公路软土地基设计研究及分析

王迎春

（宁夏公路勘察设计院有限责任公司，宁夏银川750001）

0 引言

随着我国经济的快速发展，为了促进区域之间的经济交流，满足人们日常出行需要，我国基础设施日渐完善。公路工程作为承载物资和客运流通的基础设施，其建设水平凸显社会发展水平。据调查，截至2020年，我国公路通车里程大约510 万km。根据2%的复合增长率，预计2021年全国公路总里程约为520万km；预计2026年，全国公路总里程约为574 万km。我国地大物博、幅员辽阔，不同区域的地形地貌、水文地质等自然地理特征存在较大的差异，工程建设条件差异性大。所以想要确保公路工程顺利、高质量建设，就应该结合工程水文地质条件，做好公路工程地基设计。软土地基是公路工程中较为常见但难以处理的地质情况之一，必须进行有针对性的科学设计，确保软土地基满足各项技术规范及指标要求，才能够科学合理地进行工程建设与施工。

1 软土地基的特点

软土地基作为一种常见的水文地质条件，在公路工程建设时，需要针对软土地基进行特殊设计与处理。软土地基一般分布在江、河、海洋、湖泊、水塘、盆地、多雨山间洼地等位置。

软土地基自身具备含水量大、天然强度低、压缩性高等诸多特点，若处理不当，在进行公路工程建设的过程中，很容易出现稳定性差等问题，造成路基裂缝、不均匀沉降等公路病害。软土地基常用的处理方式有换土、排水砂垫层、反压护道、抛石挤淤、混凝土搅拌等诸多方式进行处理。在软土地基处理的过程中，应该结合软土地基各项指标参数及相关的工况条件，科学合理地制定设计处理方案。结合当前公路行业规范对软土地基的定义，软土地基是指强度较低、压缩性较高的软土弱土层，在软土地基中一般具有一定的有机物质。日本等国家，将软土地基定义为“主要由黏土、粉土等微颗粒含量较多的松软土，空隙大的有机质土组成”。软土地基周围地下水位一般较高，在软土地基上进行工程建设，很容易出现建筑物沉降问题。软土地基一般是第四纪沉积物，在江河湖海周围、河流沿岸地势低洼的地带，地表常年积水，或者大量喜水植物在自然生长的过程中形成有机质。所以，在进行公路工程建设施工时，必须要正确认识并合理处理软土地基，确保其满足实际工程的建设需求。

2 公路软土地基设计的意义

2.1 有利于提升路基承载力

软土地基自身的含水量相对较大，一般含水量高达20%～70%，并呈现淤泥、液塑态，承载力低，很难满足公路施工的实际需求。在施工过程中，应结合实地工况，按照施工需求和施工要点，选择科学合理的设计方案；根据合理的工序，分层填筑与碾压，并实时进行质量检测和控制，确保软土地基承载力满足公路工程的建设要求。

2.2 有利于避免沉陷、裂缝出现

若软土地基处理不当，很容易出现承载力不足、稳定性差等问题。在车辆反复作用和碾压之下，或者降水等气候因素作用下，公路工程很容易出现裂缝或者沉陷问题。要想有效避免此类情况，须做好现场调查，并借助地质勘查结果制定出软土地基设计处理方案。认真落实软土地基的处理技术，杜绝裂缝、沉陷等问题出现，有效提升公路工程质量。

2.3 有利于延长公路工程寿命

公路工程软土地基处理不当，很容易出现承载力不足、裂缝、沉陷等诸多质量问题。在后期公路工程应用时，增加维修难度和养护费用，缩短公路工程的使用寿命。在公路工程设计阶段，结合实际情况开展软土地基的设计与处理，把握软土地基的处理要点，并且强化每一道工序管理，从而不断增强地基的稳定性和可靠性，杜绝不均匀沉降等诸多问题。在节约维修成本的基础上，延长公路工程的使用寿命。

