姚正鵬

（甘肅路橋第三公路工程有限公司，甘肅蘭州 730030）

0 引言

公路是保障人們出行、貨物流通的重要設(shè)施，其遍布全國(guó)各地，因此，公路工程的施工需要在各種復(fù)雜條件下進(jìn)行。其中，軟土地質(zhì)是常見的地質(zhì)類型之一，在建設(shè)公路工程時(shí)若對(duì)其不進(jìn)行特殊處理，會(huì)導(dǎo)致公路路面發(fā)生沉陷、開裂等問(wèn)題，影響過(guò)往行人行車的生命財(cái)產(chǎn)安全。為進(jìn)一步提升公路工程的建設(shè)質(zhì)量，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)積極研究公路工程在軟土路基條件下的施工技術(shù)，避免軟土路基對(duì)公路施工的危害，保障公路工程順利施工。

1 軟土地質(zhì)概述

軟土地質(zhì)是常見的地質(zhì)情況之一（見圖1），多存在于水源地周邊，如：沿海、河流、湖泊等地區(qū)。軟土地質(zhì)的特點(diǎn)包括含水量大、透水性低、壓縮性大等，若在其上堆載一定重量的物體，會(huì)快速發(fā)生形變，這使得在軟土地質(zhì)上開展工程建設(shè)的難度極大[1]。

圖1 軟土地質(zhì)例圖

軟土地質(zhì)的特性如下：第一，高壓縮性。軟土地質(zhì)的含水量極大，其孔隙比大于1，且因軟土地質(zhì)的特性影響，土層內(nèi)包含大量的微生物、氣體和腐殖質(zhì)，一般1m3的軟土經(jīng)壓實(shí)后，其體積會(huì)銳減100%～1000%。第二，抗剪強(qiáng)度低。軟土地質(zhì)因其松散的特殊結(jié)構(gòu)，使其抗剪強(qiáng)度極低，嚴(yán)重影響建設(shè)在其基礎(chǔ)上的工程質(zhì)量。第三，透水性低。軟土地質(zhì)含水量較大，且土壤中的顆粒極細(xì)膩，導(dǎo)致軟土地質(zhì)的持水性極強(qiáng)，在此條件下，軟土地質(zhì)幾乎不具備豎向透水性。第四，觸變性。軟土地質(zhì)在保持基本狀態(tài)的條件下，其結(jié)構(gòu)具備一定的強(qiáng)度，但在外力的干擾下，其結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，強(qiáng)度也會(huì)隨之大幅度降低，這種情況便是軟土的觸變性。第五，流變性。流變性是指在長(zhǎng)期荷載的條件下，軟土地質(zhì)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也會(huì)隨之改變，其長(zhǎng)期強(qiáng)度遠(yuǎn)小于瞬時(shí)強(qiáng)度。第六，荷載強(qiáng)度不均勻。軟土地質(zhì)中包含大量的晶狀顆粒，使軟土地質(zhì)的荷載強(qiáng)度分布極不均勻，若在軟土地質(zhì)上建設(shè)工程建筑，工程建筑會(huì)持續(xù)對(duì)軟土地質(zhì)施加壓力，其便會(huì)在荷載強(qiáng)度不均勻的影響下發(fā)生不均勻沉降。

2 軟土地質(zhì)對(duì)公路工程的影響

2.1 公路不規(guī)則沉降

沉降是工程項(xiàng)目建設(shè)期間常發(fā)生的基礎(chǔ)施工問(wèn)題，在過(guò)往的工程項(xiàng)目施工中，導(dǎo)致沉降的主要原因便是基礎(chǔ)施工不達(dá)標(biāo)以及受地質(zhì)條件的影響，而軟土地質(zhì)條件下的公路工程沉降問(wèn)題尤為突出。

軟土地質(zhì)不同于其他地質(zhì)類型，其長(zhǎng)期強(qiáng)度變化極大，在持續(xù)受力的條件下，軟土發(fā)生持續(xù)的體積壓縮，最終造成地面建筑的沉降[2]。

在軟土地質(zhì)條件下，公路工程的沉降較一般建筑物更加嚴(yán)重，公路工程是保障行人行車交通需要的重要設(shè)施，行車載重不同，對(duì)軟土地質(zhì)施加的力也不同，且行車軌跡并無(wú)規(guī)律可循，便會(huì)造成公路工程的不規(guī)則沉降。

