公路施工中的软土路基施工技术研究_林德荣.pdf

运输经理世界道路工程与技术0引言当前，我国经济仍处于快速增长阶段，各地的交通运输量逐渐增加，因此对于公路的建设需求也日益增大。但是，我国幅员辽阔，在公路建设期间会遇到多种不同的地质条件和问题，其中软土路基问题在我国东南沿海地区比较常见，为公路的建设增加了不小的难度。因为软土不同于普通土壤，其会导致路基的强度变低、稳定性能下降，路基作为路面的基础，必须具备一定的强度和稳定性能才能保障公路的正常使用。如果软土路基没有得到有效的处理，极易出现较大的变形或者沉降问题，进而导致公路的使用年限降低，为人民群众的出行安全造成较大的威胁，所以对软土路基的施工技术进行研究十分必要1。1软土路基的特点及危害1.1 软土路基的特点软土指的是濒临水域的细颗粒土，大多出现在滨海、湖泊以及河滩处，其具有以下特点：一是软土间隙又大又多，因此容易吸收储存大量的水分，富含微生物和有机质，进而导致软土路基极易被压缩，很容易出现大范围的不均匀沉降问题。二是软土路基在受到外部压力或者干扰时，极易产生结构损坏问题，严重的甚至会呈现水土分离的状态，从而导致其强度降低。三是软土的土质不均匀，大多数软土路基都是由沉积作用产生的，因此其均匀性不强，极易产生不均匀沉降问题。四是软土路基的透水性较差，大量的实验数据表明，相同量的水倒入在不同种类的土壤中，软土的渗水速度远远慢于其他土壤的渗水速度，因此对软土路面进行处理的难度极大。1.2 软土路基对公路施工和使用的危害软土路基的特点和性质导致其对公路施工建设的危害较大，如果处理不当往往会导致公路建设出现质量问题，其对公路施工的危害总结起来主要有以下几种：一是导致强度变低和稳定性下降的问题。当软土地基的抗剪强度难以承受来自上方的荷载时，地基会有很大的概率产生部分或者整体的剪切破坏，从而造成路堤的塌方或者失稳问题。二是容易导致沉降变形问题。软土地基含水量较大，极易在上方的荷载作用下产生较大的沉降变形。而且其沉降时间不等，有的在十几年后还在沉降，进而引发路面开裂、横坡变缓等问题，影响公路的使用寿命。三是软土地基容易出现液化问题。地震或者车辆运行产生的震动会导致软土地基出现液化或者失稳问题，此外，正常的水循环或者温度变化也会导致软土地基出现管涌或者冻融问题，进而降低其稳定性，影响公路的正常施工和使用。总而言之，以上问题不仅为公路建设增加了较大的难度，也为公路的正常使用埋下了较大的安全隐患，极大地增加了公路建设和维护成本。2公路施工中的软土路基施工技术应用2.1 砂垫层处理技术砂垫层处理技术指的是将一些比较浅的软土层挖去，用一些强度高、稳定性和抗腐蚀性强的砂石进行分层换填，并在表面采用一些密实处理技术使得软土地基的性能达到公路施工的要求。该技术具有以下优点：一是能够将上部受到的荷载扩散传到下卧层，进而提高路基的承载力。二是能够减轻路基的沉降程度。一般而言，地基浅层受到的荷载最大，其沉公路施工中的软土路基施工技术研究林德荣（漳平市交通工程站，福建 漳平 364400）摘 要：公路相较于其他运输方式具有适应性强、可以直达多地的特点，因此公路运输成为最重要的运输方式之一。为了进一步提升公路的建设质量，首先对软土路基的特点和危害进行分析，其次基于此探究目前阶段施工中存在的问题，最后提出施工处理技术的原则以及一系列有针对性的施工技术分析，包括但不限于砂垫层处理技术、化学加固处理技术等，相关建设人员可据此选择合适的施工技术，以提高公路的施工质量。关键词：公路施工；软土路基；技术应用中图分类号：U416.1文献标识码：A7运输经理世界道路工程与技术降量在总体沉降量中的占比也最高。采用该技术后，能够显著降低地基的沉降量。三是能够提高软土地基的排水固结速度。大多数地基由于上层路面的封堵以及荷载作用，水都是由两侧排出，软土层孔隙水压力较大，固结速度变缓，从而导致地基强度变低2。但是砂垫层具有良好的透水性，在受到上层路面的荷载作用时，能够提高水在垫层中排出的速度，进而消散软土层的孔隙水压力，加快软土层的固结速度，提升路基的稳定性。