公路路桥施工中有关软土地基处理策略研究

曹泽民

河南省交通规划设计研究院股份有限公司 河南 郑州 450000

1 软土地基施工管理的重要性

公路工程中软土地基的处理非常重要，软土地基强度低、稳定性差、具有明显的流变性，因此软土地基容易出现剪切破坏现象，进而导致路基塌陷、沉降等问题，严重影响公路的运行安全。为保证公路软土地基处理满足相关规范和设计要求，路基工程施工管理工作的重要性不言而喻，其管控效果直接关系着公路软土地基处理效果，路基工程建设能否达到预期效果也会直接受到影响。对于呈带状且跨度较大的公路工程来说，施工往往需要在不同地质环境下开展，软土路基问题较为常见，为做好软土地基的处理，必须应用合理的软土地基处理技术并配合科学化的施工管理[1]。

2 软土地基的特性

天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土，包括淤泥、淤泥质土，泥炭和泥炭质土等。其压缩系数一般大于0.5MPa-1，不排水抗剪强度小于30kPa。

软土的主要特性：①触变性。灵敏度一般为3～4，有的可达8～9。②流变性。除固结流变外，即使在相当小的剪切荷载作用下，变形也可能长期发展，如中国深圳机场淤泥质黏性土，剪切流变屈服值C3=4.5kPa，Φ3=7.7°；破坏值Cf=6.0kPa，Φf=10.7°。③高压缩性。如淤泥与淤泥质黏土的压缩系数a1-2可达1.0 MPa-1以上，中国上海地区软土达到1.5 MPa-1，且有长期的次固结影响。④低强度。如上海地区软土不排水剪最低强度仅10～20 kPa，因此要提高软土的强度，必须改善地基土的固结排水条件，控制施工加荷速率。⑤低渗透性。垂直方向的渗透系数一般在10-6～10-8cm/s之间，但当软土层与粉砂、粉土互层相间组成时，其水平渗透系数约为10-4～10-5cm/s。⑥不均匀性。软土层中常夹有厚薄不一的粉土或粉砂透镜体，使土体在水平和垂直方向力学性质不均一，例如上海软土模量比Eh/Ev=0.95～1.86，且随固结压力呈非线性变化，作为建筑物地基则易产生差异沉降。

3 软土地基基本处理原则

3.1 处理原则

排水固结和工程技术处理是软土地基的两个基本处理原则，其中排水固结是指采用真空、电渗或堆载预压强行排出软土地基内的大量水分，使其快速固结。而另一种方法是根据软土地基性质，采取加固、置换的工程技术。排水固结法由于施工周期长，施工工程中固结效果难以判断，且工艺复杂和施工困难等原因采用较少。第二种方法因为其能够既快速又准确地进行软土地基处理，所以是施工人员最常用的软土地基处理方法。

3.2 勘察注意事项

软土工程勘察的重点是查明软土成因与类型，分布范围与规律，工程性质与工程地质条件评价等。勘察方法应采用多种原位测试与室内试验相结合，综合确定土层的力学参数。一般可用1/3～1/2静力触探孔代替钻孔，估算软土的压缩模量、强度、单桩承载力；选择桩基持力层，判定沉桩的可能性等。同时宜用十字板剪切试验测定软土的抗剪强度与灵敏度。采用旁压试验和螺旋板载荷试验确定土的极限荷载，估算土的变形模量或旁压模量等参数。对软土地基中的粉土或砂层应辅以标准贯入试验。室内试验主要是固结试验、剪切试验、静止侧压力（k0）试验，其试验方法视土质软弱程度、建筑物的施工速度、土层上覆有效荷载等因素确定。

4 公路路桥施工中软土路基的施工问题

4.1 地段处理不当

公路施工中，软土路基施工问题备受关注，需要重视一些细节性的问题，尤其是重视一些要点，如果未能对基本的施工要点进行逐一的细化，则会影响到施工效果，甚至会埋下诸多的隐患。施工人员应该做好实际的勘察，若是现场勘测不到位，或是未能清楚地认识到软土地区的基本结构问题，对于软土地区应该进行处理的地方未采取任何举措，将会直接的影响到整个项目安全，还会引起塌方或者是其他严重事故。

