山区公路湿陷性软土路基防变形加固施工技术研究

摘要 由于山区特有的湿陷性软土具有含水量高、孔隙比大等特征，容易导致公路路基发生变形或沉陷等问题，严重威胁山区公路的通行安全，对此，文章研究了一种针对山区公路湿陷性软土路基防变形的加固施工技术。通过设计一种基于动静力联合排水固结法的软土路基防变形加固施工方案，利用强夯法进行动力排水固结施工，再采用增设排水体法进行静力排水固结施工，实现对山区公路湿陷性软土路基的防变形加固处理。实际应用结果表明，湿陷性软土路基最终沉降量为18.2 cm，满足山区公路路基沉降值规定要求。

关键词 山区公路；软土路基；湿陷性；防变形；加固施工

中图分类号 U416.1 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）04-0105-03

0 引言

在山区与丘陵地区，公路施工现场地质条件较差、气候环境恶劣，易遇到大量的湿陷性软土路基，为公路路基施工带来严峻挑战。湿陷性软土是一种在压力作用下易发生变形和塌陷的土壤，具有含水量高、强度低、压缩性大等方面的特征，对公路路基的安全性和稳定性造成严重影响。受湿陷性软土地质特点的影响，公路路基常出现不均匀沉降、路面开裂、路基塌陷等问题，开展山区公路湿陷性软土路基防变形加固施工技术研究，对于提高公路建设的质量和安全性具有重要的现实意义。王安辉等^[1]人提出利用工业废渣基固化剂进行软土路基加固施工，加固效果显著；郑莉婵等^[2]人将陀螺桩技术与排水固结法结合在一起，对软土地基进行加固处理，在抵抗软基变形方面具有良好表现。从现有研究来看，我国针对软土路基防变形加固施工技术的研究已经取得一定成果，但从实践工程施工经验总结来看，进行软土路基加固施工时还需要综合考虑成本与环保等因素。该文以减少成本、保护环境及简易操作为目标，研究一种山区公路湿陷性软土路基防变形加固施工技术，希望为同类山区公路路基的加固施工提供参考。

1 湿陷性软土路基防变形加固施工技术设计

1.1 软土路基防变形加固方案设计

山区公路湿陷性软土路基防变形加固施工技术中常采用强夯施工工艺、增设竖向排水体的加固工艺等^[3]，山区公路软土路基土体性质复杂，导致单一的加固施工技术无法完全满足山区公路湿陷性软土路基的防变形加固处理需求，所以该文在综合考虑不同加固工艺的前提下，设计一种基于动静力联合排水固结法的湿陷性软土路基防变形加固方案^[4]。排水固结法是通过一定手段将湿陷性软土路基土体中的水慢慢排出，促使土体发生固结现象，从而达到防变形加固目的。其中，动力排水固结法主要包括井点降水、强夯等方法，这类方法虽然可以达到软土路基加固目的，但会造成软土路基土体孔隙水压力骤升，且短时间内无法消除；静力排水固结法主要包括增设排水体、设置盲沟等方法，这类方法的施工步骤烦琐且施工周期较长。因此，单一的动力与静力排水固结法均不能很好地加固处理软土路基。综合考虑山区公路湿陷性软土路基防变形加固施工的实际情况以及设计需求，该文采用了强夯法结合增设排水体法的动静力联合排水固结法，进行湿陷性软土路基防变形加固施工，下面将针对主要施工工序作详细描述。

1.2 动力排水固结施工

在山区公路湿陷性软土路基防变形加固的动力排水固结施工工序中，该文采用了强夯法^[5]。首先选择履带吊车、推土机、装载机及夯锤作为强夯施工的主要设备。然后根据山区公路湿陷性软土路基防变形加固施工现场实际情况，确定强夯施工的主要参数，一是夯锤的落距，该文主要依照式（1）所求最佳夯击能来确定落距：

