毛俊蕾

（湖北省城建設(shè)計(jì)院股份有限公司，湖北武漢430051）

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，民眾對(duì)公路的需求增加，公路工程的數(shù)量越來(lái)越多，規(guī)模越來(lái)越大，公路工程的質(zhì)量和安全也越來(lái)越受到人們的重視?；A(chǔ)工程是公路工程的重要組成部分，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系公路工程的整體穩(wěn)定性，因此必須保證基礎(chǔ)工程的安全性和穩(wěn)固性。

1 軟土地基的基本特征

中國(guó)幅員遼闊，不同地區(qū)的地質(zhì)條件不同。因此，在公路工程中時(shí)常會(huì)遇到軟土地基的問(wèn)題?！吨腥A人民共和國(guó)公路法》對(duì)軟土地基的概念做了明確規(guī)定。海岸線、湖泊、沼澤、谷類、海灘等地含水量較高，空間較大，壓縮性強(qiáng)，可視為軟土。在這些地區(qū)的公路工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，有效解決軟土地基問(wèn)題，以保證較好的施工質(zhì)量。

2 公路工程中軟土地基設(shè)計(jì)的基本原則

在公路工程中，地基的設(shè)計(jì)和施工非常重要，必須保證地基的有效性、穩(wěn)定性和投入使用后能夠承受足夠的荷載，所以設(shè)計(jì)要求相對(duì)較高。并且，由于軟土地基的處理相對(duì)復(fù)雜，因此在設(shè)計(jì)中必須遵循一定的設(shè)計(jì)原則，以保證道路在使用壽命期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)大面積地基沉陷現(xiàn)象，保證道路交通安全。

第一，實(shí)用性原則。在軟土地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，必須滿足地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與地質(zhì)情況一致、符合工程建設(shè)要求等實(shí)用性原則，以保證施工質(zhì)量。

第二，優(yōu)化性原則。在保證地基正常性能的基礎(chǔ)上對(duì)地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理，如減少材料耗損、降低成本投資等。

第三，耐久性原則。在軟土地基的設(shè)計(jì)上要重點(diǎn)考慮耐久性問(wèn)題，盡可能提高軟士地基的穩(wěn)固性，進(jìn)而延長(zhǎng)公路的使用壽命。

3 合理處理軟土地基的重要性

3.1 軟土地基的危害

軟土地基是公路工程施工中常會(huì)遇到的地質(zhì)環(huán)境類型，與普通地基有較大的差異，在施工過(guò)程中必須對(duì)其妥善處理。若不按照普通地質(zhì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工程施工，會(huì)為整個(gè)工程留下較大的安全隱患，最常見(jiàn)的是路面塌陷，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐晒仿访娲竺娣e開(kāi)裂。這不但會(huì)提升路面養(yǎng)護(hù)的成本，還會(huì)對(duì)車輛駕駛安全造成嚴(yán)重的威脅。

3.2 科學(xué)合理處理軟土地基的必要性

隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)的公路建設(shè)項(xiàng)目逐漸增加，相關(guān)監(jiān)管部門對(duì)道路交通安全也明確提出了更高的要求。因此，在公路建設(shè)全過(guò)程中，需要注意對(duì)軟土地基的處理。對(duì)軟土地基進(jìn)行有效處理，不僅能大大降低公路養(yǎng)護(hù)的成本，還能確保公路運(yùn)營(yíng)的安全性、降低傷亡事故的發(fā)生率、提升公路的使用期限，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的雙贏。

4 軟土施工全過(guò)程中存在的問(wèn)題

4.1 機(jī)器設(shè)備欠佳

在進(jìn)行軟土地基處理施工前，要先掌握軟土地基的詳細(xì)情況，隨后依據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況制定軟土地基建設(shè)方案，明確施工技術(shù)及相關(guān)機(jī)器設(shè)備的選擇。良好的機(jī)器設(shè)備是有效進(jìn)行軟土地基處理的前提條件，僅有技術(shù)沒(méi)有機(jī)器設(shè)備，會(huì)大大降低處理效果。在一些工程的軟土地基處理施工中，存在配套機(jī)器設(shè)備欠缺的情況，這在一定程度上影響對(duì)軟土地基的處理效果，容易給公路建設(shè)留下安全隱患。

4.2 處理技術(shù)不合理

軟土地質(zhì)相對(duì)特殊，且不同的軟土地又有不同的特性。通常，土壤層縮小程度較低的情況下，軟土的構(gòu)成部分多為污泥，也包含大量殘?jiān)?，這種土壤類型中土壤層的空隙比較大，土壤層相對(duì)疏松。此外，不同比例的污泥和殘?jiān)矔?huì)造不同成軟土中的水分含量和礦物的差別。所以，在軟土地基處理施工前，應(yīng)對(duì)軟土的構(gòu)成等信息進(jìn)行詳細(xì)的研究，進(jìn)而根據(jù)軟土的實(shí)際情況選用最適宜的處理技術(shù)。良好的處理工藝不但可以提升道路的美觀性，使路面更為平整，還能有效提升道路的耐用性和使用壽命。但目前，一些施工隊(duì)伍在開(kāi)展軟土地基公路工程施工時(shí)，由于對(duì)軟土結(jié)構(gòu)、組成等了解不全面，導(dǎo)致所選用的處理技術(shù)不合理，這極有可能給公路后期的使用留下安全隱患。

