公路軟土地基設計研究及分析

王迎春

（寧夏公路勘察設計院有限責任公司，寧夏銀川750001）

0 引言

隨著我國經濟的快速發展，為了促進區域之間的經濟交流，滿足人們日常出行需要，我國基礎設施日漸完善。公路工程作為承載物資和客運流通的基礎設施，其建設水平凸顯社會發展水平。據調查，截至2020年，我國公路通車里程大約510 萬km。根據2%的復合增長率，預計2021年全國公路總里程約為520萬km；預計2026年，全國公路總里程約為574 萬km。我國地大物博、幅員遼闊，不同區域的地形地貌、水文地質等自然地理特征存在較大的差異，工程建設條件差異性大。所以想要確保公路工程順利、高質量建設，就應該結合工程水文地質條件，做好公路工程地基設計。軟土地基是公路工程中較為常見但難以處理的地質情況之一，必須進行有針對性的科學設計，確保軟土地基滿足各項技術規范及指標要求，才能夠科學合理地進行工程建設與施工。

1 軟土地基的特點

軟土地基作為一種常見的水文地質條件，在公路工程建設時，需要針對軟土地基進行特殊設計與處理。軟土地基一般分布在江、河、海洋、湖泊、水塘、盆地、多雨山間洼地等位置。

軟土地基自身具備含水量大、天然強度低、壓縮性高等諸多特點，若處理不當，在進行公路工程建設的過程中，很容易出現穩定性差等問題，造成路基裂縫、不均勻沉降等公路病害。軟土地基常用的處理方式有換土、排水砂墊層、反壓護道、拋石擠淤、混凝土攪拌等諸多方式進行處理。在軟土地基處理的過程中，應該結合軟土地基各項指標參數及相關的工況條件，科學合理地制定設計處理方案。結合當前公路行業規范對軟土地基的定義，軟土地基是指強度較低、壓縮性較高的軟土弱土層，在軟土地基中一般具有一定的有機物質。日本等國家，將軟土地基定義為“主要由黏土、粉土等微顆粒含量較多的松軟土，空隙大的有機質土組成”。軟土地基周圍地下水位一般較高，在軟土地基上進行工程建設，很容易出現建筑物沉降問題。軟土地基一般是第四紀沉積物，在江河湖海周圍、河流沿岸地勢低洼的地帶，地表常年積水，或者大量喜水植物在自然生長的過程中形成有機質。所以，在進行公路工程建設施工時，必須要正確認識并合理處理軟土地基，確保其滿足實際工程的建設需求。

2 公路軟土地基設計的意義

2.1 有利于提升路基承載力

軟土地基自身的含水量相對較大，一般含水量高達20%～70%，并呈現淤泥、液塑態，承載力低，很難滿足公路施工的實際需求。在施工過程中，應結合實地工況，按照施工需求和施工要點，選擇科學合理的設計方案；根據合理的工序，分層填筑與碾壓，并實時進行質量檢測和控制，確保軟土地基承載力滿足公路工程的建設要求。

2.2 有利于避免沉陷、裂縫出現

若軟土地基處理不當，很容易出現承載力不足、穩定性差等問題。在車輛反復作用和碾壓之下，或者降水等氣候因素作用下，公路工程很容易出現裂縫或者沉陷問題。要想有效避免此類情況，須做好現場調查，并借助地質勘查結果制定出軟土地基設計處理方案。認真落實軟土地基的處理技術，杜絕裂縫、沉陷等問題出現，有效提升公路工程質量。

2.3 有利于延長公路工程壽命

公路工程軟土地基處理不當，很容易出現承載力不足、裂縫、沉陷等諸多質量問題。在后期公路工程應用時，增加維修難度和養護費用，縮短公路工程的使用壽命。在公路工程設計階段，結合實際情況開展軟土地基的設計與處理，把握軟土地基的處理要點，并且強化每一道工序管理，從而不斷增強地基的穩定性和可靠性，杜絕不均勻沉降等諸多問題。在節約維修成本的基礎上，延長公路工程的使用壽命。