3 公路软土地基常见的处理技术

3.1 软土换填技术

软土换填技术是软土地基处理比较常见的技术手段之一，对于深度在3m 以内的软土层可考虑运用软土换填技术进行处理。在处理过程中，使用人工与机械配合的方式完成具体工作。一般需要先将软土挖除干净，将土方运送到指定地点，可与煤渣、砂砾、碎石等掺配，按照一定的比例和厚度填筑到基坑当中。选择这些材料的主要原因是，这些材料具备一定的硬度，可以强化整个路基的承载力和稳定性。这些材料的压缩性相对较低，能够满足施工的具体要求。为了不断提升施工质量、确保公路路基的稳定性，应该采用分层填筑的方式，对换填材料进行充分碾压，以便于路基满足工程建设的需求。

3.2 排水固结技术

排水固结技术也是公路软土地基处理的一种高效率的技术手段，软土地基的强度能够借助排水固结技术来实现，并且不断提升软土地基的承载力。在实施排水固结之前，须结合地质的实际情况，确保空隙水能够顺利排出。需要提前在施工现场完成加载预压工作，或者将竖向排水管设置在软土地基当中，逐级进行重量加载，以便于积水排出。借助排水固结技术，能够有效增强地基的抗剪强度和稳定性。在施工中，排水系统可以采用水平排水体和竖向排水体，加压系统包括降低地下水位、联合法等。还有一些施工单位会结合施工现场的情况，适当地选择真空或堆载技术手段。所以，加压系统的选择必须要结合施工现场的实际情况，以便于确保施工效果达到相关技术要求。

3.3 强夯技术

强夯技术也是一种比较常见的软土地基处理方式。在工程施工的过程中，填筑碎石、强夯一般是同时进行的。这样可以让碎石在地基当中形成碎石墩体实现预防沉降、提高地基承载力的作用。强夯技术手段可以加强软土地基的承载力，借助人工填土、黏性黄土等处理技术，换填渣土、碎石等诸多材料，在起重设备、夯锤、运输装卸设备的作用下实现强夯。

3.4 高压旋喷注浆技术

高压旋喷注浆技术也是比较高效的软土地基施工技术。在工程施工的过程中，应先做好注浆管钻机喷射工作，确保在地基土体内注入20MPa 高压浆液，以便在地基内形成水泥土增强体。钻机是在施工过程中比较常见的设备，施工方法包括单管法、一重管法、二重管法等。旋转钻头适用于软土地层钻进施工，可以让浆液和土体更好地固结在一起，并且形成坚硬的结构。在碎石土、淤泥、黏性土的加固处理当中，应该提前对工程实际情况进行分析和研究，明确高压旋喷注浆技术是否适用，相关人员必须要明确施工环境，准备好空气压缩机、钻机、制浆机等设备。

4 公路软土地基设计处理技术的案例分析

4.1 工程概况

该项目为乌玛高速惠农区至石嘴山段，起点位于惠农区南与石嘴山农林牧场之间，与乌玛高速内蒙古段相接。路线自起点向西布设，经尾闸镇北，设置惠农南互通与国道109 连接，上跨国道109 后转向西南，在潘家庄与京藏高速公路交叉，设置红果子枢纽互通实现与京藏高速公路的交通转换。继续向西下穿包银高铁、上跨包兰铁路后转向西南沿国道110 东侧布设，经简泉农场，跨简滨公路，沿第二农场渠西侧继续向南布设，设置石嘴山北互通连接省道302 和世纪大道，至大武口城区段设置星海湖特大桥沿滨湖大道东侧布设，跨平汝铁路至山水大道设置石嘴山互通，继续向南跨星光大道、沙湖大道至大武口南，通过设置石嘴山南互通与乌海至玛沁公路石嘴山至银川段相接。路线全长57.6km。

