公路施工中的软土路基施工技术研究

肖芳华

（赣州市公路发展中心上犹分中心，江西赣州 341200）

1 软土路基危害及施工难点

由于软土路基具有含水量高、压缩性大及强度低等特点，导致其承载能力较低，在重负荷的影响下容易产生较大沉降，这种不均匀沉降可能引起路面开裂、不平整等问题，严重威胁道路的使用安全和使用年限。此外，环境因素对软土路基的影响也不容忽视。长期的雨水侵蚀可能导致地基水分增加，进一步降低土体的承载能力，而干旱天气可能导致水分迅速蒸发，引起土壤体积的急剧变化，这些因素都可能对路基的结构稳定性造成不利影响。

在施工技术方面，现行的软土路基处理方法各有利弊，难以找到既经济又有效的通用方案。常规的处理方法，如预压、垫层、掺和加固等施工技术虽能在一定程度上改善路基的承载能力，但可能带来成本增加、工期延长等问题。新型的处理方法，如土体冻结、化学注浆等施工技术，虽有效率高、效果好等优点，但技术要求高、投资大，难以大范围推广应用[1]。

此外，软土路基施工过程中质量的监测与控制难度较大。一是对监测设备与技术的要求较高，二是对质量控制人员的经验与综合素质要求较高，从而在施工过程中可能使某些潜在的质量问题被忽视，为道路的安全使用埋下隐患。

2 软土路基施工技术选择

2.1 软土路基研究

为合理选择软土路基施工技术，需要对软土路基进行实地调查和试验室检测，以获取精确的数据信息，为后续软土路基施工方案设计提供准确的依据。

实地调查方法侧重在自然条件下对软土的地质特性、物理性质等进行全面、深入的分析。通过采集施工现场的土壤样本，可以准确分析土壤的类型、密度、含水量、承载力等基本特性，用以评估土体承载能力和预测沉降情况。同时，由于环境因素对软土路基的稳定性和承载能力有直接影响，因此实地调查还包括对环境因素的评估，包括地下水位、降雨量、气候条件等。通过实地调查，可以对施工现场的实际情况有一个直观的认识，可为后续施工方案制订提供必要、可靠的依据。

试验室检测是基于控制变量的方法对软土样本进行一系列试验检测，旨在揭露土体在特定条件下的反应。通过在试验室中模拟不同负荷、水分、温度等环境条件下土体的反应，可以详细了解土体的物理和力学性能。例如，通过压缩试验、剪切试验等，可以更精确地评估土壤的压缩性、剪切强度、渗透性等指标，这些数据对于预测土体在施工过程中可能出现的问题、评估不同处理方案的可行性以及调整和优化施工方案有指导意义。

实地调查与试验室检测相辅相成，能够为软土路基施工技术选择与方案制订提供全面、深入、精确的第一手资料和数据参考，能够为施工方案的科学性和可行性提供保障。

2.2 施工技术选择

在软土路基施工技术的选择中，数据收集与分析，以及对比不同施工技术的效果是关键环节。

第一，基于土壤样本数据、现场环境条件、历史天气数据及施工案例等相关信息，可以建立一个包含从宏观到微观、从环境到物质性质的数据库，可为后续的技术比选与分析提供支持。如按照《公路土工试验规程》（JTG 3430—2020）对软土路基路段填料试验，会发现填料选择与压实度相关数据变化（见表1）。

表1 填料选择与压实度

第二，应用统计学和工程学原理，处理、解读相关数据，找出其中的规律、联系和差异。例如，通过分析软土的物理力学性质，不同地理位置、天气条件下的差异等，可以深入理解软土在不同条件下的反应情况，为筛选适用的施工技术提供参考。

第三，明确了软土的详细情况后，即可多方面比选施工技术的效果，结合各种施工案例，从成本、时间、适用性、长期表现等方面进行对比，进而选出最符合工程的需求，且经济性和可行性更高的施工技术。

3 主要软土路基施工技术

3.1 土体改良技术

土体改良技术是通过不同方法改善原土体的物理、化学和力学性质，从而提高软土路基的承载能力和稳定性，减少沉降，确保路基的安全性和耐久性。土体改良技术包含多种方法，常用的方法包括固化、排水、预压、加热或冷冻处理等，需要根据土壤条件、施工环境和项目需求等合理选择。

固化法是通过在软土中添加水泥、石灰或其他结合剂，改善其承载能力和稳定性，这些材料会与土壤反应，生成新的矿物质，使其硬化，增加强度。这种方法适用于含水量高的软土，能有效控制沉降，提高路基稳定性。

排水法主要用于减少土壤中的水分，有助于控制土壤内的静水压力。通过设置排水管或使用其他排水设施，以排除土壤中多余的水分，降低土壤的流动性，使其更加稳定，该方法在水位高或降雨量大的地区应用效果较好。

真空预压法是一种常见且实用的软土改良方法（见图2），主要是通过在土体上施加重载，使其发生固结和压缩，达到预期的承载状态，能有效减少后期沉降[2]。

图2 真空预压法示意图

加热或冷冻处理是一种特殊的土体改良技术，主要是通过改变土的温度来改善其性质。以冻结法为例，通过冻结土壤中的水分，提高土体强度和稳定性，适用于一些特殊环境下的软土路基处理。

