软土地基处理技术在公路工程施工中的应用探讨

关键字: 公路工程; 软土地基; 处理技术

一、引言

在公路施工中离不开对软土地基方法的正确选择 , 在针对复杂多变的软土地基情况下 , 针对性的采取相应措施就可以更准确的进行公路工程软基处理 , 这样就在施工成本得以减少的同时也为交通运输业发展和人民群众生活道路的顺畅带来了保证。由此可见 , 对软土地基处理工艺在公路工程施工中的应用中具有至关重要的意义。

二、软土地基的特性

软土地基是强度低、压缩量较高且多含有机物质的软弱土层，主要特征包括高压缩性、抗剪强度低、透水性小、触变性、流变性、不均匀性等。软土地基的高压缩性主要归因于其孔隙比大（>1）、高含水量及低容重等特性，同时富含有机质、腐殖质和生物气体，导致土体压缩变形显著且长期难以固结稳定；其低抗剪强度则与土体以淤泥、泥炭及有机质为主的结构组成密切相关。软土的渗透性较差，在垂直方向的透水性极低，严重制约排水固结效率，不仅延长建筑物沉降周期，还会在加载初期产生较高的孔隙水压力，削弱地基承载力。软土还具有显著的触变特性，原状土虽具有一定结构强度，但受扰动后结构迅速破坏，强度急剧下降甚至液化，在振动荷载作用下易诱发侧向滑移、沉降及基底隆起等问题。同时，软土表现出明显的流变行为，在持续荷载作用下变形随时间持续发展，致使长期强度显著低于瞬时强度。由于软土层中常夹杂粉细砂透镜体，其水平和垂直方向具有显著变异性，这种不均匀性极易导致地基产生差异沉降。

三、公路施工中软土地基管理的重要性

公路路基作为道路工程的基础结构，其施工质量直接决定着整个工程的建设品质。作为路面结构的承载体，路基的任何微小变形都会通过各结构层传导至路面，进而影响行车性能。尤其值得注意的是，路基施工质量与路面平整度存在显著相关性，当平整度不满足规范要求时，不仅降低行车舒适性，更会危及交通安全。对于软土路基而言，若处理不当，在运营期间极易出现路基沉降、边坡滑移等病害，严重威胁道路运营安全。

鉴于路基工程承担着传递车辆荷载、支撑路面结构的重要功能，其施工质量控制成为公路工程建设的关键环节，而其中软基处理技术更是重中之重。在公路工程建设中必须采用科学合理的软土地基处理方案。要提升软基施工质量管理水平，关键在于选择适宜的地基处理工艺并优化施工技术。可见软土地基处理技术的合理应用对于保障道路工程质量具有决定性作用。

四、公路软土地基管理方法与运用

软土地基处理的目的，是借助换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋及热学等手段对地基土进行加固，从而改良地基土的工程性质，具体包括提高地基的抗剪强度、减小地基的压缩性、优化地基的透水性能、改善特殊土的不良地质属性。其最终目标是增强地基的稳定性与承载能力。软土路基常用的处理方式有以下几种。

1. 换填垫层法

该技术适用于软弱土层厚度较薄的路基处理工程，其核心工艺是将路基基底范围内的软弱土层部分或全部开挖置换，回填具有较高强度、良好稳定性且无腐蚀性的优质填料（通常采用透水性优良的砂砾材料）。从工程经济性角度考虑，该方法最适宜的处理深度为 0.3～3m ，尤其针对软弱层厚度在 1～2m 的沼泽地带基处理效果显著。需注意的是，当软弱土层过厚时，采用此方法将导致土方挖填工程量大幅增加，显著提高工程造价成本。

