公路工程软土路基施工技术

浅谈公路工程软土路基施工技术
摘要：软土地基极易变形，有的在填筑过程中因路基变形而无法定型铺筑路面；有的即使勉强铺筑了路面，但由于软基变形，未待交工验收路面就开始失去稳定和平整。

如果不在修建公路的过程中采取有效措施进行处理，那么整个路基会随着交通量的增大而加速沉降，出现路面沉陷，桥头跳车等病害，直接影响到交工后公路的使用。

为保证软土路段能满足高速公路的使用要求，必须对软基进行处理。

关键词：软土路基；路基施工；变形；隔水层
一、工程概况：
某工程位于浙江省境内，全长4.235km，其中需要处理的软土地基长度为3.225km，该工程路基基底地层含水量很大，路线纵向淤泥为3～12m不等，横断面方向淤泥下卧持力层基本由路基右侧（山侧）向左侧（海侧）倾斜，即持力层横坡较大，按其物理力学性质及深度不同均应采取相应的软基处理方法进行加固处理。

二、针对本工程软土地基经处理后方能分层填筑路基，因此在路基填筑方面有其特殊性的一面，本文阐述一下关于软土路基处理中的见解并结合软基处理的特点，我们在路基填筑中提出了以下几点措施，增加了软土路基的稳定性。

1、路基施工准备
该标段路基土方工程量大、分布不均匀、不仅自身的其它工程与设施，如路基排水、加固等相互制约，而同其工程项目，如软基处
理、涵洞、路面及附属设施相互交错。

因此路基施工，在质量标准、技术操作、施工管理等具有特殊性。

为提高路基的质量与稳定性，要保证正常施工，施工前的准备工作，极为重要，它是组织施工的第一步，无准备的施工和准备不充足，均使路基施工的基本工作难以顺利进行。

2、路基排水
路基排水的主要任务，就是将路基范围内的土基湿度降低到一定范围内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基路面具有足够的强度与稳定性。

路基施工前应校核路基排水系统是否完备和妥善，重视排水工程的质量和使用效果。

将影响路基稳定性的地面水，排除和拦截于用地范围以外，并防止地面漫流、滞积或下渗。

如设置边沟、截水沟、跌水和急流槽、倒虹吸和渡水槽。

将影响路基稳定的地下水，则隔断、梳干、降底，并引导致路基范围以外。

如设置盲沟、渗沟和渗井。

此外，应根据实际情况，设置施工现场的临时性排水措施，以保证路基土石方及附属结构物在正常条件下进行施工作业，消除路基底和土体内有关水的隐患，保证路基工程质量、提高工作效率。

3、设置填石隔水层：
本着经济合理的原则，本工程的软基处理基本采用砂垫层结合塑料排水板、土工布等的方式进行处理。

这种处理方法应该说施工方便、速度快，比较节约工程造价，但也有其不利的一方面，即软土的排水固结期较长，路基填筑完成后还应进行预压，路基的稳定期
较长。

砂垫层在软基处理中除了起扩散应力的作用外，更重要的是作为软土排水固结时的地面排水通道，因此在一定期限内应确保砂垫层排水畅通。

本工程在k10+850处有一石方爆破区，施工图纸上只考虑土石方平衡利用，在路线纵向上分布很不均匀。

为了避免路基填土污染砂垫层，我们向业主建议在砂垫层上增设一道全宽填石隔水层，厚度约为1m，利用石方爆破区的石料作用填石隔水层的填料。

4、加强路基沉降监测
软土路基的填筑施工，应以路基变形即时观测结果指导施工。

在路基填筑施工前，沿路线纵向选取若干具有代表性的断面（选取的断面应有指导性，宜选用软土深度较大或箱涵等结构物的桩号），作为路基变形观测断面，利用观测结果动态地判断路基是否稳定，是否可继续施工。

在观测断面上设置变形观测桩，变形观测桩分为两种类型，一种为分沉降观测桩，设置在路中心及左右路肩距边缘0.5m处；另一种为侧向位移观测桩，设置在距路基坡脚5m处，侧向位移观测桩采用100×100mm的方木制成，顶面设置观测点，桩的埋设深度不应小于1.5m，避免其他因素影响观测结果。

沉降观测桩采用一块500×500mm的钢板（底板）及钢管制成，观测钢管分节制作，每节长度为300～500mm，两端加工成螺纹丝口，采用有内螺纹丝口的套管连接。

在填筑施工前埋设好首节沉降观测桩，以后随着路基分层填筑的增高而连接加高。

在施工过程在要加强对观测桩的保护，在桩位设置明显的警示标志，避免观测桩受到破坏，保
持沉降观测的连续性。

在填筑施工期内，每填筑一层应进行一次变形观测，如果相邻两层填筑间隔时间较长时，则每隔三天应进行一次观测；在予压期内每隔14天应进行一次变形观测；每次观测结果应进行整理、对比分析，用于严格控制填筑速率。

