在路桥工程施工中, 路基是重要基础。路桥项目路基处理及施工水平对道路使用性能及质量产生直接影响。就道路桥梁路基层面而言, 软土路基属于不良土质, 也是困扰路桥施工技术人员的重要难题。软土多集中在湿地或湖沼地区, 具有大空隙比特性, 含水率及压缩性极高, 抗剪强度偏低, 此类路基土自身难以固结, 施工后沉降问题严重, 而且抗剪能力不佳, 导致路基路面受损严重。为了确保路桥施工质量, 施工单位在软土路基填土过程中必须妥善处理, 以高质量的路基施工为项目建设奠定基础, 这也对软土路基施工提出严格要求。

1) 整体稳定性不佳软土路基具有较高的含水率和较低的固结系数, 导致整体稳定性不佳。如果施工期间无法满足路基压实度要求, 受到外部填土荷载或其他荷载影响会引起路基沉降, 进而影响道路使用性能和寿命。

2) 软土路基边坡部分易受冲刷在路桥工程施工中, 边坡路基施工极为关键, 无论是地质质量标准部分还是软土地质部分, 施工期间都要严格管理, 确保路基边坡部分的稳定性。软土地段由于受地质因素影响较大, 雨水冲刷严重, 容易出现不稳定的问题。

3) 路基强度低相较于普通地质段, 软土地质段强度偏低, 自然状态下很难符合路基荷载要求。分析以往路桥施工经验, 施工过程中经常出现不同土质, 软土地质强度很容易受外力因素干扰, 如果受到外力压迫则会出现沉降变形等情况, 难以满足路基施工标准。

在诸多软土路基处理技术中, 换填法使用效果良好。通过适当换填路基中的不良土质来增强路基物理性能, 降低不良土质对路基性能的影响, 提高路基抗沉降及抗破坏性能。换填法所用材料一般为碎石或煤渣等具有较高强度和硬度的材料, 填充时在软土地基最下部填入物理性能相对稳定的材料, 然后夯实处理。这一技术在纵向深度比偏大的软土路基中应用较多。

对于软土路基, 采用强夯法处理可提高和改善软土路基物理性能, 因此在路桥施工中得到普遍应用。强夯法的作用原理近似于动力加固处理技术, 主要利用机械强夯设备完成, 通过纵向冲击动能夯实路基密实度, 确保软土路基更为坚固。强夯法又名动力固结法或动力压实法, 利用重锤产生的冲击能量 (一般在6×10⁵～8×10⁶J) 提升土体强度和压实度。强夯法施工成本低廉, 简单方便, 易于操作, 适用于湿陷性黄土、填土、碎石及黏土等各种不良土质, 对软土路基不均匀沉降有良好的预防作用, 有利于加强路桥软基施工质量。对于施工面积大、工期相对较短的施工项目来说, 强夯法是处理软土路基的常用技术。采用强夯法施工的软土路基地段一般具有良好的加固效果, 但在处理饱和度较高的黏性土时取得的效果较差。

1) 水泥搅拌桩相较于其他常用的软土路基加固方法, 水泥搅拌桩有其独特的施工特点。在饱和软土路基地段, 水泥搅拌桩的应用非常普遍, 水泥固化作用大大加强了软基牢固度, 从而大幅提升地基承载力。采用水泥搅拌桩技术处理软基时, 采用特定设备搅拌水泥浆, 然后灌入软土路基内, 水泥桩体凝固后在软土路基内形成框架并提供支撑力。这一处理技术的步骤主要如下:将水泥作为施工固化剂, 利用机械设备把土体和水泥打造成混合桩体, 水泥和软土地基产生一系列物化反应后形成复合地基, 承载力及弹性模量大幅提升。软土路基水泥搅拌桩处理技术主要包括粉喷和浆喷, 应用粉喷搅拌法施工时, 将水泥粉喷入预设孔内, 然后与孔内土体颗粒充分搅拌, 在水泥的固化效应下, 含水量较高的泥炭土、软土及极软土得到有效加固。一般情况下, 软土路基含水率不超过20%～70%的情况下, 采用粉喷搅拌法可有效加固软土路基, 进而保障施工质量。水泥搅拌桩施工工艺复杂且难度较高, 对施工作业人员的技术水平要求也更为严格。水泥搅拌桩施工如图1所示。

2) 高压喷射注浆技术高压喷射注浆是在高压下将水泥砂浆灌入预设孔内, 首先要计算软土路基注浆作业深度, 用钻机钻入路基内一定深度, 然后用高压喷嘴向孔内喷射水泥砂浆, 砂浆在高强压力推动下切割软土, 加快软土和砂浆混合反应, 砂浆与软土路基充分混合干燥后成为牢固的整体, 软土路基硬度随之提高。高压喷射注浆技术可显著增强软基加固能力, 预防软土路基沉降, 提高软土性能。

在软土路基施工中, 预压法也是优势突出的一种技术。施工前先在软土路基表层放置一定的静荷载, 一段时间后土体沉降, 软基内部土质压实, 然后撤除荷载。预压法主要包括堆载预压和真空预压2种模式。堆载预压是将土、水或砂石等重物堆置在土基表面, 以达到地基预压的效果。该方法简便易行, 对施工器具要求不高, 但容易受自身特性影响, 仅适用于厚度较大、施工工期比较短的饱和软土路基。而真空预压法则有很强的适应性, 其主要是在软土路基表面预设厚度适中的砂垫层, 然后设置不透气塑料薄膜及竖向排水管道, 通过真空和负压效应排除软土路基内部的水分。真空预压法绿色环保, 实用性强, 而且造价较低, 不会产生淤泥, 加固深度接近10m, 优势突出。

碎石桩法是软土路基处理方法中比较传统的一项技术, 其处理软土路基的效果突出, 常用于公路桥梁施工中。碎石桩法主要是利用冲击和振动的原理, 在软土路基内部及表层制造孔径, 然后将碎石块填入孔径内部, 加入适量黏结剂以增强碎石黏合性, 改善碎石桩整体承载性能, 为软土路基提供必要的支撑, 维持路基稳定性。这些高黏度桩体完全凝固后结构极为坚固, 还可与软土路基掺混形成复合垫层, 大大提高软土路基稳定性。在应用该处理技术的过程中, 施工方应充分考虑软土路基性质及范围, 精确计算碎石桩密度与设定位置。碎石桩稳定性良好, 对软土环境侵蚀效应有良好的抗性, 可有效预防路基下沉, 而且施工成本低, 加固效果好, 在我国现阶段路桥施工中比较常见, 但该技术应用范围有限, 不适用于路堤宽度较大的公路项目。

在路桥项目施工过程中, 软土路基处理是尤为常见的问题, 鉴于影响软土路基施工处理方法的因素复杂多样, 施工方在过程中要结合实际情况合理选择施工方法。笔者结合软土路基特点和施工过程中的一些常见因素, 对换填法、强夯法、结固结处理法、预压法及碎石桩法等软基处理技术进行总结分析, 旨在改善软土路基物理性能, 提高路桥施工质量。