关于公路路基设计中软基处理设计研究

一、引言

公路作为交通基础设施的重要组成部分，其建设质量直接关系到交通运输的效率和安全。在公路建设过程中，路基设计是关键环节，而软基处理又是路基设计中的重点和难点。软土地基具有含水量高、压缩性大、抗剪强度低等特性，若处理不当，极易导致路基出现沉降、失稳等问题，严重影响公路的正常使用和行车安全。

随着我国公路建设规模的不断扩大，遇到的软土地基情况也日益增多。不同地区、不同地质条件下的软土地基性质差异较大，这给软基处理设计带来了更大的挑战。因此，深入研究公路路基软基处理设计，选择合适的处理方法，对于提高公路建设质量、保障交通安全具有重要的现实意义。本文旨在通过对公路路基软基处理设计的研究，为相关工程实践提供技术参考和指导。

二、软基处理设计研究分析

软基处理设计是公路路基设计核心，目的是改善软土地基性质，提高承载力和稳定性，减少沉降。设计时需综合考虑多种因素。软土性质是首要因素，不同成因、地质年代的软土物理力学性质差异大。如滨海相软土含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低；湖沼相软土可能含较多有机质，影响处理方法适用性。软土厚度和分布范围也关键，厚层软土需有效处理且深度足够，分布不均匀需局部或分区处理。公路等级和设计荷载是设计依据，高等级公路对沉降要求严，需可靠处理方法；设计荷载影响地基承载力要求，进而影响处理方案。施工条件包括场地地形地貌、周边环境、工期等，如在居民区施工要选对环境影响小的方法，工期紧则优先选周期短的方法。环境因素如地下水位、周边水系也会影响设计，需采取防护和排水措施。不同软基处理方法适用范围和优缺点不同。排水固结法适用于饱和软粘土地基，通过设置排水通道加速固结沉降，提高强度，但施工周期长，固结时沉降大，影响周边环境。强夯法适用于碎石土、砂土、低饱和度粉土与粘性土等地基，通过夯击能使土体密实，提高承载能力，但对周围环境影响大，高饱和度软土处理效果不佳。因此，设计时要根据具体情况进行地质勘察和分析，选择合适方法或组合，并进行合理计算和分析，确定处理参数，确保设计安全经济。

三、强夯置换加固法施工

3.1 置换粒料要求

置换粒料选择至关重要，应具有良好的级配，能紧密填充夯坑形成稳定置换体。一般最大粒径不宜超 200mm，避免夯击时架空影响密实度。粒料需有一定强度和稳定性，能承受上部荷载，如碎石压碎值一般不大于 30‰ 。常用置换粒料有碎石、卵石、矿渣等，来源广、成本低、工程性能好。选择时要考虑与周围土体相容性，避免不均匀沉降。如周围土体为粘性土，置换粒料应有一定亲水性。此外，含泥量应控制在 5% 以内，过高会降低强度和稳定性。

3.2 加固施工工序

施工工序包括场地平整、测量放样、夯点布置、夯机就位、夯击施工、填料与夯击交替进行、满夯等。首先平整场地，清除杂物和障碍物，压实使表面平整度和压实度满足要求，一般平整度偏差不超过 ±50mm 。然后测量放样确定夯点位置，夯点布置均匀合理，一般采用正方形或梅花形，正方形布置时夯点间距 3 - 6m，梅花形布置可适当调整。夯机就位后按设计夯击能进行第一次夯击，提升夯锤到预定高度自由落下冲击压实土体。第一次夯击后填入一定量置换粒料，填至夯坑的 1/2- 2/3 深度。再进行第二次夯击，如此交替填料与夯击，直至夯坑深度达到设计要求。过程中要注意夯锤提升高度和夯击次数，确保置换粒料和周围土体充分密实。最后进行满夯，对整个加固区域低能量夯击，消除裂缝和松散层，提高整体性。满夯夯击能一般为主夯击能的 1/3- 1/2 ，夯击次数 2 - 3 击。

