林德榮

（漳平市交通工程站，福建 漳平 364400）

0 引言

當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)仍處于快速增長(zhǎng)階段，各地的交通運(yùn)輸量逐漸增加，因此對(duì)于公路的建設(shè)需求也日益增大。但是，我國(guó)幅員遼闊，在公路建設(shè)期間會(huì)遇到多種不同的地質(zhì)條件和問(wèn)題，其中軟土路基問(wèn)題在我國(guó)東南沿海地區(qū)比較常見(jiàn)，為公路的建設(shè)增加了不小的難度。因?yàn)檐浲敛煌谄胀ㄍ寥?，其?huì)導(dǎo)致路基的強(qiáng)度變低、穩(wěn)定性能下降，路基作為路面的基礎(chǔ)，必須具備一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性能才能保障公路的正常使用。如果軟土路基沒(méi)有得到有效的處理，極易出現(xiàn)較大的變形或者沉降問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致公路的使用年限降低，為人民群眾的出行安全造成較大的威脅，所以對(duì)軟土路基的施工技術(shù)進(jìn)行研究十分必要[1]。

1 軟土路基的特點(diǎn)及危害

1.1 軟土路基的特點(diǎn)

軟土指的是瀕臨水域的細(xì)顆粒土，大多出現(xiàn)在濱海、湖泊以及河灘處，其具有以下特點(diǎn)：一是軟土間隙又大又多，因此容易吸收儲(chǔ)存大量的水分，富含微生物和有機(jī)質(zhì)，進(jìn)而導(dǎo)致軟土路基極易被壓縮，很容易出現(xiàn)大范圍的不均勻沉降問(wèn)題。二是軟土路基在受到外部壓力或者干擾時(shí)，極易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)損壞問(wèn)題，嚴(yán)重的甚至?xí)尸F(xiàn)水土分離的狀態(tài)，從而導(dǎo)致其強(qiáng)度降低。三是軟土的土質(zhì)不均勻，大多數(shù)軟土路基都是由沉積作用產(chǎn)生的，因此其均勻性不強(qiáng)，極易產(chǎn)生不均勻沉降問(wèn)題。四是軟土路基的透水性較差，大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，相同量的水倒入在不同種類的土壤中，軟土的滲水速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于其他土壤的滲水速度，因此對(duì)軟土路面進(jìn)行處理的難度極大。

1.2 軟土路基對(duì)公路施工和使用的危害

軟土路基的特點(diǎn)和性質(zhì)導(dǎo)致其對(duì)公路施工建設(shè)的危害較大，如果處理不當(dāng)往往會(huì)導(dǎo)致公路建設(shè)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，其對(duì)公路施工的危害總結(jié)起來(lái)主要有以下幾種：一是導(dǎo)致強(qiáng)度變低和穩(wěn)定性下降的問(wèn)題。當(dāng)軟土地基的抗剪強(qiáng)度難以承受來(lái)自上方的荷載時(shí)，地基會(huì)有很大的概率產(chǎn)生部分或者整體的剪切破壞，從而造成路堤的塌方或者失穩(wěn)問(wèn)題。二是容易導(dǎo)致沉降變形問(wèn)題。軟土地基含水量較大，極易在上方的荷載作用下產(chǎn)生較大的沉降變形。而且其沉降時(shí)間不等，有的在十幾年后還在沉降，進(jìn)而引發(fā)路面開裂、橫坡變緩等問(wèn)題，影響公路的使用壽命。三是軟土地基容易出現(xiàn)液化問(wèn)題。地震或者車輛運(yùn)行產(chǎn)生的震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致軟土地基出現(xiàn)液化或者失穩(wěn)問(wèn)題，此外，正常的水循環(huán)或者溫度變化也會(huì)導(dǎo)致軟土地基出現(xiàn)管涌或者凍融問(wèn)題，進(jìn)而降低其穩(wěn)定性，影響公路的正常施工和使用?？偠灾?，以上問(wèn)題不僅為公路建設(shè)增加了較大的難度，也為公路的正常使用埋下了較大的安全隱患，極大地增加了公路建設(shè)和維護(hù)成本。