式中，f——山区公路湿陷性软土路基强夯施工的最佳夯击能；G——夯击锤的重量；H——夯击锤的落距；S——夯击锤的底面积；σ——软土路基土体的干容重。在实际施工中，如果将夯击锤提升至不同的高度进行夯击，那么锤体对软土路基土体造成的夯击能也是不同的，所以该文根据所选夯击锤设计参数与最佳夯击能，即可求出夯击锤的落距。二是夯击次数与遍数，这两个参数对软土路基土体的夯击加固效果影响明显，通常夯击次数与遍数越多，软土路基土体的夯实效果越强，但如果夯击次数与遍数过高，土体压缩至极限后不再变化，会影响夯击加固施工效率。所以，该文结合山区公路湿陷性软土路基防变形加固的实际需求，采用两遍点夯、一遍满夯相结合的方式进行夯击施工，再根据土体有效夯实系数最终确定夯击的次数，再按照上述设计参数，对山区公路湿陷性软土路基开展强夯施工^[6]。先以点夯的形式在软土路基施工现场沿着夯击点进行一遍夯击，一遍夯击结束后，再沿着与第一遍夯击点位置不同的点位进行第二遍的点夯，这两次点夯的夯点具体如图1所示。

在两遍点夯完成后，即可在山区公路湿陷性软土路基防变形加固施工区域内进行一遍滿夯，满夯过程中各夯印之间相互搭接1/3。当夯锤的夯击次数与夯击遍数达到设计要求，并且能够同时满足夯坑周围地面不过度隆起的条件后，即可停止夯击施工。后续再对山区公路湿陷性软土路基防变形加固施工现场进行检查，确保路基的土层结构未被破坏后，才能进行下一道工序的施工。

1.3 静力排水固结施工

在山区公路湿陷性软土路基防变形加固的静力排水固结施工工序中，该文采用了增设排水体法的施工方案^[2]。首先进行排水体的选择，一般情况下，针对山区公路湿陷性软土路基加固处理施工中都会采用袋装砂井与塑料排水板作为排水体，但袋装砂井对砂料质量要求严格且固结质量比较难以控制。但由于塑料排水板是一种由芯板、滤膜等部件构成的排水体，它不仅排水效果极佳，而且质量更容易得到控制，所以该文选择塑料排水板作为山区公路湿陷性软土路基防变形加固的排水体^[7]。然后，确定排水体的布置形式与布置间距，综合考虑山区公路湿陷性软土路基的特征和山区环境的实际情况，拟选择梅花形的方式予以布置，具体如图2所示。

基于图2所示的排水体布置形式，该文根据式（2）来计算排水体的布置间距，计算公式为：

式中，D₀——塑料排水板的有效排水直径；D₁——塑料排水板的间距；w、h——塑料排水板的宽度与厚度。通过式（2）的联立计算即可获取排水体的间距。确定了排水体的布置形式与间距后，即可进行插设塑料排水板施工。首先检验排水板质量，确保无问题后将塑料排水板与插板机进行安装，再进行施工现场的桩位测量放样，然后控制插板机移机定位。为了避免排水板插设出现问题，需要确保插板机的垂直度满足施工标准，在插板机定位精度达到要求后，即可开启插板机进行塑料排水板的插设，再将排水板桩管下插至软土路基的不透水层位置，上拔桩管至下端离地1 m左右的位置。在排水板插入软土路基后，还应将外露多余的排水板进行切割，只需留下0.2 m左右的控制长度，最后，进行排水板桩孔的回填处理。

2 实际工程应用分析

2.1 工程概况

该文研究的软土路基防变形加固施工技术实际应用区域位于重庆市黔江区正阳至青杠二级公路建设工程项目，公路路基宽度为12 m，其中，ZK2+100～ZK2+500段的路基穿越农田地段，需要处理的软弱路基长度为400 m。根据前期地勘资料及实地勘察得知，场地土层岩性特征复杂，属第四纪冲洪积层，具体土层岩性特征与物理力学性质指标如表1所示。

