公路工程软弱地基处治技术探讨

摘要 文章阐述了公路工程软弱地基处治基本原则，结合自贡至隆昌高速公路成自泸赤与乐自高速公路连接线施工项目，分析了公路工程软弱地基处治的四种主要处治技术方法，并提出了各方法使用中需注意的问题及质量控制措施。通过对这些施工方法的总结，可以有效提高公路工程软弱地基处治手段和施工质量，提出的施工技术对今后同类条件施工项目具有重要参考价值。

关键词 公路工程；软弱地基；基础换填；面层施工；处治技术

中图分类号 U416.1 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）04-0126-03

0 引言

公路工程中，軟弱地基是一种常见的地质问题。软弱地基是指地基土层强度较低、压缩性较高、渗透性较小，难以满足工程要求的地基。在公路工程中，软弱地基可能会导致路面开裂、下沉等问题，严重影响公路的使用性能和安全性。因此，对软弱地基进行有效的处治显得尤为重要。该文将介绍一些公路工程软弱地基处治技术，并对其适用范围、施工工艺和优缺点进行探讨。

1 项目概况

自贡至隆昌高速公路成自泸赤与乐自高速公路连接线，起于威远县界牌镇成自泸高速公路（K0+000=CZLK153+569.947），止于贡井区桥头镇乐自高速（K19+823.004-LZK94+066.923）。路线全长20.024 km（长链204.908 m），采用四车道高速公路标准建设，设计速度为80 km/h，路基宽度24.5 m，桥梁宽度2×12 m。

该项目工程区所属地貌类型以深、浅丘为主，工程地质条件较为单一，构造作用不强，岩层产状平缓，岩体完整性较好，且高陡斜坡甚为少见，冲沟的纵坡较缓，汇水面积均比较小，因此，工程区不存在大型滑坡、泥石流等典型不良地质现象。不良地质现象及特殊路基主要表现为丘间沟槽形成的软弱地基。

2 软弱地基处理原则

在软弱基础上修建公路，极易造成路基发生不均匀沉降，从而引发公路路面开裂、路面下沉、路面断裂等病害。因此，在公路地基处理时应遵循的原则如表1所示。

3 软弱地基处治技术分析

该项目路线经过丘间谷地时，因地势低洼且多为水田，地表水长期排泄不畅，其间沉积的低（高液限）黏（粉）土，粉质黏土，多呈软—可塑状。为了查明沿线的软弱路基的分布范围、厚度及其工程地质性质，主要采用了静力触探手段。通过地质调查，该段软弱路基厚度大多3～6 m，最大达到10 m左右，地基承载力一般50～100 kPa，这类土体以饱和度高，空隙比大，抗剪强度低，压缩性高和沉降固结缓慢为主要特征，形成软弱地基。当填方路堤高度较大时，其沉降和稳定性均不能满足规范要求。

该项目软土大面积分布在水田、鱼塘，其分布范围广、厚度大，主要为淤泥质低液限黏土，考虑该项目软土分布广泛的特点，根据填土高度、地基承载力要求值的具体要求，采用多种地基措施，具体有换填处理、片石排水沟处理、塑料排水板处理、碎石挤密桩处理等^[1]。

3.1 换填处理技术

换填法是一种通过更换地基土层来提高地基承载能力的方法。该方法适用于处理浅层软弱地基和不良地基。软土底面埋深不超过3 m的一般软基路段，可采用换填处理。施工工艺包括清除表层土、确定换填材料、铺设换填材料、压实等步骤。换填法的优点是处理效果显著、施工简单等；缺点是成本较高，需要大量换填材料^[2-3]。

换填材料尽量就近取材，优先采用挖方石渣，母岩饱和单轴抗压强度不小于15 MPa，碎石最小粒径不小于2 cm，粒径大于10 cm或小于10 cm各占50%，砂砾、碎石屑等透水性好的材料也可作为换填材料使用。在换填施工中，需分层压实，每层压实厚度一般为30 cm，每层填筑、碾压均应达到规定的压实度。

3.2 片石排水沟处理技术

在软弱基础厚度小于3 m部位，一般可通过挖临时排水沟排除地表积水，有淤泥部位还需作清除处理。其施工流程包括：①进行水沟基坑开挖、挂线、整平。②选取合适的片石并进行修整。③拌制砂浆并铺设砌筑。④进行砌筑及填缝、找平。⑤安装泄水孔。⑥进行整理及养护。

