陈旋
摘要 公路软土路基是交通工程中常见的地基类型之一，其在交通运输中的安全性和可靠性至关重要。然而，软土路基问题一直困扰着公路建设工作者，一旦处理不当，将对公路建设质量构成较大威胁。基于此，文章立足工作实践，对软土地基的涵义及特点作了概述，探讨了公路软土路基的加固处理方法，并分析了加固后的路基沉降情况，希望能对今后我国公路软土路基工程有所参考。
关键词 软土路基；
加固处理；
沉降分析；
公路工程
中图分类号 U416.1文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）11-0070-03
0 引言
随着我国基础设施建设的加速推进，公路工程在经济和社会发展中起到举足轻重的作用。而公路软土路基作为公路工程中常见的地基类型，其地质条件复杂，容易发生沉降和变形，给公路使用带来安全隐患。因此，加固处理软土路基以提高其承载能力和稳定性，成为公路工程设计和施工中的关键问题。
然而，在实际公路建设过程中，软土地基问题是一个极具挑战性的问题，针对软土路基的处理和沉降分析已成为公路工程领域的重要课题。基于此，该文围绕软土路基的加固处理及沉降分析展开深入研究，为今后我国软土路基的加固处理提供理论支持和技术指导。
1 软土路基概述
1.1 软土路基的涵义
软土路基是指在公路工程中所遇到的土质较为松软、强度较低的路基层[1]。软土路基常见于河谷、湿地和沿海等地区，其土体结构疏松，含水量较高，密实度较低。一般天然含水量可达5%以上和液限，天然空隙率达1.0以上，十字板抗剪強度不足35 kPa。
1.2 软土路基的特点
（1）含水量高，透水性差。软土路基主要由黏土颗粒群和淤泥颗粒群组成，含有少量有机土。在国内公路建设过程中，常见的软土路基的含水率一般为35%～80%，造成高含水率的问题出现。此外，软土路基的透水能力较弱，整体密度较大。因此，当公路路基的荷载强度增大时，软土区域将逐渐下沉，在此过程中，软土中的水会因受到应力挤压而流出。
（2）不均匀结构。软土路基受其自身土壤比重和强度的影响，在公路建设过程中，通常会产生较多不同的应力系统，导致路面结构层严重不平衡，同时还会影响该区域土壤的基本性质。随着后续工程的逐渐叠加，由于这种极不均衡的应力系统，软土路基将发生持续变化，进而可能导致路面开裂、部分路基破坏或轻微滑坡，甚至导致整个道路工程断裂，严重威胁社会交通和人民生命财产安全。
（3）承载性较差。在项目建设过程中，确保道路正常发挥其运输功能是所有相关从业人员最为关注的问题。然而，软土含水率较高，如淤泥软土，其含水量可达35%～50%。在高含水量的状态下，软土的孔隙被水充填，致使土质疏松，易被压缩，进而导致承载强度较弱。在高强度的荷载环境下，地基的整体极易遭到破坏。
（4）抗剪强度差。由于软基的含水率大、透水能力差，因此较难正常排水，这将大幅度降低地基的抗剪强度。具有大孔隙和相对松散的软土层会因过大的剪切力而由内向外逐渐变形，使结构出现病害，进而降低工程质量，增加工程项目的投资成本。
2 软土路基处理
2.1 软土路基处理应考虑因素
在设计软土路基处理时，应综合考虑多种因素，充分借鉴软土路基处理在各地区的成功经验，并在方案确定前，组织对多个方案进行经济技术比选[2]。只有充分考虑，才能确保处理方案的有效性、可持续性以及经济性。具体来说，设计应考虑的因素具体内容如下。
（1）土质特性。软土路基的土质特性包括含水量、液限、塑限、颗粒大小和颗粒形状等。对于不同土质特性的软土，应选择适合的处理方法和工艺。例如，对于颗粒较大且含水量较高的软土，可以采用排水法进行处理，通过设置排水沟或者采用排水板，加快水分排出，提高土体的强度和稳定性。对于颗粒较细且颗粒形状呈片状的软土，如高塑性黏土，可以采用加筋法，通过设置土工格栅或者土工合成材料，增强土体的抗剪强度和承载能力。
（2）路基稳定性。稳定的路基可以有效分散荷载，减少土体变形和沉降，保证公路平整度和舒适性。在软土地区建设公路时，由于软土具有较高的含水量、较低的抗压和抗剪强度以及较大的压缩性，可能导致路基在承受荷载时发生较大的变形和沉降。若处理不当，可能导致路面开裂、沉降不均，甚至滑坡等严重问题，影响公路的正常使用和交通安全。因此，在软土路基处理过程中，提高路基稳定性至关重要。
