公路施工中軟土路基的施工技術分析

姚正鵬

（甘肅路橋第三公路工程有限公司，甘肅蘭州 730030）

0 引言

公路是保障人們出行、貨物流通的重要設施，其遍布全國各地，因此，公路工程的施工需要在各種復雜條件下進行。其中，軟土地質是常見的地質類型之一，在建設公路工程時若對其不進行特殊處理，會導致公路路面發生沉陷、開裂等問題，影響過往行人行車的生命財產安全。為進一步提升公路工程的建設質量，相關技術人員應積極研究公路工程在軟土路基條件下的施工技術，避免軟土路基對公路施工的危害，保障公路工程順利施工。

1 軟土地質概述

軟土地質是常見的地質情況之一（見圖1），多存在于水源地周邊，如：沿海、河流、湖泊等地區。軟土地質的特點包括含水量大、透水性低、壓縮性大等，若在其上堆載一定重量的物體，會快速發生形變，這使得在軟土地質上開展工程建設的難度極大[1]。

圖1 軟土地質例圖

軟土地質的特性如下：第一，高壓縮性。軟土地質的含水量極大，其孔隙比大于1，且因軟土地質的特性影響，土層內包含大量的微生物、氣體和腐殖質，一般1m3的軟土經壓實后，其體積會銳減100%～1000%。第二，抗剪強度低。軟土地質因其松散的特殊結構，使其抗剪強度極低，嚴重影響建設在其基礎上的工程質量。第三，透水性低。軟土地質含水量較大，且土壤中的顆粒極細膩，導致軟土地質的持水性極強，在此條件下，軟土地質幾乎不具備豎向透水性。第四，觸變性。軟土地質在保持基本狀態的條件下，其結構具備一定的強度，但在外力的干擾下，其結構會發生改變，強度也會隨之大幅度降低，這種情況便是軟土的觸變性。第五，流變性。流變性是指在長期荷載的條件下，軟土地質的結構強度也會隨之改變，其長期強度遠小于瞬時強度。第六，荷載強度不均勻。軟土地質中包含大量的晶狀顆粒，使軟土地質的荷載強度分布極不均勻，若在軟土地質上建設工程建筑，工程建筑會持續對軟土地質施加壓力，其便會在荷載強度不均勻的影響下發生不均勻沉降。

2 軟土地質對公路工程的影響

2.1 公路不規則沉降

沉降是工程項目建設期間常發生的基礎施工問題，在過往的工程項目施工中，導致沉降的主要原因便是基礎施工不達標以及受地質條件的影響，而軟土地質條件下的公路工程沉降問題尤為突出。

軟土地質不同于其他地質類型，其長期強度變化極大，在持續受力的條件下，軟土發生持續的體積壓縮，最終造成地面建筑的沉降[2]。

在軟土地質條件下，公路工程的沉降較一般建筑物更加嚴重，公路工程是保障行人行車交通需要的重要設施，行車載重不同，對軟土地質施加的力也不同，且行車軌跡并無規律可循，便會造成公路工程的不規則沉降。

2.2 降低公路各項性能

公路工程在建設完畢后需要長久使用，所以公路工程需要具備荷載、抗剪強度等條件，且為保證公路基礎的穩定性，公路工程還需要具備滲水性，但軟土地質常存在于水源附近，以上條件都是軟土路基所不具備的，因此在軟土地質條件下建設公路工程，會導致公路工程各方面性能大幅度下降，從而縮短公路工程的使用壽命，且存在安全隱患[3]。

3 公路施工中常用的軟土路基處理技術介紹

3.1 換填法

換填法，顧名思義便是通過置換施工現場的軟土以完全消除軟土特性的一種地基處理方式。換填材料一般為強度較大且不具備侵蝕性的礫料，其能夠通過自身強度有效提升公路的基礎強度，同時由礫料構成的公路基礎結構具備極強的滲水性，能夠在公路長久的使用過程中保證公路基礎結構的排水效果，進而保證公路基礎的穩定性。

