软土路基加固处理技术在公路工程中的应用分析

丁星

（甘肃路桥第三公路工程有限责任公司，甘肃兰州 730030）

0 引言

对于公路工程而言，软土路基具有压缩性能高、抗剪强度低、含水量大等特点，会对公路路基的施工造成严重影响。在公路工程中，若不能妥善处理，很容易导致公路的路基塌陷以及各种路面早期病害的产生。而软土路基加固处理技术能够最大程度地降低软土路基所带来的不利影响，有效预防早期病害，因此，软土路基加固处理技术对于公路工程而言非常重要。

1 软土路基的形成

从广义上讲，软土路基可能是由淤泥、淤质土、充填土、杂土等土类单独或混合形成的，是一种具有可压缩性的土体。软土路基最大的特征是含水量较高，该路基土体中的孔隙率较大，水分难以排出，因此抗剪和抗压缩能力较差，具有一定的触变性。比如，如果在路面施加较大的恒定荷载，路面可能出现塌陷或周边凸起；如果施加交变荷载，可能形成橡皮土或流动土质。

另外，公路工程建设完成后必然会通过大量的车辆，会使得路面整体的荷载量增大，若地基不稳定，必然会影响公路的质量以及使用寿命。因此，在公路工程施工过程中必须做好软土路基的处理工作[1]。另外，除了天然形成的软土路基，有些公路在附属的管线施工或排水系统施工时，若部分焊接接口质量不良，会导致水体泄漏，水体侵入周边的土质层中，冲刷路基结构，不断增加土体结构中的含水量，导致土体形成软弱结构。软土路基的形成土质的成分不是特定的，部分由粉土颗粒及黏土颗粒形成，有些则含有大量的微生物和腐殖质，土体缺乏必要的黏度和密实度。

2 软土路基的特点

2.1 具有较高的触变性和流变性

软土受到重力长时间冲击后会引发触变或流变问题。触变指的是在受到应力作用时，软土会发生形变，并在应力消失后保持形变的特点；流变表现为软土在受力作用下会表现出类似流体的性质。在公路工程施工期间，如果没有采用合理的软土路基加固处理技术，即使施工人员按照标准要求进行施工，在后期也会出现变形等问题，最终影响公路的结构。因此，公路工程应对项目进行综合分析，同时，还要制订完善的加固方案，避免软土路基影响公路工程的质量。

2.2 具有压缩性

压缩性的产生是因为软土中有很多水蒸气，土料之间的缝隙被外界的压力压缩，如果受力过大，会引发如坍塌等问题。因此，在公路工程中，要采取合理的软土路基加固处理技术，才能有效避免公路在后续的使用中出现问题。

2.3 具有较高的含水量

通常，软土路基的土壤由细粒土构成，具有很高的含水量，孔隙率相对较大，因为细粒土表面具有较多的负电荷，长时间吸附空气中的湿气，会导致土内含有较多的水蒸气。随着含水量的不断增加，土体的黏结性不断降低，土粒间的缝隙增多，就会影响公路工程的施工，严重时甚至会影响地基的承载力和安全性，如图1 所示。

图1 软土路基高含水量图

3 软土路基加固处理技术在公路工程中的应用

3.1 排水固结处理技术的应用

采用排水固结处理技术处理含水率较高的软土路基时，可以进一步提升公路的稳定性。在施工期间，应尽量垂直或横向进行，把管道制成排水井型，优化软土路基的边界条件，确保不同孔隙的水分可以从对应的管道中排出[2]。

排水固结处理技术有三种，分别是砂井堆载预压法、降水预压法、真空排水预压法。

第一，砂井堆载预压法。此方法可以将土壤中的土粒压实，从根本上改善地基强度，有效提高土壤的固结率，因此，此方法主要在透水性较差的饱和黏性软土路基上应用。

第二，降水预压法。该方法是利用井点抽水将地下水位降低，让土的自重和应力增加，以此获得良好的预压力。采用降水预压法，不仅能够有效预防孔隙水压力的改变，同时还能提高路基施工的速度。