（3）承载能力。承载能力是指路基在承受荷载时所能承受的最大压力，在软土地区建设公路时，由于软土本身的物理和力学性质较差，如高含水量、低抗剪强度和较大压缩性等，使得软土路基在承受荷载时可能发生较大的变形和沉降，进而导致公路路面出现不平整、车辆行驶舒适度降低，甚至影响公路的安全运行和使用寿命。因此，路基承载能力是软土路基处理时重点考虑的因素之一。
（4）排水性能。良好的排水性能可以有效减少土体中的水分，降低土体的压缩性和饱和度，从而提高路基的抗剪强度、承载能力和稳定性。在软土地区建设公路时，若路基的排水性能不佳，水分难以排出，可能导致路基的抗剪强度降低，失去承载能力，甚至发生滑动等破坏[3]。此外，排水不畅还可能导致冻胀、膨胀、软化等问题，进一步影响公路的安全和耐久性。
（5）工程成本。合理的工程成本控制可以确保项目在预算范围内顺利进行，避免资源浪费，实现投资回报的最大化。在软土路基处理过程中，选择合适的加固方法和材料对于降低工程成本具有重要作用，若采用高成本的处理方法和材料进行加固，可能导致项目超出预算，影响项目的经济效益和可行性。反之，若选择低成本但效果不佳的处理方法，可能导致路基的性能不达标，影响公路的安全和使用寿命，从而增加后期维护和修复的成本。
（6）环境影响。在软土路基处理过程中，环境保护不容忽视，在加固方法选择时，应对其进行综合考虑。若采用污染性较大的材料或者处理方法进行加固，可能导致土壤、地下水等环境污染，影响周边生态系统的稳定。此外，软土路基处理过程中的挖掘、填充等施工活动，也可能破坏生态环境，如破坏植被、影响土地利用、改变水文条件等。
（7）施工条件。在软土路基处理过程中，施工条件的优劣直接影响施工效率、工程成本以及最终的工程质量。因此，在选择软土路基处理方法和材料时，需充分考虑当地的地形、气候、交通、供应链等施工条件，确保所选方案能够适应现场实际情况，提高工程的可行性。例如，在偏远地区或者地形复杂的软土地区建设公路时，由于交通不便、材料供应困难或者气候恶劣等因素，可能对软土路基处理的施工进度和质量产生不利影响。在此情况下，选择适应性强、对施工条件要求较低的处理方法和材料就显得尤为重要，以确保工程顺利进行。
2.2 软土路基常用加固处理方法
（1）化学固结法。化学固结法主要通过向软土中注入化学药剂，包括水泥浆液、水泥+水玻璃混合浆液，使其与土体发生化学反应，形成固结体从而提高软土的抗剪强度和承载能力。该方法适合多种软土类型，尤其对有机质含量较低、黏结性土和高水分含量的软土效果较好。但对于有机质含量较高或特殊类型的软土，如泥炭、垃圾填埋土等，固结效果可能有限。
（2）垫层法。垫层法是一种通过在软土表面铺设一层高强度、良好排水性的材料，如碎石、砂砾等，分散上部荷载并提高软土的承载能力的加固方法。根据换填材料的种类不同，垫层法分为碎石垫层、砂垫层、渣垫层和灰土或高山土垫层。该方法适合各种类型的软土，特别是对于含水量较高、承载能力较差的软土效果更为明显。但对于厚度较大的软土层，垫层法无法提供足够的承载能力。垫层法简单易行、经济实用，适用于厚度较小的软土层。
（3）排水固结法。排水固结法适合含水量较高、固结性较差的软土类型，如高含水的黏性土、淤泥等。该方法通过设置排水系统，例如预应力管道、排水带或排水井，加速软土中水分的排放，提高土体的承载能力和稳定性。该方法的优势在于可以在不改变土体本身结构的情况下，通过自然固结作用逐渐改善软土性能。但其效果受软土固结速度的影响，需较长时间才能达到预期效果。排水固结法的构造组成如图1所示。
（4）振密挤密法。振密挤密法适合颗粒状软土类型，如砂、砂质黏结土和砂质淤泥等。该方法通过对土体施加振动力，使土颗粒在振动作用下重新排列、紧密排布，从而提高土体的密度、承载能力和稳定性，在颗粒状软土中效果较好，但对于黏结性较大的软土，如纯黏结土，该方法效果较差。此外，振动施工会对周围环境和结构产生不利影响。按照施工工艺和加固材料划分，振密挤密法可分为原位压实法、强夯法、挤密砂石桩法、爆破挤密法、夯实水泥土桩法、重锤冲扩桩法及孔内夯扩法等。