換填法一般需要置換與軟土同深的材料，一般的公路工程以公里計算，因此換填法所需挖掘、置換的土體極多，雖能長久解決軟土地質對公路工程的影響，但同時也會大幅度提升公路工程的造價，最經濟的換填法標準為置換2～3m 深的軟土，但為保證公路基礎的施工質量，隨著軟土層厚度的增加，同時需要進一步加深置換土體的深度，因此會造成公路工程的造價整體提升[4]。

3.2 堆載法

堆載法又稱為堆載預壓法（圖2 為堆載預壓法工作原理圖），在公路工程施工前1～2 個月的時間內，在施工目標區域通過堆載重物的方式壓縮軟土，能夠有效消除軟土的空隙，排除土體中包含的水分，進而提升軟土強度。

圖2 堆載預壓法工作原理圖

堆載預壓的優勢在于，堆載預壓法只需用公路設計荷載或超過荷載標準的重物靜載在施工目標土體區域即可，隨著重物對土體不斷施加壓力，即可完成對軟土的處理。堆載預壓法的成本極低，是當前所有軟土處理技術中最具性價比的一種方法。

但堆載預壓法也有十分明顯的缺點：堆載預壓法必須在足夠的靜載時間條件下才能夠達到預定處理標準，而公路工程施工范圍較大，需要極多重物充作靜載材料，因此，堆載預壓法不適用于工期緊張的公路工程施工。

3.3 攪拌樁法

攪拌樁法全稱為水泥攪拌樁法，是將水泥、石灰等膠結材料送至地層以下，而后用深層攪拌設備與軟土進行強制攪拌。在攪拌過程中，膠結材料會混合軟土與軟土中的水分進行充分反應，形成強度較高的公路基礎，進而保障公路工程的整體建設強度。水泥攪拌樁法的應用十分簡單，人為因素對其應用效果的影響較小，且只需等膠結材料與軟土中的水分充分反應后便會產生較高標準的強度，其施工簡單、見效快的特點十分符合公路工程的建設需要，是當前常用的一種軟土路基處理技術[5]。

3.4 強夯法

強夯法與堆載預壓法的處理原理相同，皆是以重物向軟土施加壓力，通過壓縮軟土的方式提升公路基礎強度，但堆載預壓法是通過重物靜載完成這一目標，而強夯法則是通過強夯機，以重錘的重量加重錘自由落體產生的動能來達成軟土處理目標的。雖原理皆為重物施加壓力，但強夯機重錘在自由落體的過程中會產生深入地層的沖擊波，且重錘只作用于軟土一點，周邊土體在中心壓力的作用下會形成排出通道，讓軟土中的水或氣體經錘擊點周邊快速排出，一般由強夯法處理后的軟土體積會縮減200%～1000%，其對軟土的施壓效果優于靜載預壓法。強夯法的快速性和便捷性使其應用較為廣泛，且市場為迎合不同標準的夯實需要，強夯機的規模標準也不同，重錘標準包括80～2000kN 不等，能夠滿足不同規模工程項目的施工需要。因此，在當前高度發達的強夯機的輔助下，強夯法施工過程簡單，且施工效率極快，是處理軟土路基問題的重要技術之一[6]。

3.5 加筋法

加筋法一般被用于沉降量較小但需要加強橫向約束力的軟土路基施工中。加筋法區別于其他軟土路基處理方式，是通過在軟土路基中設置土工布并在土體中插入鋼筋的方式加固處理軟土路基的。第一，在軟土路基中設置土工布，通過土工布的強度限制軟土的變形范圍，進而提升軟土路基的整體穩定性。第二，加筋材料一般以鋼筋為主，在軟土路基中橫向或縱向插入鋼筋，能夠利用鋼筋自身的強度，增加軟土路基橫向或縱向的荷載。

在應用加筋法前必須全面檢測軟土條件，確定土工布、鋼筋的分布，以便使用盡可能少的鋼筋材料達成預定目標。鋼筋材料造價較高，若在應用加筋法加固軟土路基期間，為提升公路整體性能而一味增加鋼筋數量，會導致工程項目的造價成本，造成不必要的人力資源浪費和物力浪費[7]。

