公路軟土路基加固處理及沉降分析

唐剛

摘要 公路軟土路基的加固是道路施工中的重要環節，該施工環節對于提高路基的承載力，降低路基的沉降有決定性作用。文章就公路軟土路基的基本概念、沉降觀測的流程、加固處理的常用方法進行分析研究，并結合工程經驗，對比加固方法的適用范圍和成本等方面，以期為類似工程的實施提供參考。

關鍵詞 公路；軟土路基；加固；沉降觀測

中圖分類號 U416.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）12-0150-03

0 引言

在公路工程施工的過程中，軟土路基對整個工程的建設影響巨大。軟土路基具有含水量較高、承載力較低的特點[1]。若在勘察階段沒有對項目途經區域進行全面調查，沒有充分意識到軟土路基對工程的影響，施工過程中沒有科學地進行加固和處理[2]，會直接影響到公路路基的沉降結果，不可避免地導致路基下沉、路面開裂的情況，繼而增加工程的施工難度，不利于施工質量的把控，影響未來車輛的安全行駛[3]。

為了讓軟土路基達到地基承載力的設計要求，保證路面結構的平整、路基的穩固和能有效地支撐上部的結構荷載，就需要對軟土路基進行科學有效的處理，達到降低路基沉降，提高道路使用性能的目的[4-5]。該文就軟土路基的基本概念和形成過程進行梳理，總結常用的軟土路基的處理辦法，并對比各個方法的適用范圍和基本特點，為制定軟土路基的處理方案提供一定的參考和借鑒。

1 軟土路基的概念

1.1 軟土的類型

我國幅員遼闊，環境差別很大，不同地區形成軟土的時間、地質、環境等因素大不相同，軟土的類型也多種多樣。一般來講，軟土是由自然界形成的細顆粒狀的且含水量較高、抗剪強度較低、承載力低、滲透系數較小的細顆粒土。<根據土質的特點和區別，可以將軟土分為5大類，如表1所示。

由于公路工程建設過程中途經的線路較長，遇到的地質類型較多，在大多數項目上不可避免地會遇到軟土的情況，在軟土路基上外載荷的作用會導致地面的沉降較為嚴重。根據不同時間土體變形的特征，可以將沉降分為3部分，如圖1所示。設軟土路基沉降過程中固結產生的總沉降量為S，則有：

1.2 軟土路基沉降觀測

在公路路基施工的過程中，需要對填筑前后的地基進行動態觀測。觀測作業的流程如圖2所示。

在工程中，地表沉降量一般采用沉降板觀測，地下土體分層水平位移量采用測斜管觀測，地表水平位移量和隆起量通過位移觀測。沉降的觀測頻率一般為3 d/次，在路基的形變超過相關標準或變化異常時，應該加大觀測的頻率，進行持續觀測。具體來講，以下幾種情形必須停止加載：當路中心地面沉降數率大于10 mm/24h時；坡腳水位位移數率5 mm/24h時；當加載量小于設計有效值時，垂直變形量的增量h＞0.1 mm；當加載量大于設計有效值時，垂直變形量的增量h＞0.2 mm。

施工前做好路基路面的排水是降低路面沉降的必要措施之一，確保路面積水能夠及時、有效地排出，以防止因水分滲入下部結構對路基的沉降產生負面影響。排水邊溝的形狀有多種：L形、三角形、矩形、梯形等。

2 常用加固處理方法

在公路建設過程中經常會遇到沉降量過大的情況，需要對公路路基進行科學、合理的處理，才能確保基礎的牢固。經過幾十年的發展，新的加固技術和加固材料不斷出現，對不同的工程地質條件都可以針對性地提出加固方案，可供選擇的方案也較多。在處理方法的選擇上，需要根據多種因素綜合判定，確定最優的方案。

2.1 常用加固方法

2.1.1 換填法

換填法是將基礎底面上較淺的軟土層挖出后，采用強度高、質地硬、抗腐蝕效果好的材料進行替換，再經過壓、夯、振動的作業后讓材料更加緊密，以保證地基的穩固。通過換填法對土層進行壓實后，可以同時實現對地基表層加固的效果，有助于加快土體的固結。該方法的處理深度一般在0.5～3 m之間。換填法可以處理淺層的軟基，還可以處理一些特殊的土質如：膨脹土地基、濕陷黃土地基、季節性凍土地基等情況。