如表1所示，该段路基施工现场土层的地质条件复杂，第Ⅱ层、第Ⅲ层及第Ⅳ层的天然含水量与孔隙比均较大，属于湿陷性软弱土层，严重威胁公路路基的安全与稳定性，所以应用该文研究的施工技术，按照文中上述内容展开该山区公路湿陷性软土路基的防变形加固施工。

2.2 加固效果检测

在利用该文研究的施工技术进行山区公路湿陷性软土路基的防变形加固施工时，为检测软土路基的加固效果，从而判断该文研究的施工技术是否具有合理性与实用性，需要进行施工监测。结合工程的实际情况，该文以路基沉降量为变形监测指标，并采用式（3）计算出软土路基的理论沉降量：

式中，Y_t——在t时的软土路基沉降量实测值；η——经验系数；t——工期；Y₀——待定的山区公路湿陷性软土路基理论沉降量。如式（3）所示，软土路基理论沉降量Y₀为未知数据，将获取的实测数据Y_t代入公式，即可求出任意工期下的软土路基沉降量理论值。基于上述内容，该次山区公路湿陷性软土路基的防变形加固施工的沉降监测历时500 d，要求每隔50 d进行一次监测，以统计软土路基沉降量的实测值并计算理论值，具体数据如图3所示。

根据图3所示的山区公路湿陷性软土路基沉降监测数据可以得知，在动、静力联合作用下的排水固结法施工过程中，由于湿陷性软土路基会受到外力作用影响，导致其沉降量会随工期的推移而逐渐增长，但总体增长趋势会越来越小，直至趋于稳定状态即停止，表示此时的软土路基土体已经达到了固结稳定状态，路基沉降量也已经达到了最大值，最终软土路基沉降量的实测值为18.2 cm，与理论值之间相差极小，误差值仅为0.4 cm。由此可以说明，山区公路湿陷性软土路基加固施工质量良好，进一步表明该文研究的施工技术可以有效防止软土路基的变形。

3 结束语

该文对山区公路湿陷性软土路基的防变形加固施工技术进行了深入研究，提出了基于动、静力联合排水固结法的防变形加固方案和施工技术措施。文中详细介绍了软土路基防变形加固施工工序，并依托黔江区正阳至青杠二级公路建设工程实际项目，对设计的软土路基防变形加固施工技术的可行性进行了验证，得出了该文研究的基于动、静力联合排水固结法的防变形加固措施不仅可以有效提高山区公路湿陷性软土路基的安全性和稳定性，也可以为同类型山区公路路基的加固施工提供有益参考。

参考文献

[1]王安辉， 黄展魏， 张艳芳， 等. 工业废渣基固化剂加固软土路基技术及施工应用[J]. 建筑技术， 2023（16）： 2028-2031.

[2]郑莉婵， 石海洋， 师启龙. 陀螺桩结合排水固结法在软土路基工程中的应用研究[J]. 公路， 2021（6）： 63-67.

[3]张军舰， 李鹏， 殷坤宇， 等. 基于接力排水的强夯法在濱海回填区地基处理中的试验研究[J]. 水文地质工程地质， 2022（1）： 117-125.

[4]刘晏斌. 铁路隧道拱顶增加塑料排水板施工技术研究[J]. 施工技术， 2021（7）： 104-106.

[5]占鑫杰， 李文炜， 杨守华， 等. 强夯法加固堰塞坝料的室内模型试验研究[J]. 岩土工程学报， 2023（5）： 953-963.

[6]王连俊， 杨天琪， 帅宇轩， 等. 强夯垫层法对河谷区软土地基加固效果研究[J]. 公路， 2022（1）： 46-52.

[7]王俊杰， 陈祥彬， 杨洋， 等. 新型导电塑料排水板及其双层水平布置电渗排水效果[J]. 岩土工程学报， 2022（12）： 2335-2340.

收稿日期：2023-12-06

作者简介：曾华明（1965—），男，本科，高级工程师，研究方向：道路与桥梁施工质量监督管理。