综合处理软土方法在特殊路基设计中的应用

徐静

摘 要：公路工程时常需要穿越软土地基，这是困扰每一位工程建设者的难题之一。软土是一种常见的土质类型，如果公路工程遇到这种地质环境，就必须采取合理的手段来减少其对公路质量的影响。因此，本文分析了综合处理软土方法在特殊路基设计中的应用。

关键词：软土地基处理;特殊路基;公路建设

中图分类号：U416.1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）14-0097-03

Application of Comprehensive Soft Soil Treatment Method in Special Subgrade Design

XU Jing

（Zhengzhou Branch of China Huaxi Engineering Design & Construction Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： Highway projects often need to cross soft ground， which is one of the problems that plagues every builder. Soft soil is a common type of soil quality， if highway engineering encounters this geological environment， it must take reasonable measures to reduce its impact on highway quality. Therefore， this paper analyzed the application of the comprehensive soft soil treatment method in the design of special subgrade.

Keywords： soft ground treatment;special subgrade;highway construction

近些年，在強大社会经济的推动下，我国公路建设事业的发展速度愈发迅猛，但是建设过程所遇到的各种难题也时刻困扰着每一位公路施工人员。软土地质时常出现于我国公路建设过程中，其自身具有低稳定性，直接导致相关公路路段安全性很差，极容易出现开裂与沉降等恶性事故，而这种公路一旦投入使用，将会时刻威胁过往车辆的行车安全[1]。本文会结合实际工程内容，以海积平原地区建设公路过程的软土地基处理方式为例，对如何处理软土地质进行分析，以推动我国公路建设事业的健康稳定发展。

1 工程简述

我国东南地区某公路是连接当地南北交通干线的重要枢纽，其对当地经济的发展有着极为重要的作用，也让南北交通干线之间的沟通变得更为便捷。该工程的实际施工地点为平原，其周边遍布河道水网，水稻田与水池随处可见，同时，其土质较为松软，寻常公路在完成建设后需要投入大量的维护精力来确保安全。该地区施工的首要难题就是软土质所引发的路基不规则沉降。经过实地勘测，该地区的软土最大厚度可达11 m。在施工时，根据区域特点及相关的地质勘探报告，工程人员将对应的施工区域划分为7个层次。在对软土区域实施开挖的过程中，其开挖面设置在上部两层的黏质粉土中，其厚度为5～11 m，土层颜色主要呈灰褐色，其质地为软塑料状态，开挖的切面十分光滑，在干燥情况下，强度中等，但是缺少韧性，同时软土中含有丰富的云母与氧化铁。

2 路基的确认与设计

软土质地区修建公路，路基填筑期间需要时刻关注结构体的沉降水平与稳定性，如果对应的沉降变化值大于路基的设计要求，就需要对公路的软基设计进行合理调控，并结合实地工程状况设计更为合理的软基处理方式，确保路基在填筑后可以满足公路设计中的强度与稳定性要求[2]。公路路基沉降计算，一般需要考量三个基础要素，分别为地基条件、施工条件和道路条件。

地基条件是指在对软土基层进行合理勘测后，对其生成条件进行科学划分，并为后期分层施工打好基础;施工条件需要综合考虑施工进度与处理方式之间的契合度，需要首先保证工期不会受到较大程度的影响，同时填筑规模与材料不能超出实际允许范围;道路条件是指在工程完工后，地基的沉降水平及实际稳定性需要处于工程设定范围之内。

在本文案例工程中，其施工所面临的核心难题就是软土，而施工现场内实际软土又可分为两层，分别为表层软土与冲积层软土。表层软土主要分布于水网地带，长年累月的积水让整个土层结构稳定性极差。冲积层主要由淤泥和细沙组成，这种高压缩性土质的水分含量很高，在重力碾压下极易出现性质与形态变化。这种恶劣的工程环境直接导致路基的稳定性与沉降保障能力受到巨大的挑战。此时就需要对软土路基进行强化的特殊处理，采用相应的工程方法，最终保证路基的强度满足工程建设需求。

3 公路特殊路基的处理方式

我国拥有极为丰富的公路建设经验，而在大量工程与技术的支持下，工程人员已经研究并总结出很多种特殊路基加固方案。当前，软土地基的加固与施工工艺总体可以分为密实法、真空预压法、强夯法、换填法、加筋法、灌浆法等。具体工程中，通常会同时采用两种或两种以上的复合处理方式，最终确保公路工程特殊地基处理后满足工程需求。

3.1 强夯法

强夯法是一种较为传统的加固方式，其工程原理是利用重力设备对指定区域实施反复的捶打，使其在重力的压缩下，挤出内部的水分，并使其结构更为密实，最终提高其整体的强度与稳定性。

