公路软土路基加固处理及沉降分析

唐刚

摘要 公路软土路基的加固是道路施工中的重要环节，该施工环节对于提高路基的承载力，降低路基的沉降有决定性作用。文章就公路软土路基的基本概念、沉降观测的流程、加固处理的常用方法进行分析研究，并结合工程经验，对比加固方法的适用范围和成本等方面，以期为类似工程的实施提供参考。

关键词 公路；软土路基；加固；沉降观测

中图分类号 U416.1文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）12-0150-03

0 引言

在公路工程施工的过程中，软土路基对整个工程的建设影响巨大。软土路基具有含水量较高、承载力较低的特点[1]。若在勘察阶段没有对项目途经区域进行全面调查，没有充分意识到软土路基对工程的影响，施工过程中没有科学地进行加固和处理[2]，会直接影响到公路路基的沉降结果，不可避免地导致路基下沉、路面开裂的情况，继而增加工程的施工难度，不利于施工质量的把控，影响未来车辆的安全行驶[3]。

為了让软土路基达到地基承载力的设计要求，保证路面结构的平整、路基的稳固和能有效地支撑上部的结构荷载，就需要对软土路基进行科学有效的处理，达到降低路基沉降，提高道路使用性能的目的[4-5]。该文就软土路基的基本概念和形成过程进行梳理，总结常用的软土路基的处理办法，并对比各个方法的适用范围和基本特点，为制定软土路基的处理方案提供一定的参考和借鉴。

1 软土路基的概念

1.1 软土的类型

我国幅员辽阔，环境差别很大，不同地区形成软土的时间、地质、环境等因素大不相同，软土的类型也多种多样。一般来讲，软土是由自然界形成的细颗粒状的且含水量较高、抗剪强度较低、承载力低、渗透系数较小的细颗粒土。<根据土质的特点和区别，可以将软土分为5大类，如表1所示。

由于公路工程建设过程中途经的线路较长，遇到的地质类型较多，在大多数项目上不可避免地会遇到软土的情况，在软土路基上外载荷的作用会导致地面的沉降较为严重。根据不同时间土体变形的特征，可以将沉降分为3部分，如图1所示。设软土路基沉降过程中固结产生的总沉降量为S，则有：

1.2 软土路基沉降观测

在公路路基施工的过程中，需要对填筑前后的地基进行动态观测。观测作业的流程如图2所示。

在工程中，地表沉降量一般采用沉降板观测，地下土体分层水平位移量采用测斜管观测，地表水平位移量和隆起量通过位移观测。沉降的观测频率一般为3 d/次，在路基的形变超过相关标准或变化异常时，应该加大观测的频率，进行持续观测。具体来讲，以下几种情形必须停止加载：当路中心地面沉降数率大于10 mm/24h时；坡脚水位位移数率5 mm/24h时；当加载量小于设计有效值时，垂直变形量的增量h＞0.1 mm；当加载量大于设计有效值时，垂直变形量的增量h＞0.2 mm。

施工前做好路基路面的排水是降低路面沉降的必要措施之一，确保路面积水能够及时、有效地排出，以防止因水分渗入下部结构对路基的沉降产生负面影响。排水边沟的形状有多种：L形、三角形、矩形、梯形等。

2 常用加固处理方法

在公路建设过程中经常会遇到沉降量过大的情况，需要对公路路基进行科学、合理的处理，才能确保基础的牢固。经过几十年的发展，新的加固技术和加固材料不断出现，对不同的工程地质条件都可以针对性地提出加固方案，可供选择的方案也较多。在处理方法的选择上，需要根据多种因素综合判定，确定最优的方案。

2.1 常用加固方法

2.1.1 换填法

换填法是将基础底面上较浅的软土层挖出后，采用强度高、质地硬、抗腐蚀效果好的材料进行替换，再经过压、夯、振动的作业后让材料更加紧密，以保证地基的稳固。通过换填法对土层进行压实后，可以同时实现对地基表层加固的效果，有助于加快土体的固结。该方法的处理深度一般在0.5～3 m之间。换填法可以处理浅层的软基，还可以处理一些特殊的土质如：膨胀土地基、湿陷黄土地基、季节性冻土地基等情况。

