公路施工中的軟土路基處理技術探討

張躍坪

（四川公路橋梁建設集團有限公司機械化施工分公司，四川 成都 610200）

0 引言

軟土路基是指天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的軟弱土層。尤其是在沿海地區以及南方地區，由于其地形地貌多以軟土地基為主，這類路基在公路施工中會造成路基承載力不足、路面沉陷等問題的發生，這就需要對其進行有效處理。但軟土路基的穩定性較差，在長期作用下極易發生變形和沉降問題，從而對公路工程的正常使用造成影響。因此，為提高公路施工質量和使用壽命，應在施工中加強對軟土路基處理技術的研究和應用。

1 軟土路基的特點和成因

1.1 特點

軟土路基是指由于土壤顆粒間的空隙較大，孔隙率高，含水量大，以及其內部結構比較松散等原因而形成的一類特殊類型的地基。軟土路基的特點主要包括以下3 個方面。

（1）含水量高。軟土中含有大量的水分，通常在30%以上。這也是軟土與其他土壤類型最大的不同之處之一。軟土的含水量高會導致其強度變弱，容易發生沉降和變形等問題。

（2）承載力低。由于軟土的孔隙度大，內部空隙多，因此其承載能力較低。軟土的孔隙度越大，它的承載能力就越低。這也是為什么軟土路基需要進行加固和改良的原因之一。

（3）穩定性差。由于軟土的強度較低，容易發生沉降和變形等問題。軟土的強度主要取決于其孔隙度、孔徑分布、黏聚力等因素。如果這些因素不協調，就會導致軟土路基的穩定性較差，容易發生沉降和變形等問題。

1.2 成因

導致軟土路基產生病害問題的主要原因有以下3 點：①地形地貌條件復雜，軟土地基含水量較高，且分布范圍廣泛，在施工時，若不做好地基處理工作，會導致地基承載力不足。②部分地區地形地貌較為復雜，軟土路基上存在著大量的軟土顆粒和雜物。③軟土地基的含水量較高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的特征使其對公路工程施工質量造成影響。因此在施工時應加強對軟土路基的處理。

2 軟土路基的危害

（1）沉降變形。由于軟土的孔隙度大，內部空隙多，因此其承載能力較低。當道路荷載超過其承載能力時，軟土路基會發生沉降變形，導致道路不平、坑洼等問題。這些問題不僅影響道路的使用效果和安全性，還會導致車輛行駛時的顛簸和震動，對駕駛員和乘客的健康產生不良影響。

（2）水土流失。軟土路基的含水量高，容易發生水土流失問題。在雨季或強降雨天氣下，軟土路基容易被沖刷，導致土壤流失嚴重，甚至形成泥石流等自然災害。這些災害不僅會破壞道路和周邊環境，還會對人民生命財產造成威脅。

（3）路面損壞。軟土路基的穩定性差，容易發生沉降和變形等問題。這些問題會導致路面的不平整和損壞，影響道路的使用效果和安全性。此外，軟土路基還可能存在其他問題，如地下水位上升、地基沉降、地面塌陷等，這些問題都可能對道路的安全性和穩定性造成影響。

3 常見的公路軟土路基處理技術

3.1 表層處理法

軟土路基表層處理法是一種常用的軟土地基處理方法，主要是通過進行開挖溝槽或盲溝，以及鋪設透水性好的砂礫或碎石等材料的方法，排除地表水，以達到提高地表強度、防止地基局部剪切變形、保證施工機械作業的作用。常見的軟土路基表層處理法包括：①表面排水法。用于地表面極軟弱的情況，對土質較好因含水量過大而導致的軟土地基，在填土之前，地表開挖溝槽，排除地表水，同時降低地基表層部分的含水率，以保障施工機械通行。②擠實砂樁法。適用于路堤高度小于兩倍極限高度（在天然軟土地基上，基底不作特殊加固處理而用快速施工方法修筑路堤的填筑最大高度），軟土層及其硬殼較薄，或軟土表面滲透性很低的情況。

3.2 強夯法

強夯法是一種常見的軟土地基處理方法，可以有效地加固軟土地基，提高其承載力和穩定性。強夯法的工作原理是通過吊裝設備，將重錘提升到一定高度后，讓重錘自由下落，通過重錘下落時形成的重力勢能來對地基土體進行動力夯擊，使土體產生強制壓密而減少其壓縮性，從而提高路基的承載力和穩定性。強夯法適用于軟弱黏性土、砂礫土、淤泥質土等軟土地基的加固處理。主要是通過重力勢能和動能之間的相互轉化來讓土體更加密實，提升路基的強度、承載力。但在軟土路基強夯處理中會出現較大噪音，因此，不宜用于居民區附件的公路施工中。