四是能够防止地基出现土体冻胀的问题。砂垫层的材料之间具有较大的孔隙，出现毛细管的概率显著降低，因此在寒冷天气下能够防止土壤中的孔隙水结冰导致的冻胀问题。但是在应用该技术时要注意以下问题：第一，确定处理深度，一般换填深度要在 0.53m 之间，如果砂垫层的厚度过低，将降低处理效果。第二，确保回填材料的质量，避免选用含泥量高的砂石，否则换填的作用不明显。2.2 水泥搅拌桩技术水泥搅拌桩技术是运用搅拌桩机向软土地基中喷入固化剂，大多数都是以水泥作为主要的固化剂，水泥和软土混合会发生一些物理及化学反应，使得软土中的水分大幅度降低，从而提高强度和稳定性能。该技术具有以下优点：一是在软土中加入固化剂，能够充分地利用原有的土层。二是对公路周边的原有建筑影响较小。三是施工时的噪声和污染较小，能够在市区施工。四是采用该技术后，路基和原有土层的重度变化较小，对下卧层的影响较小。五是加固形式比较灵活，可以根据不同的土质选择不同的固化剂或者调整配合比，还可以根据实际需要，选择不同的加固形式。具体的施工流程如表 1 所示。表 1 水泥搅拌桩技术施工流程场地平整放样调试机械制作固化剂预搅下沉提升喷浆搅拌重复上下搅拌机具清洗移位桩头处理对施工现场进行三通一平，为后续施工做好准备对照施工图纸在场地中进行放线以确定搅拌桩的位置，并做好复测工作，便于后期开展桩位的检查工作对钻机进行安装和调试，并将其转移到指定位置固化剂要按照严格的配合比进行制作，而且如果静置超过2h便无法使用，因此要不断地进行搅拌在正式施工之前要进行预搅，以查看搅拌机的冷却水循环是否能够正常运行，一切正常后要启动搅拌机切土下沉，当达到设计的深度时停止下沉钻头下沉结束后要进行反向的旋转喷浆，提升的速度控制在0.50.8m/min，当钻头距离地面不足1m时，要适当减缓钻头的提升速度为了固结剂能和土层进行充分的融合，还要在一定的深度范围内进行上下的搅拌固化剂会在输送管路中残留固结，因此要将其进行清洗，同时也要对钻头进行清理以方便重复使用当软土地基达到设计强度时，要凿除超灌的部分但是该技术在使用期间会有较大的概率出现以下问题，施工人员要随时保持警惕并及时进行处理。一是预搅下沉困难。如果是遇到了硬土层，可以适当冲水，如果是遇到了树根或者石块，要及时挖除。二是搅拌机无法下沉到既定的深度。一些软土地基的黏性较大，搅拌机难以下沉到预计的深度，可以通过增加自重或者开启加压装置的方式解决该问题。三是喷浆到指定位置后，固化剂剩余过多。出现该情况的原因很可能是输送固化剂的通道出现了堵塞，要对其进行清洗疏通。四是输送固化剂的通道出现爆裂。产生该问题的主要原因是通道内固化剂凝结或者喷浆口球阀空隙过窄，前者需要对通道进行清洗，后者需要对球阀进行调节。五是搅拌钻头和混合土一起旋转。出现该问题的原因可能是固结剂浓度过大，导致钻头和混合土的摩擦力增加，或者是搅拌叶片的角度没有调好，需要进一步地调整或者更换新的钻头3。2.3 强力夯实技术强力夯实技术又称动力压实法。该技术是通过机械设备将重锤提到一定的高度，然后让重锤自由落下以夯实地基，降低软土的压缩性，增强软土地基的强度。该技术主要用于湿陷黄土以及容易液化的砂土的处理，一般可以处理深度位于 36m 的软弱土层，重锤的重量一般在 1040t 之间，提起的高度大多为 1040m。其处理原理是在重锤的夯击下，软土路基中原有的结构被破坏，土层中孔隙水含有的气体被压缩，当土层中气体的体积逐渐被压缩为零的时候，土层便无法进一步压缩。但是随着夯击的持续施压，软土路基的土层会出现液化现象，进而产生裂缝，增加了软土路基的渗水性，进而使得土层中的孔隙水得以排出。随着软土路基中孔隙水的排出，土层中的裂缝也会逐渐密实，土层的颗粒之间会变得更加紧密，从而提高软土地基的强度和稳定性。但是在采用该技术时需要注意其适用范围，一些以淤泥为主的软土地基不适用该技术。