软土地基上公路路基施工中的沉降控制技术

引言

随着我国交通基础设施建设的快速发展，公路建设规模不断扩大。然而，我国地域辽阔，地质条件复杂，软土地基广泛分布。软土地基具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低等特性，在公路路基施工中，若处理不当，极易引发沉降问题，导致路面开裂、沉陷等病害，严重影响公路的使用寿命和行车安全。因此，研究软土地基上公路路基施工中的沉降控制技术具有重要的现实意义。

一、软土地基的工程特性

（一）物理特性

软土一般是指在滨海、湖沼、谷地、河滩等缓慢水流环境中沉积形成的细微粒土，其成分包括碎屑物质、化学成因物质和生物成因物质的混合体。软土具有天然含水量高、孔隙比大的特点，通常天然含水量可超过液限，孔隙比大于1.0。例如，某地区软土的天然含水量平均达到 50% 以上，孔隙比在1.2—1.5 之间。

（二）力学特性

软土的抗剪强度低，天然排水抗剪强度一般低于 20kPa ，有效内摩擦角接近于零。其强度受排水条件、试验方法等因素影响较大，在固结快剪操作下，粘聚力和内摩擦角会比快剪指标大。此外，软土具有较强的触变性和流变特征，当受到扰动（如搅拌、挤压等）时，其结构连接被破坏，强度显著降低，灵敏度一般在 3—4 之间，个别情况可高达 8—9。在荷载作用下，软土会产生缓慢的剪切变形，主固结沉降完毕后还可能产生可观的次固结沉降。

二、软土地基上公路路基沉降机理分析

（一）固结沉降

固结沉降是软土地基在荷载作用下，孔隙水逐渐排出，土体体积减小而产生的沉降。软土的压缩性高，在公路路基荷载作用下，固结沉降往往占据主导地位。例如，在某高速公路软土地基路段，固结沉降量可占总沉降量的 70% 以上。固结沉降的过程与土体的渗透性、压缩性以及荷载大小、作用时间等因素密切相关。

（二）次固结沉降

次固结沉降是指主固结沉降完成后，土体在恒定有效应力作用下，由于土颗粒间的接触应力调整和蠕变而产生的沉降。虽然软土的次固结系数相对较小，但在一些工程中，次固结沉降对工后沉降的影响仍不可忽视。

（三）不均匀沉降

由于软土地基的不均匀性，如土层厚度变化、土性差异等，以及路基施工过程中的各种因素，如填土速率不均匀、加载方式不当等，容易导致路基产生不均匀沉降。不均匀沉降会使路面出现波浪、裂缝等病害，严重影响行车舒适性和安全性。

三、施工前准备阶段的沉降控制技术

（一）地质勘察与土性分析

施工前，应进行详细的地质勘察，包括钻探取样、室内试验等，准确掌握软土地基的土层分布、厚度、物理力学性质等参数。例如，采用水压式固定活塞薄壁取土器进行取样，确保取土质量，为后续的土性分析和加固设计提供可靠依据。通过对土性的分析，了解软土的压缩性、抗剪强度、渗透性等特性，以便选择合适的加固方法和施工参数。

（二）加固方案设计与优化

根据地质勘察结果和公路路基的设计要求，设计合理的软土地基加固方案。常见的加固方法有排水固结法、强夯法、复合地基法等。排水固结法适用于软土层较厚、渗透性较差的地基，通过设置排水通道（如砂井、塑料排水板等），加速孔隙水的排出，提高地基的固结度。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土等，利用重锤自由落下的冲击能来夯实土层。复合地基法是通过在软土地基中设置增强体（如桩体），与地基土共同承担荷载，提高地基的承载力和减少沉降。在设计加固方案时，应综合考虑工程成本、工期、施工难度等因素，进行多方案比选和优化。

（三）施工材料与设备准备

选用符合设计要求的施工材料，如填料应具有良好的压密特性，级配合理，含水量适宜。对于排水固结法中的排水材料，应选择透水性好、强度高的砂或砂砾。

四、施工过程控制中的沉降控制技术

（一）排水固结法施工控制

1. 排水通道设置：严格按照设计要求设置排水通道，控制砂井或塑料排水板的间距、垂直度、深度等参数。例如，砂井直径一般为 0.2-0.3m ，井距为井径的8—10 倍，常用范围为2—4m，平面上呈矩形或梅花形布置。塑料排水板的打设应确保其垂直度偏差不大于 1.5% ，板底深度应满足设计要求。