2. 强夯法

强夯法由法国 Menard 技术公司于 1969 年研发成功，是一种典型的地基动力压实技术。该技术采用 8~30t 的重锤，从 8～20m 高度自由下落，产生 500～8000kN⋅m 的冲击能量。通过土体中产生的冲击波和动应力作用，可显著提升地基承载力、改善土体压缩特性，并有效提高土层均匀性，从而控制差异沉降。工程应用表明，该技术具有工艺简便、加固效果显著、经济效益突出等优势，已在全球范围内得到广泛应用。实践证实，其对各类土质均能取得理想的技术经济效果。但需特别注意的是，在加固饱和软土时，必须配套设置排水通道，形成复合地基处理体系，以确保加固效果。

3. 水泥搅拌法

水泥搅拌法是把水泥类材料当作固化剂，通过专门的深层搅拌机在地基深处，将软黏土与水泥浆就地强制搅拌混合。首先会发生水泥分解，经水化反应生成水化物，之后水化物产生胶结作用，与土颗粒发生粒子交换，再通过粒化作用和硬凝反应，形成具备一定强度与稳定性的水泥加固土。以此来提高地基的承载能力，改变地基土的物理力学性能，实现加固软土地基的目的。

4. 抛石挤淤法

抛石挤淤法是一种针对流塑状高灵敏度淤泥地基的强制置换处理技术。其核心原理是通过集中抛填石料，利用自重或附加外力（振动 /强夯 / 卸载等）破坏淤泥结构，实现软土置换。施工时需遵循以下技术要点：一是抛投顺序控制，采用 " 中部突进、两侧扩展 " 的抛填方式，首先集中抛填路堤中部形成挤淤核心区，待中部稳定后逐步向两侧延伸，促使淤泥向路基外侧排出。二是地形适应性处理，当软土层存在明显横向坡度时，应采取 " 高处向低处 " 的定向抛填策略，并在低侧适当增加抛石量以平衡挤淤效果。三是分层压实工艺，按粒径分级抛填大块石料，待石料层露出水面后，采用25kJ 以上冲击式压路机进行多遍强夯压实，最后铺设土工合成材料反滤层后方可进行上层填筑。该技术特别适用于含水量 >50% 的流塑状淤泥地基处理，通过形成石料骨架结构可显著提高地基承载力（可达 150kPa 以上），但需配合位移监测控制挤淤变形量。

5. 排水固结法

排水固结法是通过设置竖向排水体（砂井 / 塑料排水板）和施加预压荷载，加速软土地基排水固结的地基处理方法。其技术原理包含两大系统：一是排水系统，通过竖向排水体缩短孔隙水排出路径，将原有排水距离从数米缩短至 0.5-1.2m 。二是加压系统：采用分级堆载预压（荷载强度通常为 80-120kPa）或真空预压（真空度 ⩾85kPa ）促使孔隙水排出。主要工艺包括：普通砂井法、袋装砂井法、塑料排水板法等竖向排水体施工，配合堆载预压、超载预压或真空- 堆载联合预压等加压方式。该法可使地基承载力提升 2-3 倍，工后沉降减少 30%-50% ，特别适用于处理厚度大于 4m 的饱和软黏土地基。

6. 碎石桩加固法

碎石桩是通过振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中钻出孔洞，再将碎石挤压到土中，形成由碎石构成的大直径密实桩体。施工时，一方面借助振动器的强烈振动，让软弱粘土、砂性土的颗粒重新排列并振动密实；另一方面依靠振动器的水平振动力，在添加碎石填料的过程中，通过碎石对土层进行挤压密实。碎石桩与桩体之间的土层共同构成复合地基，以此来提高地基的承载能力。

五、结语

公路工程软土地基开挖时 , 工作人员必须仔细进行实地考察 , 仔细了解软土地基基本状况 , 进而选用正确的处理方法 , 有针对性的进行处置作业。通过严格按照工艺、掌握设计要领并按照规范进行 , 可以改善软土地基的质量 , 提高基础路面的强度和安全性 , 避免沉降、开裂的现象出现, 使路面工程达到良好运行状态。

参考文献

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