施工中，对所用石材强度也有一定要求，一般不得小于MU25，同时为保证排水畅通，一般排水沟沟底纵坡应设置为不小于1%，通过排水沟横纵相连，排除积水。

3.3 塑料排水板处理技术

（1）平整、疏干场地。清除表层土，做好场地平整，并将田坎平整成一定坡度的斜面。当有水塘时，应挖排水沟，排除水塘水，待晾晒后，铺设排水垫层。

（2）排水垫层。主要起排水作用，同时能提高地基强度，有利于施工机械进场。碎石垫层中的碎石粒径≤30 mm，通过5 mm筛孔的粒径大于50%，小于0.315 mm筛孔的细料不大于8%，含泥量小于5%，且无杂物和有机质混入，垫层厚度50 cm。路堤坡脚设干砌片石护脚，以利于地下水排出。软基段地表土质一般较软，透水垫层易陷入泥中，而起不到透水作用，需先在原地面上铺一层厚0.3～0.5 m的路基填料，适当碾压后再铺排水垫层。

（3）标记孔位。做好排水垫层后，应开展测量放样，根据设计情况确定定位，标记孔位，且应用带有标记颜色或标志物的物件进行标志，要明显而不被破坏。

（4）塑料排水板。芯板应具有足够的抗拉强度和垂直排水能力，其抗拉强度不应小于130 N/cm，当周围土体压力在15 m深度范围内不大于250 kN/m²或在大于15 m范围内不大于350 kN/m²条件下，其排水能力应不低于30 cm³/m。

（5）插板。将塑料排水板端部穿过预制靴头固定架，对折带子长约10 cm，固定连接。固定塑料排水板，在排水板下沉过程中要防止泥沙进入套管内，在施工过程中，一般采用专用插板机进行施工。

3.4 碎石挤密桩处理技术

碎石挤密桩是一种地基处理方法^[4]，主要用于提高软弱地基的承载力和稳定性。主要是通过振冲器在地基上成孔，填筑碎石或卵石，进行挤压成桩，使周围的土体被挤压而变得更加密实，从而改善地基的物理性质，主要工艺流程如图1所示。

（1）施工准备：施工前应采用原位测试方法（静力触探、十字板剪切仪）对拟处治区域软土层的深度及抗剪强度进行复查。

（2）成桩挤密试验（试桩）：正式施工前，需开展试桩施工，一般是在大于7 m×7 m的范围内开展试桩，并根据设计要求确定纵横桩间距，在成桩完成的28 d后还需要及时开展检验工作。

（3）成孔：确定孔位，采用冲击钻或振动钻进行成孔作业，成孔深度应达到设计要求。成孔过程中应控制好垂直度，竖向偏斜不得大于1%，避免出现偏斜或塌孔等问题。

（4）成桩：将准备好的碎石填入成孔中，填碎石时应分层填筑，每层填筑高度不宜过大，一般不超过30 cm。

在填筑完一层碎石后，应采用机械夯实或振动压实等方法将碎石夯实。夯实过程中应注意控制好夯实的质量和密实度，避免出现漏夯或夯实不均匀等问题。

（5）质量检测：在施工完成后，应对碎石挤密桩的质量进行检测。一般采用抽样检测的方法，检测内容包括桩身密实度、桩位偏差、桩长等方面。如检测发现质量问题，应及时采取补救措施进行处理。

4 软弱地基处治中需注意的问题及质量控制措施

4.1 换填处理需注意的问题及质量控制

换填土路基的质量控制措施主要有以下几个方面^[5]：

（1）在路基施工过程中，回填材料选择是最为重要的，也是最需注意的问题。在施工过程中要注意回填料的压实度和含水量是否符合要求。需确保选择换填石材强度满足设计要求。

（2）在路基施工过程中，应做好路堑边坡的保护，特别是深基础开挖易引起路堑边坡的局部失稳。

（3）路基填筑至设计高度后，要进行分层碾压密实，以保证路基的整体稳定。

4.2 片石排水沟处理需注意的问题及质量控制

片石排水沟处理需注意的问题及质量控制包括以下几个方面：

（1）片石排水沟应以片石为主，以人工夯实为辅，严禁使用水泥砂浆等刚性材料压实。

（2）施工过程中要注意防止片石脱落，在雨季施工时应注意及时排除积水。

（3）片石排水沟的中心线与路基边坡应保持水平，边线应与路堤的边线重合。

（4）片石排水沟应做成斜坡状，斜坡角度应大于30 °，在坡顶及坡脚附近应设置防护栏杆。

（5）片石排水沟与路面接缝处宜采用水泥砂浆抹面，抹面厚度不小于5 mm，抹面必须平顺，不得有凸凹不平现象。

4.3 塑料排水板处理需注意的问题及质量控制

（1）质量控制及监控。①塑料排水板留出孔口长度不小于20 cm，使其与砂砾石垫层贯通。②打设完毕后应立即摊铺一层路基填料，以防塑料排水板老化。③路基应均匀填筑，填筑过程中也应及时进行沉降和稳定观测，控制填筑速度。