2.1.2 強夯法

強夯法是通過重錘從高處自由落下夯擊地基，提高地基強度的一種較為傳統的方法。重錘的重量一般為10～20 t，下落高度為10～40 m。根據以往的工程經驗，單次夯擊在100～200 t/m時，一般可以處理3～6 m的軟土地基。

該方法也有消除土質的濕陷性，提高抗振動液化能力，故該方法也可以用于處理濕陷黃土和可液化沙土的情況。在工程應用中，強夯法的應用范圍有一定的要求，對于具有深厚淤泥質的土層不宜使用該方法，地基土中的含水量、孔隙、粒徑級配決定了強夯的效果。

在工程實踐中，可以采用以下方法提高強夯法的應用效果：與袋裝沙井或塑料排水板配合使用；在飽和軟黏土上加鋪0.5～2 m厚的墊層后，再進行夯擊；厚度較小的淤泥層，在拋填礦渣后進行夯實。

2.1.3 土工合成材料法

土工合成材料是利用以合成材料為原料制成的產品，如土工網、土工格柵、土工膜等進行軟土路基的加固，按照材料類型可以將土工合成材料分為4類，如表2所示。

土工合成材料在使用過程中，可以起到很好的排水、隔離、反慮作用，將其用于土體加筋時，能夠明顯地提升土體的抗拉強度和承載力，具體使用步驟如圖3所示。

2.1.4 袋裝砂井排水法

袋裝砂井排水法是利用機具將裝有砂的編織袋打入軟土地基中，促進軟土地基中的排水固結。該方法具有使用材料少、成本低、施工速度快、連續性較好的特點。施工過程中需要注意以下幾方面：選擇的砂料的含泥量要小于3%，不得采用潮濕砂；保護好砂袋不被刮破；砂井的位置要定位準確。

2.1.5 水泥攪拌樁法

水泥攪拌樁法的作用機理是采用攪拌裝機向軟土中噴入水泥，利用水泥和土體混合后發生固化反應，實現土體硬化、增加地基強度的效果。該方法優勢的主要體現：可以充分利用原有的土層，對周邊建筑影響較少；施工周期較短；加固的形式和固化劑的類型選擇較為靈活。水泥攪拌樁法的施工工藝如圖4所示。

在施工過程中，經常遇到的問題和對應的解決措施如表3所示。

2.1.6 碎石樁法

碎石樁法是先在軟土地基中打孔后，再將碎石壓入孔中，繼而在地基處形成大直徑的密實樁體。通過碎石樁的擠密作用、振密作用和排水減壓的作用，提高地基的承載力、減少地面的形變。該技術的施工工藝如圖5所示。

在碎石樁施工過程中，對框間距的精度有一定的要求，偏差應小于150 mm；振沖成孔的振沖器下降速度宜控制在1～2 m/min。

2.2 加固方法的對比分析

工程應用中，選擇路基加固方法要根據項目的地質因素、成本、施工周期、環境等因素綜合判定，科學地選擇。以上加固方法在這幾個方面的對比如表4所示。

3 結語

由于公路工程在建設中途經的距離較長，遇到不同類型的地質情況是大概率事件。遇到軟土土質后，若不進行詳細勘察和科學處理，會給工程的實施帶來較大的困難。該文分析了軟土的主要類型和地基的沉降過程，總結了沉降觀測的主要流程，介紹了常用的加固方法和施工流程，對比了不同加固方法的適用范圍、工程造價等因素，供加固方案決策時參考。

參考文獻

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[2]王棟. 高等級公路軟土路基沉降特征與加筋處治[J]. 山西建筑， 2018（21）： 122-123.

[3]向堯， 曾顏. 改擴建高速公路路基不均勻沉降的影響因素分析[J]. 西部探礦工程， 2018（3）： 189-191.

[4]孫書偉， 閆亞濤， 趙甫. 大準鐵路填方路基不均勻沉降數值分析[J]. 重慶交通大學學報（自然科學版）， 2017（7）： 46-50.

[5]劉亞明. 路基拓寬不均勻沉降數值分析研究[J]. 中外建筑， 2017（8）： 244-247.