公路工程施工中软土地基处理技术研究

引言

公路工程软土地基处理对保证工程质量和安全至关重要。由于软土地基承载力小，压缩性大，透水性较差，直接进行施工将引起路基沉降和变形，从而严重地影响公路使用性能及寿命。

1.公路工程施工中软土地基处理技术概述

在公路工程施工中，软土地基处理技术是确保路基稳定性与工程质量的关键环节。软土地基具有含水量高、孔隙比大、压缩性强、抗剪强度低等特点，若处理不当，易导致路基沉降、开裂及路面不均匀变形等问题。目前，常用的处理技术需依据地质条件、工程要求及成本预算等因素综合选择。例如，换填垫层法通过挖除软土并换填砂石、灰土等材料，提高地基承载力，适用于浅层软土处理；排水固结法借助砂井、塑料排水板等排水体，加速土体固结，降低孔隙水压力，改善地基强度，多用于深厚软土层；深层搅拌法利用水泥或石灰作为固化剂，通过搅拌机械与软土强制混合，形成具有整体性的桩体或墙体，增强地基稳定性；复合地基法如碎石桩、CFG 桩等，通过桩土共同作用分担荷载，提高地基承载力与抗变形能力。

2.公路工程施工中软土地基处理技术

2.1 排水固结法

排水固结法就是在公路工程软土地基处理时，利用改善土体排水条件及施加预压荷载等手段促使软土孔隙水流出，土体固结沉降以达到提高地基强度和稳定性目的的一种技术。该方法核心在于构建排水系统（例如砂井，塑料排水板）与加压系统（堆载预压，真空或联合预压）的协同作用：首先在软土地基上按照设计间距铺设排水通道以减少孔隙水的排出途径，然后采用堆填土方，砂石等重物体或者抽真空的方式形成负压的方法，使得土体受到附加应力的作用而排水固结。其适用于淤泥、淤泥质土、冲填土等透水性差的饱和软黏土地基，尤其适合处理沉降要求高的路段（如桥头路堤）。施工时需控制排水板插入深度与间距、预压荷载大小及持续时间，确保地基沉降速率满足设计标准（若连续两个月的沉降量在 5mm^⋅ 月以下）。这种方法的明显优点是能够提前实现地基沉降量的 90% 或更多，从而显著增强土体的抗剪强度。然而，由于施工周期相对较长，因此需要与整个工程周期进行适当的协调，在进行堆载预压时，需要使用大量的填缝材料，而在真空预压过程中，必须确保密封膜的完好性以保持负压的效果。

2.2 强夯法

强夯法是利用重锤（通常 8\~40t）从高处（ 6～25m ）自由落下产生的冲击能，对软土地基进行强力夯实，使土体颗粒重新排列组合，孔隙被挤压封闭，以增加地基密实度和承载力的一种处理技术。其作用机理包括动力密实（对于无黏性土，如砂土）、动力固结（针对黏性土）和动力置换（针对淤泥等软土），通过分遍夯击（一般 3\~5 遍）实现地基加固：第一次夯击是将夯点按照正方形或者梅花形排列，进行间隔性夯击，减少孔隙水压力的聚集，然后逐次减小夯点间距，降低夯击能量，最终用低能满夯封闭表层孔隙。这种方法对于砂土，粉土，黏性土和杂填土地基都是适用的，对于饱和软黏土则需要配合碎石桩和其他置换措施来避免出现“橡皮土”的情况。施工前需通过试夯确定最佳夯击能力、夯击次数及间歇时间（软土需要相隔 3\~4 周的时间等待孔隙水压力的消散），同时需采取防震措施（如开挖隔振沟）减少对周边建筑的影响。强夯法具有施工效率高、加固深度大（可达 10m 以上）、成本较低的优点，但是会产生较大的振动和噪声，而且对高饱和度软土的加固效果会受到排水条件的限制，因此需要配合排水措施来使用。