2.2 降低公路各項(xiàng)性能

公路工程在建設(shè)完畢后需要長(zhǎng)久使用，所以公路工程需要具備荷載、抗剪強(qiáng)度等條件，且為保證公路基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，公路工程還需要具備滲水性，但軟土地質(zhì)常存在于水源附近，以上條件都是軟土路基所不具備的，因此在軟土地質(zhì)條件下建設(shè)公路工程，會(huì)導(dǎo)致公路工程各方面性能大幅度下降，從而縮短公路工程的使用壽命，且存在安全隱患[3]。

3 公路施工中常用的軟土路基處理技術(shù)介紹

3.1 換填法

換填法，顧名思義便是通過(guò)置換施工現(xiàn)場(chǎng)的軟土以完全消除軟土特性的一種地基處理方式。換填材料一般為強(qiáng)度較大且不具備侵蝕性的礫料，其能夠通過(guò)自身強(qiáng)度有效提升公路的基礎(chǔ)強(qiáng)度，同時(shí)由礫料構(gòu)成的公路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具備極強(qiáng)的滲水性，能夠在公路長(zhǎng)久的使用過(guò)程中保證公路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的排水效果，進(jìn)而保證公路基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

換填法一般需要置換與軟土同深的材料，一般的公路工程以公里計(jì)算，因此換填法所需挖掘、置換的土體極多，雖能長(zhǎng)久解決軟土地質(zhì)對(duì)公路工程的影響，但同時(shí)也會(huì)大幅度提升公路工程的造價(jià)，最經(jīng)濟(jì)的換填法標(biāo)準(zhǔn)為置換2～3m 深的軟土，但為保證公路基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，隨著軟土層厚度的增加，同時(shí)需要進(jìn)一步加深置換土體的深度，因此會(huì)造成公路工程的造價(jià)整體提升[4]。

3.2 堆載法

堆載法又稱為堆載預(yù)壓法（圖2 為堆載預(yù)壓法工作原理圖），在公路工程施工前1～2 個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，在施工目標(biāo)區(qū)域通過(guò)堆載重物的方式壓縮軟土，能夠有效消除軟土的空隙，排除土體中包含的水分，進(jìn)而提升軟土強(qiáng)度。

圖2 堆載預(yù)壓法工作原理圖

堆載預(yù)壓的優(yōu)勢(shì)在于，堆載預(yù)壓法只需用公路設(shè)計(jì)荷載或超過(guò)荷載標(biāo)準(zhǔn)的重物靜載在施工目標(biāo)土體區(qū)域即可，隨著重物對(duì)土體不斷施加壓力，即可完成對(duì)軟土的處理。堆載預(yù)壓法的成本極低，是當(dāng)前所有軟土處理技術(shù)中最具性價(jià)比的一種方法。

但堆載預(yù)壓法也有十分明顯的缺點(diǎn)：堆載預(yù)壓法必須在足夠的靜載時(shí)間條件下才能夠達(dá)到預(yù)定處理標(biāo)準(zhǔn)，而公路工程施工范圍較大，需要極多重物充作靜載材料，因此，堆載預(yù)壓法不適用于工期緊張的公路工程施工。

3.3 攪拌樁法

攪拌樁法全稱為水泥攪拌樁法，是將水泥、石灰等膠結(jié)材料送至地層以下，而后用深層攪拌設(shè)備與軟土進(jìn)行強(qiáng)制攪拌。在攪拌過(guò)程中，膠結(jié)材料會(huì)混合軟土與軟土中的水分進(jìn)行充分反應(yīng)，形成強(qiáng)度較高的公路基礎(chǔ)，進(jìn)而保障公路工程的整體建設(shè)強(qiáng)度。水泥攪拌樁法的應(yīng)用十分簡(jiǎn)單，人為因素對(duì)其應(yīng)用效果的影響較小，且只需等膠結(jié)材料與軟土中的水分充分反應(yīng)后便會(huì)產(chǎn)生較高標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度，其施工簡(jiǎn)單、見效快的特點(diǎn)十分符合公路工程的建設(shè)需要，是當(dāng)前常用的一種軟土路基處理技術(shù)[5]。