3.6 化學加固

化學加固是指以化學材料為膠結材料的一種軟土路基處理方法，其是將大量的化學材料注入軟土內，通過攪拌工序，化學材料便會與軟土路基的土體進行充分反應，進而有效提升公路工程的整體建設質量。

化學加固需要使用各種化學材料，但軟土地質的周圍遍布水源，若化學材料使用不當，會嚴重影響生態環境。

軟土路基的加固法多種多樣，且每種加固法各有優劣，選擇何種處理技術，應由技術人員綜合考慮后再行決定，以減少人為因素對公路工程建設的影響。

4 公路工程在軟土路基條件下施工的注意事項

4.1 施工前地質勘查

軟土地質的特性是軟土路基對公路工程施工質量造成影響的主要因素，為保證公路工程的整體施工效果，需在施工前進行地質勘查，全面分析施工地點軟土地質的各種特性，包括軟土厚度、地下是否存在溶洞等，為軟土路基處理技術的應用提供基礎依據。

當前，在公路工程施工中，地質勘查的主要手段是鉆探勘測技術，通過鉆探設備向地下進行豎向鉆探，能夠精準確定土層的厚度及分布情況。鉆探設備能夠將地下數米甚至數十米的土層帶出體表，通過對軟土芯樣的分析檢測，能夠全面掌握軟土地質的實際情況，其鉆探勘測技術的成本較低，探測結果可靠，廣受工程項目施工單位的喜愛[8]。

4.2 實時沉降量監測

沉降量是處理軟土路基的重要衡量標準，為保證公路工程的建設質量，在公路工程施工期間必須保證全天候、全時段監測施工現場的沉降量，以便隨時掌握公路工程軟土路基的實時情況，進而確保公路工程的順利施工[9]。

監測沉降量主要通過經驗判斷法和水準儀法兩種。經驗判斷法是監測沉降量的基本方式，以監測人員的經驗為主要判斷依據，通過視覺判斷公路工程軟土路基的沉降量，其十分考驗監測人員的經驗，若監測人員能力有限或監測經驗不足，會導致沉降量監測的偏差過大，失去監測意義。水準儀法是以水準儀為主要監測工具，將水準儀水平放置在軟土路基上，并在其周邊設置監測參照物，通過水準儀比照參照物來確定軟土路基的沉降量。水準儀法是當前沉降量監測技術中準確率較高且應用較為方便的一種，因此被常用在公路軟土路基條件下的沉降量監測工作中。

4.3 做好排水保障

軟土地質的主要形成原因便是其臨近水源地，因此，即使通過軟土路基處理技術將公路工程基礎中的水分排出，其周邊的土體仍裹挾大量水分，這對軟土路基造成很大影響，因此，為保證公路工程在長久使用過程中始終保持高標準性能，必須做好排水保障[10]。

公路工程中的排水保障分為路面排水和地下排水兩種。路面排水是在公路工程建設完畢后，為保證公路周邊的地面水不會浸入路基，在公路兩側以水泥為建設材料修建排水渠，將公路兩側的地面水引導至排水渠中進行統一處理，以保證地面排水設施的實際應用效果。地下排水多用于軟土路基建設期間，路基開挖后地下水會不斷滲至工作面，且在陰雨天氣等惡劣氣候條件下，公路工程基礎的施工工作面會積累大量水分，影響公路工程的基礎施工質量。地下排水能夠通過挖掘積水坑，匯聚工作面中的水分，而后通過排水管道排出，保證公路工程軟土路基的施工質量。

5 結語

綜上所述，軟土地質條件下開展工程項目施工的難度較大，且軟土地質的特性會持續影響工程項目的建設質量，但公路工程作為全國性質的交通保障設施，必須克服各種困難，以達成“建設交通強國”的最終目標。相關工作者應積極開展軟土地質條件下的公路工程施工技術研究，總結施工經驗，分析軟土路基處理技術的應用方法，為我國的交通建設事業提供保障。