而且该技术在使用期间会导致地基产生较大的振动波，虽然不会造成周边建筑物的损伤，但是其噪声会对居民的正常生活产生不利影响，所以要注意在合法的施工时间内进行施工。此外，该技术还可以和其他技术如袋装砂井或塑料排水板一起应用，以提升软土路基的处理效果。2.4 碎石桩技术碎石桩技术指的是先在软土路基表面打孔，然后将碎石压到孔中，形成直径较大的密实桩体，从而提高软土路基的承载能力，降低其土层液化和变形的概率。其作用原理主要体现在以下几个方面：一是在碎石压到孔中的时候，周边的土壤也会受到很大的挤压力，从而降低碎石桩周边土壤的孔隙比，提高土层强度。二是在施工期间会对周边的土层产生震动，破坏其原有的结构，使得土壤颗粒之间更加密实。三是碎石进入软土路基后，能够提高软土路基的渗水性能，加速路基中水分的排出。8运输经理世界道路工程与技术2.5 塑料板排水技术塑料板排水技术是指将滤膜包裹的塑料芯板安装到软土路基中，然后利用塑料板中的排水管道将软土地基中的水排出（施工现场见图 1）。该技术的优点主要是采用的施工机械比较轻、施工效率比较高、施工的成本比较低等，采用该技术处理后的土层排水路径对比详情如图 2 所示。但是在运用该技术时要格外注意以下几点：一是如果在插入期间遇到比较硬的黏土层，要适当减缓插入速度，避免速度过快导致塑料板出现折断问题。二是要将塑料排水板的排水通道堵住后再插入土中，防止软土颗粒堵塞排水通道。三是如果塑料排水板需要接长时，两块板的搭接长度要大于 20cm。图 1 施工现场图图 2 软土路基处理前后的排水路径对比示意图2.6 土工材料技术土工材料是一种广泛应用的建筑合成材料，随着工程实践的要求和制造工艺的不断提高，目前已经出现了许多新品种，比如土工布、复合土工膜以及膨润土防水毯等。采用该技术的作用主要有以下几个方面：一是部分材料具有优良的导水性能，使用该材料能够将路基中的水都聚集到材料内部，然后沿着形成的通道排出。二是土工材料能起到隔离作用4。上下土层通过土工材料隔离开来，当路面受到荷载作用时，上下层的土壤不会发生混合，从而保证原有结构的稳定性。三是反滤作用。土工材料大多具有优良的透气性和透水性，当路基中的水流经土工材料时，土工材料能够阻止土壤颗粒和水一起流走，从而最大限度地保障路基的稳定性。四是加筋作用。采用土工材料治理软土路基时，能够提高路基的抗拉强度，提高软土路基的承载力。在使用土工材料时基本按照以下步骤进行：首先，将路基表层的土挖除并对施工场地进行平整；其次，摊铺所用的土工材料并卸砂石料；再次，对填筑材料进行铺设和平整；最后，对软土路基进行压实。3软土路基处理技术的应用原则软土路基处理技术具有悠久的发展历史，而且随着现代施工技术的不断发展，各种新兴处理材料和处理技术层出不穷，软土路基的处理技术越来越多样化。因此，在对软土路基处理技术进行应用时，要遵循一定的原则，以提高处理的效果。第一条原则是要明确软土路基处理技术的应用目的。软土的种类较多，需要处理的问题也各不相同，比如有的软土需要提升抗剪强度，有的软土需要降低压缩性，有的软土需要改善动力性能等。第二条原则是技术人员在施工前要对施工场地中软土地基的土质、地基的构成、道路的几何形状以及等级等情况进行实际的调查研究，综合考虑施工工期、建设成本以及周边环境，并据此选择合适的处理技术。第三条原则是充分利用天然地基，比如一些软土路基的主要成分是底部的淤泥，此时要尽可能利用其上覆盖较好的土层作为地基的持力层。第四条原则是在施工期间要采用先重后轻的顺序，尽可能地在施工早期将自身重量较大的建筑机械或者建筑材料运入施工场地，利用其重力对软土路基进行沉降，为后期的处理工作降低难度。第五条原则是在施工结束后，要循序渐进地增加公路表面的荷载，尽量不要在短时间内达到或者超过规定的荷载上限。4结语在公路工程施工时，软土路基的处理环节不仅对后续公路的修建起到决定性的作用，还在一定程度上影响着公路建设的整体质量。为了保障公路的建设质量和人民群众生命财产安全，有关施工单位必须要积极运用先进的技术对软土路基进行处理，根据实际建设情况选用科学