一般认为：日沉降量≤10mm以及日侧向位移量≤5mm的情况下，路基是相对稳定的，可以连续施工。

若观测结果超过上述规定，应立即停止填筑施工，分析原因，待路基稳定有保证后方可继续施工。

5、超载预压
本工程软土地路基上有9座箱涵、通道等构造物，施工均采用反槽开挖法，即待软土路基填筑完成后并沉降相对稳定后再开挖沟槽进行结构施工。

由于涵址处软土路基均采用砂垫层结合塑料排水板处理，软土地基排水固结的速度比较缓慢，箱涵等构造物的施工时间拖后，将会影响总工期。

为了缩短工期，在确保路基填筑质量的前提下，我们采取相应措施，在箱涵等构造物中心桩号前后40～50m 的范围内局部加快填筑速度，并采取超载预压的方法，加大软土固结的速度，缩短软土稳定时间。

所谓的超载予压，就是路基实际填筑高度大于设计要求（包括路面结构层换算的填土高度），使软土在超过设计荷载的状态下排水固结。

根据参考文献【4】超载可以增大地基土层中的附加应力σz，根据土层的最终变形量s为：（1）
式中：
α—土的压缩系数；
e1—施压前土的孔隙比；
h—淤泥层的厚度。

由公式中可以看出地基土层附加应力σz的增加会引起土层最终变形量s的增加，为达到设计荷载下土层变形量st所需要的时间为：
（2）
式中：
c—反映地基固结性能的待定常数；
st—设计荷载下地基的变形量；
t—达到设计荷载下地基变形所需要的时间。

当增大图层的最终变形量s时可以减小设计荷载下地基变形所需要的时间t，由以上分析可以看出超载预压可以缩短设计荷载下地基固结所需要的时间，并可以在一定程度上减少构筑物的工后沉降。

实践证明由于箱涵等构造物处的软土提前（相对其他路段）填筑完成，提前进入予压期，并且在超载的状态下固结，缩软土固结稳定时间，可以提前进行箱涵等构造物的施工，并在一定程度上减少了构造物的工后沉降。

6、反压护道
本工程软土地基的下卧持力层横坡较大，软土在路基与其下卧层之间形成“软土楔体”，施工中容易造成失稳现象，尤其是“滑坡”
现象。

“滑坡”现象一般会发生在危险的一侧（左侧），为此，本工程在路基左侧坡脚处设置一个反压护道，增加软土路基的稳定性。

其计算过程为：
（1）当量的高度
路基除承受自身作用外，同时承受行车苛载作用。

在边坡稳定验算时，按车辆最不利情况排列，并将车辆的设计荷载换算成土柱高，又称为当量高度，以h0表示。

当量高度换算式为
（3）
式中：h0——当量高度，m；
n——横向分布的车辆数；
q——每一车辆重量；
l——车辆前后的着地长度；
y——土的容重；
b——横向分布车辆轮胎最外缘之间总距.
（2）计算公式：
图1 圆弧滑动条分法计算简图
如图1所示，设滑动面为如图所示的ab弧，将ab弧上可能滑动的土体划分为若干小段，在任一小段的可能滑动面上，则有力作用着。

可分解为垂直于小段滑动面的法向分力和切于该面的切向的分力，其中为该圆弧段中心点的半径线与通过圆心的坚线之间的夹角。

在滑动面上，由所有自重引起的切向力所产生的滑动力矩
（对滑动圆心）为：
（4）
由所有土条底部抗剪强度所产生的抗滑力矩（对滑动圆心）为：（5）
式中
li—ab的弧长；
τfi—土条底部的抗剪强度；
φi—土的内摩擦角；
li—单个土条长度；
ci—土条的粘聚力。

故可得土坡的稳定安全系数：
（6）
由图和计算式中可以看出，反压护道增加了圆弧滑动面的长度即增加了可能滑动面上的反力（抵抗力），反压护道同时也减少了土条自重引起的滑动力矩，这样会使安全系数大大增加即增加了软土路基的稳定性。

三、综上所述，由于软土路基填筑施工受到软土路基承载力低、易失稳的限制，在施工中应充分地分析各种不利因素的影响，尽可能地采取必要的措施，精心施工，使软土路基填筑施工能够连续、顺利展开，确保路基填筑质量。