3 公路軟土地基常見的處理技術

3.1 軟土換填技術

軟土換填技術是軟土地基處理比較常見的技術手段之一，對于深度在3m 以內的軟土層可考慮運用軟土換填技術進行處理。在處理過程中，使用人工與機械配合的方式完成具體工作。一般需要先將軟土挖除干凈，將土方運送到指定地點，可與煤渣、砂礫、碎石等摻配，按照一定的比例和厚度填筑到基坑當中。選擇這些材料的主要原因是，這些材料具備一定的硬度，可以強化整個路基的承載力和穩定性。這些材料的壓縮性相對較低，能夠滿足施工的具體要求。為了不斷提升施工質量、確保公路路基的穩定性，應該采用分層填筑的方式，對換填材料進行充分碾壓，以便于路基滿足工程建設的需求。

3.2 排水固結技術

排水固結技術也是公路軟土地基處理的一種高效率的技術手段，軟土地基的強度能夠借助排水固結技術來實現，并且不斷提升軟土地基的承載力。在實施排水固結之前，須結合地質的實際情況，確保空隙水能夠順利排出。需要提前在施工現場完成加載預壓工作，或者將豎向排水管設置在軟土地基當中，逐級進行重量加載，以便于積水排出。借助排水固結技術，能夠有效增強地基的抗剪強度和穩定性。在施工中，排水系統可以采用水平排水體和豎向排水體，加壓系統包括降低地下水位、聯合法等。還有一些施工單位會結合施工現場的情況，適當地選擇真空或堆載技術手段。所以，加壓系統的選擇必須要結合施工現場的實際情況，以便于確保施工效果達到相關技術要求。

3.3 強夯技術

強夯技術也是一種比較常見的軟土地基處理方式。在工程施工的過程中，填筑碎石、強夯一般是同時進行的。這樣可以讓碎石在地基當中形成碎石墩體實現預防沉降、提高地基承載力的作用。強夯技術手段可以加強軟土地基的承載力，借助人工填土、黏性黃土等處理技術，換填渣土、碎石等諸多材料，在起重設備、夯錘、運輸裝卸設備的作用下實現強夯。

3.4 高壓旋噴注漿技術

高壓旋噴注漿技術也是比較高效的軟土地基施工技術。在工程施工的過程中，應先做好注漿管鉆機噴射工作，確保在地基土體內注入20MPa 高壓漿液，以便在地基內形成水泥土增強體。鉆機是在施工過程中比較常見的設備，施工方法包括單管法、一重管法、二重管法等。旋轉鉆頭適用于軟土地層鉆進施工，可以讓漿液和土體更好地固結在一起，并且形成堅硬的結構。在碎石土、淤泥、黏性土的加固處理當中，應該提前對工程實際情況進行分析和研究，明確高壓旋噴注漿技術是否適用，相關人員必須要明確施工環境，準備好空氣壓縮機、鉆機、制漿機等設備。

4 公路軟土地基設計處理技術的案例分析

4.1 工程概況

該項目為烏瑪高速惠農區至石嘴山段，起點位于惠農區南與石嘴山農林牧場之間，與烏瑪高速內蒙古段相接。路線自起點向西布設，經尾閘鎮北，設置惠農南互通與國道109 連接，上跨國道109 后轉向西南，在潘家莊與京藏高速公路交叉，設置紅果子樞紐互通實現與京藏高速公路的交通轉換。繼續向西下穿包銀高鐵、上跨包蘭鐵路后轉向西南沿國道110 東側布設，經簡泉農場，跨簡濱公路，沿第二農場渠西側繼續向南布設，設置石嘴山北互通連接省道302 和世紀大道，至大武口城區段設置星海湖特大橋沿濱湖大道東側布設，跨平汝鐵路至山水大道設置石嘴山互通，繼續向南跨星光大道、沙湖大道至大武口南，通過設置石嘴山南互通與烏海至瑪沁公路石嘴山至銀川段相接。路線全長57.6km。