2.3 桩基处理法

桩基处理法就是在软土地基上布置桩体把上部结构荷载转移到深层坚硬土层或者岩层中去，以提高地基承载力和控制沉降为目的一种技术。根据成桩方式，可分为预制桩（例如，混凝土预制桩，钢桩等）和灌注桩（例如，钻孔灌注桩，沉管灌注桩等）：预制桩采用锤击、静压等方法下沉到地基中，桩身的质量得到了控制但是施工噪音较大，容易出现挤土效应；灌注桩是在成孔的基础上灌注混凝土而成的桩体，其适应性强，受周围环境的影响不大，但是需要对孔底沉渣和混凝土的灌注质量进行控制。桩基设计需根据软土层厚度、荷载要求确定桩长、桩径及桩间距，常采用端承桩（对于深层具有硬持力层的情况）或摩擦桩（适合软土层厚，硬层埋深较深），也可与承台组合形成桩基础。施工中需注意预制桩的接桩质量与打桩顺序（避免土体偏移），灌注桩的泥浆护壁与钢筋笼定位，成桩后需通过静载试验、低应变法等检测桩身完整性与承载力。该方法适用于对地基变形要求严格的路段（例如高速公路的互通区，桥梁墩台等），能有效抵抗较大垂直荷载与水平荷载，但成本较高，且需考虑软土固结对桩身产生的负摩阻力影响，必要时可采用桩土复合地基（如 CFG 桩）优化承载性能。

2.4 土工合成材料法

公路工程软土地基处理采用土工合成材料法，即采用高分子聚合物为原料，以土工布，土工格栅和土工膜为载体，以其具有加筋，隔离，排水和防渗作用来提高地基性能。这种方法是在软土层上铺土工合成材料，在有效地分散荷载和降低沉降差的前提下，利用其高强度和抗拉性能来提高地基整体抗拉强度和抗变形能力。如土工布可以利用纤维之间的孔隙构成排水通道来加快软土的固结；土工格栅通过网格结构与土体之间的机械连接，有效地限制了土体的侧向移动，从而增强了地基的承载能力。施工时需要结合软土特性合理选择材料种类，例如高含水率软土应优先选择排水性能好的复合土工布进行施工，且铺设过程中要保证材料的平整和搭接牢靠，以免起皱或破损。这一技术有着施工方便，受环境影响较小以及能够有针对性地提高地基特定性能的优点，常被应用在路堤基底加固和软土边坡稳定治理等情景中，能够显著增强公路路基稳定性和耐久性。

2.5 其他处理技术

除了以上方法之外，公路工程软土地基的处理还有强夯法，碎石桩法，水泥土搅拌法和 CFG 桩法。强夯法是以重锤高落差撞击地基，借助冲击力和振动将软土致密固结而成，适合处理厚而低饱和度的软黏土及杂填土基础，其施工效率较高，但是需要控制好振动对于周围环境的影响。碎石桩法采用振动或撞击成孔再充填碎石组成桩体并与其周围土体构成复合地基的方法，以桩体排水作用和应力分担来增强地基的承载力，特别适用于渗透性差的饱和软黏土的处理。水泥土搅拌法则是利用深层搅拌机械将水泥浆与软土紧密混合，从而形成水泥土桩体，这样可以利用水泥的固化作用来提高土体的强度，对有机质含量少的软土地基有很好的应用效果，并能有效地控制沉降。CFG 桩法（水泥粉煤灰碎石桩）通过钻孔灌注混凝土形成刚性桩，与桩间土、褥垫层共同作用，适用于对地基承载力要求较高的路段，能显著提高地基的抗压强度与稳定性。

结束语

总之，在我国公路建设飞速发展的过程中，软土地基处理技术得到了不断的进步与提高。排水固结法，强夯法，桩基处理法以及土工合成材料法的运用有效地解决了软土地基所引发的工程难题，提升公路工程整体质量与使用寿命。今后，在新材料和新技术层出不穷的情况下，软土地基处理技术也会越来越多样化和高效化，从而为中国公路建设事业提供更稳固的技术支撑。

参考文献：

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[2]刘鑫.高速公路软土地基在施工中产生的危害及处理策略探究[J].汽车周刊,2024,(09):101-103.