3.3 排水固結法

排水固結處理法是通過施加荷載，使軟土地基中的孔隙水排出，從而達到固結的目的。排水固結法主要包括以下步驟。

（1）準備工作。清理地基表面，去除松散物質和雜物。

（2）施加荷載。施加一定的荷載，如重錘、重物等，使地基產生變形和破壞。

（3）排水固結。施加荷載后，通過排水的方式，使孔隙水排出，從而使軟土地基中的土體固結。

（4）卸載。荷載逐漸卸除，使軟土地基逐漸恢復原狀。

排水固結法的優點是操作簡單、成本低廉、適用范圍廣，但也存在一些缺點，如對地基的要求較高、處理時間較長等。因此，在選擇排水固結法時需要根據具體的情況進行綜合考慮。需要注意的是，在進行排水固結處理時，應根據設計要求和現場實際情況，選擇合適的排水通道和排水層厚度，并嚴格控制排水固結處理的時間和壓力，以確保軟土地基處理效果的最佳化。同時，在進行排水固結處理時，應注意安全防護措施，確保操作人員的人身安全。

3.4 水泥深層攪拌法

水泥深層攪拌法是一種加固軟土路基的成熟方法，它是利用水泥等材料作為固化劑，通過特制的深層攪拌機械，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強制攪拌，由固化劑和軟土共同作用形成抗壓強度比天然土體強度高、具有整體性和抗水性的樁柱。該方法適用于淤泥、淤泥質土、粉質黏土、粉土及飽和性土等軟土地基，施工深度通常可達20m[1]。

4 公路施工中的軟土路基處理技術應用要點

在公路施工中，為有效提高軟土路基的承載力，應結合實際情況選擇合理的處理方法。但由于軟土地基具有自身特點，其實際情況較為復雜多變，在采用不同處理方法時應根據實際情況對其進行靈活運用，以提升軟土路基處理效果，保證公路工程施工質量。水泥攪拌樁技術在公路軟土路基處理中具有很多優勢，例如，水泥攪拌樁技術可通過就地攪拌水泥和軟土來充分加強地基；水泥混合工藝在施工過程中不會引起噪音和灰塵污染。

4.1 工程概述

某公路工程，總里程為21.36km，穿過了復雜的地質條件，其中超過2.36km 的路段為軟土路基，路基含水量比較大，承載力比較差，難以滿足公路施工對路基強度和承載力的需求，需要對軟土路基進行科學有效的處理。本工程軟土路段，采用水泥深層攪拌樁處理技術，嚴格施工的每個細節，取得的良好效果，可為類似工程施工提供參考。

4.2 施工準備

水泥深層攪拌樁處理軟土路基前需要做好的準備工作主要包括以下方面。

4.2.1 場地清理

在水泥深層攪拌樁施工前需要提前對施工現場進行平整處理，全面清除水泥深層攪拌樁所在區域障礙物，若施工現場存在石質材料、樹根、建筑垃圾、生活垃圾等，需要清理干凈。若遇到地下溶洞、水井可用粗砂進行回填，然后通過整平機進行平整處理，以便施工機械設備能夠在施工現場順利移動和鉆進[2]。

4.2.2 測量放線

為精確定位每根水泥深層攪拌樁的具體位置，本工程在施工前，采用全站儀進行測量放線，精確定位中心樁號和處理邊樁，確定好的樁位通過竹片或者鋼筋頭進行標記，在施工中要加強保護，避免樁位發生變動。

4.2.3 機械設備

本工程軟土路基深度比較大，對處理質量的要求比較高，為保證每米固化劑噴射量能夠達到設計要求，在正式鉆進施工前，需要好對機械設備檢查，保證機械設備的傳動系統、加減壓系統、液壓系統以及固化劑噴射機都處于良好的運行狀態，嚴禁機械“帶病”作業。尤其需要注意的是鉆頭的直徑不能小于樁徑，且鉆桿的長度要大于設計樁長3m 以上，鉆孔深度滿足設計要求。

4.2.4 施工材料

在采用水泥深層攪拌樁處理公路軟土路基時，用到的主要材料是水泥，水泥質量和性能直接關系到軟土路基的處理效果。因此，在正式施工前，需要對水泥質量進行全面檢測。本工程采用了42.5 級普通硅酸鹽水泥，保證水泥的燒失量、細度、凝結時間、強度等指標全部滿足設計要求。凡是進入施工現場的水泥，必須有質保證書，合格證等，且進入施工現場后還需進行試驗室抽樣檢測，各項指標全部滿足要求后方可使用。