第三，真空排水预压法。在软土路基的加固处理中，真空排水预压法展现出其独特的优势。该方法主要通过在软土路基上安放砂井和砂垫层，而后借助真空泵对砂垫层下的土壤进行抽吸，以确保整个砂垫层处于持续真空状态。在此过程中，塑料膜作为关键的封隔层，有效隔绝外界空气与砂垫层内土壤之间的接触，从而保持真空状态的稳定性。更为关键的是，真空排水预压法不仅有助于去除土壤中的气体，还能有效排出孔隙中的水分，进一步提升固结预压效果。通过该方法，软土路基的承载力和稳定性得以显著提升，为公路工程的长期稳定运行提供有力保障。在应用以上技术之后，若仍然存在无法解决的问题，就需要根据工程实际情况，选用其他的加固处理技术措施。

3.2 现浇混凝土管桩技术的应用

现浇混凝土管桩施工技术具备振动沉管桩以及振动沉模薄壁防渗墙施工技术的优势。在对现浇混凝土管桩施工技术进行应用的过程中，要使用强度达到标准的混凝土填筑管桩中间，并且要在管桩顶部均匀铺设砂石，放置土工格栅，以此最大程度地发挥管桩与土层的荷载作用。合理应用现浇混凝土管桩施工技术，能够在对施工过程进行简化的同时，有效提升桩身强度，除此之外，还能把控施工质量，缩短施工周期。与其他加固技术相对比，现浇混凝土管桩施工技术投入的成本相对较低，因此应用更为普遍[3]。但是，现浇混凝土管桩技术在应用过程中需要添加一些土木合成材料，也会受到内加筋层拉力的影响，如果增加桩帽上的竖向受力，将会增加沉降等问题出现的概率，所以，土木合成材料的应用还需要进一步研究。

3.3 粉煤灰碎石桩加固技术的应用

在公路项目建设过程中，常常会碰到硬度较小的路基，对于这类路基，通常使用粉煤灰碎石桩加固的措施。使用该技术所需资金少，对环境污染有限，可以有效满足施工需求，并且实操简单，能够显著提高施工质量，因此粉煤灰碎石桩加固技术的应用能够在让项目建设诉求得到满足的前提下，创造更可观的成本利润。而且随着科技的不断发展与进步，粉煤灰碎石桩加固技术也得到了优化，应用效果进一步提升。但是，需要注意的是，在应用粉煤灰碎石桩加固技术期间需要注意以下问题：

第一，要合理配置与拌和骨料。此技术需要使用水泥、粉煤灰等原材料，因此需要在确保原材料配合比合理性的同时，将原材料进行均匀搅拌。一旦骨料配比不当，将极易造成泵管堵塞而引发爆裂，破坏土体强度，甚至影响后续施工。

第二，制作高强度桩体结构，要利用机械设备将软土与桩体混合，为了提升地基的稳固性以及承载力，要在地基中进行复合垫层施工。

3.4 砂垫层法的应用

砂垫层法的应用不仅需要填充物料，还需采用恰当的措施排出路基内的水，增强固结成效。在此期间，应用砂垫层方式排出路基中的水分时，应当对排水固结快慢进行管控，让其和路基填充效率相同，防止过重的负载毁坏公路项目建设。比如，在处理软土路基时，若发现其主要是黏质土层，那么在对该地的地基加固时，应采用排水固结法。作业人员应当联系该项目的真实特点，合理选用与该项目相一致的排水砂井，提高短密砂井的应用率，有效发挥地基的复合功能，实现持续减小排水间隔的目的。一般情况下，应对项目所用的砂井间距进行科学设定，以便后期建设活动能够顺畅进行[4]。在建设砂井时，要先在地表上合理铺筑砂垫层，提升软土负载水平，增强排水水面。在砂垫层施工过程中，可以应用自重较小的自卸车，并将砂料应用至适当位置，利用推土机整平。另外，应当进行醒目标注。最后，在砂垫层施工完毕后，使用套管法进行作业。