4.2 地质水文特点

该项目位于石嘴山市惠农区和大武口区境内，贺兰山山脉以东，岩性变化较大。黄河冲积平原区主要以第四系全新统粉土、粉砂为主。

贺兰山山前冲洪积平原区主要由第四纪全新统洪积粉质黏土、砂、卵、砾石层构成；湖泊（星海湖）主要由第四纪全新统湖积粉质黏土、粉土层组成。市境地表水系由黄河干流，黄河一级支流都思兔河、水洞沟，贺兰山山地沟谷，黄河引水排水渠系，平原低地集水湖沼组成基本骨架，绝大多数水量属黄河过境水。地下水类型主要为第四系松散堆积层孔隙水，分冲积、冲洪积平原孔隙水和湖积平原孔隙水两种。项目沿线主要不良地质现象有：强震区、饱和砂土液化。该项目特殊性岩土主要有软土、盐渍土及季节性冻土等。在设计阶段重点详细勘察了其分布范围，并进行试验分析，采取了相应的处治措施。

4.3 公路软土地基设计处理方案设计

结合该工程，通过工程地质调绘、静探、钻探、挖探、取样、室内土工试验，编制出勘察报告，通过分析确定该工程使用高压旋转喷注浆技术。并且在区域合理设置高压旋喷桩，科学控制桩与桩的排距和孔距，为了确保软土地基的处理效果满足工程建设要求，并联合使用二重管法施工。在进行工程施工时，使用高压浆泵让施工过程获得充足的压力以及流量，并且对各项参数进行合理设计（见表1）。

表1 施工参数一览表

技术人员在施工之前，需要进行旋喷桩静载压板试验，确定软土地基处理效果，明确该技术手段可以满足公路工程建设需求，并且具备稳定的沉降量，其累计的沉降量也在标准范围当中。所以，在该工程软土地基设计处理中，应用高压旋转喷注浆技术手段，具备科学高效性，可以提升承载力，确保整体路基的可靠稳定性，并且实现相关施工标准的要求。

4.4 公路软土地基设计处理技术应用要点

4.4.1 强化现场勘查

在进行公路软土地基设计处理之前，详细分析工程的地质情况，科学合理地借助多种勘查方式，实事求是地对工程建设现场各项内容进行分析。明确公路软土地基设计处理过程中潜在的风险与安全隐患，提出有效的措施。勘察部门也应该进行监督把关，明确具体工程位置，并且掌握软土的深度，为后续公路软土地基设计处理奠定良好的基础。

4.4.2 规范技术操作

明确软土地基处理技术规范及各环节的施工技术重点，制定出明确的公路软土地基设计方案。仔细研读地质勘查报告，制定符合本地公路软土地基设计处理的技术规范内容。技术人员对施工人员进行岗前培训，并进行技术水平考核。在施工处理之前，进行技术交底工作，让每个施工人员都认识到施工的重点和难点，强化每个施工人员自身专业水平，从根本上强化公路软土地基设计处理的质量。

4.4.3 做好验收把关工作

验收把关是确保公路软土地基设计处理质量的关键。验收单位和施工单位都必须肩负起验收的责任，尤其是要注重阶段性的验收工作，及时发现工程质量存在的问题。此外，对于工程整体质量也应该进行科学合理的评估。在进行工程验收时，验收人员应该结合所采用的技术特点，配合相应的监测手段，确保获取的参数具备理想的参考价值，并且充分展现出公路软土地基设计处理各个环节的真实情况，为工程后续修复和检修奠定良好的数据信息基础。

5 结语

总而言之，公路软土地基是比较常见的病害类型。在进行公路软土地基设计处理时，必须要结合工程实际情况，做好前期的勘查并且制定出完善的公路软土地基设计方案，明确各个环节施工技术、施工处理要点，确保公路软土地基设计处理质量，使公路建设项目高质量、稳定实施，促进我国公路网络构建，展现出我国公路建设的高超水平。