公路施工中的软土路基处理技术探讨

0引言软土路基是指天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的软弱土层。尤其是在沿海地区以及南方地区，由于其地形地貌多以软土地基为主，这类路基在公路施工中会造成路基承载力不足、路面沉陷等问题的发生，这就需要对其进行有效处理。但软土路基的稳定性较差，在长期作用下极易发生变形和沉降问题，从而对公路工程的正常使用造成影响。因此，为提高公路施工质量和使用寿命，应在施工中加强对软土路基处理技术的研究和应用。1软土路基的特点和成因1.1特点软土路基是指由于土壤颗粒间的空隙较大，孔隙率高，含水量大，以及其内部结构比较松散等原因而形成的一类特殊类型的地基。软土路基的特点主要包括以下3个方面。（1）含水量高。软土中含有大量的水分，通常在30%以上。这也是软土与其他土壤类型最大的不同之处之一。软土的含水量高会导致其强度变弱，容易发生沉降和变形等问题。（2）承载力低。由于软土的孔隙度大，内部空隙多，因此其承载能力较低。软土的孔隙度越大，它的承载能力就越低。这也是为什么软土路基需要进行加固和改良的原因之一。（3）稳定性差。由于软土的强度较低，容易发生沉降和变形等问题。软土的强度主要取决于其孔隙度、孔径分布、黏聚力等因素。如果这些因素不协调，就会导致软土路基的稳定性较差，容易发生沉降和变形等问题。1.2成因导致软土路基产生病害问题的主要原因有以下3点：①地形地貌条件复杂，软土地基含水量较高，且分布范围广泛，在施工时，若不做好地基处理工作，会导致地基承载力不足。②部分地区地形地貌较为复杂，软土路基上存在着大量的软土颗粒和杂物。③软土地基的含水量较高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的特征使其对公路工程施工质量造成影响。因此在施工时应加强对软土路基的处理。2软土路基的危害（1）沉降变形。由于软土的孔隙度大，内部空隙多，因此其承载能力较低。当道路荷载超过其承载能力时，软土路基会发生沉降变形，导致道路不平、坑洼等问题。这些问题不仅影响道路的使用效果和安全性，还会导致车辆行驶时的颠簸和震动，对驾驶员和乘客的健康产生不良影响。（2）水土流失。软土路基的含水量高，容易发生水土流失问题。在雨季或强降雨天气下，软土路基容易被冲刷，导致土壤流失严重，甚至形成泥石流等自然灾害。这些灾害不仅会破坏道路和周边环境，还会对人民生命财产造成威胁。（3）路面损坏。软土路基的稳定性差，容易发生沉降和变形等问题。这些问题会导致路面的不平整和损坏，影响道路的使用效果和安全性。此外，软土路基还可能存在其他问题，如地下水位上升、地基沉降、地面塌陷等，这些问题都可能对道路的安全性和稳定性造成影响。3常见的公路软土路基处理技术3.1表层处理法软土路基表层处理法是一种常用的软土地基处理方法，主要是通过进行开挖沟槽或盲沟，以及铺设透水性好的砂砾或碎石等材料的方法，排除地表水，以达到提高地表强度、防止地基局部剪切变形、保证施工机械作业的作用。常见的软土路基表层处理法包括：①表面排水法。用于地表面极软弱的情况，对土质较好因含水量过大而导致的软土地基，在填土之前，地表开挖沟槽，排除地表水，同时降低地基表层部分的含水率，以保障施工机械通行。②挤实砂桩法。适用于路堤高度小于两倍极限高度（在天然软土地基上，基底不作特殊加固处理而用快速施工方法修筑路堤的填筑最大高度），软土层及其硬壳较薄，或软土表面渗透性很低的情况。3.2强夯法强夯法是一种常见的软土地基处理方法，可以有效地加固软土地基，提高其承载力和稳定性。