特殊土路段道路施工技术与创新实践

李朝军

（1.邢台路桥建设集团有限公司，河北 邢台 054001；2.河北省钢混组合桥梁技术创新中心，河北 邢台 054001）

1 引言

路基承受着道路建筑材料的自重和路面重力以及由路面传递而来的行车荷载，是整个道路结构的重要组成部分，也是影响道路使用寿命和行车安全的关键因素。土方路基、石方路基和土石混填路基施工过程容易控制，质量也较为稳定，而如果对特殊路基处理不当将会带来灾难性的破坏。

2 特殊土的分类及特点

常见的特殊土层包括软土、湿陷性黄土、膨胀土、盐渍土、风积沙及沙漠路基等。软土具有天然孔隙比大、天然含水量高、抗剪强度低、压缩性高、固结系数小、透水性差等特点；湿陷性黄土具有高空隙比、大孔隙的结构特性，在遇水浸泡和承受一定压力的双重作用下，黄土结构会发生明显破坏，造成垂直沉陷变形；膨胀土亲水性较强、自由膨胀率高，具有明显的失水收缩、吸水膨胀特征；盐渍土是盐土和碱土以及各种盐化、碱化土壤的总称；风积沙和沙漠路基颗粒松散，具有粒径小、保水性差、强度低，无黏结性等特征。

3 特殊土对道路工程的危害

若在道路施工中，对特殊土处理不力、工艺不当，极易造成路基沉陷、路面开裂等道路病害，严重影响道路行车安全和使用寿命。软土遇水后容易造成浸水沉降、剪切拉裂等问题，引起路面大面积开裂、凹陷、坍塌等；膨胀土易造成溜坍、滑坡、深陷变形、纵裂等病害；湿陷性黄土易造成地基下沉，路堤边坡在雨水作用下容易产生冲蚀、坑穴，路堑边坡易发生变形；冻土对温度极为敏感，极易造成建筑物的冻胀和融沉；盐渍土具有较强的吸湿、溶失、松胀和腐蚀，易造成冻胀、翻浆、溶蚀当病害；沙漠地区容易出现沙害、水毁等，沙害主要有风蚀和沙埋，水毁主要有冲刷、冲毁、不均匀下沉。

4 特殊土路段道路施工常用的处理方法

如道路建设无法避开特殊地质路段时，必须针对不同的地质特性采取有效的治理措施，避免道路翻浆、沉陷、坍塌、冻胀等破坏，提高道路使用能力和使用寿命，有效降低因质量问题带来的安全风险。

4.1 软土路段

在软土路段进行道路施工，需要先对软土进行处理，主要处理思路有排水固结和复合地基两个大类，常用的处理方法有表层处理、换填、强夯、冲击压实、垂直排水固结等，具体可采取置换土、置换砂垫层、抛石挤淤、塑料排水板、袋装砂井、反压护道、粒料桩、CFG 桩、土工织物加固等措施。施工时，应满足安全可靠的要求外，还应综合考虑工程造价、施工技术和工期等因素，选择一种或数种方法综合应用。

4.2 湿陷性黄土路段

湿陷性黄土治理的首要任务是排出地表水，防止其下渗，以及地下水浸泡路基。应采取相应的拦截、排除、防止措施。地下排水构造物必须做好防渗处理。除采用前述措施以外，还可根据湿陷性黄土的地质特性、应用环境和道路要求，因地制宜地采取浅层处置、强夯处置、冲击碾压、挤密法、注浆加固法等措施进行相应的加固处理。

4.3 膨胀土路段

要对膨胀土进行科学评判，精确分类，根据分类制定相应的处理措施。在膨胀土路段修建高速公路、一级公路时，原地面必须进行处理。强膨胀土不应作为路基填料；中等膨胀土经过掺拌石灰等材料改良处理后可以作为填料，掺灰处理后，膨胀土的膨胀率接近零；弱膨胀土可根据道路等级、气候条件、水文状况加以应用，对于直接使用中、弱膨胀土填筑路堤时，应及时对边坡及顶部进行防护；在进行膨胀土路堑开挖时，应自上而下进行，边开挖边防护。膨胀土路段施工宜避开雨季，做好排水设施，不得出现雨水浸泡。

4.4 滑坡地段

路基滑坡会直接影响道路结构稳定和安全，必须做好地下水和地表水的处理。对于滑坡的处治，应综合分析滑坡的地形分布、滑坡体、滑动面的构造、滑动体的土质及饱水情况，以便充分掌握滑坡体的形式和形成原因，科学研判、精心设计预防滑坡产生的专项方案和施工措施。滑坡防治措施主要有排水、力学平衡和改变滑带土3 类。需要注意的是，滑坡防治要遵循预防为主，防治结合的原则。在滑坡体未进行整治前，严禁在滑坡体上增加荷载。对于已发生滑坡的地段，应采用修建挡墙、反压土方等方法处理。

