路桥软土地基施工技术研究

卢汉民

（中交第三航务工程局有限公司厦门分公司，福建 厦门 361006）

“要想富先修路”。当前我国的公共交通事业日益发达，我国各地人民政府都非常重视路桥基础工程方面的投资和发展。确保路桥基础工程满足人民出行的正常使用，提高路桥基础工程的施工质量是根本保证。然而路桥基础工程很多都存在一些软土地基路段，在施工过程中若未处理好软土地基的质量病害，则会给道路桥梁正常使用埋下极大的危害隐患。随着我国科学技术力量不断发展壮大，处理软土的方法多种多样，在施工过程中必须做出适当的决策，合理选择软土地基施工技术方法。

1 软土地基特点分析

软土指的就是淤泥、淤泥质土、泥炭和泥炭质土等，其属于高自然孔隙率、高自然水分、低剪切强度以及高可压缩性细粒土壤。对于具有软土的地基，需要处理在具有软土的区域中建造的地下土壤。在填筑路堤时，必须考虑由于荷载引起的滑移破坏和长期沉降问题而引起的软底的稳定性。

1.1 高可压缩性和流动性

软土型地基土具有高可压缩性和流动性。软土的水分含量高，堆积密度相对较低，软土中一般含有一些腐植物、可燃性气体以及微生物，故压缩性高，长期不易达到稳定，而且在受到外力条件影响的时候极易发生沉降问题。在上部荷载持续作用及外部荷载影响下土的变形会随时间而增长，导致容易发生强度改变，使得强度不足，极易引起地基边坡不稳定。

1.2 较强的抗剪性

软土地基土具有较强的抗剪性。柔软的土壤含有黏性的结构性沉积物，因此原始土壤在受到破坏之前具有一定的结构强度，但是一旦外部荷载被破坏，结构非常容易受到破坏，土质强度迅速降低，甚至可能很快变成稀释状态。当软土地基受到外部振动应力时，很可能会发生不良影响，例如挤压、下沉和底部表面两侧的打滑。由于软土地基层中含大量夹粉细砂透体，在垂直以及平面方向会呈现明显差异性，容易造成软土地基产生不均匀沉降。

2 软土地基危害的原因

2.1 软土地质原因

在工程施工过程中，往往存在某些地段勘察报告、设计图纸不够准确，没有详细说明该路段地基属于软土地质，必须进行软土地基处理才能确保工程施工质量的现象。在此种情况之下，在软土不良地质路段施工路堤填筑，由于填料的自重不断增加，路基会产生不均匀压缩沉降及变形位移，使地基造成失稳，路堤发生沉降。如路基上有建筑结构物，软土地基沉降随时间增长会使建筑结构物发生开裂和破坏。

2.2 路基填料原因

路基填料不符合要求会造成地基强度不够等不良软土地基病害，在路面荷载的作用下容易产生失稳、塌方及不均匀沉降，导致路基不同程序的破坏。一般来说，以下类型的填料不适合用在道路路基填充中：（1）严禁使用草坪、树根、家庭垃圾和腐殖质等路堤填充物。（2）强烈膨胀的土壤、有机土壤、淤泥、冻土、泥炭和含超标的可溶性盐的土壤不应直接用于填筑道路。如果因填料限制等因素确定要在使用过程中，需要采取某些技术措施将其移除，并且只有在检查测试符合蓝图和规格后才能使用。（3）在水灾地区或土壤季节性冻结的地区的道路上，不应直接用泥土填满。（4）对于细粒土壤，如果流体限制＞50%，可塑性指数超过26，并且水含量不适合直接压缩，则不要将其直接用作路堤的填充材料。如果确实需要使用该条件，则需要采取某些技术措施，在检查设计图纸和规格后才能进行操作。（5）浸水路堤、三背回填等特殊部位必须采用渗水性良好的填料。

2.3 排水不畅原因

水对软土基质构成严重威胁。软土地基的自然水分含量高，渗透率低，假如排水不畅，

积水会渗入地基内部层状结构，导致地基强度降低、稳定性变差。在外部承受一定荷载、土体本身自重及外部水温度变化影响因素下，容易引发路基表面出现开裂、凹陷、变形、死水等各种病害。在一部分道路与地下水发生碰撞的情况下，土壤靠近水，必须填充有渗透性填料。压实层表面必须控制在2%～4%的双向横坡，同时要应用防水技术，才能在其上填充高渗水率的填料。渗水性好的填充物的斜坡不能用低透水的填充物覆盖。

3 软土地基施工技术在路桥施工中的具体应用

3.1 替代法

替代方法在软土处理技术中使用最为广泛。用砾石、砂石、碎石和矿渣等更好的土壤材料，通过多层压实来替代软土底部的贫瘠土壤，使地基具有较好的承载力，持力层比较稳固，增强了地基物理力学性能，提高地基抵抗上面荷载作用下发生沉降及变形破坏的性能。该方法应用效果较好，但是质地较好材料的费用往往比较高，考虑到工程成本的问题，一般在软土层厚度≤3m的时候使用较为合适。