2 公路施工中的軟土路基施工技術(shù)應(yīng)用

2.1 砂墊層處理技術(shù)

砂墊層處理技術(shù)指的是將一些比較淺的軟土層挖去，用一些強(qiáng)度高、穩(wěn)定性和抗腐蝕性強(qiáng)的砂石進(jìn)行分層換填，并在表面采用一些密實(shí)處理技術(shù)使得軟土地基的性能達(dá)到公路施工的要求。該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是能夠?qū)⑸喜渴艿降暮奢d擴(kuò)散傳到下臥層，進(jìn)而提高路基的承載力。二是能夠減輕路基的沉降程度。一般而言，地基淺層受到的荷載最大，其沉降量在總體沉降量中的占比也最高。采用該技術(shù)后，能夠顯著降低地基的沉降量。三是能夠提高軟土地基的排水固結(jié)速度。大多數(shù)地基由于上層路面的封堵以及荷載作用，水都是由兩側(cè)排出，軟土層孔隙水壓力較大，固結(jié)速度變緩，從而導(dǎo)致地基強(qiáng)度變低[2]。但是砂墊層具有良好的透水性，在受到上層路面的荷載作用時(shí)，能夠提高水在墊層中排出的速度，進(jìn)而消散軟土層的孔隙水壓力，加快軟土層的固結(jié)速度，提升路基的穩(wěn)定性。四是能夠防止地基出現(xiàn)土體凍脹的問(wèn)題。砂墊層的材料之間具有較大的孔隙，出現(xiàn)毛細(xì)管的概率顯著降低，因此在寒冷天氣下能夠防止土壤中的孔隙水結(jié)冰導(dǎo)致的凍脹問(wèn)題。但是在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)要注意以下問(wèn)題：第一，確定處理深度，一般換填深度要在0.5～3m 之間，如果砂墊層的厚度過(guò)低，將降低處理效果。第二，確?；靥畈牧系馁|(zhì)量，避免選用含泥量高的砂石，否則換填的作用不明顯。

2.2 水泥攪拌樁技術(shù)

水泥攪拌樁技術(shù)是運(yùn)用攪拌樁機(jī)向軟土地基中噴入固化劑，大多數(shù)都是以水泥作為主要的固化劑，水泥和軟土混合會(huì)發(fā)生一些物理及化學(xué)反應(yīng)，使得軟土中的水分大幅度降低，從而提高強(qiáng)度和穩(wěn)定性能。該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是在軟土中加入固化劑，能夠充分地利用原有的土層。二是對(duì)公路周邊的原有建筑影響較小。三是施工時(shí)的噪聲和污染較小，能夠在市區(qū)施工。四是采用該技術(shù)后，路基和原有土層的重度變化較小，對(duì)下臥層的影響較小。五是加固形式比較靈活，可以根據(jù)不同的土質(zhì)選擇不同的固化劑或者調(diào)整配合比，還可以根據(jù)實(shí)際需要，選擇不同的加固形式。具體的施工流程如表1所示。

表1 水泥攪拌樁技術(shù)施工流程

但是該技術(shù)在使用期間會(huì)有較大的概率出現(xiàn)以下問(wèn)題，施工人員要隨時(shí)保持警惕并及時(shí)進(jìn)行處理。一是預(yù)攪下沉困難。如果是遇到了硬土層，可以適當(dāng)沖水，如果是遇到了樹根或者石塊，要及時(shí)挖除。二是攪拌機(jī)無(wú)法下沉到既定的深度。一些軟土地基的黏性較大，攪拌機(jī)難以下沉到預(yù)計(jì)的深度，可以通過(guò)增加自重或者開啟加壓裝置的方式解決該問(wèn)題。三是噴漿到指定位置后，固化劑剩余過(guò)多。出現(xiàn)該情況的原因很可能是輸送固化劑的通道出現(xiàn)了堵塞，要對(duì)其進(jìn)行清洗疏通。四是輸送固化劑的通道出現(xiàn)爆裂。產(chǎn)生該問(wèn)題的主要原因是通道內(nèi)固化劑凝結(jié)或者噴漿口球閥空隙過(guò)窄，前者需要對(duì)通道進(jìn)行清洗，后者需要對(duì)球閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。五是攪拌鉆頭和混合土一起旋轉(zhuǎn)。出現(xiàn)該問(wèn)題的原因可能是固結(jié)劑濃度過(guò)大，導(dǎo)致鉆頭和混合土的摩擦力增加，或者是攪拌葉片的角度沒(méi)有調(diào)好，需要進(jìn)一步地調(diào)整或者更換新的鉆頭[3]。