2. 加载预压控制：加载预压是排水固结法的关键环节，应根据地基的稳定性和固结度要求，合理确定加载速率和预压荷载。在低填土阶段，填土速率可以加快；而在中间阶段和高填土阶段，填土速率应由稳定监测来进行指导。当沉降量超过 10mm/ d或者水平位移超过5mm/d时，应立即停止填土，直至连续三次测量沉降均小于 10mm/d 后才能继续加载。预压期应根据地基的固结情况和设计要求确定，一般连续两个月实测沉降速率小于5mm 月可认为路堤稳定。

（二）强夯法施工控制

1. 夯击参数确定：根据软土的性质和工程要求，确定合适的夯击能、夯击次数、夯击间距等参数。例如，对于某软土地基，采用夯击能为2000kN·m的重锤，夯击次数为 8—10 次，夯击间距为 5m 。通过试验段施工，验证夯击参数的合理性，并根据实际情况进行调整。

2. 施工过程监测：在强夯施工过程中，应密切监测地基的沉降、隆起、振动等情况。采用水准仪、全站仪等仪器测量夯击前后的地面高程变化，及时掌握地基的变形情况。若发现异常情况，如夯击后地面隆起过大、沉降异常等，应立即停止施工，分析原因并采取相应的处理措施。

（三）复合地基法施工控制

1. 桩体施工质量：对于复合地基中的桩体（如水泥搅拌桩、预应力管桩等），应严格控制施工质量。在水泥搅拌桩施工中，控制水灰比、每米的水泥用量、搅拌时间等参数，确保桩体的强度和均匀性。预应力管桩施工时，应保证桩身的垂直度、桩顶标高符合设计要求，严格控制打桩过程中的锤击能量和沉桩速度。

2. 桩土复合效应：复合地基的承载力和沉降性能取决于桩土的共同作用。在施工过程中，应合理设计桩间距、桩长等参数，使桩体与地基土能够有效地协同工作。通过现场试验和监测，分析桩土应力比、复合地基的沉降规律等，为优化设计和施工提供依据。

（四）填土施工控制

1. 填料选择与处理：选择良好的路基填筑材料，必要时对填料进行改性处置。例如，对于含水量较高的填料，可采用晾晒、掺入石灰等方法降低其含水量；对于级配不良的填料，可进行筛分、拌合等处理，改善其级配。

2. 填筑方法与压实度控制：采用分层填筑、分层压实的方法进行路基填筑，控制每层的填土厚度和压实度。一般每层填土厚度不宜超过 30cm ，压实度应符合设计要求。在压实过程中，应根据填料的性质和压实设备的特点，选择合适的碾压工艺和碾压速度，确保路基的压实质量。

结语：软土地基上公路路基施工中的沉降控制是一个复杂的系统工程，需要从施工前准备、施工过程控制到沉降监测与反馈调整等多个环节进行全面把控。通过详细的地质勘察和土性分析，选择合适的加固方案和施工参数；在施工过程中，严格控制排水固结、强夯、复合地基等施工方法的质量，合理控制填筑速率和压实度；加强沉降监测，及时反馈信息并动态调整处治方案，能够有效减少软土地基上公路路基的沉降，提高公路工程的质量和使用安全性。在实际工程中，应根据具体的地质条件和工程要求，灵活运用各种沉降控制技术，确保公路建设的顺利进行。

参考文献

[1]薛瑞涛. 房屋建筑施工中深厚软土地基处理技术分析[J]. 江西建材,2023, (05): 311-312+315.

[2]张宝, 梁广朋. 建筑软土地基应力分析及分层回填施工技术[J]. 江苏建筑, 2022, (S2): 49-52.

[3]张晓辉. 建筑工程施工中软土地基处理技术的应用[J]. 城市建筑空间, 2022, 29 (S1): 201-202.