3.2 换填法

换填法的应用也是十分广泛，其核心要点在于将浅层软弱土层所属区域内的土体去除，然后换填强度较大的工程材料，如粉煤灰、砂、碎石等。换填完成后，通常会结合强夯法，在对应的施工作业段实施分层分阶段的填筑与碾压。

3.3 密实法

密实法是以强夯法为基础演变而来，利用爆破、挤压与振动等方式，让对应区域内的土体变得更为密实，甚至使其发生固结，同时需要使用抗剪强度很大的工程材料将土体中可能会影响强度的散体材料复合起来，最终形成复合材料组成的地基层。

3.4 加筋法

加筋法需要人工敷设具备较强轴向拉力的土工合成材料，这些合成材料会在土体中形成较强的侧向约束力，并将地基中应力进行整体优化，最终达到提高地基强度，降低沉降发生率的目的。

3.5 真空预压法

真空预压法利用大气压来完成地基土层的压实，其间会使用特定的抽真空设备，抽出地基含有的空气成分，进而将水体从土层中挤出，提高地基的抗剪强度。

3.6 灌浆法

灌浆法是一种较为现代同时应用范围十分广泛的公路地基强化手段，在操作时，工程人员需要使用特定的灌浆设备，将混合好的浆液灌入对应的软土层中，使其填入土层原有的空隙之内，当浆液凝结之后，会让土体结构发生本质改变，进而提高地基的物理力学强度。

公路工程特殊路基的强化处理手段还有很多，而在具体的工程中，工程人员需要综合考量工程的实际状况以及工期、周边区域材料限制等因素，根据软土的具体成分与状况，调整强化手段。本文篇幅有限，所以仅以换填法与加筋法为例，对具体工程中的施工设计、施工工艺以及质量控制手段进行逐一详解。

4 换填法处理软土路基的施工技术

4.1 施工设计

采用换填法对公路路基进行特殊施工前，需要对工程现场的换填范围及具体的换填深度进行测量，同时，在工程设计的要求范围之内，在软基处理地段设置对应的换填起点与路基两侧宽度，在确定好对应的参数后，实施开挖工作。工程人员需要在开挖前对路基所在区域表层的浮土以及泥浆、积水等影响开挖工序的杂质进行清除。软土层的开挖并不是直接挖到最底层，为了保证原状土层不受扰动，需要保留厚度为0.3～0.5 m的土层。开挖工程开始后，当深度小于2 m时，可以同步采用推土机与人工挖除的方式，当深度超过2 m时，需要从两侧向中间靠拢的方式来挖除，同时，为了方便输送土体车辆的同行，需要预留特定的运输通道。软土挖除工序完成后，需要对尺寸与接下来将要换填的土工材料进行检查，确保其符合工程设计要求后，才能进行下一步的填筑工序。

4.2 施工要求

换填法的核心在于换掉原本结构强度较差的软土，并填入新的土工材料，在填筑过程中需要注意逐层施工，且单层铺设厚度控制在400 mm以内，松铺完成后再进行碾压，当该层碾压工作达到质量需求后，再进行下一层的回填。平整碾压过程需要使用专载机来完成平整，同时，压路机的质量需要大于20 t，以保证最终的碾压效果。工程人员在实施碾压工序时需要遵循特定的流程，即首先使用静压的方式，初步提升强度与稳固性，随后使用振动碾压，消除碾压层中可能存在的空气与结构弱点，其间为防止碾压过程对路基自身的破坏，需要从路基的两侧开始施工，并逐步向中间靠拢。工程人员操作压路机时要注意控制其行进速度，最大速度不能超过2 km/h，同时，作业段需要施行交替反复碾压，确保碾压后整体结构强度的一致性。压路机行驶至填筑区域两端时，突出部与作业段两端需要做必要的保护，防止在碾压时出现工程性结构破坏。通常，相邻作业段的碾压工序需要分开进行，但是相邻作业段受到外界等各类不可控因素影响，必须实施同期操作，那么工程人员在施工时需要注重分层交叠工序，注意控制相邻作业段搭接部分的整体长度，一般会让其长度大于2 m。部分不适合压路机进行压实操作的作业段，可以使用人工来进行层层碾压，同时做好必要的试验工作，确保碾压工序的可控性。碾压工序完成后，工程人员须利用平地机来完成精细化平整工序，并最终由工程师及质检人员完成碾压质量的审核。

4.3 施工工艺

换填法的施工工艺按照工程进度来划分，可以分为：分层填筑、摊铺整平和机械碾压。分层填筑是指填筑过程需要分层处理，压实后的單层厚度需要在200 mm以内;摊铺整平是指在确保工程所要求的平整度标准下，利用转载机与平地机完成对应施工段的平整工序;机械碾压需要遵照规定的操作原则，即先轻后重、先静压后振动的分步碾压形式，确保碾压过程的有序性。