4.5 沙漠地段

施工前，要对填料进行物理指标试验和标准试验，因沙漠地区水源缺乏，需要采用推土机或压路机进行干法施工，施工中应严格控制工艺参数和机械组合，通过振动使颗粒重新排列靠拢，从而提高土的密实度。虽然沙漠地区降雨少，但依然要做好防水和排水措施。另外，在沙漠路段施工如不做好防护，路面会随时被流沙吞没，因此，必须设置立体防护，可采用4 层防护网：在公路两侧约150 m 距离处设置阻沙栅栏，阻止远处的风沙大量涌入沙漠公路；采用坚韧的土工布通过立柱支撑设置成高沙障；在沙漠路基边坡设置草方格防护，在前3种防护形成基础上设置红柳、梭梭树等高耐旱植物防护，形成沙漠公路绿化带。

4.6 盐渍土路段

在盐渍土地区修筑道路，要综合考虑当地盐渍土的水盐状态，确定合适的最佳施工季节。盐渍土段地基处理要分段连续一次施工完成，中间不可间断。在设置隔离层的路段，要一次做到隔离层顶部，避免路基发生盐渍化和形成新的盐壳，同时要做好排水系统，避免浸水溶化造成路基破坏。

5 软基处理创新实践

随着新材料和智能化技术的发展，我国在软土地基处理方面也出现了一些新材料和新工艺，为提高道路施工质量提供了技术支撑和材料保障。

5.1 新材料应用方面

5.1.1 土壤固化技术

国内已有多个项目采用固化剂对软土进行固化处理，形成具有满足强度要求的板体道路。研究表明：固化剂可使土体颗粒之间的连接更为紧密，同时能够包裹在土颗粒周围，包覆在颗粒外层的憎水因子能够有效阻断附着的水膜，促进颗粒致密凝聚，降低自由水的毛细作用，同时能够提高路基抗水毁能力，保证道路整体稳定性，固化剂分为水剂和粉剂两种形式[1]，均匀洒布后采用路拌法将固化剂与土壤充分混合，采用压路机组合进行压实作用，需保证压实度满足设计要求。

5.1.2 EPS 轻质路基

EPS 为聚苯乙烯泡沫，是一种高分子聚合物[2]，具有吸水性小、保温隔热、质量轻、强度高等特点，国内外将其制作成模块化当作路基填料，顶面用钢筋混凝土做盖板，有效解决了桥头跳车、路基沉降等问题。同时该材料具有较强的自立性能、施工速度快，无须使用大型设备，对解决软弱路基、桥头跳车、路基失稳、新旧路基拼接等易出现病害的地方有较好的处理效果。

5.1.3 泡沫轻质土路基

泡沫轻质土，是用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，与必须组分水泥基材料、水、掺合料、外加剂按照一定的比例混合搅拌，并经物理化学作用凝结硬化形成的轻质微孔材料，以此材料进行路基填筑、台背回填、坑穴处理和软土地基处理等，该材料具有高强、轻质、耐久、经济、绿色等特点，且施工快速、便捷，施工前仅需要浇筑挡墙或安装面板，具有直立性，可垂直填筑，无须放坡，无须大型设备，也不需要振捣，成型快，无沉降，桥梁使用可有效减跨，路基使用可加大降低承载力要求，坑洞处理能有效保障密实。

5.2 新技术应用方面

5.2.1 粒料桩智能打桩技术

软土地基可采用粒料桩进行处理。传统的粒料桩施工作为隐蔽工程，过程和质量不可控，而在新疆S21 阿乌高速软土路基中将粒料桩进行智能化改造，采用北斗定位系统、可视化操作平台与打桩机结合，可实时监测桩体深度、偏位、插入深度、粒料灌入量等，将隐蔽工程通过可视化全过程跟踪的方式展现给施工、监理、业主和监督单位，有效确保了粒料桩的成桩质量，降低了因成桩质量问题带来的返工风险和巨大损失。

5.2.2 PCC 桩复合地基

该技术是在振动沉管和预应力管桩等基础上发展形成的一种新型的桩基施工技术，具有振动沉模、自动排土、大直径、桩靴活等特点[3]。其成桩由两层同心钢管组成沉模结构，沉模前底部套穿桩靴，在振动下沉中自动排土，形成环形空腔结构，后浇筑混凝土，然后振动提管，在土体中形成混凝土管桩。

5.2.3 浆固碎石桩复合地基

该技术是注浆技术与碎石桩技术相结合形成的一种新方法，是利用钻机按设计桩径钻孔至设计桩底标高，放入导向管和注浆管，投放带有级配的石料，在投放石料的时，用注浆管灌水清洗桩孔，待石料投放完成进行注浆固结，形成具有一定强度的桩体。

5.2.4 桩板式地基

该技术由钢筋混凝土下部结构与上部钢筋混凝土承载板组合而成，桩基础和承载板都在专用加工厂预制，运输至现场装配化施工，可快速建造无土路基，是道路建造工业化的主要方向。该结构刚度较大、工后沉降小[4]、施工速度快，同时无须设置边坡，可极大地节约土地指标，综合成本较低。

6 结语

国内外道路病害大多是因超载或水害造成的路基破坏，进而形成道路结构的整体性破坏，因此，地基是道路稳定性和耐久性的关键，从业人员要高度重视路基施工质量控制，特别是对特殊地基的处理，更要严格按照标准规范实施材料检验、施工控制和质量验收，同时要积极开发路用新材料、新技术和新装备，大力发展人工智能在道路建造中的使用，减少人为干预，提高建造质量，为服务交通强国贡献力量。