4.2 施工机械水平有待提高

在公路工程路基处置施工期间，采用的传统技术中所应用到的各项机械设备，仍然比较落后和低效，容易造成处理效果不佳、处理效率低，很难符合社会逐步发展对公路工程施工设备的客观需求，进而致使在对软土路基处理期间，很难符合公路重交通、重载运行的客观需求和规定，最终使得公路工程建设完成后，存在严重的安全隐患和质量问题[2]。

4.3 路堤宽度和高度的影响

在公路工程建设期间，路堤设计的高度和宽度都会存在明显的不同，这也就导致软土路基处理技术和方法也会有明显的差异。同时，路堤的高度和宽度在不同的情况下，对于地基承载力也会产生不同的影响。因此，在公路工程施工过程中，要对道路的整体情况展开全面的考量，减少或避免其对公路工程造成不良的影响。

4.4 软土路基的沉降问题

软土路基的沉降问题是备受瞩目的问题，在对软土路基进行处理的时候，需要积极的重视一些要领，一旦发现存在着引起沉降的因素，则应该及时采取应对方案，保证更好的解决实际的难题。实际施工的时候，软土路基极易遭遇路基沉降的异常问题。某些软土路基剩余沉降以及路基沉降问题极为明显，直接的影响到项目本身的稳定程度，还会对项目施工产生直接的干扰。采取科学的方式妥善的处理沉降问题，合理的预估沉降量，属于亟待解决的重中之重[3]。

5 软土地基处理方法的进一步探讨

5.1 规范施工行为

为保证公路软土地基得到合理处置，可首先从施工行为规范入手。以采用振动沉管成桩法的高速公路软土地基处理为例，具体处理工艺为碎石褥垫层+堆载预压+CFG桩，该工艺具备桩间土挤密效果显著、施工操作简单、施工成本较低等优势，以此形成的复合地基在减少变形、提高承载能力、降低基土液化几率等方面均可发挥积极作用。该设计用于某全长6.4km的双向四车道高速公路标段，路基宽度为28m，车速为120km/h，选择沥青混凝土路面结构。案例工程采用1.5m的桩基间距，桩长、桩径分别为5m、40cm，同时设置碎石褥垫层30cm。在施工开始前，需做好临时排水沟的开挖工作，临时降水沟需同时纵向开挖，达到降低地表水位的目的，为基底草皮清除施工提供支持。完成草皮清除后，进行厚宕渣填筑，厚度为50cm，整平后开展轻度碾压，碾压平整即可，满足材料与设备的进场堆放条件。

在具体的路基工程施工管理工作中，施工行为规范还需要关注以下要点：①认真完成地质资料、施工工艺、设计内容的校核以及技术参数核定；②开展桩位、水准点、基线的复核测量，同时需关注桩轴线定位点；③桩机就位后，结合沉管入土深度和桩体设计长度控制机架高度与沉管长度，保证沉管与地面垂直，按照1%以内控制桩体垂直度偏差值，并保证存在15cm内的平面点位差。沉管过程记录需每米开展1次，并在记录中特别说明土层变化，直至达到设计高程；④及时向桩管内投料，直至进料口与混合料齐平，混合料加水拌和时间应控制在 60s以上，如大量应用粉煤灰，需适当延长拌和时间，控制坍落度在3～5cm，成桩后浮浆厚度一般需要控制在20cm内；⑤进行5～10s留振后拔管，速度控制为1.2～1.5m/min，如遇到淤泥质土，需适当放慢拔管速度；⑥拨出沉管后封顶，封顶选用粒状材料湿黏土；⑦强化施工参数控制，复合地基承载力不得小于250kPa，碎石粒径需控制在8～20mm，单桩承载力不得小于360kPa。对于CFG桩上铺筑的碎石垫层，需严格控制碎石粒径在8～20cm，铺筑厚度为30cm；⑧制作混合料试块，每台机每天抽样1组，每组包括150mm边长的立方体试块3块，需保证28d无侧限抗压强度最小值为10MPa。还需要同时开展低应变动力测试，需抽取最少10%的CFG桩，保证其强度不低于10号混凝土且桩身完整；⑨完成施工后28d，需开展CFG桩体质量检测，采用低应变检测的方法，按照最少10%抽样，必要时要对复合地基承载能力开展静力载荷试验，桩身按照0.5%～1.0%频率抽检，最少检测3个点位[4]。

