软土处理技术在公路施工中的应用

2015-03-21赵正宽

黑龙江交通科技 2015年1期

赵正宽

(铜仁公路管理局工程处)

1 引言

随着公路建设的不断发展，交通量的不断增长和对公路通行能力、服务水平要求的越来越高，公路设计速度和相关线形指标也随着提高，从而出现部分路段经过软土等不良地质区域成为不可避免的事情。所以就需要做好公路软土路基的处理工作，确保公路工程建设的质量，对公路软基的处理要作为公路路基施工的重中之重，结合工程的实际情况，采取切实可行的措施，合理运用不同的软基处理方法。在近几年公路工程软土路基施工过程中各地总结了不少经验和理论，本文主要针对软土的特性来对软土路基的处理措施展开讨论。

2 软土的特性和对路基的不利影响

(1)相比较通常情况下土体的状况，软土路基中土的含水量一般较高，含水量能够达到20%以上，要超出土的液限范围，软土的塑形指数主要集中地15 ～20 左右。

(2)软弱土层的土体的孔隙率一般较高，过大的孔隙率影响到了土的压缩特性和固结作用的发生过程，特别是部分过大的空隙较为孤立，直径较大，虽然不会对土的渗透性造成较为明显的影响，但是对图的压缩特性影响较为明显，另外粒间空隙和粒内大空隙由于群殴分布范围较广，容易形成联通体系，对土体的空隙率、压缩性和固结过程都会产生较为明显的影响。

(3)软土压缩性性大，其压缩性随液限的增大而增大。

(4)软土路基土的渗透系数较小，其发生固结作用的过程较为缓慢，即使时间一定的外部荷载，也难以在短期内提高土体的强度。

(5)软土的抗剪强度与排水条件两者紧密联系在一起，在外部荷载的作用之下，土体在一定条件下发生排水固结作用，其强度会随着所施加的有效荷载的增加，如果在一定条件下，软土没有发生排水固结作用，土体的强度会随着剪切变形的增大而减小，同时其强度也会随着荷载的增大而增大。

(6)软土在外部荷载不变的条件下，土体的变形随时间而增加。

(7)软土自身具有一定的结构稳态，一旦其结构发生破坏，土体的强度就会明显下降，严重的话会发生土体流动。随着时间的增长，在不受外部荷载继续作用的情况下其强度会有所恢复，但一般不能恢复到原来结构的强度。

综上所述，如果在路基施工过程中路基土为软土，不做好软基的处理会导致道路在使用过程中出现不同程度的破坏。软土的强度很低，承载力不足，承受荷载能力有限，软土的压缩性较高，对道路带来的不均匀沉降也较为明显的。路基沉降过大，会导致路堤失稳，路面开裂;在桥头位置处会产生桥头错台，也会引起涵管的弯曲和路基路面横坡的变化，甚至造成道路的破坏。所以从高标准出发，严格的做好农村公路软土地基处理，已成为农村公路建设中的重要组成部分。

3 软基处理方式

3.1 水泥搅拌桩法

在公路施工中对软土路基的处理中采用水泥搅拌桩主要是利用水泥的水化作用以及更土之间发生的化学反应，从而形成具有一定结构强度的桩体，就能够起到提高路基承载能力的作用，从而避免在道路通车后产生不均匀沉降，提高了路基的整体稳定性。目前在公路软土路基处理中主要采用的是干法和湿法两种不同的水泥搅拌桩。干法主要是利用水泥粉来作为增强土体强度的固化剂，施工简单、方便，但是水泥粉的用量不宜控制。湿法施工工艺，其成桩的质量能更为精确地控制，形成的桩体较为均匀，强度较高，同时湿法成桩的长度相比干法也要长，但是湿法施工中要严格控制水的用量。

3.2 换土垫层法

如果软土地基的冲刷较小，其承载力和变形达不能满足路基设计和丝攻的要求，同时路基土中软土层厚度较薄时，可采用换土垫层法进行这部分厚度较浅软土层的处理，换土垫层法施工简单，造价低。换土垫层法就是讲软土部分挖除，再换填工程特性良好的材料，常用的换填材料主要有砂石材料，换填材料的性能要保持稳定、无侵蚀性等，换填之后要对换填料进行分层压实。进行软土换填要保证换填的厚度，从而保证足够厚度的换填层能够避免别发生剪切变形的软土层破坏，从而保证路基的承载能力。针对不同的换填材料，其工程性质有所不同，这也使得其应力分布有所差异，但从其各自的承载能力来看，其极限承载力较为接近。

不透水基层材料直接与软弱土层连接在一起时，软弱地基中的水由于外部荷载的作用会出现绕不透水基层材料两侧流动的现象，这种情况下在路基土的底部会导致固结作用的发生过程较为缓慢，同时也会致使土体内部空隙水压力的升高，严重的话会影响到路基的整体强度。进一步一起路面整体结构的塑性破坏还可能导致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险，在软弱路基土之下加设透水性能较好的砂垫层和砂石垫层等垫层材料，可以在软弱土层收到外部荷载作用时，使得土体内部中的水分通过垫层迅速排出路基工作范围以外，孔隙水压力得以迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性破坏。

3.3 土工合成材料加筋

土工合成材料加筋在公路软基处理中的主要功能是结合其他软基处理工艺来共同提高路基的稳定性，能够有效的减小路基沉降，土工合成材料在软土地基中是通过给土体加筋的方式来提高土体的抗拉强度。设置在软土地基中的土工合成材料利用自身优越的强度和韧性等力学性能能够有效的将路面荷载传递到基层的部分进行均匀分散，从而是地基受力更加均匀，防止局部荷载集中导致路基破坏。土工合成材料的造价低和技术含量相对较低，能够广泛应用与农村公路中软土地基的处理。在实际使用过程中要注意结合其他软土地基处理方式共同使用，同时也要控制好土工合成材料使用的深度、位置。

3.4 排水固结法

排水固结法主要是利用土体自身的重量，同时结合土基或者损失沉井、沙井等排水设施，通过逐级加载的方式，使得路基土中的水分通过空隙会排水设施排出，从而土体逐渐固结，并发生沉降，最终达到提高路基承载力的目的。采用排水固结法处理农村公路施工中的软土地基问题要遵循的一个主要原则是在铺筑上面层之前路基的整体沉降要趋于完成或部分完成，这有利于保证公路待通车后不会产生不均匀性沉降。另外要注意的一个问题是由于公路表现为带状结构，所以其在横断面方向上所受到了外部应力较小，这也是控制路基不均匀沉降采取措施时一个需要注意的问题。

排水设施和加压设施是构成固结排水的两个主要组成部分，常用的排水设施主要有诸如沙井、塑料排水板等的竖向排水设施和水平排水设施。加压设施可以采用真空法、堆载法和降低地下水位法等。在固结排水的过程中要建立完善的排水系统，增加土体内部水分排出的途径，缩短排水的距离，提高排水的效率。加压设施的主要作用是利用外部荷载增加路基土收到的固结压力从而加速路基土固结作用的发生。