公路施工中的軟土路基施工技術研究

肖芳華

（贛州市公路發展中心上猶分中心，江西贛州 341200）

1 軟土路基危害及施工難點

由于軟土路基具有含水量高、壓縮性大及強度低等特點，導致其承載能力較低，在重負荷的影響下容易產生較大沉降，這種不均勻沉降可能引起路面開裂、不平整等問題，嚴重威脅道路的使用安全和使用年限。此外，環境因素對軟土路基的影響也不容忽視。長期的雨水侵蝕可能導致地基水分增加，進一步降低土體的承載能力，而干旱天氣可能導致水分迅速蒸發，引起土壤體積的急劇變化，這些因素都可能對路基的結構穩定性造成不利影響。

在施工技術方面，現行的軟土路基處理方法各有利弊，難以找到既經濟又有效的通用方案。常規的處理方法，如預壓、墊層、摻和加固等施工技術雖能在一定程度上改善路基的承載能力，但可能帶來成本增加、工期延長等問題。新型的處理方法，如土體凍結、化學注漿等施工技術，雖有效率高、效果好等優點，但技術要求高、投資大，難以大范圍推廣應用[1]。

此外，軟土路基施工過程中質量的監測與控制難度較大。一是對監測設備與技術的要求較高，二是對質量控制人員的經驗與綜合素質要求較高，從而在施工過程中可能使某些潛在的質量問題被忽視，為道路的安全使用埋下隱患。

2 軟土路基施工技術選擇

2.1 軟土路基研究

為合理選擇軟土路基施工技術，需要對軟土路基進行實地調查和試驗室檢測，以獲取精確的數據信息，為后續軟土路基施工方案設計提供準確的依據。

實地調查方法側重在自然條件下對軟土的地質特性、物理性質等進行全面、深入的分析。通過采集施工現場的土壤樣本，可以準確分析土壤的類型、密度、含水量、承載力等基本特性，用以評估土體承載能力和預測沉降情況。同時，由于環境因素對軟土路基的穩定性和承載能力有直接影響，因此實地調查還包括對環境因素的評估，包括地下水位、降雨量、氣候條件等。通過實地調查，可以對施工現場的實際情況有一個直觀的認識，可為后續施工方案制訂提供必要、可靠的依據。

試驗室檢測是基于控制變量的方法對軟土樣本進行一系列試驗檢測，旨在揭露土體在特定條件下的反應。通過在試驗室中模擬不同負荷、水分、溫度等環境條件下土體的反應，可以詳細了解土體的物理和力學性能。例如，通過壓縮試驗、剪切試驗等，可以更精確地評估土壤的壓縮性、剪切強度、滲透性等指標，這些數據對于預測土體在施工過程中可能出現的問題、評估不同處理方案的可行性以及調整和優化施工方案有指導意義。

實地調查與試驗室檢測相輔相成，能夠為軟土路基施工技術選擇與方案制訂提供全面、深入、精確的第一手資料和數據參考，能夠為施工方案的科學性和可行性提供保障。

2.2 施工技術選擇

在軟土路基施工技術的選擇中，數據收集與分析，以及對比不同施工技術的效果是關鍵環節。

第一，基于土壤樣本數據、現場環境條件、歷史天氣數據及施工案例等相關信息，可以建立一個包含從宏觀到微觀、從環境到物質性質的數據庫，可為后續的技術比選與分析提供支持。如按照《公路土工試驗規程》（JTG 3430—2020）對軟土路基路段填料試驗，會發現填料選擇與壓實度相關數據變化（見表1）。

表1 填料選擇與壓實度

第二，應用統計學和工程學原理，處理、解讀相關數據，找出其中的規律、聯系和差異。例如，通過分析軟土的物理力學性質，不同地理位置、天氣條件下的差異等，可以深入理解軟土在不同條件下的反應情況，為篩選適用的施工技術提供參考。

第三，明確了軟土的詳細情況后，即可多方面比選施工技術的效果，結合各種施工案例，從成本、時間、適用性、長期表現等方面進行對比，進而選出最符合工程的需求，且經濟性和可行性更高的施工技術。

3 主要軟土路基施工技術

3.1 土體改良技術

土體改良技術是通過不同方法改善原土體的物理、化學和力學性質，從而提高軟土路基的承載能力和穩定性，減少沉降，確保路基的安全性和耐久性。土體改良技術包含多種方法，常用的方法包括固化、排水、預壓、加熱或冷凍處理等，需要根據土壤條件、施工環境和項目需求等合理選擇。

固化法是通過在軟土中添加水泥、石灰或其他結合劑，改善其承載能力和穩定性，這些材料會與土壤反應，生成新的礦物質，使其硬化，增加強度。這種方法適用于含水量高的軟土，能有效控制沉降，提高路基穩定性。

排水法主要用于減少土壤中的水分，有助于控制土壤內的靜水壓力。通過設置排水管或使用其他排水設施，以排除土壤中多余的水分，降低土壤的流動性，使其更加穩定，該方法在水位高或降雨量大的地區應用效果較好。

真空預壓法是一種常見且實用的軟土改良方法（見圖2），主要是通過在土體上施加重載，使其發生固結和壓縮，達到預期的承載狀態，能有效減少后期沉降[2]。

圖2 真空預壓法示意圖

加熱或冷凍處理是一種特殊的土體改良技術，主要是通過改變土的溫度來改善其性質。以凍結法為例，通過凍結土壤中的水分，提高土體強度和穩定性，適用于一些特殊環境下的軟土路基處理。