5.2 强化施工管理

路基工程施工管理直接影响软土地基处理效果，因此具体施工管理需严格遵循相关要求。对于软基处理设计环节，需关注勘察项目及数据是否存在不足或遗漏问题，如存在问题须重新勘察，以此消除病害隐患。在路基工程大面积施工前需要进行试桩，此过程必须得到重视。对于该环节施工过程的科学管控也不容忽视。在具体软基处理过程中，需进行严格监控，重点监控施工相关数据，如发现问题必须围绕施工工艺、相关参数进行深入分析，并开展针对性调整。

复合地基需要将刚度和强度较高的桩体打入软基，由桩体和软基土体共同承担上部荷载，地基承载力可随之提升，因此必须严格控制桩体施工质量，CFG桩施工要点必须得到重视。仍以上文提及的高速公路工程CFG桩施工为例，该工程的施工管理具有一定的针对性：

5.2.1 CFG桩施工容易扰动土体，受到扰动后的不同密度土体存在不同的承载力变化，振动沉管成桩工艺在较高密实度的土体中应用会引发结构强度破坏问题，进而导致土体承载能力衰减，因此施工前需做好相关的试验工作，并通过科学设计桩体间距和沉桩顺序来保证桩身质量并降低土体扰动。

5.2.2 提升沉管速度过快对CFG桩施工质量会造成一定影响，还会引发缩颈和断桩等问题，拔管太慢或留振时间过长则会导致水泥混合料离析、桩顶浮浆过多，进而影响桩体强度均匀性。

5.2.3 在饱和软土中，相对较小的桩机振动力很容易引发缩颈和断桩等施工问题，因此需科学选用隔桩跳打工艺进行施工。

5.2.4 如成桩选择活瓣式桩靴，受混合料下落不充分、桩靴开口宽度过小影响，桩端与土体可能出现接触不密实等问题。CFG桩的振动沉管施工需做好施打顺序、拔管速率、桩距的科学控制[5]。

5.3 加强施工监控

如软基路堤的变形和稳定性对边界条件变化敏感，填土等施工节奏应适当调整，并设法优化软基处理细节，必要时需要进行软基处理设计方案变更，从而保证路基稳定。软基施工监控主要围绕普通断面和主控断面分别开展，普通断面监控需要以主控断面为指导。主控断面应选择边界条件较差、性质较差、软土深厚、填土较高的路段，需将监测仪器设置齐备。如主控断面选择不当，软基处理效果将无法得到保障，在填土等施工环节很容易出现滑塌等病害。位移边桩一般不会用于公路软基监控，这是由于填土加载时，软基最大水平向挤出变形在会在地表下一定深度发生，变形不会在地表出现，这使得软基的稳定状况和侧向挤出变形无法由位移边桩准确反映。在基于监测数据的路基稳定判别过程中，需保证采用实践经验丰富的技术人员，技术人员的综合判断能力也要得到保障，以此保证监测数据的准确性，充分发挥监控作用，保证施工质量和安全[6]。

6 结束语

综上所述，公路路基工程施工管理直接影响软土地基处理效果，因此，规范施工行为、强化施工管理非常重要。为更好地保证软土地基处理效果，加强软土地基施工管理是必要的。