（2）沉降和稳定观测。在进行插板处理的路段中，为了准确掌握排水固结速率并防止因填筑速度过快导致的滑动现象，從路堤初始填筑阶段就必须进行沉降和稳定性的观测。观测点的位置及数量必须符合以下要求：

①对于每段长度小于50 m的软基路段，至少应设置一个观测横断面以确保监测的覆盖面。②当软基路段的长度大于50 m时，至少应设立两个观测横断面。首先，主观测横断面的设置至关重要，它应位于软土层最厚且填方高度最高或次高的位置，通常设在沟渠的中心线上。其次，副观测横断面应设在从主观测横断面到软基起始（或终止）点桩号的1/2处，以提供补充数据。③每个观测横断面上的观测点数量不应少于9个。其中沉降观测点应设置5个，分别位于路中线、两侧路肩以及两侧填方坡脚，以便全方位监测沉降情况。水平位移观测点4个，分别在两侧边沟外缘及边沟外距离边沟10 m处，旨在精确测量可能发生的水平位移。

4.4 碎石挤密桩处理需注意的问题及质量控制

（1）施工注意事项。①在进行正式施工阶段，必须严格遵循设计规范中规定的各项参数，包括桩长、桩径、桩间距、碎石灌入量等核心指标。同时，也需要按照试验所确定的特定施工参数来进行操作，这些参数包括但不限于桩管的提升高度和速度、挤压次数、振动保持时间，以及电机的工作电流。通过精确控制和监控这些施工参数，可以有效地实现地基加固的目标，并满足工程设计的要求。②施工时应间隔打桩，孔内碎石量不应少于设计值的95%；碎石桩桩体密度主要靠贯入度控制，贯入度控制就是在保证桩长和投石量的前提下，每米桩要见到“不进锤”（即在锤击行程大于3 m，一次锤击后桩面下降小于5 cm的这一锤）。③填料采用碎石，碎石常用粒径为2～5 cm，碎石含泥量不大于3%，且不得含黏土块。④为避免缩径或断桩，必须控制每米桩长投石量，实际每米桩身投石量不得小于计算投石量的1.15倍。

（2）质量控制。①在采用振动法进行施工时，为确保挤密的均匀性和桩身施工的连续性，需要根据沉管和挤密的状态来调控多项参数。这些参数包括但不限于碎石的填充量、提升的高度和速度、挤压的次数和持续时间，以及电机的工作电流。②在将桩管下沉至预定深度后，工序涉及在桩管内部灌注碎石。随后，利用设在桩架上的振动器进行上下锤击操作，同时以1～1.5 m/min的拔管速度缓慢提升桩管。此过程中，碎石会因振动而留在桩孔中，形成密集的碎石挤密桩。为了保证物料的顺畅排出和高效的挤密效果，施工中应选用适宜的桩尖结构。③对于碎石挤密桩的施工顺序，建议采取从中间向外围或按隔排方式进行。这样的施工顺序有助于优化整体的地基处理效果和工程质量。

5 结语

公路工程中软弱地基处治技术的选择应根据实际情况综合考虑。每种处治技术都有其适用范围、优缺点和施工工艺，需要根据工程地质条件、环境要求和预算等因素进行选择。在实际工程中，应结合多种处治技术使用，以达到最佳的处理效果。

参考文献

[1]唐曙尧. 公路工程软土基地施工技术探讨[J]. 中华民居， 2014（1）： 264-265.

[2]袁国栋. 公路桥梁工程施工中软土地基施工技术的有效应用研究[J]. 城市建筑， 2020（24）： 165-166.

[3]马杜山. 探讨公路桥梁隧道软土地基处理的相关对策[J]. 四川建材， 2022（4）： 102-103.

[4]蒲以培， 辛恕杰. 碎石挤密桩处治软弱地基技术探讨[J]. 西南公路， 2016（1）： 63-66.

[5]黄佳臣. 市政道路施工中软土路基处理技术研究[J]. 交通世界， 2021（25）： 99-100.

收稿日期：2023-11-20

作者简介：代佳鑫（1991—），男，本科，工程师，从事项目施工管理工作。