4.3 對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響

軟土地基的施工全過(guò)程會(huì)對(duì)周邊自然環(huán)境和周邊地基造成非常大的影響。進(jìn)行軟土地基處理施工時(shí)，容易導(dǎo)致土壤層撒落，產(chǎn)生大量灰塵，若不進(jìn)行妥善處理會(huì)污染地表水。除此之外，若施工過(guò)程不嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展則容易出現(xiàn)失誤，會(huì)嚴(yán)重影響周邊的地基，甚至導(dǎo)致周邊地基坍塌。因此，進(jìn)行軟土地基處理施工前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)提早調(diào)研周邊環(huán)境，考慮軟土施工過(guò)程可能對(duì)周邊自然環(huán)境和周邊地基產(chǎn)生的影響，并采取有效對(duì)策，盡可能不對(duì)周邊自然環(huán)境和周邊地基造成影響。

5 軟土地基的設(shè)計(jì)方法

在公路工程中，經(jīng)常會(huì)遇到軟土地基的問(wèn)題，軟土地基施工的難度系數(shù)較大。想要有效保證公路工程的整體施工質(zhì)量，則需要結(jié)合軟土地質(zhì)及公路工程的實(shí)際情況，采取最合理的軟土地基設(shè)計(jì)方法，進(jìn)而有效處理軟土地基問(wèn)題，提高地基承載能力。軟土地基設(shè)計(jì)類型大體分為以下幾大類。

第一，動(dòng)態(tài)預(yù)加載模式。這種設(shè)計(jì)方式主要是利用機(jī)械設(shè)備提升夯實(shí)的重力，使其自由下落，夯實(shí)軟土地基，提高軟土地基的穩(wěn)定性，但動(dòng)力預(yù)壓方式不適用于水分含量大、深層深的軟土地基。

第二，拆換方式。拆換方式是挖掘不符合規(guī)定的土壤層，填充物理力學(xué)特性好的巖土工程材料，以提升地基的承載能力，避免地基沉降問(wèn)題。拆換方式可以徹底處理軟土問(wèn)題，但該方式僅適用于深層在3m以內(nèi)的軟土地質(zhì)。

第三，排水方式。排水預(yù)壓法，又被稱為預(yù)應(yīng)力張拉法，是指在相應(yīng)的外荷載作用下，對(duì)軟土進(jìn)行排水預(yù)壓，降低孔隙比，提高抗剪強(qiáng)度，進(jìn)而提高地基的承載能力，解決地基沉降問(wèn)題。該方法能更有效地解決軟土地基問(wèn)題，但必須考慮地基填筑的影響、軟土是否有風(fēng)化層、周圍河流、房屋、新舊地基等因素。此外，還可以在軟土中引入石灰粉或相應(yīng)的混凝土，這些材料與土壤完全混合反應(yīng)后，能夠產(chǎn)生承載力強(qiáng)的硬化學(xué)物質(zhì)，能夠一定程度上提升地基的承載能力。在施工過(guò)程中，使用高壓漿泵使施工過(guò)程獲得足夠的壓力和流量，并合理設(shè)計(jì)各種參數(shù)(見(jiàn)表1)。

6 公路工程施工中軟土地基的具體處理措施

6.1 砂墊處理技術(shù)

砂墊層處理方法在軟土地基處理中有著廣泛的應(yīng)用，該方法可以提高軟土地基的排水固結(jié)效果，保證軟土地基的強(qiáng)度和承載能力。常用的措施是沙袋技術(shù)。與其他軟土地基處理方法相比，袋裝砂井技術(shù)采用砂墊層、砂井和土工布，不僅成本低，且施工難度小。袋裝砂井法主要是在軟土中設(shè)計(jì)適當(dāng)數(shù)量的砂井，然后在砂井上方鋪設(shè)砂墊層，并在砂墊層上鋪設(shè)土工布。

選擇土工布的主要是為了有效提高軟土地基的輕質(zhì)性和強(qiáng)度，保證軟土地基在荷載或外力作用下側(cè)向滑動(dòng)，極大地保證軟土地基的穩(wěn)定性。一般砂墊層厚度控制在1m 左右，厚度過(guò)大會(huì)增加施工難度。如果厚度太薄，則容易導(dǎo)致排水固結(jié)效果達(dá)不到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。砂墊層所用材料一般應(yīng)選用相對(duì)均勻、高位的中性砂，中性砂的含水量應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)定和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。

6.2 換土墊層技術(shù)