2.1.2 强夯法

强夯法是通过重锤从高处自由落下夯击地基，提高地基强度的一种较为传统的方法。重锤的重量一般为10～20 t，下落高度为10～40 m。根据以往的工程经验，单次夯击在100～200 t/m时，一般可以处理3～6 m的软土地基。

该方法也有消除土质的湿陷性，提高抗振动液化能力，故该方法也可以用于处理湿陷黄土和可液化沙土的情况。在工程应用中，强夯法的应用范围有一定的要求，对于具有深厚淤泥质的土层不宜使用该方法，地基土中的含水量、孔隙、粒径级配决定了强夯的效果。

在工程实践中，可以采用以下方法提高强夯法的应用效果：与袋装沙井或塑料排水板配合使用；在饱和软黏土上加铺0.5～2 m厚的垫层后，再进行夯击；厚度较小的淤泥层，在抛填矿渣后进行夯实。

2.1.3 土工合成材料法

土工合成材料是利用以合成材料为原料制成的产品，如土工网、土工格栅、土工膜等进行软土路基的加固，按照材料类型可以将土工合成材料分为4类，如表2所示。

土工合成材料在使用过程中，可以起到很好的排水、隔离、反虑作用，将其用于土体加筋时，能够明显地提升土体的抗拉强度和承载力，具体使用步骤如图3所示。

2.1.4 袋装砂井排水法

袋装砂井排水法是利用机具将装有砂的编织袋打入软土地基中，促进软土地基中的排水固结。该方法具有使用材料少、成本低、施工速度快、连续性较好的特点。施工过程中需要注意以下几方面：选择的砂料的含泥量要小于3%，不得采用潮湿砂；保护好砂袋不被刮破；砂井的位置要定位准确。

2.1.5 水泥搅拌桩法

水泥搅拌桩法的作用机理是采用搅拌装机向软土中喷入水泥，利用水泥和土体混合后发生固化反应，实现土体硬化、增加地基强度的效果。该方法优势的主要体现：可以充分利用原有的土层，对周边建筑影响较少；施工周期较短；加固的形式和固化剂的类型选择较为灵活。水泥搅拌桩法的施工工艺如图4所示。

在施工过程中，经常遇到的问题和对应的解决措施如表3所示。

2.1.6 碎石桩法

碎石桩法是先在软土地基中打孔后，再将碎石压入孔中，继而在地基处形成大直径的密实桩体。通过碎石桩的挤密作用、振密作用和排水减压的作用，提高地基的承载力、减少地面的形变。该技术的施工工艺如图5所示。

在碎石桩施工过程中，对框间距的精度有一定的要求，偏差应小于150 mm；振冲成孔的振冲器下降速度宜控制在1～2 m/min。

2.2 加固方法的对比分析

工程应用中，选择路基加固方法要根据项目的地质因素、成本、施工周期、环境等因素综合判定，科学地选择。以上加固方法在这几个方面的对比如表4所示。

3 结语

由于公路工程在建设中途经的距离较长，遇到不同类型的地质情况是大概率事件。遇到软土土质后，若不进行详细勘察和科学处理，会给工程的实施带来较大的困难。该文分析了软土的主要类型和地基的沉降过程，总结了沉降观测的主要流程，介绍了常用的加固方法和施工流程，对比了不同加固方法的适用范围、工程造价等因素，供加固方案决策时参考。

参考文献

[1]江要康. 道路与桥梁过渡段不均匀沉降原因及改进措施[J]. 广东科技， 2008（18）： 191-192．

[2]王栋. 高等级公路软土路基沉降特征与加筋处治[J]. 山西建筑， 2018（21）： 122-123.

[3]向尧， 曾颜. 改扩建高速公路路基不均匀沉降的影响因素分析[J]. 西部探矿工程， 2018（3）： 189-191.

[4]孙书伟， 闫亚涛， 赵甫. 大准铁路填方路基不均匀沉降数值分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）， 2017（7）： 46-50.

[5]刘亚明. 路基拓宽不均匀沉降数值分析研究[J]. 中外建筑， 2017（8）： 244-247.