拌樁技術是運用攪拌樁機向軟土地基中噴入固化劑，大多數都是以水泥作為主要的固化劑，水泥和軟土混合會發生一些物理及化學反應，使得軟土中的水分大幅度降低，從而提高強度和穩定性能。該技術具有以下優點：一是在軟土中加入固化劑，能夠充分地利用原有的土層。二是對公路周邊的原有建筑影響較小。三是施工時的噪聲和污染較小，能夠在市區施工。四是采用該技術后，路基和原有土層的重度變化較小，對下臥層的影響較小。五是加固形式比較靈活，可以根據不同的土質選擇不同的固化劑或者調整配合比，還可以根據實際需要，選擇不同的加固形式。具體的施工流程如表1所示。

表1 水泥攪拌樁技術施工流程

但是該技術在使用期間會有較大的概率出現以下問題，施工人員要隨時保持警惕并及時進行處理。一是預攪下沉困難。如果是遇到了硬土層，可以適當沖水，如果是遇到了樹根或者石塊，要及時挖除。二是攪拌機無法下沉到既定的深度。一些軟土地基的黏性較大，攪拌機難以下沉到預計的深度，可以通過增加自重或者開啟加壓裝置的方式解決該問題。三是噴漿到指定位置后，固化劑剩余過多。出現該情況的原因很可能是輸送固化劑的通道出現了堵塞，要對其進行清洗疏通。四是輸送固化劑的通道出現爆裂。產生該問題的主要原因是通道內固化劑凝結或者噴漿口球閥空隙過窄，前者需要對通道進行清洗，后者需要對球閥進行調節。五是攪拌鉆頭和混合土一起旋轉。出現該問題的原因可能是固結劑濃度過大，導致鉆頭和混合土的摩擦力增加，或者是攪拌葉片的角度沒有調好，需要進一步地調整或者更換新的鉆頭[3]。

2.3 強力夯實技術

強力夯實技術又稱動力壓實法。該技術是通過機械設備將重錘提到一定的高度，然后讓重錘自由落下以夯實地基，降低軟土的壓縮性，增強軟土地基的強度。該技術主要用于濕陷黃土以及容易液化的砂土的處理，一般可以處理深度位于3～6m 的軟弱土層，重錘的重量一般在10～40t 之間，提起的高度大多為10～40m。其處理原理是在重錘的夯擊下，軟土路基中原有的結構被破壞，土層中孔隙水含有的氣體被壓縮，當土層中氣體的體積逐漸被壓縮為零的時候，土層便無法進一步壓縮。但是隨著夯擊的持續施壓，軟土路基的土層會出現液化現象，進而產生裂縫，增加了軟土路基的滲水性，進而使得土層中的孔隙水得以排出。隨著軟土路基中孔隙水的排出，土層中的裂縫也會逐漸密實，土層的顆粒之間會變得更加緊密，從而提高軟土地基的強度和穩定性。但是在采用該技術時需要注意其適用范圍，一些以淤泥為主的軟土地基不適用該技術。而且該技術在使用期間會導致地基產生較大的振動波，雖然不會造成周邊建筑物的損傷，但是其噪聲會對居民的正常生活產生不利影響，所以要注意在合法的施工時間內進行施工。此外，該技術還可以和其他技術如袋裝砂井或塑料排水板一起應用，以提升軟土路基的處理效果。

2.4 碎石樁技術

碎石樁技術指的是先在軟土路基表面打孔，然后將碎石壓到孔中，形成直徑較大的密實樁體，從而提高軟土路基的承載能力，降低其土層液化和變形的概率。其作用原理主要體現在以下幾個方面：一是在碎石壓到孔中的時候，周邊的土壤也會受到很大的擠壓力，從而降低碎石樁周邊土壤的孔隙比，提高土層強度。二是在施工期間會對周邊的土層產生震動，破壞其原有的結構，使得土壤顆粒之間更加密實。三是碎石進入軟土路基后，能夠提高軟土路基的滲水性能，加速路基中水分的排出。

