公路施工中软土路基的施工技术分析

姚正鹏

（甘肃路桥第三公路工程有限公司，甘肃兰州 730030）

0 引言

公路是保障人们出行、货物流通的重要设施，其遍布全国各地，因此，公路工程的施工需要在各种复杂条件下进行。其中，软土地质是常见的地质类型之一，在建设公路工程时若对其不进行特殊处理，会导致公路路面发生沉陷、开裂等问题，影响过往行人行车的生命财产安全。为进一步提升公路工程的建设质量，相关技术人员应积极研究公路工程在软土路基条件下的施工技术，避免软土路基对公路施工的危害，保障公路工程顺利施工。

1 软土地质概述

软土地质是常见的地质情况之一（见图1），多存在于水源地周边，如：沿海、河流、湖泊等地区。软土地质的特点包括含水量大、透水性低、压缩性大等，若在其上堆载一定重量的物体，会快速发生形变，这使得在软土地质上开展工程建设的难度极大[1]。

图1 软土地质例图

软土地质的特性如下：第一，高压缩性。软土地质的含水量极大，其孔隙比大于1，且因软土地质的特性影响，土层内包含大量的微生物、气体和腐殖质，一般1m3的软土经压实后，其体积会锐减100%～1000%。第二，抗剪强度低。软土地质因其松散的特殊结构，使其抗剪强度极低，严重影响建设在其基础上的工程质量。第三，透水性低。软土地质含水量较大，且土壤中的颗粒极细腻，导致软土地质的持水性极强，在此条件下，软土地质几乎不具备竖向透水性。第四，触变性。软土地质在保持基本状态的条件下，其结构具备一定的强度，但在外力的干扰下，其结构会发生改变，强度也会随之大幅度降低，这种情况便是软土的触变性。第五，流变性。流变性是指在长期荷载的条件下，软土地质的结构强度也会随之改变，其长期强度远小于瞬时强度。第六，荷载强度不均匀。软土地质中包含大量的晶状颗粒，使软土地质的荷载强度分布极不均匀，若在软土地质上建设工程建筑，工程建筑会持续对软土地质施加压力，其便会在荷载强度不均匀的影响下发生不均匀沉降。

2 软土地质对公路工程的影响

2.1 公路不规则沉降

沉降是工程项目建设期间常发生的基础施工问题，在过往的工程项目施工中，导致沉降的主要原因便是基础施工不达标以及受地质条件的影响，而软土地质条件下的公路工程沉降问题尤为突出。

软土地质不同于其他地质类型，其长期强度变化极大，在持续受力的条件下，软土发生持续的体积压缩，最终造成地面建筑的沉降[2]。

在软土地质条件下，公路工程的沉降较一般建筑物更加严重，公路工程是保障行人行车交通需要的重要设施，行车载重不同，对软土地质施加的力也不同，且行车轨迹并无规律可循，便会造成公路工程的不规则沉降。

2.2 降低公路各项性能

公路工程在建设完毕后需要长久使用，所以公路工程需要具备荷载、抗剪强度等条件，且为保证公路基础的稳定性，公路工程还需要具备渗水性，但软土地质常存在于水源附近，以上条件都是软土路基所不具备的，因此在软土地质条件下建设公路工程，会导致公路工程各方面性能大幅度下降，从而缩短公路工程的使用寿命，且存在安全隐患[3]。

3 公路施工中常用的软土路基处理技术介绍

3.1 换填法

换填法，顾名思义便是通过置换施工现场的软土以完全消除软土特性的一种地基处理方式。换填材料一般为强度较大且不具备侵蚀性的砾料，其能够通过自身强度有效提升公路的基础强度，同时由砾料构成的公路基础结构具备极强的渗水性，能够在公路长久的使用过程中保证公路基础结构的排水效果，进而保证公路基础的稳定性。

换填法一般需要置换与软土同深的材料，一般的公路工程以公里计算，因此换填法所需挖掘、置换的土体极多，虽能长久解决软土地质对公路工程的影响，但同时也会大幅度提升公路工程的造价，最经济的换填法标准为置换2～3m 深的软土，但为保证公路基础的施工质量，随着软土层厚度的增加，同时需要进一步加深置换土体的深度，因此会造成公路工程的造价整体提升[4]。

3.2 堆载法

堆载法又称为堆载预压法（图2 为堆载预压法工作原理图），在公路工程施工前1～2 个月的时间内，在施工目标区域通过堆载重物的方式压缩软土，能够有效消除软土的空隙，排除土体中包含的水分，进而提升软土强度。

图2 堆载预压法工作原理图

堆载预压的优势在于，堆载预压法只需用公路设计荷载或超过荷载标准的重物静载在施工目标土体区域即可，随着重物对土体不断施加压力，即可完成对软土的处理。堆载预压法的成本极低，是当前所有软土处理技术中最具性价比的一种方法。

但堆载预压法也有十分明显的缺点：堆载预压法必须在足够的静载时间条件下才能够达到预定处理标准，而公路工程施工范围较大，需要极多重物充作静载材料，因此，堆载预压法不适用于工期紧张的公路工程施工。

3.3 搅拌桩法

搅拌桩法全称为水泥搅拌桩法，是将水泥、石灰等胶结材料送至地层以下，而后用深层搅拌设备与软土进行强制搅拌。在搅拌过程中，胶结材料会混合软土与软土中的水分进行充分反应，形成强度较高的公路基础，进而保障公路工程的整体建设强度。水泥搅拌桩法的应用十分简单，人为因素对其应用效果的影响较小，且只需等胶结材料与软土中的水分充分反应后便会产生较高标准的强度，其施工简单、见效快的特点十分符合公路工程的建设需要，是当前常用的一种软土路基处理技术[5]。