3.5 高压旋喷法的应用

高压旋喷法主要是利用高压技术，在软土中喷射水泥等物质，将软土路基变成混合固体，以此提升地基的整体的强度，便于施工。但是，此方法的应用不仅成本相对较高、对土壤要求高，同时对技术人员的业务能力的要求也相对较高，还会造成一定的生态污染，因此，不适合长久使用。若采用高压旋喷法加固路基，那么在正式施工之前，一定要全面调查施工的地理环境，制订最为合适的施工方案，同时重视对环境的影响，做好相关的保障措施[5]。

3.6 土木合成建材加固技术的应用

在公路工程施工中，为了改善软土路基的缺陷，可以利用土木合成材料形成复合地基，让基础结构具有更高的强度，进而提高土体项目的整体强度，提升土质密度。在对土木合成建材加固技术进行应用的过程中，要对加固现场的路基情况进行综合考察，同时，要最大程度降低发生密度和松散等问题的概率，并与实际情况相结合，制订科学、合理的加固方案，提升土木合成建材加固效果，减少因施工操作所导致的稳定性差的问题，保证安全地完成公路工程施工作业。土木合成建材施工方法的主要优点是流动性强、施工便利，同时，还可以有效缓解环境污染，改善软土路基建设效果。在公路工程中，应用此技术可以有效增强路基整体强度，控制翻浆、下沉等问题[6]。因此，在公路工程施工中应用土木合成建材加固工艺，可以有效节约作业所需成本，有助于建设时间周期的控制，确保公路工程顺利施工。

3.7 强夯法的应用

强夯是软土路基处理中最常用的技术手段，主要针对含水量不大，但整体孔隙率较大的土质结构，对含水量较高但已经进行固结排水的软弱地层也可以使用该方法。其本质原理就是给公路表面施加一定荷载，在荷载作用下压缩土体结构之间的空隙距离，改变土体结构原本的渗透压，将水分从土体中排出，实现土体结构的快速固结。在施工实践中，当强夯的重锤与腐殖质含量较高的软土路基接触时，在重锤的作用下可能导致土体表现出一定的流动性，但在持续的荷载作用下，会快速排出水分。常规软土层的土粒结构形态各异，有些是不规则的圆形或椭圆形，有些是片状的，在强夯作用下，有些土粒结构会发生变形，并产生一定位移，使不同土粒之间的接触面积更大，提高路基结构整体的承载性能。该方法对饱和粉土和黏性土的效果并不明显，同时由于该方法需要使用大型重锤设备，因此，此技术不适用所有路段。

3.8 土壤置换技术的应用

土壤置换技术即换填法，是指将路基中原有软土用一些性能较强土质进行替换的一种施工技术。在公路工程施工作业中，涉及软土路基等施工区域，若出现较为明显的塌陷、变形，或者错位等现象，则会对公路工程项目的整体质量造成不良影响。因此，采取换填法处理软土路基已经较为普遍，公路工程的相关人员在对土壤置换技术进行时，首先，换填法的基本原理是围绕换土开展的，因此，要想处理好软土路基，要选择优质的换填土，其需要具有稳定性好、可压缩性小、承载力大以及强度高的特点。其次，碾压工序要做到位，在应用土壤置换技术期间，换填路基中的软土时，为了保证路基的密实度，要对其进行分层碾压，最大程度地降低沉降等问题发生的概率。最后，换填法主要针对软土层较浅的软土路基。公路工程项目若属于大型工程类型，那么使用此技术则会进一步增加资金的整体投入，因此，要与实际情况相结合，进行全面的考虑，若无法满足经济性等方面的要求时，则不建议使用土壤置换技术。

4 结语

综上所述，软土路基在公路工程中因其高压缩性、低抗剪强度以及高含水量等特点，常常成为影响道路稳定性和耐久性的隐患所在。为了应对这一问题，软土路基加固处理技术应运而生，成为确保公路工程安全可靠的重要一环。通过分析得知，在软土路基加固处理技术方面，有着多种可行的方法，每一种都在特定条件下发挥着相应的作用。因此，未来可以聚焦于更加精细的工程实践，进一步完善不同技术的设计参数和施工方法，以实现更好的效果。