2.3 強(qiáng)力夯實(shí)技術(shù)

強(qiáng)力夯實(shí)技術(shù)又稱動(dòng)力壓實(shí)法。該技術(shù)是通過(guò)機(jī)械設(shè)備將重錘提到一定的高度，然后讓重錘自由落下以夯實(shí)地基，降低軟土的壓縮性，增強(qiáng)軟土地基的強(qiáng)度。該技術(shù)主要用于濕陷黃土以及容易液化的砂土的處理，一般可以處理深度位于3～6m 的軟弱土層，重錘的重量一般在10～40t 之間，提起的高度大多為10～40m。其處理原理是在重錘的夯擊下，軟土路基中原有的結(jié)構(gòu)被破壞，土層中孔隙水含有的氣體被壓縮，當(dāng)土層中氣體的體積逐漸被壓縮為零的時(shí)候，土層便無(wú)法進(jìn)一步壓縮。但是隨著夯擊的持續(xù)施壓，軟土路基的土層會(huì)出現(xiàn)液化現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫，增加了軟土路基的滲水性，進(jìn)而使得土層中的孔隙水得以排出。隨著軟土路基中孔隙水的排出，土層中的裂縫也會(huì)逐漸密實(shí)，土層的顆粒之間會(huì)變得更加緊密，從而提高軟土地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。但是在采用該技術(shù)時(shí)需要注意其適用范圍，一些以淤泥為主的軟土地基不適用該技術(shù)。而且該技術(shù)在使用期間會(huì)導(dǎo)致地基產(chǎn)生較大的振動(dòng)波，雖然不會(huì)造成周邊建筑物的損傷，但是其噪聲會(huì)對(duì)居民的正常生活產(chǎn)生不利影響，所以要注意在合法的施工時(shí)間內(nèi)進(jìn)行施工。此外，該技術(shù)還可以和其他技術(shù)如袋裝砂井或塑料排水板一起應(yīng)用，以提升軟土路基的處理效果。

2.4 碎石樁技術(shù)

碎石樁技術(shù)指的是先在軟土路基表面打孔，然后將碎石壓到孔中，形成直徑較大的密實(shí)樁體，從而提高軟土路基的承載能力，降低其土層液化和變形的概率。其作用原理主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是在碎石壓到孔中的時(shí)候，周邊的土壤也會(huì)受到很大的擠壓力，從而降低碎石樁周邊土壤的孔隙比，提高土層強(qiáng)度。二是在施工期間會(huì)對(duì)周邊的土層產(chǎn)生震動(dòng)，破壞其原有的結(jié)構(gòu)，使得土壤顆粒之間更加密實(shí)。三是碎石進(jìn)入軟土路基后，能夠提高軟土路基的滲水性能，加速路基中水分的排出。

2.5 塑料板排水技術(shù)

塑料板排水技術(shù)是指將濾膜包裹的塑料芯板安裝到軟土路基中，然后利用塑料板中的排水管道將軟土地基中的水排出（施工現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖1）。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要是采用的施工機(jī)械比較輕、施工效率比較高、施工的成本比較低等，采用該技術(shù)處理后的土層排水路徑對(duì)比詳情如圖2所示。但是在運(yùn)用該技術(shù)時(shí)要格外注意以下幾點(diǎn)：一是如果在插入期間遇到比較硬的黏土層，要適當(dāng)減緩插入速度，避免速度過(guò)快導(dǎo)致塑料板出現(xiàn)折斷問(wèn)題。二是要將塑料排水板的排水通道堵住后再插入土中，防止軟土顆粒堵塞排水通道。三是如果塑料排水板需要接長(zhǎng)時(shí)，兩塊板的搭接長(zhǎng)度要大于20cm。