3.4 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法與堆載預(yù)壓法的處理原理相同，皆是以重物向軟土施加壓力，通過(guò)壓縮軟土的方式提升公路基礎(chǔ)強(qiáng)度，但堆載預(yù)壓法是通過(guò)重物靜載完成這一目標(biāo)，而強(qiáng)夯法則是通過(guò)強(qiáng)夯機(jī)，以重錘的重量加重錘自由落體產(chǎn)生的動(dòng)能來(lái)達(dá)成軟土處理目標(biāo)的。雖原理皆為重物施加壓力，但強(qiáng)夯機(jī)重錘在自由落體的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生深入地層的沖擊波，且重錘只作用于軟土一點(diǎn)，周邊土體在中心壓力的作用下會(huì)形成排出通道，讓軟土中的水或氣體經(jīng)錘擊點(diǎn)周邊快速排出，一般由強(qiáng)夯法處理后的軟土體積會(huì)縮減200%～1000%，其對(duì)軟土的施壓效果優(yōu)于靜載預(yù)壓法。強(qiáng)夯法的快速性和便捷性使其應(yīng)用較為廣泛，且市場(chǎng)為迎合不同標(biāo)準(zhǔn)的夯實(shí)需要，強(qiáng)夯機(jī)的規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)也不同，重錘標(biāo)準(zhǔn)包括80～2000kN 不等，能夠滿足不同規(guī)模工程項(xiàng)目的施工需要。因此，在當(dāng)前高度發(fā)達(dá)的強(qiáng)夯機(jī)的輔助下，強(qiáng)夯法施工過(guò)程簡(jiǎn)單，且施工效率極快，是處理軟土路基問(wèn)題的重要技術(shù)之一[6]。

3.5 加筋法

加筋法一般被用于沉降量較小但需要加強(qiáng)橫向約束力的軟土路基施工中。加筋法區(qū)別于其他軟土路基處理方式，是通過(guò)在軟土路基中設(shè)置土工布并在土體中插入鋼筋的方式加固處理軟土路基的。第一，在軟土路基中設(shè)置土工布，通過(guò)土工布的強(qiáng)度限制軟土的變形范圍，進(jìn)而提升軟土路基的整體穩(wěn)定性。第二，加筋材料一般以鋼筋為主，在軟土路基中橫向或縱向插入鋼筋，能夠利用鋼筋自身的強(qiáng)度，增加軟土路基橫向或縱向的荷載。

在應(yīng)用加筋法前必須全面檢測(cè)軟土條件，確定土工布、鋼筋的分布，以便使用盡可能少的鋼筋材料達(dá)成預(yù)定目標(biāo)。鋼筋材料造價(jià)較高，若在應(yīng)用加筋法加固軟土路基期間，為提升公路整體性能而一味增加鋼筋數(shù)量，會(huì)導(dǎo)致工程項(xiàng)目的造價(jià)成本，造成不必要的人力資源浪費(fèi)和物力浪費(fèi)[7]。

3.6 化學(xué)加固

化學(xué)加固是指以化學(xué)材料為膠結(jié)材料的一種軟土路基處理方法，其是將大量的化學(xué)材料注入軟土內(nèi)，通過(guò)攪拌工序，化學(xué)材料便會(huì)與軟土路基的土體進(jìn)行充分反應(yīng)，進(jìn)而有效提升公路工程的整體建設(shè)質(zhì)量。

化學(xué)加固需要使用各種化學(xué)材料，但軟土地質(zhì)的周圍遍布水源，若化學(xué)材料使用不當(dāng)，會(huì)嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境。

軟土路基的加固法多種多樣，且每種加固法各有優(yōu)劣，選擇何種處理技術(shù)，應(yīng)由技術(shù)人員綜合考慮后再行決定，以減少人為因素對(duì)公路工程建設(shè)的影響。

4 公路工程在軟土路基條件下施工的注意事項(xiàng)

4.1 施工前地質(zhì)勘查

軟土地質(zhì)的特性是軟土路基對(duì)公路工程施工質(zhì)量造成影響的主要因素，為保證公路工程的整體施工效果，需在施工前進(jìn)行地質(zhì)勘查，全面分析施工地點(diǎn)軟土地質(zhì)的各種特性，包括軟土厚度、地下是否存在溶洞等，為軟土路基處理技術(shù)的應(yīng)用提供基礎(chǔ)依據(jù)。