强夯法的工作原理是通过吊装设备，将重锤提升到一定高度后，让重锤自由下落，通过重锤下落时形成的重力势能来对地基土体进行动力夯击，使土体产生强制压密而减少其压缩性，从而提高路基的承载力和稳定性。强夯法适用于软弱黏性土、砂砾土、淤泥质土等软土地基的加固处理。主要是通过重力势能和动能之间的相互转化来让土体更加密实，提升路基的强度、承载力。但在软土路基强夯处理中会出现较大噪音，因此，不宜用于居民区附件的公路施工中。3.3排水固结法排水固结处理法是通过施加荷载，使软土地基中的孔隙水排出，从而达到固结的目的。排水固结法主要包括以下步骤。（1）准备工作。清理地基表面，去除松散物质和杂物。（2）施加荷载。施加一定的荷载，如重锤、重物等，使地基产生变形和破坏。（3）排水固结。施加荷载后，通过排水的方式，使孔隙水排出，从而使软土地基中的土体固结。（4）卸载。荷载逐渐卸除，使软土地基逐渐恢复原状。排水固结法的优点是操作简单、成本低廉、适用范围广，但也存在一些缺点，如对地基的要求较高、处理时间较长等。因此，在选择排水固结法时需要根据具体的情况进行综合考虑。需要注意的是，在进行排水固结处理时，应根据设计要求和现场实际情况，选择合适的排水通道和排水层厚度，并严格控制排水固结处理的时间和压力，以确保软土地基处理效果的最佳化。同时，在进行排水固结处理时，应注意安全防护措施，确保操作人员的人身安全。3.4水泥深层搅拌法水泥深层搅拌法是一种加固软土路基的成熟方法，它是利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土共同作用形成抗压强度比天然土体强度高、具有整体性和抗水性的桩柱。该方法适用于淤泥、淤泥质土、粉质黏土、粉土及饱和性土等软土地基，施工深度通常可达20m[1]。4公路施工中的软土路基处理技术应用要点在公路施工中，为有效提高软土路基的承载力，应结合实际情况选择合理的处理方法。但由于软土地基具有自身特点，其实际情况较为复杂多变，在采用不同处理方法时应根据实际情况对其进行灵活运用，以提升软土路基处理效果，保证公路工程施工质量。水泥搅拌桩技术在公路软土路基处理中具有很多优势，例如，水泥搅拌桩技术可通过就地搅拌水泥和软土来充分加强地基；水泥混合工艺在施工过程中不会引起噪音和灰尘污染。4.1工程概述某公路工程，总里程为21.36km，穿过了复杂的地质条件，其中超过2.36km的路段为软土路基，路基含水量比较大，承载力比较差，难以满足公路施工对路基强度和承载力的需求，需要对软土路基进行科学有效的处理。本工程软土路段，采用水泥深层搅拌桩处理技术，严格施工的每个细节，取得的良好效果，可为类似工程施工提供参考。4.2施工准备水泥深层搅拌桩处理软土路基前需要做好的准备工作主要包括以下方面。4.2.1场地清理在水泥深层搅拌桩施工前需要提前对施工现场进行平整处理，全面清除水泥深层搅拌桩所在区域障碍物，若施工现场存在石质材料、树根、建筑垃圾、生活垃圾等，需要清理干净。若遇到地下溶洞、水井可用粗砂进行回填，然后通过整平机进行平整处理，以便施工机械设备能够在施工现场顺利移动和钻进[2]。4.2.2测量放线为精确定位每根水泥深层搅拌桩的具体位置，本工程在施工前，采用全站仪进行测量放线，精确定位中心桩号和处理边桩，确定好的桩位通过竹片或者钢筋头进行标记，在施工中要加强保护，避免桩位发生变动。4.2.3机械设备本工程软土路基深度比较大，对处理质量的要求比较高，为保证每米固化剂喷射量能够达到设计要求，在正式钻进施工前，需要好对机械设备检查，保证机械设备的传动系统、加减压系统、液压系统以及固化剂喷射机都处于良好的运行状态，严禁机械“带病”作业。