3.3 强夯技术要求

夯击能选择要考虑软土性质、厚度和设计要求，较薄软土层用较小夯击能，较厚软土层用较大夯击能，一般控制在 1000-- 5000kN∙m 。夯击能过小加固效果差，过大可能导致周围土体隆起或破坏建筑物。夯击次数根据现场试验确定，每个夯点夯击次数不宜过多，以免过度扰动土体，一般为 6-12 击，可通过试夯观察夯坑沉降量、隆起量和土体密实度确定。夯击间隔时间根据土体渗透性和孔隙水压力消散情况确定，渗透性好的土体间隔时间可短，为 3 - 7 天；渗透性差的土体间隔时间可长，为 7-15 天。夯锤形状和重量影响夯击效果，一般采用圆形或方形夯锤，圆形夯锤直径 2-3m ，方形夯锤边长 2 - 2.5m，重量根据夯击能与落距关系确定。夯击时要严格控制落距和方向，落距偏差不超过 ±100mm ，方向垂直向下，避免偏夯。

3.4 路基回填处理法

回填材料选择要考虑路基设计要求和当地材料供应，应具有良好的压实性能和稳定性，如砂砾、碎石土等。砂砾粒径符合规范，最大粒径不超过 100mm ，级配良好；碎石土中碎石含量 30%-70% 。回填要分层进行，每层厚度根据压实设备性能和设计要求确定，振动压路机每层 200-300mm ，静碾压路机每层 150-200mm. 。每层回填后用合适压实设备压实，确保压实度达到设计要求。压实度检测采用灌砂法、环刀法等，不同等级公路压实度要求不同，高等级公路路床顶面以下 0-80cm 范围内压实度不低于 96%。回填时要注意路基排水，设置排水设施避免积水，如路基两侧设排水沟，断面尺寸和坡度根据排水量确定。还要重视路基边坡防护，采取有效措施防止坍塌，如植草防护、浆砌片石防护等，根据边坡高度、坡度和地质条件选择。

3.5 真空预压技术

施工前清理平整场地，铺设砂垫层作为水平排水通道，厚度 500-- 800mm ，砂料用中粗砂，含泥量不超过 5%。然后在砂垫层上铺设密封膜，用 2 - 3 层聚乙烯或聚氯乙烯薄膜，拼接牢固，拼接宽度不小于 2m，采用热合或粘接。铺设后安装真空泵和射流泵等抽气设备，开始抽气，监测膜下真空度，及时调整设备参数，确保真空度不低于 80kPa，初期尽快达到设计要求。真空预压持续时间根据软土性质和设计要求确定，一般数月甚至更长时间。过程中定期监测地基沉降和侧向位移，沉降监测用沉降板，侧向位移监测用测斜管。根据监测数据分析地基固结情况，调整施工参数。当沉降速率连续一段时间小于规定值时，可停止抽气。

3.6 水泥喷粉技术

施工前平整场地，调试设备确保搅拌机械正常运行。场地平整后压实，使表面平整度和压实度满足要求。然后进行桩位放样，确定搅拌桩位置，布置根据地基承载力要求和软土分布情况，一般采用正方形或梅花形。搅拌机械就位后搅拌下沉，通过喷粉装置将水泥粉体均匀喷入土体并搅拌，下沉速度 0.5-1 . 0m/min 。下沉到设计深度后提升搅拌机械，继续喷粉和搅拌，提升速度 0.5- 0 .8m/min。施工参数如水泥掺入比、搅拌速度、提升速度等根据软土性质和设计要求确定，水泥掺入比一般为 12%- 20% 。施工完成后检测搅拌桩质量，用钻芯取样法检测桩体强度和均匀性，钻芯取样数量根据桩的数量和规范要求确定，一般每

50 根桩至少取 1 根。

3.7 排水固定技术

设置排水通道加速排水固结，常用塑料排水板、砂井等。塑料排水板排水性能好、耐久性强、施工方便，铺设时按设计要求确定间距和深度，用插板机插入地基，间距 1.0 - 1.5m，深度根据软土厚度和设计要求确定。为防止土体侧向位移，设置土工格栅等加筋材料，土工格栅强度高、抗拉性能好，能约束土体侧向变形。铺设时保证与土体紧密结合，采用合适锚固措施，层数和间距根据地基变形要求和土体性质确定，一般每隔一定厚度铺设一层，搭接长度不小于 200mm，用 U 型钉固定。