4.4 换填法的质量控制手段

4.4.1 材料的精选。换填材料通常需要使用中砂或粗砂，对应的材料需要具备一定程度的可压实性，可在换填材料中加入一定的碎石，提高碾压后的结构强度，但是，掺入的材料需要搅拌均匀。

4.4.2 基地的平整性。换填工序对路基的平整程度要求很高，所以，开挖过程中需要对路基的平面性做好控制，同时对材料进行碾压，工程人员需要将其推成坡度为2%的横坡，之后才能进行后续的压实处理。

4.4.3 减少环境因素干扰。路基换填过程不能在雨雪天气下进行，所以，施工单位需要对当地的气候条件做好勘察，避开雨季，减少降水对路基结构强度破坏的可能。

4.4.4 强化压实工序。压实工序的质量决定着换填法的最终成败，施工单位在对路基进行分层压实时，需要同步使用振动法与碾压法，注意控制材料的湿度，确保碾压后的密实程度。

5 加筋法处理软土路基的施工技术

5.1 加筋材料

使用加筋材料技术来强化路基的强度，这种工程方式已经被众多公路工程所采纳，而决定加筋法最终结构稳定性的核心点在于其材料的选择。加筋材料通常分为四大类，分别为：不需要工业合成的天然材料，常见的有柳条、竹片;强度较大的金属材料，如不锈钢钢带、扁钢带等;抗腐蚀性很强的化工合成材料，如尼龙、玻璃纤维等;新型复合材料，这类材料同时具备金属材料与合成材料的特点，强度很大，同时抗腐蚀能力很强。天然材料因其自身存在很大的应用限制，材料自身不具备很强的抗腐蚀能力，现阶段已经很少使用，而另外三种是当前最为常见的加筋法应用材料。

5.2 施工技术

现阶段，根据工艺的不同，加筋法处理公路特殊路基的施工技术主要分两种，分别为土工织物法、加筋土法。其中，土工织物法最为常见，其利用过程涵盖加筋土法的操作。土工织物法需要将土工格栅与垫砂层组合，共存于同一层，通过这一垫层将路面的载荷传递到地基之中，其特点在于拥有很好的柔性基础，施工后其路基中心的沉降量将会得到很好的控制。加筋土法是指将加筋挡墙及其他有特定材料填入对应的路基土层中，将路基应力进行合理优化，对结构进行强化。

5.3 施工设计

施工人员要详细核对并充分了解设计图纸，在使用加筋法施工时，要根据必要的参数来设定路基基底的深度以及开挖工序的实际深度。待基坑完成开挖后，要进行必要的模拟试验，确保其承重能力。土工格栅需要分层进行，同时，加筋法铺设的工程材料需要进行必要的加固，通常会使用U型钉，这样可以显著提升其结构强度。土工隔栅中需要填入装有草籽的网眼袋，并对其进行压实。

5.4 质量测试

土工格栅材料需要实施平整与均匀化处理，边坡位置注重材料的弹性与松弛度，并且需要强化端头位置，保证锚固的稳固性，保障质量稳定。土工格栅铺设的关键点在于连续操作，材料不能出现扭曲与重叠，避免其出现变形。土工织物法的重点在于材料的整体性，如果出现破损，要及时更换修复，对应的材料在使用前需要暴晒，这样才能确保其性能不会出现下滑。

6 實际工程的特殊路基处理设计形式

实际工程的施工地点位于土层较软的海积平原，含水量高，物理强度很低，其土质为高压缩性土，如果不加以处理，其沉降机会极为明显。在对工程现场的各类要素进行实际考察后，设计人员最终预选三种路基处理手段，分别为换填法、加筋法和真空预压法。

工程人员通过现场实际勘测所得的数据结果，最终决定在浅层不良土质采取换填法来进行加固，而深层软土以及涵洞、桥头、新旧路基等路段采用加筋法来实施加固，而在老路基基础上扩充而来的软土路基也会采用加筋法来实施。同时，严格依照各类加固方式的工艺设定对应的工程施工工序，三种方案相协调配合使用。每种加固方式的具体操作内容和实际操作工序在以上内容中已有提及，本文不再做过多赘述。

7 结语

在实际工程中，软土路基的特殊处理方式有很多种，具体采用何种方式来提高软土路基的结构强度，需要从工程实际出发，综合考量施工现场的各项要素，在提高路基质量的基础上，减少工程投入，确保公路工程的经济效益与社会效益。

参考文献：

[1]胡俊仙.路基施工技术分析及特殊路基处理[J].建材与装饰，2020（1）：273-274.

[2]张银霞.高速公路施工中特殊路基的处理方法[J].居舍，2018（17）：63.