對(duì)于飽和軟土或粉質(zhì)黏性土，應(yīng)采用換填墊層技術(shù)，即用推土機(jī)或挖掘機(jī)清除表土，然后采用換填墊層法處理。在換土墊層法中，換土通常選用具有良好透水性的材料，如沙土、礫石或礦渣等。在分層填筑過(guò)程中，將天然砂礫填筑在風(fēng)積砂的左右兩側(cè)，填筑寬度應(yīng)控制在1m 以上。選擇風(fēng)積砂材料是由于風(fēng)積砂材料在接觸水后不會(huì)立即軟化，具有良好的穩(wěn)定性和透水性。

6.3 振密、擠密法

振密、擠密法，簡(jiǎn)言之，是提升軟基處理地基的相對(duì)密度，使軟基處理地基具備更大的抗壓強(qiáng)度。通過(guò)震動(dòng)、壓擠等方式，排出軟基處理基本中的氣體，進(jìn)而縮小軟基處理地基的孔隙度。以振沖擠密方法為例，該方法適用于砂層軟土地基的處理，通過(guò)振沖器的強(qiáng)力振動(dòng)，使飽和砂層發(fā)生液化，顆粒重新排列，減少孔隙比，再通過(guò)振沖器的水平振動(dòng)力，形成垂直孔洞，然后在孔洞中加入回填材料，將砂層擠壓加密。

6.4 化學(xué)結(jié)構(gòu)加固法

化學(xué)結(jié)構(gòu)加固法能夠合理改進(jìn)地基的特性，主要方法有注漿黏結(jié)法和深層攪拌樁法。注漿黏結(jié)法主要應(yīng)用液壓機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)氣壓等電化學(xué)原理，縮小漿孔，提升地基的承載能力。深層攪拌樁法是以水泥為固化劑，提升地基的相對(duì)密度，主要選用特殊的深層次攪拌機(jī)械，強(qiáng)制性拌和混凝土、軟土，使軟土與混凝土攪拌后產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)變化，使軟基硬結(jié)，進(jìn)而提高地基強(qiáng)度。深層攪拌樁法可確保樁與底層融合，產(chǎn)生復(fù)合型地基，能夠全面提高地基的相對(duì)密度和承載力。

6.5 置換法

更換方法，顧名思義，是用其他具有良好性能的土壤質(zhì)量來(lái)替代軟土基礎(chǔ)中的軟土，從而達(dá)到提高基礎(chǔ)性能的目的。軟土基礎(chǔ)的根本原因是軟土含水量大，孔隙率高，穩(wěn)定性不高。因此，施工人員挖出了一些軟土，然后用具有良好承載能力的沙子進(jìn)行替換和填充，從而實(shí)現(xiàn)了從軟土基礎(chǔ)到普通基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)變，達(dá)到了提高基礎(chǔ)性能的目的。更換方法的操作并不困難，但在實(shí)際施工中，需要根據(jù)實(shí)際情況仔細(xì)決定更換多少軟土；同時(shí)，充分考慮采輸?shù)谋憷浴?/p>

6.6 排水固結(jié)法

排水固結(jié)是將地基中多余的水分排出來(lái)，更好地加強(qiáng)軟土地基處理，提升軟土地基結(jié)構(gòu)的緊密性。通常情況下，將排水管道垂直井布局在軟土地基中，可以大幅提高排水速率和排水量，隨后采用抽真空、充壓等物理方法，使軟土地基中的土壤層更為固結(jié)，提升地基硬度，進(jìn)而全面提高地基的穩(wěn)定性。

6.7 土工織物結(jié)構(gòu)加固法

土工織物結(jié)構(gòu)加固法主要選用人造高聚物生成的各類產(chǎn)品（如復(fù)合土工膜）進(jìn)行軟土地基處理。復(fù)合土工膜具備良好的防潮、防水、過(guò)濾等特性，可以放置于地基的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還可以放置在其外表和固層之間，能夠起到很好的地基加固效果。

6.8 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法適用于黏土、砂礫土、濕陷性黃土等軟土地基處理。將凈重8～40t 的錘頭從一定高度自由下落，對(duì)土壤層產(chǎn)生較大的沖擊，縮小土壤層內(nèi)部間隙，使土體局部液化。此外，夯擊點(diǎn)周邊還會(huì)產(chǎn)生裂隙，形成排水通道，水和氣體會(huì)通過(guò)排水通道逸出，土粒會(huì)重新排列，重新固結(jié)后表面會(huì)形成一層硬層，進(jìn)而提高地基的承載能力。

7 結(jié)語(yǔ)

在公路工程項(xiàng)目中，常常會(huì)遇到軟土地基的問(wèn)題，為保證公路工程的施工質(zhì)量，必須采取有效的方式對(duì)軟土地基進(jìn)行處理。在此過(guò)程中，要結(jié)合我國(guó)頒布實(shí)施的各類相關(guān)法律法規(guī)，依據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況與工程要求等，確定最佳的處理方案，以有效彌補(bǔ)軟土地基的缺陷，更好地滿足公路路基施工的要求，為施工質(zhì)量提供保障。