3.8 置换法

根据地质勘察资料确定软弱土层范围和深度后开挖，注意边坡稳定性，采取支护措施，如设置挡土板、打入木桩。较深基坑分层开挖，每层 2 - 3m。换填材料分层填筑，每层厚度根据压实设备性能和设计要求确定，填筑后压实，确保压实度达到设计标准，检测方法与路基回填处理法相同。置换法处理效果明显，能快速提高地基承载能力，但施工工程量大、成本高，适用于软弱土层较薄的情况，厚度超过 3m 时可能不经济。

3.9 处理效果检测

检测是软基处理施工后的重要环节，评估处理效果是否达到设计要求。常用现场试验方法有静力触探试验、标准贯入试验、平板载荷试验等。静力触探试验测定土体锥尖阻力和侧壁摩阻力，了解土体力学性质和强度变化，处理后土体锥尖阻力应比处理前显著提高，提高幅度根据设计要求确定。标准贯入试验通过标准贯入器打入土中一定深度所需锤击数评价土体密实度和强度，处理后土体标准贯入击数应满足设计要求，比处理前提高一定比例，具体比例根据软土性质和处理方法确定。平板载荷试验在地基表面放置刚性平板，逐级加载测定平板沉降量，确定地基承载能力和变形特性，结果应符合设计要求，地基承载力特征值不低于设计值，沉降量在允许范围内。

还可采用室内试验方法，如土工试验，对处理前后土样进行物理力学性质测试，对比分析处理效果。通过多种检测方法综合运用，全面准确评估处理效果，为后续施工提供依据。若检测结果未达设计要求，应及时分析原因，采取补救措施，如进行二次处理。

四、软基处理设计中的常见问题及解决措施

4.1 处理方法选择不当

可能因对软土性质和工程要求了解不充分，或对处理方法适用范围和优缺点认识不足导致。如高饱和度软土用强夯法可能无法达到加固效果，还会导致土体液化。解决措施是进行详细地质勘察，充分了解软土性质、厚度、分布范围等情况。深入研究各种处理方法原理、适用范围和优缺点，结合工程要求选择合适方法，必要时进行现场试验确定最佳方案。

4.2 处理参数确定不合理

处理参数直接影响处理效果，如夯击能过小、排水板间距过大等会导致处理效果不佳。解决措施是根据地质勘察资料和设计要求，结合规范和经验公式合理确定处理参数。关键参数可通过现场试验优化调整，施工过程中严格按设计参数施工，加强监测和控制。

4.3 施工质量控制不严

施工质量控制是关键环节，填料质量不合格、压实度不满足要求等会影响处理效果，甚至导致工程质量事故。解决措施是建立健全施工质量控制体系，加强对施工人员培训和管理，提高质量意识和技术水平。施工过程中严格按施工规范和设计要求施工，加强对原材料、施工工艺和施工质量检验检测，不合格工程及时整改。

五、结论与展望

5.1 结论

公路路基设计中的软基处理复杂重要，关乎公路质量和运营安全。强夯置换加固法施工要严格控制置换粒料、加固工序、强夯技术等环节。其他软基处理方法各有特点和适用范围，应根据实际情况选择合适方法或组合。处理效果检测必不可少，通过科学方法评估处理效果，为后续施工提供保障。同时要解决处理方法选择不当、处理参数确定不合理、施工质量控制不严等常见问题。

5.2 展望

未来公路建设技术不断发展，软基处理技术将创新完善。一方面，加强新型软基处理材料和设备研究开发，提高处理效率和质量，如研发更高强度、更好排水性能的新型置换粒料和排水材料，以及更高效、环保的施工设备。另一方面，注重软基处理技术智能化和信息化应用，利用传感器、物联网、大数据等技术，实现对施工过程实时监测和智能控制，提高施工精准度和可靠性。建立软基处理数据库和模型，预测和评估处理效果，为设计提供科学依据。

此外，加强软基处理技术标准化和规范化建设，制定更完善的规范和标准，提高软基处理工程整体水平。公路建设中应高度重视软基处理设计，探索应用新技术、新方法，提高处理水平，确保公路工程质量和安全，为我国公路交通事业发展做贡献。

参考文献：

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[7] 浅谈公路路基设计 . 李家峰 . 四川水泥 ,2016(12)

[8]  公路路基设计中的常见问题及解决对策 . 徐祖杰 ; 何中鹏 ; 李永忠 . 交通世界 ,2017(12)

作者简介 ：周田 男（1992.01）汉 本科 安徽省枞阳县 现有职称：中级工程师 研究方向：道路与桥梁工程