（5）深层搅拌法。深层搅拌法适合各类软土，尤其是黏结性土和有机质含量较高的软土，如黏结土、淤泥和泥炭等。该方法通过深层搅拌机械将土体与搅拌材料（如水泥、石灰等）充分混合，形成均匀的土+搅拌材料复合体。深层搅拌法的优点在于可以改善软土的物理和力学性能，适用范围广泛。但施工过程可能较为复杂，且对施工技术和设备要求较高。深层搅拌法按固化剂种类和形态的不同可分为不同的种类，具体划分如表1。
（6）振冲置换法。振冲置换法又称为碎石桩法，特别适合黏结性土、高含水量软土和有机质含量较高的软土，如黏结土、淤泥和泥炭等。该方法通过将振冲锤打入软土层，挤压并置换部分软土，同时将砂砾等填充材料注入振冲锤产生的空隙，形成一种类似桩体的加固结构。振冲置换法可以有效改善软土性能，特别适用于交通不便、施工空间有限的工程场地，但施工过程中会产生较大的振动和噪声，对周围环境和结构造成影响[4]。振冲置换法加固原理如图2所示。
图2 振冲置换法原理
（7）CFG桩加固法。CFG桩是一种混合水泥、粉煤灰和砾石的复合材料桩，并通过专用设备将桩材料打入软土层。CFG桩适合各种类型的软土，特别是黏结性土、高含水量軟土和有机质含量较高的软土，如黏结土、淤泥和泥炭等。CFG桩既可承受上部结构荷载，又可作为土体加固的垂直排水通道。该加固方法具有施工速度快、承载能力高、适用范围广等优点，但施工过程中对材料配比、桩体质量和施工技术要求较高。
3 软土路基沉降分析
3.1 沉降的组成
软土路基沉降主要由三部分组成：瞬时沉降、主固结沉降和次固结沉降[5]。
（1）瞬时沉降主要是由于荷载作用下土体颗粒的重排导致的，发生在荷载施加的瞬间。
（2）主固结沉降是由于荷载作用下土体孔隙水压力增加，导致水分从土体中挤出，通常在荷载施加后的相对较短时间内完成。
（3）次固结沉降是土体在主固结沉降结束后，由于荷载持续作用下土体微观结构的调整和颗粒摩擦力的减小所导致的。
3.2 分析方法
软土路基沉降分析是评估道路基础稳定性和可靠性的关键环节。沉降分析方法主要包括实验土力学方法、理论计算方法以及经验公式法。
实验土力学方法包括一维固结试验、排水固结试验等，通过实验测定土体的固结特性参数，如固结压力、压缩指数、固结系数等。理论计算方法则主要基于特定的土体模型和土体力学原理，如Terzaghi固结理论、Bjerrum修正Terzaghi固结理论、Cam-Clay模型等，根据实验测定的土体参数和荷载特性进行沉降预测。而经验公式法则是根据已有的大量实践经验，提炼出各种经验公式，结合实际工程情况和土体参数，进行沉降估算。在实际工程中，通常采用综合分析的方法，结合实验土力学方法、理论计算方法以及经验公式法，对软土路基的沉降进行预测和评估，以确保道路基础的稳定性和可靠性。
4 结语
综上所述，公路是现代交通运输的重要组成部分，其建设和维护对于社会经济的发展至关重要。在日常公路建设过程中，不可避免地会遇到软土路基情况，其承载能力和稳定性较差，一旦处理不到位，会对整个公路工程建设质量造成严重影响。基于此，该文对软土路基进行了简要介绍，对软土路基的处理方法进行了探讨，并对其加固后的沉降情况展开了深入分析，对提高我国公路工程整体建设质量具有十分重要的意义。
参考文献
[1]张明华， 李建刚， 刘晓宇. 软土路基加固处理技术研究进展[J]. 土木工程学报， 2018（6）：
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[2]王宇飞， 李振中， 李洋. 软土路基加固处理对沉降性能的影响分析[J]. 公路工程， 2019（2）：
72-78.
[3]蔡建华， 张卫华， 吴明华. 不同软土路基加固处理方法的沉降分析研究[J]. 公路交通科技， 2021（3）：
94-100.
[4]张建国， 王建明， 杨承业. 软土路基加固处理技术研究及工程应用[J]. 土工基础， 2011（3）：
57-61.
[5]孙凯， 潘宇， 周明. 软土路基加固处理后沉降规律研究[J]. 中国公路学报， 2019（6）：
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