软土地区公路路基设计处理方式研究

软土地区公路路基设计处理方式研究

蒋周艳 陈祖红

中交远洲交通科技集团有限公司昆明分公司  云南省昆明市  650021

摘要：软土因其特有的物理和力学性质，如低承载力、高压缩性及不良排水条件，给公路路基建设带来了一系列问题。为解决软土地区公路路基设计中遇到的难题，本文首先分析了软土对公路路基造成的负面影响，并深入探讨了几种常用的软土地区公路路基处理方法，系统性分析了特殊情况下公路路基设计的处理方式，这些方法各具特点，在实践中需根据具体情况灵活选择和组合使用。

关键词：软土地区；公路；路基

前言：软土地区在我国分布广泛，尤其是云南多雨地区，这些地区城市化进程快，对交通基础设施建设有着迫切需求。但软土地基的特殊工程性质给公路建设带来了巨大挑战。软土具有含水量高、压缩性高、抗剪强度低等特点，若处理不当极易引起工后沉降、边坡失稳等问题，给公路建设和使用带来安全隐患，增加维护成本。近年来，我国相关部门高度重视交通基础设施建设，提出了一系列重大工程项目。为保障工程质量，支撑国家发展战略，迫切需要系统研究软土地区公路路基设计处理方法。因此，探讨软土地区公路路基设计的处理方法具有较强的现实意义。

1.软土对公路路基的负面影响分析

软土地区的公路路基设计的难点主要源于软土本身的物理和力学特性。软土是一种在自然状态下含水量高、强度低、压缩性大的土体，对公路路基的稳定性和持久性有显著的负面影响。这些特性导致软土在承受路基及交通荷载时，易发生不均匀沉降、侧向流动和稳定性失效等问题，从而对公路的安全性、舒适性和经济性带来了严重挑战。

具体而言，软土的高压缩性意味在长期荷载作用下，路基必然会发生沉降。因软土层的厚度、水分含量及其他物理性质在不同位置可能会有所差异，所以这种沉降往往具有不均匀的特点，进而导致路面出现裂缝、不平整等现象，影响行车安全和舒适性，增加路面维护成本。而且，软土的低剪切强度和高流动性使得其在遇到过重荷载或是水分变化时，会引起路基的侧向位移或流动。这种情况在公路路基边坡尤为严重，不仅会影响路基的整体稳定性，还可能导致路基结构的破坏，进一步危及行车安全。上述负面影响不仅增加了公路建设和维护的难度及成本，还可能在公路使用过程中引发安全事故，对人民生命财产安全构成威胁。

2.软土地区公路路基设计中的处理方法

2.1换填法

软土本身强度低、压缩性大且水分含量高，直接建设在这样的地基上会导致严重沉降、不均匀沉降甚至路基失稳。而换填法可移除不稳定的软土，以具有较高承载力和稳定性的土质进行替换，从而改善地基条件[1]。换填法的基本原理是将软弱土层中的部分或全部软土挖除，并替换以物理、化学性质更稳定、承载能力更高的材料。具体操作过程中，首先对现场进行详细勘查，确定软土层的厚度、范围及物理机械性质。根据勘察结果和未来道路的承载需求，设计出需要挖除和替换的深度和范围。之后，在指定区域内挖除软土，并注意控制挖除面的平整度和坡度，以保证后续填充材料能有效铺设并压实[2]。

实际应用中，应用换填法进行处理前，首先需对软土地基的厚度、物理指标（如天然含水率、液限、塑限等）、力学指标（如无侧限抗压强度等）及变形特性（如压缩模量、固结系数等）进行勘察。以某公路项目为例，该软土层平均厚度为6米，天然含水率为60%，无侧限抗压强度为25 kPa。确定软土层参数后，进行材料选择，目前理想的置换材料是沙砾或黏性小、排水良好的粗颗粒材料。该项目经过测试后选定了密实度为95%、内摩擦角为35°的碎石作为置换材料。开始挖掘前，需建立必要的排水系统以确保施工安全，减少降雨带来的影响和防止施工区域周围可能发生的污染。挖掘过程中多采用分层挖掘方式，并配合即时回填来防止开挖面失稳或邻近未开挖区域受到影响。比如每次挖掘深度不超过1.5米，并立即用预先准备好的碎石回填同等体积。回填时也需分层回填，首先铺设一层约30cm厚碎石作为初级底层，随后用碾压机进行紧实至设计要求密实度，再铺设下一层，并重复相同程序直至回填完毕。紧实过程中需持续监测密实度和平整度，在该项目中对每一层回填均使用了10吨以上滚筒式碾压机进行不少于5遍往复碾压，达到了95%以上密实度[3]。