采用土体改良技术时，需要综合考虑多种因素，包括土壤类型、现场条件、环境影响、成本和预期效果等，进而合理选择施工技术、科学设计施工方案，以进一步提高软土路基性能。

3.2 排水技术

由于软土具有含水率高、承载能力低的特点，排水条件不佳会导致地基不稳定，引发路基沉降，甚至会导致路面破损等问题。因此，需要考虑多方面的因素设计一个有效的排水系统，保证良好的排水效果，提高路基的稳定性。

首先，地形和地貌分析。该环节涉及对施工地点自然排水条件的评估，包括地形倾斜、地下水位、降水量以及土壤的渗透性等因素。这些信息有助于确定水在土层中的流动方向和速度等，可为排水系统的布局和规格设计提供依据。

其次，排水设施和材料选择。常用的排水设施包括排水沟、渗水管、集水井和排水板等，需要根据软土路基的实际情况选择适宜的排水设施。排水材料的选择也需要考虑土壤类型、环境条件以及预期的排水效果。例如，在某些情况下需要使用透水性较强的材料，以便有效地收集和排出水分。

再次，排水系统布局。排水系统应沿最佳路径布置，最大限度地收集和转移地表水和地下水。此外，排水系统布局还应考虑未来的降雨强度和频率，以应对极端天气条件下的排水需求。此外，需要在设计阶段考虑排水系统的维护问题，以便后期的检查、清理和维护，确保系统长期有效运行。例如，设置检查井和清理口，为未来的维护工作提供便利。

最后，环境保护和可持续性也是排水设计中不可忽略的因素。排水系统的设计不仅要有效，还需尽可能降低对周围环境的影响，如防止污染物通过排水系统进入周边水体等[3]。

3.3 路基加固技术

路基加固技术旨在提高路基的稳定性、承载能力和耐久性，从而确保公路的安全性、可靠性，同时减少后期的维护成本。在软土路基中，由于土壤本身的物理性质，路基往往存在承载力不足、易发生不均匀沉降等问题。为解决这些问题，合理采用路基加固技术尤为重要。

深层搅拌法是一种常用的软土路基加固技术，通过混合土壤和加固剂（如水泥、石灰或其他特殊材料），在地下形成复合地基，以提高地基的稳定性和承载力。这种方法不仅能改善原土体的力学性能，还能降低土体的可压缩性，有效控制路基沉降。

地基注浆也是一种有效的软土路基加固方法，通过将灌浆材料注入土壤中，填充土体孔隙，降低其渗透性，提高其密实度和强度。

预应力锚杆技术是通过在路基中安装锚杆，利用锚固提高土体的整体稳定性。该技术在处理斜坡、挡土墙及防止土体侧向移动等方面也能起到良好的效果。

碎石桩和砂石桩技术则是通过将碎石或砂石等材料打入软土层，形成桩体，改善土体承载能力，减少沉降。这些桩体可以承受较大的荷载，且有助于土体排水，降低路基液化风险。

路基加固技术的选择需要考虑多种因素，包括土壤类型、地质条件、施工成本、环境影响等。正确选择和应用路基加固技术能有效提高路基性能，确保公路结构的长期稳定性。同时，随着新技术和新材料的不断涌现，路基加固方法也在不断更新，且更注重环境保护和可持续性，以适应不断变化的工程需求。

4 施工设备与工艺的选择

在软土路基施工中，施工设备与工艺的准确选择是保证工程质量、效率和安全的关键。适宜的设备可以提高施工效率，节约人力资源和时间成本，正确的工艺则能保证施工质量和工程的稳定性。

在设备选择方面，需要根据工程的实际需求和地质条件来确定。例如，深层搅拌机在处理深层软土中效果显著，其高效的搅拌能力可确保加固材料与土体的充分均匀混合，改善土体的物理性质。挖掘机、推土机和压路机等设备则在土方开挖、填土和压实过程中发挥关键作用，其性能直接影响施工速度和路基施工质量。此外，现代化的施工设备往往配备先进的自动控制系统和导航技术，如全球定位系统（GPS），可进一步提高施工精度，减少人为误差，从而保证软土路基施工质量和安全性。在实际施工中，需要对施工设备进行定期的维护和检查，确保其性能稳定，避免因设备故障导致工程延误。

在工艺选择方面，需要基于现场的实际条件如土壤类型、水文地质条件、环境要求等综合考量[4]。例如，应基于土壤的承载能力、压缩性和渗透性等特性选择地基处理方法；基于当地的降雨量和地下水位等因素设计排水系统。此外，应积极引入创新的施工工艺，如湿喷技术、滑模施工等，这类工艺不仅能提高施工效率，还能显著改善施工环境，降低对周围环境的影响。同时，施工工艺的选择还要兼顾经济性，合理控制项目成本。在实际施工过程中，应灵活调整工艺流程，以适应各种复杂的施工情况。

5 结语

软土路基施工技术在公路建设中扮演着重要角色，合理应用土体改良、排水系统设计、路基加固技术等技术手段，能够提升软土路基的承载能力、改善软土路基稳定性，预防因交通荷载和环境因素引起的路基变形和沉降。同时，通过不断的技术创新和工艺改进，能够更有效地应对软土路基的挑战，保证公路工程的质量和公路运行的安全性。未来应继续探索新材料和新技术，在改善软土路基性能的同时，最大限度地降低对环境的影响，促进公路交通的可持续发展。