4.2 地質水文特點

該項目位于石嘴山市惠農區和大武口區境內，賀蘭山山脈以東，巖性變化較大。黃河沖積平原區主要以第四系全新統粉土、粉砂為主。

賀蘭山山前沖洪積平原區主要由第四紀全新統洪積粉質黏土、砂、卵、礫石層構成；湖泊（星海湖）主要由第四紀全新統湖積粉質黏土、粉土層組成。市境地表水系由黃河干流，黃河一級支流都思兔河、水洞溝，賀蘭山山地溝谷，黃河引水排水渠系，平原低地集水湖沼組成基本骨架，絕大多數水量屬黃河過境水。地下水類型主要為第四系松散堆積層孔隙水，分沖積、沖洪積平原孔隙水和湖積平原孔隙水兩種。項目沿線主要不良地質現象有：強震區、飽和砂土液化。該項目特殊性巖土主要有軟土、鹽漬土及季節性凍土等。在設計階段重點詳細勘察了其分布范圍，并進行試驗分析，采取了相應的處治措施。

4.3 公路軟土地基設計處理方案設計

結合該工程，通過工程地質調繪、靜探、鉆探、挖探、取樣、室內土工試驗，編制出勘察報告，通過分析確定該工程使用高壓旋轉噴注漿技術。并且在區域合理設置高壓旋噴樁，科學控制樁與樁的排距和孔距，為了確保軟土地基的處理效果滿足工程建設要求，并聯合使用二重管法施工。在進行工程施工時，使用高壓漿泵讓施工過程獲得充足的壓力以及流量，并且對各項參數進行合理設計（見表1）。

表1 施工參數一覽表

技術人員在施工之前，需要進行旋噴樁靜載壓板試驗，確定軟土地基處理效果，明確該技術手段可以滿足公路工程建設需求，并且具備穩定的沉降量，其累計的沉降量也在標準范圍當中。所以，在該工程軟土地基設計處理中，應用高壓旋轉噴注漿技術手段，具備科學高效性，可以提升承載力，確保整體路基的可靠穩定性，并且實現相關施工標準的要求。

4.4 公路軟土地基設計處理技術應用要點

4.4.1 強化現場勘查

在進行公路軟土地基設計處理之前，詳細分析工程的地質情況，科學合理地借助多種勘查方式，實事求是地對工程建設現場各項內容進行分析。明確公路軟土地基設計處理過程中潛在的風險與安全隱患，提出有效的措施。勘察部門也應該進行監督把關，明確具體工程位置，并且掌握軟土的深度，為后續公路軟土地基設計處理奠定良好的基礎。

4.4.2 規范技術操作

明確軟土地基處理技術規范及各環節的施工技術重點，制定出明確的公路軟土地基設計方案。仔細研讀地質勘查報告，制定符合本地公路軟土地基設計處理的技術規范內容。技術人員對施工人員進行崗前培訓，并進行技術水平考核。在施工處理之前，進行技術交底工作，讓每個施工人員都認識到施工的重點和難點，強化每個施工人員自身專業水平，從根本上強化公路軟土地基設計處理的質量。

4.4.3 做好驗收把關工作

驗收把關是確保公路軟土地基設計處理質量的關鍵。驗收單位和施工單位都必須肩負起驗收的責任，尤其是要注重階段性的驗收工作，及時發現工程質量存在的問題。此外，對于工程整體質量也應該進行科學合理的評估。在進行工程驗收時，驗收人員應該結合所采用的技術特點，配合相應的監測手段，確保獲取的參數具備理想的參考價值，并且充分展現出公路軟土地基設計處理各個環節的真實情況，為工程后續修復和檢修奠定良好的數據信息基礎。

5 結語

總而言之，公路軟土地基是比較常見的病害類型。在進行公路軟土地基設計處理時，必須要結合工程實際情況，做好前期的勘查并且制定出完善的公路軟土地基設計方案，明確各個環節施工技術、施工處理要點，確保公路軟土地基設計處理質量，使公路建設項目高質量、穩定實施，促進我國公路網絡構建，展現出我國公路建設的高超水平。