3.4 强夯法

强夯法与堆载预压法的处理原理相同，皆是以重物向软土施加压力，通过压缩软土的方式提升公路基础强度，但堆载预压法是通过重物静载完成这一目标，而强夯法则是通过强夯机，以重锤的重量加重锤自由落体产生的动能来达成软土处理目标的。虽原理皆为重物施加压力，但强夯机重锤在自由落体的过程中会产生深入地层的冲击波，且重锤只作用于软土一点，周边土体在中心压力的作用下会形成排出通道，让软土中的水或气体经锤击点周边快速排出，一般由强夯法处理后的软土体积会缩减200%～1000%，其对软土的施压效果优于静载预压法。强夯法的快速性和便捷性使其应用较为广泛，且市场为迎合不同标准的夯实需要，强夯机的规模标准也不同，重锤标准包括80～2000kN 不等，能够满足不同规模工程项目的施工需要。因此，在当前高度发达的强夯机的辅助下，强夯法施工过程简单，且施工效率极快，是处理软土路基问题的重要技术之一[6]。

3.5 加筋法

加筋法一般被用于沉降量较小但需要加强横向约束力的软土路基施工中。加筋法区别于其他软土路基处理方式，是通过在软土路基中设置土工布并在土体中插入钢筋的方式加固处理软土路基的。第一，在软土路基中设置土工布，通过土工布的强度限制软土的变形范围，进而提升软土路基的整体稳定性。第二，加筋材料一般以钢筋为主，在软土路基中横向或纵向插入钢筋，能够利用钢筋自身的强度，增加软土路基横向或纵向的荷载。

在应用加筋法前必须全面检测软土条件，确定土工布、钢筋的分布，以便使用尽可能少的钢筋材料达成预定目标。钢筋材料造价较高，若在应用加筋法加固软土路基期间，为提升公路整体性能而一味增加钢筋数量，会导致工程项目的造价成本，造成不必要的人力资源浪费和物力浪费[7]。

3.6 化学加固

化学加固是指以化学材料为胶结材料的一种软土路基处理方法，其是将大量的化学材料注入软土内，通过搅拌工序，化学材料便会与软土路基的土体进行充分反应，进而有效提升公路工程的整体建设质量。

化学加固需要使用各种化学材料，但软土地质的周围遍布水源，若化学材料使用不当，会严重影响生态环境。

软土路基的加固法多种多样，且每种加固法各有优劣，选择何种处理技术，应由技术人员综合考虑后再行决定，以减少人为因素对公路工程建设的影响。

4 公路工程在软土路基条件下施工的注意事项

4.1 施工前地质勘查

软土地质的特性是软土路基对公路工程施工质量造成影响的主要因素，为保证公路工程的整体施工效果，需在施工前进行地质勘查，全面分析施工地点软土地质的各种特性，包括软土厚度、地下是否存在溶洞等，为软土路基处理技术的应用提供基础依据。

当前，在公路工程施工中，地质勘查的主要手段是钻探勘测技术，通过钻探设备向地下进行竖向钻探，能够精准确定土层的厚度及分布情况。钻探设备能够将地下数米甚至数十米的土层带出体表，通过对软土芯样的分析检测，能够全面掌握软土地质的实际情况，其钻探勘测技术的成本较低，探测结果可靠，广受工程项目施工单位的喜爱[8]。

4.2 实时沉降量监测

沉降量是处理软土路基的重要衡量标准，为保证公路工程的建设质量，在公路工程施工期间必须保证全天候、全时段监测施工现场的沉降量，以便随时掌握公路工程软土路基的实时情况，进而确保公路工程的顺利施工[9]。

监测沉降量主要通过经验判断法和水准仪法两种。经验判断法是监测沉降量的基本方式，以监测人员的经验为主要判断依据，通过视觉判断公路工程软土路基的沉降量，其十分考验监测人员的经验，若监测人员能力有限或监测经验不足，会导致沉降量监测的偏差过大，失去监测意义。水准仪法是以水准仪为主要监测工具，将水准仪水平放置在软土路基上，并在其周边设置监测参照物，通过水准仪比照参照物来确定软土路基的沉降量。水准仪法是当前沉降量监测技术中准确率较高且应用较为方便的一种，因此被常用在公路软土路基条件下的沉降量监测工作中。

4.3 做好排水保障

软土地质的主要形成原因便是其临近水源地，因此，即使通过软土路基处理技术将公路工程基础中的水分排出，其周边的土体仍裹挟大量水分，这对软土路基造成很大影响，因此，为保证公路工程在长久使用过程中始终保持高标准性能，必须做好排水保障[10]。

公路工程中的排水保障分为路面排水和地下排水两种。路面排水是在公路工程建设完毕后，为保证公路周边的地面水不会浸入路基，在公路两侧以水泥为建设材料修建排水渠，将公路两侧的地面水引导至排水渠中进行统一处理，以保证地面排水设施的实际应用效果。地下排水多用于软土路基建设期间，路基开挖后地下水会不断渗至工作面，且在阴雨天气等恶劣气候条件下，公路工程基础的施工工作面会积累大量水分，影响公路工程的基础施工质量。地下排水能够通过挖掘积水坑，汇聚工作面中的水分，而后通过排水管道排出，保证公路工程软土路基的施工质量。

5 结语

综上所述，软土地质条件下开展工程项目施工的难度较大，且软土地质的特性会持续影响工程项目的建设质量，但公路工程作为全国性质的交通保障设施，必须克服各种困难，以达成“建设交通强国”的最终目标。相关工作者应积极开展软土地质条件下的公路工程施工技术研究，总结施工经验，分析软土路基处理技术的应用方法，为我国的交通建设事业提供保障。