當(dāng)前，在公路工程施工中，地質(zhì)勘查的主要手段是鉆探勘測(cè)技術(shù)，通過(guò)鉆探設(shè)備向地下進(jìn)行豎向鉆探，能夠精準(zhǔn)確定土層的厚度及分布情況。鉆探設(shè)備能夠?qū)⒌叵聰?shù)米甚至數(shù)十米的土層帶出體表，通過(guò)對(duì)軟土芯樣的分析檢測(cè)，能夠全面掌握軟土地質(zhì)的實(shí)際情況，其鉆探勘測(cè)技術(shù)的成本較低，探測(cè)結(jié)果可靠，廣受工程項(xiàng)目施工單位的喜愛[8]。

4.2 實(shí)時(shí)沉降量監(jiān)測(cè)

沉降量是處理軟土路基的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，為保證公路工程的建設(shè)質(zhì)量，在公路工程施工期間必須保證全天候、全時(shí)段監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)的沉降量，以便隨時(shí)掌握公路工程軟土路基的實(shí)時(shí)情況，進(jìn)而確保公路工程的順利施工[9]。

監(jiān)測(cè)沉降量主要通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷法和水準(zhǔn)儀法兩種。經(jīng)驗(yàn)判斷法是監(jiān)測(cè)沉降量的基本方式，以監(jiān)測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)為主要判斷依據(jù)，通過(guò)視覺判斷公路工程軟土路基的沉降量，其十分考驗(yàn)監(jiān)測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)，若監(jiān)測(cè)人員能力有限或監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)不足，會(huì)導(dǎo)致沉降量監(jiān)測(cè)的偏差過(guò)大，失去監(jiān)測(cè)意義。水準(zhǔn)儀法是以水準(zhǔn)儀為主要監(jiān)測(cè)工具，將水準(zhǔn)儀水平放置在軟土路基上，并在其周邊設(shè)置監(jiān)測(cè)參照物，通過(guò)水準(zhǔn)儀比照參照物來(lái)確定軟土路基的沉降量。水準(zhǔn)儀法是當(dāng)前沉降量監(jiān)測(cè)技術(shù)中準(zhǔn)確率較高且應(yīng)用較為方便的一種，因此被常用在公路軟土路基條件下的沉降量監(jiān)測(cè)工作中。

4.3 做好排水保障

軟土地質(zhì)的主要形成原因便是其臨近水源地，因此，即使通過(guò)軟土路基處理技術(shù)將公路工程基礎(chǔ)中的水分排出，其周邊的土體仍裹挾大量水分，這對(duì)軟土路基造成很大影響，因此，為保證公路工程在長(zhǎng)久使用過(guò)程中始終保持高標(biāo)準(zhǔn)性能，必須做好排水保障[10]。

公路工程中的排水保障分為路面排水和地下排水兩種。路面排水是在公路工程建設(shè)完畢后，為保證公路周邊的地面水不會(huì)浸入路基，在公路兩側(cè)以水泥為建設(shè)材料修建排水渠，將公路兩側(cè)的地面水引導(dǎo)至排水渠中進(jìn)行統(tǒng)一處理，以保證地面排水設(shè)施的實(shí)際應(yīng)用效果。地下排水多用于軟土路基建設(shè)期間，路基開挖后地下水會(huì)不斷滲至工作面，且在陰雨天氣等惡劣氣候條件下，公路工程基礎(chǔ)的施工工作面會(huì)積累大量水分，影響公路工程的基礎(chǔ)施工質(zhì)量。地下排水能夠通過(guò)挖掘積水坑，匯聚工作面中的水分，而后通過(guò)排水管道排出，保證公路工程軟土路基的施工質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，軟土地質(zhì)條件下開展工程項(xiàng)目施工的難度較大，且軟土地質(zhì)的特性會(huì)持續(xù)影響工程項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量，但公路工程作為全國(guó)性質(zhì)的交通保障設(shè)施，必須克服各種困難，以達(dá)成“建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)”的最終目標(biāo)。相關(guān)工作者應(yīng)積極開展軟土地質(zhì)條件下的公路工程施工技術(shù)研究，總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，分析軟土路基處理技術(shù)的應(yīng)用方法，為我國(guó)的交通建設(shè)事業(yè)提供保障。