采用土體改良技術時，需要綜合考慮多種因素，包括土壤類型、現場條件、環境影響、成本和預期效果等，進而合理選擇施工技術、科學設計施工方案，以進一步提高軟土路基性能。

3.2 排水技術

由于軟土具有含水率高、承載能力低的特點，排水條件不佳會導致地基不穩定，引發路基沉降，甚至會導致路面破損等問題。因此，需要考慮多方面的因素設計一個有效的排水系統，保證良好的排水效果，提高路基的穩定性。

首先，地形和地貌分析。該環節涉及對施工地點自然排水條件的評估，包括地形傾斜、地下水位、降水量以及土壤的滲透性等因素。這些信息有助于確定水在土層中的流動方向和速度等，可為排水系統的布局和規格設計提供依據。

其次，排水設施和材料選擇。常用的排水設施包括排水溝、滲水管、集水井和排水板等，需要根據軟土路基的實際情況選擇適宜的排水設施。排水材料的選擇也需要考慮土壤類型、環境條件以及預期的排水效果。例如，在某些情況下需要使用透水性較強的材料，以便有效地收集和排出水分。

再次，排水系統布局。排水系統應沿最佳路徑布置，最大限度地收集和轉移地表水和地下水。此外，排水系統布局還應考慮未來的降雨強度和頻率，以應對極端天氣條件下的排水需求。此外，需要在設計階段考慮排水系統的維護問題，以便后期的檢查、清理和維護，確保系統長期有效運行。例如，設置檢查井和清理口，為未來的維護工作提供便利。

最后，環境保護和可持續性也是排水設計中不可忽略的因素。排水系統的設計不僅要有效，還需盡可能降低對周圍環境的影響，如防止污染物通過排水系統進入周邊水體等[3]。

3.3 路基加固技術

路基加固技術旨在提高路基的穩定性、承載能力和耐久性，從而確保公路的安全性、可靠性，同時減少后期的維護成本。在軟土路基中，由于土壤本身的物理性質，路基往往存在承載力不足、易發生不均勻沉降等問題。為解決這些問題，合理采用路基加固技術尤為重要。

深層攪拌法是一種常用的軟土路基加固技術，通過混合土壤和加固劑（如水泥、石灰或其他特殊材料），在地下形成復合地基，以提高地基的穩定性和承載力。這種方法不僅能改善原土體的力學性能，還能降低土體的可壓縮性，有效控制路基沉降。

地基注漿也是一種有效的軟土路基加固方法，通過將灌漿材料注入土壤中，填充土體孔隙，降低其滲透性，提高其密實度和強度。

預應力錨桿技術是通過在路基中安裝錨桿，利用錨固提高土體的整體穩定性。該技術在處理斜坡、擋土墻及防止土體側向移動等方面也能起到良好的效果。

碎石樁和砂石樁技術則是通過將碎石或砂石等材料打入軟土層，形成樁體，改善土體承載能力，減少沉降。這些樁體可以承受較大的荷載，且有助于土體排水，降低路基液化風險。

路基加固技術的選擇需要考慮多種因素，包括土壤類型、地質條件、施工成本、環境影響等。正確選擇和應用路基加固技術能有效提高路基性能，確保公路結構的長期穩定性。同時，隨著新技術和新材料的不斷涌現，路基加固方法也在不斷更新，且更注重環境保護和可持續性，以適應不斷變化的工程需求。

4 施工設備與工藝的選擇

在軟土路基施工中，施工設備與工藝的準確選擇是保證工程質量、效率和安全的關鍵。適宜的設備可以提高施工效率，節約人力資源和時間成本，正確的工藝則能保證施工質量和工程的穩定性。

在設備選擇方面，需要根據工程的實際需求和地質條件來確定。例如，深層攪拌機在處理深層軟土中效果顯著，其高效的攪拌能力可確保加固材料與土體的充分均勻混合，改善土體的物理性質。挖掘機、推土機和壓路機等設備則在土方開挖、填土和壓實過程中發揮關鍵作用，其性能直接影響施工速度和路基施工質量。此外，現代化的施工設備往往配備先進的自動控制系統和導航技術，如全球定位系統（GPS），可進一步提高施工精度，減少人為誤差，從而保證軟土路基施工質量和安全性。在實際施工中，需要對施工設備進行定期的維護和檢查，確保其性能穩定，避免因設備故障導致工程延誤。

在工藝選擇方面，需要基于現場的實際條件如土壤類型、水文地質條件、環境要求等綜合考量[4]。例如，應基于土壤的承載能力、壓縮性和滲透性等特性選擇地基處理方法；基于當地的降雨量和地下水位等因素設計排水系統。此外，應積極引入創新的施工工藝，如濕噴技術、滑模施工等，這類工藝不僅能提高施工效率，還能顯著改善施工環境，降低對周圍環境的影響。同時，施工工藝的選擇還要兼顧經濟性，合理控制項目成本。在實際施工過程中，應靈活調整工藝流程，以適應各種復雜的施工情況。

5 結語

軟土路基施工技術在公路建設中扮演著重要角色，合理應用土體改良、排水系統設計、路基加固技術等技術手段，能夠提升軟土路基的承載能力、改善軟土路基穩定性，預防因交通荷載和環境因素引起的路基變形和沉降。同時，通過不斷的技術創新和工藝改進，能夠更有效地應對軟土路基的挑戰，保證公路工程的質量和公路運行的安全性。未來應繼續探索新材料和新技術，在改善軟土路基性能的同時，最大限度地降低對環境的影響，促進公路交通的可持續發展。