尤其需要注意的是钻头的直径不能小于桩径，且钻杆的长度要大于设计桩长3m以上，钻孔深度满足设计要求。4.2.4施工材料在采用水泥深层搅拌桩处理公路软土路基时，用到的主要材料是水泥，水泥质量和性能直接关系到软土路基的处理效果。因此，在正式施工前，需要对水泥质量进行全面检测。本工程采用了42.5级普通硅酸盐水泥，保证水泥的烧失量、细度、凝结时间、强度等指标全部满足设计要求。凡是进入施工现场的水泥，必须有质保证书，合格证等，且进入施工现场后还需进行试验室抽样检测，各项指标全部满足要求后方可使用。4.3钻机就位施工准备完成后，即可参照测量放线的结果，将水泥深层搅拌机开到指定的桩位上进行对中操作，若施工现场地面起伏不平，要通过加设钢垫、木垫等方法进行调整，以保证机架处于垂直状态。控制桩位对中误差不超过10mm，并于机架正面和侧面各悬挂一个重心锤，用于对垂直度的校正[3]。4.4制备水泥浆液按照搅拌桶的容积制备水泥浆液，并根据设计要求合理控制水灰比、水泥掺入量。按照桩体的长度，计算出水泥用量、用水量。为保证水泥深层搅拌桩施工的连续性，可通过搅拌的桶数来控制深层搅拌桩水泥用量，每台深层搅拌机上需要设置独立的水泥库，每天施工完成后都需要对制备的水泥浆液进行复查。若因机械故障出现了停止送料情况，为防止发生浆液离析问题，要持续开启搅拌机进行搅拌。4.5搅拌下沉和提升速度各项工作全部准备到位后，启动搅拌机，下放钢丝绳，严格按照0.5m/min的速度进行下沉。在搅拌下沉施工中如果遇到硬质土层，要适当降低搅拌速度，按照设计方案的要求，进行带水钻进，当钻头穿过硬质土层之后立即停水。当搅拌钻头掘进到设计位置之后，立即关闭灰浆泵停止喷浆，重复进行多次下沉搅拌，促使土体能够和水泥浆液达到充分搅拌，保证浆液分布的均匀性。下沉速度按照0.5m/min的速度进行控制，下沉到设计桩底的标高位置后，要立即停止下沉。若在下沉搅拌施工中，因搅拌机故障出现了停浆问题，需要及时将搅拌机钻头下沉到停浆点以下约0.5m的位置，等浆液恢复之后，再进行喷浆提升。当重复下沉到原深度后，需要再次开启灰浆泵，并及时开展二次注浆，按照第一次注浆工艺继续施工[4]。4.6冲洗输浆管和检查钻头当水泥深层搅拌桩成桩之后，需要用清水全面冲洗输浆液管路，以免浆液固化后后引起输浆管堵塞问题，并及时清除钻头上的土层，详细检查钻头情况，若存在损坏或者磨损情况要及时更换或者焊接维修，以免影响下一根深层水泥搅拌桩施工。4.7质量检测当深层水泥搅拌桩成桩之后为验证施工质量是否达到设计要求，本工程进行了单桩复合地基静载试验。在成桩后的深层水泥搅拌桩上放置荷载板，荷载板的中线能够和试验桩的中心相一致，利用千斤顶通过高压油泵控制，并通过固定在基准梁上的百分表来监测沉降量，本工程采用静载试验法来验证深层水泥搅拌桩的质量，当加载量达到或者是超过设计承载力的2倍时，停止加载[5]。监测结果显示，本工程单桩复合地基总沉降量在4.5～15.5mm，且在整个加载过程中未出现明显的陡降段，在卸载过程中整体回弹比较好，综合评定质量优良，满足了本工程施对软土路基处理的要求。5处理软土路基时需要注意的问题在公路施工中，软土路基处理技术具有一定的复杂性，需要通过多项技术手段共同使用来完成。例如：深层搅拌桩法、高压喷射注浆法、塑料排水板处理法等。此外，还应注意以下3点问题。（1）加强施工设计，合理选择软土路基处理技术，保证软土路基处理质量。在选择软土路基处理技术时，应根据软土路基特征以及处理对象的具体情况进行全面分析和判断，合理选择最佳的软土路基处理技术。（2）在施工过程中应严格控制施工工艺、技术参数等，加强对施工现场的管理工作。（3）对软土路基处理技术的应用效果进行全面检