2.2挤密桩法

挤密桩法是在软土地区公路路基处理中广泛应用的技术，其通过在软土层中插入刚性桩体来改善地基土的承载能力和稳定性。该方法的基本原理是利用刚性桩的插入，造成周围软土的排水和压密，从而加速软土层的固结过程，提高其承载力[4]。

挤密桩法适用于处理地下水位以上，处理深度在5 m~20 m范围的湿陷性黄土、素填土与杂填土地基，但当地基土含水量大于24%，或饱和度大于65%，则该方法就不适用。相比换填法，挤密桩法的工作量小、施工进度快、工程造价较低，尤其是当截面处于稳定状态且黏土层绝大部分在地下水位以下时，其优势更为明显。该方法主要是利用冲击或振动，将圆柱形的钢质桩管锤入原地基。待桩管达到预定深度后，再将桩管拔出，形成了桩孔，再将素土、灰土、石灰土、水泥土等材料回填进桩孔，使用专门的设备进行夯实，确保填充材料充分密实，以此形成大直径的桩体，同时与原地基形成了复合地基，一同承受上部的荷载。

处理过程中需重点注意桩管打入地基的深度，这个深度必须根据地基的实际情况和设计要求确定。常规情况下，该深度会在5 m~20 m范围内。而钢质桩管的直径则需要根据设计荷载和地质条件选择，通常在0.8 m~1.2 m之间。桩间距则取决于具体的地质条件和设计荷载，通常在2 m~4 m范围内。桩孔回填材料方面，主要考虑材料的物理性质、化学性质、力学性质和经济性等因素，素土、灰土、石灰土、水泥土等都可以作为回填材料。夯实过程中，重点是确保回填材料完全充满桩孔，并达到所需的密实度。

2.3排水固结法

排水固结法的核心原理是通过加速土体中孔隙水的排出，以促进土体的固结，其主要包括堆载预压法、真空预压法、降水预压法、电渗排水法，以其中的堆栽预压法为例，处理过程中，首先需对场地进行勘察。以钻探取样、实验室测试等形式，确定软土层的深度、物理特性，并计算预期荷载下软土层可能发生的沉降量，并据此确定所需预压力大小。例如计算得到，在未来道路正常使用状态下预计产生1.5米总沉降，则可设计略高于该值的预压荷载（如1.6米高度相当重量的砂石或其他材料）。并在待处理区域铺设垂直排水板（PVDs）或者砂井等排水系统。如果采用PVDs，应根据地质条件和设计要求选择合适尺寸和间距安装，例如每片排水板长度为9.5米（略小于软土层厚度），间距1.0米。

堆载作业则是将选定材料（如砂石）均匀铺设在待处理区域上方至设计高度，堆载过程中需注意均匀分布荷载，同时持续观测记录沉降量与时间关系曲线，并分析判断固结情况[5]。

结束语：综上所述，软土地区公路路基设计的处理涉及岩土工程、道路工程、材料学等多个学科领域，是一项复杂的系统工程。本文结合云南地区实际，针对换填法、挤密桩法、排水固结法三种主要处理方式开展了深入分析和探讨，总结了各类方法的适用条件、关键影响因素及操作要点。但软土路基设计不能照搬套用标准方案，而应根据软土性质、环境特点、工期要求等具体情况，合理选择处理方法。同时尽可能应用新材料、新工艺，加强设计施工过程质量控制和长期监测，以保障处理效果。

参考文献：

[1]吕学仕，唐文俊，毛宁.软土地区的公路路基设计处理方式[J].江西建材，2024，(01):255-258.

[2]赵春辉.软土地区公路路基设计及地基处理技术研究[J].黑龙江交通科技，2023，46(05):43-45.

[3]庞壮. 软土地区公路路基设计及地基处理方法应用研究[J]. 交通科技与管理, 2023, 4 (06): 105-107.

[4]魏清. 软土地区公路路基设计及地基处理研究[J]. 工程技术研究, 2022, 7 (22): 203-205.

[5]刘楚, 文琰. 软土地区公路路基设计及地基处理技术研究[J]. 交通世界, 2022, (09): 67-68.