圖1 施工現(xiàn)場(chǎng)圖

圖2 軟土路基處理前后的排水路徑對(duì)比示意圖

2.6 土工材料技術(shù)

土工材料是一種廣泛應(yīng)用的建筑合成材料，隨著工程實(shí)踐的要求和制造工藝的不斷提高，目前已經(jīng)出現(xiàn)了許多新品種，比如土工布、復(fù)合土工膜以及膨潤(rùn)土防水毯等。采用該技術(shù)的作用主要有以下幾個(gè)方面：一是部分材料具有優(yōu)良的導(dǎo)水性能，使用該材料能夠?qū)⒙坊械乃季奂讲牧蟽?nèi)部，然后沿著形成的通道排出。二是土工材料能起到隔離作用[4]。上下土層通過(guò)土工材料隔離開來(lái)，當(dāng)路面受到荷載作用時(shí)，上下層的土壤不會(huì)發(fā)生混合，從而保證原有結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。三是反濾作用。土工材料大多具有優(yōu)良的透氣性和透水性，當(dāng)路基中的水流經(jīng)土工材料時(shí)，土工材料能夠阻止土壤顆粒和水一起流走，從而最大限度地保障路基的穩(wěn)定性。四是加筋作用。采用土工材料治理軟土路基時(shí)，能夠提高路基的抗拉強(qiáng)度，提高軟土路基的承載力。在使用土工材料時(shí)基本按照以下步驟進(jìn)行：首先，將路基表層的土挖除并對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整；其次，攤鋪所用的土工材料并卸砂石料；再次，對(duì)填筑材料進(jìn)行鋪設(shè)和平整；最后，對(duì)軟土路基進(jìn)行壓實(shí)。

3 軟土路基處理技術(shù)的應(yīng)用原則

軟土路基處理技術(shù)具有悠久的發(fā)展歷史，而且隨著現(xiàn)代施工技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新興處理材料和處理技術(shù)層出不窮，軟土路基的處理技術(shù)越來(lái)越多樣化。因此，在對(duì)軟土路基處理技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，要遵循一定的原則，以提高處理的效果。第一條原則是要明確軟土路基處理技術(shù)的應(yīng)用目的。軟土的種類較多，需要處理的問(wèn)題也各不相同，比如有的軟土需要提升抗剪強(qiáng)度，有的軟土需要降低壓縮性，有的軟土需要改善動(dòng)力性能等。第二條原則是技術(shù)人員在施工前要對(duì)施工場(chǎng)地中軟土地基的土質(zhì)、地基的構(gòu)成、道路的幾何形狀以及等級(jí)等情況進(jìn)行實(shí)際的調(diào)查研究，綜合考慮施工工期、建設(shè)成本以及周邊環(huán)境，并據(jù)此選擇合適的處理技術(shù)。第三條原則是充分利用天然地基，比如一些軟土路基的主要成分是底部的淤泥，此時(shí)要盡可能利用其上覆蓋較好的土層作為地基的持力層。第四條原則是在施工期間要采用先重后輕的順序，盡可能地在施工早期將自身重量較大的建筑機(jī)械或者建筑材料運(yùn)入施工場(chǎng)地，利用其重力對(duì)軟土路基進(jìn)行沉降，為后期的處理工作降低難度。第五條原則是在施工結(jié)束后，要循序漸進(jìn)地增加公路表面的荷載，盡量不要在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到或者超過(guò)規(guī)定的荷載上限。

4 結(jié)語(yǔ)

在公路工程施工時(shí)，軟土路基的處理環(huán)節(jié)不僅對(duì)后續(xù)公路的修建起到?jīng)Q定性的作用，還在一定程度上影響著公路建設(shè)的整體質(zhì)量。為了保障公路的建設(shè)質(zhì)量和人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，有關(guān)施工單位必須要積極運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)對(duì)軟土路基進(jìn)行處理，根據(jù)實(shí)際建設(shè)情況選用科學(xué)合理的處理技術(shù)，盡可能減少軟土路基的危害性，提高公路的建設(shè)質(zhì)量。