3.2 强夯法

强夯法是一种比较常见的软土地基处理施工技术，此方法的原理类似于处理动态硬化的技术，并且主要使用机械设备进行动态压缩。底座的紧凑性被纵向冲击的动能所致密，提供了更坚实的基础。在动态压缩期间，一般要在地表铺设碎石或矿渣等垫层，施工前要做好排水降水处理设施，在基础上安装垂直排水管，并使用降雨法将地下水位降至固结线以下。强夯过程一般采用铸钢锤或钢筋砼锤，当夯实地基时候，夯锤宜选用底面积较大的。要选择具有代表性的路段作为试夯区域，面积要在500m2以上，测试冲压确定设计参数，例如冲压时间，单个冲压能量，冲压路径和间隔时间。强夯分为主夯、次夯、满夯三种进行，当单击夯击能＜2000kN·m时，最后两次夯击时的平均夯下沉量控制≤50mm；当单击夯击能在2000～4000kN·m时，最后两次夯击的平均夯下沉量≤100mm；当单击夯能大于4000kN·m时，最后两次夯击的平均夯下沉量≤200mm。强夯法成本低，简单、方便且易于操作。适用于各种贫瘠的土壤，例如在压实搓成中，如何处理非均质的回填土、砾石和软土、低饱和度淤泥、黏土等，软土的主要区域通常具有良好的补强效果，但效果较差，适用于高度饱和的黏土。

3.3 固结处理法

水泥搅拌桩的原理是，水泥搅拌桩使用大大增加了基层软土的强度，并提高了基层的承载能力。水泥是硬化剂的主要组成物，所以在实际施工中，普通级硅酸盐水泥必须符合要求，同时使用搅拌桩机将水泥和土壤混合，进而使水泥和土壤形成各种物理和化学反应，形成复合地基，提高承载能力和弹性模量。

在水泥搅拌桩技术主要包括粉末喷涂和砂浆喷涂两种类型，也是加固软土地及的主要方法。粉喷水泥搅拌桩的设计原理是将水泥粉喷入预定的孔中，并使用机器将水泥颗粒与孔中的土壤颗粒完全混合。由于水泥，泥炭和软土中水分含量高的软土的硬化作用，需要等待有效的加固。当软土基质的水分含量介于20%～70%时，通常可采用喷涂水泥粉的方法，这种方法可使软土地基得到有效加固，保证施工质量。

3.4 预压法

预压法也是软土地基处理的一种常用方法，在实际应用中包括堆载预压和真空预压法两种。

堆载预压是在施工上部结构前先在软土地基表层放置一定的静荷载，一般是利用土料、砂石料、货物等建筑材料的重量，堆载一段时间后，土壤沉降，压缩软基中的土壤并除去载荷，以实现基体的预压实效果。该方法简便易行，对施工器具要求不高，但考虑到地基极限荷载等因素限制，仅适用于厚度较大、施工工期比较短的饱和软土地基。

真空预压法的建设遵循排水系统、真空系统、封闭系统和排气通风的建设步骤，其原理为：在软土表面上预先安装中等厚度的沙垫，然后安装不透气的塑料膜和垂直排水装置，通过真空和负压除去软土中的水分。真空预压法环保、实用、成本低、不形成淤泥，补强深度接近10m，主要适用于软土性质很差、工期紧、土源缺乏的软土地基处理。

将预加载和真空预加载结合使用时，必须根据预真空加载设计的要求保证真空压力达到设计要求并且稳定以后，继续进行预加载，继续抽气。在安装过程中必须在膜上放置保护材料如土工布等。

3.5 水泥粉煤灰碎石桩法

水泥粉煤灰碎石桩法也叫CFG桩法，是一项比较传统的处理技术，效果比较明显，普遍用于路桥工程施工中。其主要是通过振动沉管灌注施工方法，在软土地基插入沉管形成桩基孔径，接下来将混合物倒入水下管道，振动并拉动管道，在水下管道达到设计水平时将其填充。期间需要严格控制管道的拉动速度和高度，通常拔管速度为1.2～1.5m/min，高度控制在0.5m以上。水泥粉煤灰碎石桩主要包括碎石、沙子、水泥，同时加入细骨料进行配比，配合比必须按照相关的设计要求进行配比。可采用隔桩跳打的顺序进行施工，控制新桩和旧桩间隔时间≥7d。这种方法在我国现阶段路桥施工中比较常见，但单根桩的承载力较低，抵抗水平力较差，多适用于十字板抗剪强度在20kPa以上的软土地基。

4 结束语

软土地基是一种常见的不良地基土质，处理效果如何直接影响到公路路基工程的施工质量，如何控制软土地基路段的压缩沉降，切实提高软土地基稳定性是目前研究的主要课题。在项目的实际建设中，要因地制宜，应用合适的方法，优化基础处理方案，选择合适的基础填料和合理的加工工艺；在工程实施时，需要遵守规范要求，并加强项目管理和改善质量建设。除此之外，有必要创新并选择新工艺、新设备、新材料和新技术，在实践中有效地改善软土地基的工程施工质量，切实提高软土地基工程施工质量。