2.5 塑料板排水技術

塑料板排水技術是指將濾膜包裹的塑料芯板安裝到軟土路基中，然后利用塑料板中的排水管道將軟土地基中的水排出（施工現場見圖1）。該技術的優點主要是采用的施工機械比較輕、施工效率比較高、施工的成本比較低等，采用該技術處理后的土層排水路徑對比詳情如圖2所示。但是在運用該技術時要格外注意以下幾點：一是如果在插入期間遇到比較硬的黏土層，要適當減緩插入速度，避免速度過快導致塑料板出現折斷問題。二是要將塑料排水板的排水通道堵住后再插入土中，防止軟土顆粒堵塞排水通道。三是如果塑料排水板需要接長時，兩塊板的搭接長度要大于20cm。

圖1 施工現場圖

圖2 軟土路基處理前后的排水路徑對比示意圖

2.6 土工材料技術

土工材料是一種廣泛應用的建筑合成材料，隨著工程實踐的要求和制造工藝的不斷提高，目前已經出現了許多新品種，比如土工布、復合土工膜以及膨潤土防水毯等。采用該技術的作用主要有以下幾個方面：一是部分材料具有優良的導水性能，使用該材料能夠將路基中的水都聚集到材料內部，然后沿著形成的通道排出。二是土工材料能起到隔離作用[4]。上下土層通過土工材料隔離開來，當路面受到荷載作用時，上下層的土壤不會發生混合，從而保證原有結構的穩定性。三是反濾作用。土工材料大多具有優良的透氣性和透水性，當路基中的水流經土工材料時，土工材料能夠阻止土壤顆粒和水一起流走，從而最大限度地保障路基的穩定性。四是加筋作用。采用土工材料治理軟土路基時，能夠提高路基的抗拉強度，提高軟土路基的承載力。在使用土工材料時基本按照以下步驟進行：首先，將路基表層的土挖除并對施工場地進行平整；其次，攤鋪所用的土工材料并卸砂石料；再次，對填筑材料進行鋪設和平整；最后，對軟土路基進行壓實。

3 軟土路基處理技術的應用原則

軟土路基處理技術具有悠久的發展歷史，而且隨著現代施工技術的不斷發展，各種新興處理材料和處理技術層出不窮，軟土路基的處理技術越來越多樣化。因此，在對軟土路基處理技術進行應用時，要遵循一定的原則，以提高處理的效果。第一條原則是要明確軟土路基處理技術的應用目的。軟土的種類較多，需要處理的問題也各不相同，比如有的軟土需要提升抗剪強度，有的軟土需要降低壓縮性，有的軟土需要改善動力性能等。第二條原則是技術人員在施工前要對施工場地中軟土地基的土質、地基的構成、道路的幾何形狀以及等級等情況進行實際的調查研究，綜合考慮施工工期、建設成本以及周邊環境，并據此選擇合適的處理技術。第三條原則是充分利用天然地基，比如一些軟土路基的主要成分是底部的淤泥，此時要盡可能利用其上覆蓋較好的土層作為地基的持力層。第四條原則是在施工期間要采用先重后輕的順序，盡可能地在施工早期將自身重量較大的建筑機械或者建筑材料運入施工場地，利用其重力對軟土路基進行沉降，為后期的處理工作降低難度。第五條原則是在施工結束后，要循序漸進地增加公路表面的荷載，盡量不要在短時間內達到或者超過規定的荷載上限。

4 結語

在公路工程施工時，軟土路基的處理環節不僅對后續公路的修建起到決定性的作用，還在一定程度上影響著公路建設的整體質量。為了保障公路的建設質量和人民群眾生命財產安全，有關施工單位必須要積極運用先進的技術對軟土路基進行處理，根據實際建設情況選用科學合理的處理技術，盡可能減少軟土路基的危害性，提高公路的建設質量。