山区公路软土路基和软土基础施工技术探析

杨国勇

（水城公路管理局，贵州省 六盘水553000）

公路路基施工是整个公路施工工程的关键所在，稍有偏差将给整个工程埋下质量隐患。在公路施工中常会遇到软土路基和软土基础，如果对这种路基不做特别的处理，会造成填筑后的路基发生快速沉降或不均匀沉降；砌筑的防护设施向外倾斜；从而引发道路路面纵横变形，路面十分不平整，严重影响了行车舒适感和安全性，同时也缩短了公路的养护维修周期，导致大量的养护成本浪费。因此早在路基施工阶段，就必须详细分析路基地质条件，制定针对不良地质类型的施工处理方案，并且不折不扣地加以执行，以确保工程质量。

1.软土路基的施工技术

1.1 软土路基的地质条件及其危害

软土即指具有低强度、高压缩性和高塑性特征的软弱土层。软土主要包括了淤泥、淤泥质土、软粘土等土质。软土在自然状态下水分含量很高，孔隙率明显高于一般土质。通常情况下，软土的水分含量为34%～72%，孔隙比为1.0～1.9，土体饱和度通常大于95%，液限为35%～60%，塑性指数13～30。软土主要分布在河流、湖泊，同时也可分布在地势低洼的丘陵，山谷地带。公路工程地质勘察时遇到软土路基时，必须在施工时进行特别处理。如果不采取任何处理措施解决软土问题，那么就会使路基不稳定或过度沉降，进而导致路面遭到损坏，甚至无法完成施工。

1.2 软土路基处理施工技术

当公路工程施工中，一旦出现了稳定验算以及沉降计算无法实现所需要达到设计标准的现象，可以通过技术手段对软土地基加固，现在简要地说明一下加固处理的施工技术：

1.2.1 采用土工织物铺垫软土层。可以通过在路基表面设置安排一些土工织物，这样的话能够有效地分散应力，防止土体在外来作用力的影响之下发生位置的变化。同时还能有效地提升土体与其他材料相互之间摩擦；能够进一步地加强土体的稳定性，避免地表水的侵入以及气体向周围散布；在土体的内部经过发展变化而出现排水通道，将土中水分快速集中起来，让水能够在织物的表面排出，这样软土地基中的水份逐渐减少，土体的体积也逐渐缩小。再者，可以防止出现土壤的塑性破坏。也就是说，这一技术完全将填料同软土这二者分隔开来，让填料不会与软土相互融合，材料与结构能够有效地保证完整。土粒难以通过，不会出现因为土粒流失导致土体被破坏的结果发生。而且水与气体还能够及时有效地通过。土工织物不但自身重量轻而且还具有一定的柔韧性，同时又是网状的结构，在实际施工中可以发现，这种处理技术造成不利影响较为轻微。施工的工艺极为简单，对施工人员没有专门的技术要求。

1.2.2 干振碎石桩。干振碎石桩的用途主要是加固地基。在实际施工中，通常使用预沉导管或者重锤震动来压入，这样可以有效地将松散的沙土振密。

1.2.3 利用塑料排水板来对地基进行加固处理。可以通过在地基中间构建起一套竖向的排水体系，并可以在排水板上面构建好横向的排水系统。这一技术的主要原理是，利用压力差让水分可以有效地排除，有效地增强路基土体强度。同时，土工格栅良好的物理特性能够充分地提升路基的稳定性。

1.2.4 使用水泥搅拌桩来加固路基。可以使用深层搅拌机让软土就地与固化剂搅拌均匀，这样能使软土和固化剂产生一定的反应从而构建起一个成型的加固体。这个加固体不但具有一定的强度，还是以整体的形式存在。

1.2.5 砂井。砂井是利用各种打桩机具击入钢管，或用高压射水、爆破等方法在地基中获得按一定规律排列的孔眼并灌入中、粗砂形成砂柱。由于这种砂井在饱和软黏土中起排水通道的作用，又称排水砂井。砂井顶面应铺设垫层，以构成完整的地基排水系统。砂井适用于软土层厚度大于5m时，最大有效处理深度18m。

1.2.6 固结灌浆。利用机械钻孔后，将水泥和粉煤灰按1：1的比例拌成浆液，再利用高压泵将浆液泵入孔中，使软土固结并达到一定的强度。当浆液通过高压泵入孔中，浆液在孔中周围挤入软土土体空隙，多个孔中挤入软土土体的浆液连成一体，便将设计范围所有软土固结。这种处理技术的优点是不受加固深度的限制，工艺流程简单；缺点是造价较高。

软土地基对于公路危害极大，倘若没有得到及时有效地处理会造成地基失稳，进而造成构造物沉降，这对于构造物的损害与使用寿命均有较大的影响。

2 挡土墙软土基础施工技术

2.1 挡土墙软土基础的地质条件和对公路工程可能造成的损害

山区挡土墙软土基础的地质条件较为复杂，有的是河滩淤泥，有的是天然软土，有的是泥石流堆积层。在山区还会遇到一些特殊的地质条件，如矿井采空区、溶洞、滑坡等不良地质地段。这些不良地质地段均会形成挡土墙软土基础。假如在施工过程中不作特殊处理，使用过程中软土基础就会变形，挡土墙结构会被破坏，并引起较大的下沉造成路基失去稳定，严重影响道路使用的安全性。