4.3 鉆機就位

施工準備完成后，即可參照測量放線的結果，將水泥深層攪拌機開到指定的樁位上進行對中操作，若施工現場地面起伏不平，要通過加設鋼墊、木墊等方法進行調整，以保證機架處于垂直狀態。控制樁位對中誤差不超過10mm，并于機架正面和側面各懸掛一個重心錘，用于對垂直度的校正[3]。

4.4 制備水泥漿液

按照攪拌桶的容積制備水泥漿液，并根據設計要求合理控制水灰比、水泥摻入量。按照樁體的長度，計算出水泥用量、用水量。為保證水泥深層攪拌樁施工的連續性，可通過攪拌的桶數來控制深層攪拌樁水泥用量，每臺深層攪拌機上需要設置獨立的水泥庫，每天施工完成后都需要對制備的水泥漿液進行復查。若因機械故障出現了停止送料情況，為防止發生漿液離析問題，要持續開啟攪拌機進行攪拌。

4.5 攪拌下沉和提升速度

各項工作全部準備到位后，啟動攪拌機，下放鋼絲繩，嚴格按照0.5m/min 的速度進行下沉。在攪拌下沉施工中如果遇到硬質土層，要適當降低攪拌速度，按照設計方案的要求，進行帶水鉆進，當鉆頭穿過硬質土層之后立即停水。當攪拌鉆頭掘進到設計位置之后，立即關閉灰漿泵停止噴漿，重復進行多次下沉攪拌，促使土體能夠和水泥漿液達到充分攪拌，保證漿液分布的均勻性。下沉速度按照0.5m/min 的速度進行控制，下沉到設計樁底的標高位置后，要立即停止下沉。若在下沉攪拌施工中，因攪拌機故障出現了停漿問題，需要及時將攪拌機鉆頭下沉到停漿點以下約0.5m 的位置，等漿液恢復之后，再進行噴漿提升。當重復下沉到原深度后，需要再次開啟灰漿泵，并及時開展二次注漿，按照第一次注漿工藝繼續施工[4]。

4.6 沖洗輸漿管和檢查鉆頭

當水泥深層攪拌樁成樁之后，需要用清水全面沖洗輸漿液管路，以免漿液固化后后引起輸漿管堵塞問題，并及時清除鉆頭上的土層，詳細檢查鉆頭情況，若存在損壞或者磨損情況要及時更換或者焊接維修，以免影響下一根深層水泥攪拌樁施工。

4.7 質量檢測

當深層水泥攪拌樁成樁之后為驗證施工質量是否達到設計要求，本工程進行了單樁復合地基靜載試驗。在成樁后的深層水泥攪拌樁上放置荷載板，荷載板的中線能夠和試驗樁的中心相一致，利用千斤頂通過高壓油泵控制，并通過固定在基準梁上的百分表來監測沉降量，本工程采用靜載試驗法來驗證深層水泥攪拌樁的質量，當加載量達到或者是超過設計承載力的2倍時，停止加載[5]。監測結果顯示，本工程單樁復合地基總沉降量在4.5～15.5mm，且在整個加載過程中未出現明顯的陡降段，在卸載過程中整體回彈比較好，綜合評定質量優良，滿足了本工程施對軟土路基處理的要求。

5 處理軟土路基時需要注意的問題

在公路施工中，軟土路基處理技術具有一定的復雜性，需要通過多項技術手段共同使用來完成。例如：深層攪拌樁法、高壓噴射注漿法、塑料排水板處理法等。此外，還應注意以下3 點問題。

（1）加強施工設計，合理選擇軟土路基處理技術，保證軟土路基處理質量。在選擇軟土路基處理技術時，應根據軟土路基特征以及處理對象的具體情況進行全面分析和判斷，合理選擇最佳的軟土路基處理技術。

（2）在施工過程中應嚴格控制施工工藝、技術參數等，加強對施工現場的管理工作。

（3）對軟土路基處理技術的應用效果進行全面檢驗與分析評價。加強對施工現場管理人員及相關技術人員的培訓工作，提升其專業技能和綜合素質水平。

6 結語

綜上所述，結合實際案例，分析了公路施工中的軟土路基處理技術，分析結果表明，在當前我國公路軟土路基處理過程中，所采用的多種技術手段和方法效果均較好。所以，相關人員應采取有效措施和手段對其進行處理。在處理過程中，要注重合理選擇軟土路基處理技術手段與方法。同時還要對施工中可能出現的問題進行分析與總結，并采取有效措施進行處理，以提高公路工程軟土路基處理效果和質量，保證公路工程整體質量。