公路工程中软土路基设计与处理分析

2018-05-10毛成功

建筑与装饰 2018年4期

毛成功

中交铁道设计研究总院有限公司东北分公司辽宁沈阳 110034

路基属于公路工程中尤为重要的组成部分，其承受路面及填土的重量，并且还承受路面行车的荷载，所以路基设计备受人们的重视。在实际工程项目中，一般都会遇到软土路基的情况。在软土路基工程项目实施过程中，如果不使用可靠的措施，会导致路基沉陷或者坍塌，由此导致公路破坏，无法正常使用。那么本文就对软土路基设计及处理方式进行理性分析，针对性地提出设计方案。

1 软土的性质分析

一般公路工程中淤泥和淤泥质土都为软塑状态，在其结构扰动之后，就会导致出现剧烈损失，所以淤泥质土一般都为流动状态。软土的特点包括：

其一，具有较高的含水量及孔隙比，此特点对软土压缩性及抗剪强度具有直接的影响；

其二，土体渗透性较低。软土结构渗透系数一般都在1*10-5-1.10-6cm/s之间，因此种土体渗透系数较低，并且含水量比较高，其不仅能够延缓土体固结，还能够在加荷初期出现高孔隙水压力，对地基整体强度造成影响。

其三，较高的压缩性。软土的压缩性比较高，其压缩系数大，并且压缩系数都是在土液限及天然含水量不断增加过程中增加。此种土体结构基于荷载作用，在变形量扩大过程中，整体变形不均匀，以此增加了变形稳定时间。

其四，较低的土体抗剪强度。软土结构的此种特点和软土加荷速度、排水固结条件具有密切的联系，其和围压大小没有联系，排水条件下抗剪的强度一般都是自固结程度增加过程中增加[1]。

其五，蠕变性和触变性。软土地基性质比较差，具有较大的不可预见性，所以如果在设计和施工过程中出现疏忽，就会导致出现质量事故。

如果软土地基堆料不当，没有根据标准分层填筑，或者填土过快、碾压不当，都会导致路堤失稳。在进行软土路基施工过程中，没有进行地基处理的路堤容易出现滑塌，通车之后的整个路段都会出现不均匀沉降。另外，如果使用的填料具有较大的块石，运料无法均匀卸土，那么就会降低软土路基的强度，从而使软土路基遭到破坏。所以，在工程实践中，要使用正确设计方法，合理实现软土路基处理，克服其不利因素，以此保证软土路基能够长期稳定的使用[2]。

2 软土路基的设计和处理

2.1 软土路基的设计需求

一般来说，软土地区不仅包括湖海，还包括河滩等地方，所以要想做好软土路基施工过程，就要一边施工一边观察，从而及时发现问题并且上报，便于有效的解决。要根据施工图纸的具体需求认真施工，并且为了能够对工程科学性进行保证，就要事先进行软土路基的施工试验，在小块试验区中实现小范围施工，根据施工图纸是否能够满足预期目标进行检验。假如可以满足目标，就可以扩大施工范围。如果无法满足，就要及时制定方案整改。在对软土地段路基工程进行处理的过程中，要做好准备工作和沉降测试，从而避免影响到工程质量。

2.2 软土路基的处理方法

（1）砂垫层法。铺筑砂垫层属于软土路基最常用的浅层处理方法，一般都是在松软并且较湿的表面使用，以此形成填土底层排水，使地基强度得到有效提高，对土中抗剪强度进行有效补充，从而避免因为缺乏局部承载力导致路基填土和软土地基混合，降低路堤不均匀的沉降。此方法可以应用到软土层比较薄，并且施工之后沉降量较低的地段中[3]。

（2）粉喷桩。使用粉喷桩对软土地基进行处理是使用专门的设备，根据压缩空气喷射水泥，并且在加固深层软土中实现原位搅拌压缩，将周围的水分进行吸收，从而出现一系列化学反应，以此形成具备一定强度的水泥桩体，其和土之间的相互作用能够形成复合地基，通过处理土体，能够提高其承载能力，并且还能够提高抗侧向的变形能力。粉喷桩的施工步骤为：其一，使场地平整，精准的测量放轴线和桩位；其二，使搅拌机就位并且对其调平，使其和桩位的误差在50mm以下，搅拌轴的垂直度偏差要在1%以下；其三，将搅拌机启动，预搅下沉，钻到设计的厚度；其四，提高粉喷的搅拌，在将其提升到停灰标高的时候，要慢速原地搅拌两分钟；其五，全桩长重复性的进行搅拌，直到粉喷桩的材料均匀；其六，在钻机提高到地面0.5m的时候，将喷粉停止；其七，将钻机进行移动，施工下根桩；其八，对地基进行养护、取样及送检[4]。

（3）排水固结法。此种方法主要是针对天然地基，或者先在地基中实现砂井等竖向排水体的设置，之后使用建筑物自身重量逐渐增加。或者在建筑物建造之前，要先在场地中进行加载预压，以此排除土体中的孔隙水，逐渐的进行加固，地基出现沉降，并且强度也在不断提高。其还能够对软黏土地基稳定及沉降等问题进行有效解决，使地基沉降能够在预压加载过程中完成，从而使建筑物在使用过程中不会出现较大沉降及沉降差。另外，还能够提高地基土抗剪能力，以此使地基承载力及稳定性得到有效提高。此种方法属于软基处理过程中最为经济的方式，其具有良好的加固效果，并且能够降低施工之后的沉降量作用。

3 软土路基的处理实例

对于某省份内陆连接港口主要公路穿越区特殊土的地基进行处理，其主要目的就是使地基承载力提高，降低沉降。

3.1 沉降计算

通过对某公路原本实验成果分析，表示此地区软黏土层为超固结状态，其程度从东向西加强。在优化过程中使用沉降量估算方法使估算结果能够满足实际需求。表1为公路穿越区沉降量的计算结果，通过结果表示，设计过程中只是使用正常固结土压缩指数对沉降结果进行计算会提高沉降，尤其是超固比较大的路堤导致偏差就会较大。实践表明，为了精准测量先期固结压力，要求具有高质量试样，使用正确资料整理及实验方法。实验观测资料表示，Pc值会在应变速率增加过程中提高，其在出现之前使用P/P1=0.5，每级的荷载为24h，能够得到接近原位Pc值[5]。

表1 公路穿越区沉降量的计算结果

3.2 沉降控制方法

在以公路现场实际测量沉降曲线为基础，计算各个典型断面观测点满足工作之后沉降对应的沉降速率，将其作为施工的标准，具体为：

其一，路堤填筑期。对于软土来说，要对其填筑的速率进行控制，使其能够和地基固结速率相互适应，以此降低附加的沉降量。对于一般路堤，原本地面沉降率要在10mm以下，或者孔隙水的压力系数≤6。其二，堆载预压期。桥头与一般路堤在到达某个路床顶面之后，在原本地面连续两个月实际测量沉降速率要比3～5mm小。其三，重载预压期。在路堤到达路床顶面之后，在原本地面连续两个月实际测量沉降速率要在8mm以下。其四，在对沥青混凝土下层填筑过程中，在路堤施工到达基层顶面之后，要在原地面对沉降速度进行两个月的测量。其五，为了能够有效满足车辆在桥头高速运行过程中的平稳性需求，要在桥头设置塔板，要求桥头沉降导致的纵坡变化在0.4%～0.6%之间，沉降的差要在3～4cm以下，使其为初期的养护标准。

根据以上标准，对于路堤施工的全过程进行动态控制，使其能够满足施工总工期及沉降率需求，保证各个结构层施工的厚度，降低路面工程厚度的变动[6]。