2.2.软土基础施工技术

2.2.1 扩大基础

在土质稍好，所处位置能满足埋深、抗倾覆、抗滑、抗冲刷但又满足不了弹性压缩量要求的情况下，可以考虑使用扩大基础。在挡土墙自重一定的情况下，增大基础的受力面积，减小了挡土墙基础与土基的压强，从而减小了挡土墙的沉降量。具体扩大尺寸通过挡土墙基础传递到土基顶面的荷载和土体的弹性模量计算，使挡土墙沉降量在容许范围即可。

2.2.2 增设碎石垫层

增设碎石垫层，是采用基底压力扩散原理，压力通过砂砾垫层以一定的角度向下扩散，扩散到砂砾垫层底面（下卧层顶面）的压应力与垫层土的自重应力之和应小于或等于该处下卧层顶面的容许承载力。碎石垫层的施工方法简单，将符合级配要求的碎石按计算的厚度分层铺筑分层夯实。缺点是垫层太厚时需挖基坑较深，费工耗材，施工困难。因此当地基软土较软较厚时，应采用其他方案。

2.2.3 强夯基础

又称为动力固结法。就是用起重机将8～40t夯锤提到6～25m高，再放开夯锤呈自由落体式下坠，对土基产生巨大的夯击力量。通过强夯法，自夯击点向四周扩散夯击冲击波与应力，使土壤被紧密压缩，局部有液化的现象，而夯击点的周边则有大小不同的裂缝，为土壤排水创造了良好的条件。这一技术甚至还使土壤的颗粒重新排列，有效固结土体成为提高承载能力有效加固处理技术。

2.2.4 砂桩基础

将木桩或钢管打入松软土体，然后拔出再灌填中砂或粗砂形成了砂桩基础。灌砂必须饱满密实。砂桩的主要作用是使地基土体挤密，容重增加，孔隙比减少，从而提高地基土的抗剪强度，减少沉降。

2.2.5 打入桩基础

将钢筋混凝土预制桩、钢管或木桩按一定的间距打入软基土体，形成打入桩。打入桩的作用是挤密土体，且桩壁与土体产生一定的摩擦力，以抵抗挡土墙下沉。这种施工方法适用于桩径较小（60厘米以下），地基土质为砂性土、塑性土、粉土、细砂以及松散的不含大卵石的碎卵石类土的情况。打入长度需根据土质情况而定。选用木桩必须在木材丰富的地区，最好使用活的松木桩。

2.2.6 拱形基础

在山区公路施工时，常遇到溶洞内堆积的软土层、冲沟内泥石流堆积层、小型滑坡等地质不良地段。当这些地质不良地段沿公路纵向距离较短（20米以内）、又处在路基边缘的支挡防护工程位置时，可考虑使用拱形基础，跨过地质不良地段。因为这些地短往往软土层较厚，又没有必要选择造价较高、施工困难的各种桩基础，这时拱形基础便是最佳选择。使用拱形基础时，拱脚应放置在较稳定的土基或岩石上。拱圈宽度等于同高度的挡土墙设计宽度，拱圈厚度根据拱上砌筑高度而定，一般0.5米～1.0米，矢跨比根据挡土墙高度而定，必要时拱圈可以伸入挡土墙墙身位置。拱形基础施工一般较简单，将拱脚处理好后，根据设计放样，找出拱圈底面位置，然后填筑简易的土牛拱，再夯实找平。砌筑拱圈时选用砌筑挡土墙的大块石，按拱圈砌筑方法施工即可。砌筑拱圈使用的砂浆应不小于M7.5。若块石较少，可选用C20混凝土浇筑。

2.2.7 其他基础

除以上几种基础外，还有很多种基础形式，如钢筋混凝土基础、钻孔灌注桩基础、挖孔灌注桩基础等。我们在施工过程中要灵活选择应用，力争用最好的方法在保证施工质量的前提下达到投入最低，从而节约各种资源。

结语

公路软土路基和软土基础是山区公路工程施工过程中较为普遍的现象。如果没有特别加固土体，即使工程能够顺利竣工，也将给公路运营留下质量和安全隐患。比如，路基受到长期负荷必然产生不同程度的损害，挡土墙会向路基外侧倾覆，进而引发路面及其他附属物受到影响。这种因路基引起的公路病害处理起来十分棘手，所需维护成本更大。因此，广大公路建设者必须高度重视公路软土路基和软土基础的施工技术应用，妥善处理不良地质条件下路基施工项目，及时和有效消灭公路工程质量和安全隐患。

[1]凌治平.《基础工程》.人民交通出版社.

[2]龚晓南.地基处理新技术[M].西安：陕西科学技术出版社.

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