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摘要：随着我国经济的不断进步下，公路行业发展迅速，在高速公路建设过程中，软土路基是一种较为常见的路基条件，一旦未处理好，易引起路堤滑动，易在路堤与结构连接处会产生沉降差和跳车，从而造成质量事故。基于此，本文笔者就高速公路软土路基施工沉降及稳定性检测进行简要阐述。
关键词：高速公路；软土路基；施工沉降；
一、高速公路软土路基的特点及施工存在的问题
1.特点
1.1变形与沉降
软土路基在外荷载或上荷载作用下，会发生严重的变形和沉降，对道路的正常使用产生较大的影响，特别是在不均匀沉降较严重的情况下，会导致路面开裂和沉降在路堤和结构的交界处。因此，在处理和设计软土路基时，必须进行详细的研究，详细了解软土层的特性和性质，并采取合理的施工措施。只有这样，才能保证软土路基在施工过程中的稳定性，从而控制高速公路施工后的沉降。
1.2土壤强度、抗剪切强度低
在软土结构中，原土暴露在外界环境中会破坏絮状结构，大大降低土壤的强度，易引起土壤的流动状态，但软土会随着时间的推移逐渐恢复其强度，另外，软土具有压缩性高、渗透性差的特点，软土的压缩性一般小于4Pa，其压缩性与液限指数成正比，由于软土本身的渗透性较小，锤击方向的渗透系数一般为10-6-10-8cm/s，根据这种情况，土与土之间的重量和荷载需要很长的时间才能达到固结效果。
2.施工存在的问题
2.1路面结构被破坏
软土地基稳定性不高，容易受到自然环境的影响，无法长久抵御雨水冲刷，公路路面材料容易受到破坏，进而影响到施工的质量。此外，一般情况下，公路工程施工时使用的路面材料有2种，分别是沥青混凝土和水泥混凝土，这就要求施工人员要合理优化进行路面配比，一旦配比设计不良，就会造成路面膨胀开裂的现象发生，使路面结构受到破坏，因此，在实际施工过程中，相关施工人员要重视软土地基的问题，谨慎地进行路面配比，根据具体环境条件选择合适的软土地基处理技术。
2.2影响公路的使用寿命
对于软土地基来说，土层的组成成分大多是大空隙泥炭和松软土，甚至是松散砂石，这就导致软土地基从根本上无法抵抗较大的外界压力，并且没有较强的渗透力，在此情况下，如果不进行压实处理，就只会加大路面塌陷情况出现的概率，即使进行了压实处理，若是处理不到位，一段时间后也会破坏路基的稳定性，使公路使用期限明显缩减，尤其是梅雨季节，雨水会进入软土地基下层土壤土层，损坏公路内部结构，将极大地影响公路工程施工的质量，缩短公路的使用寿命。
2.3软土路基的沉降问题
软土地基的沉降问题是道路基工程中最常见的问题，由于软土的特性，如流变性和高含水量，这些将极大地影响公路软土地基路基的稳定性，容易形成软土路基，为此应加强软基技术研究，避免路基沉降。
二、软土路基沉降机理
软土路基的沉降包含三个阶段，分别为：瞬时沉降、排水固结沉降和次固结沉降，软土路基最终的沉降量一般为三阶段沉降的总和。
1.瞬时沉降
瞬时沉降是指路基在填筑过程中最初承受荷载瞬间所产生的沉降值。这是由于土体在饱水状态下受到荷载作用，从而发生剪切变形。在土体一维变形中，瞬时沉降发生速度快、沉降值较小。但在工程实际中，土体往往是发生三维变形，所产生的沉降速度快、沉降值大。为减小路基瞬时沉降，一般可采取分层填筑的方式并降低填筑速率。
2.排水固结沉降
排水固结沉降是指土体受到压缩发生变形所产生的沉降量。这是由于土体在外部荷载作用下产生超孔隙水压后排出孔隙水而造成的。超孔隙水压、土体渗透和压缩性能均能影响孔隙水流动速率。孔隙水流动速率随着超孔隙水压的减小而降低，直至土体达到有效应力状态。此外，排水固结沉降还与土体侧向位移和骨架蠕变有关。
3.次固结沉降
次固结沉降一般指排水固结沉降发生后土体骨架蠕变与微小超孔隙水压共同作用所产生的土体竖向变形。次固结沉降在三个沉降阶段中发生速率最慢，产生的变形值最小。事实上，沉降的三个阶段是同时发生的，即次固结沉降同时发生于瞬时沉降与排水固结沉降中，只是在三个阶段中分别有所侧重，即在瞬时沉降中主要是荷载作用导致的剪切变形，排水固结沉降中主要是超孔隙水压作用导致的变形，次固结沉降中主要是土体骨架蠕变所产生的变形。
三、软土地基常用处理方法
1.换填法
换填法主要应用于软质土层较浅的地基处理中，其有效处理深度一般控制在在3m以内，其主要针对含有大量淤泥质土、杂填土、腐殖土以及已完成自重固结的软弱地基。换填法对于一定区域的特殊性的处理有显著效果，比如对于含有大量膨胀土的地基可以通过换填法消除地基土之间的胀缩作用；对于湿陷性黄土可降低或消除黄土的湿陷性；对于季节性冻土可降低或消除冻胀力；对于山区的特殊地基可通过换填法进行处理。
2.强夯法
该施工技术主要利用起吊机械设备将一定重量（一般为 10~45t）的重锤起吊到离地基表面 10~45m 的高度，然后脱离重锤使其自由下落至地面进行对地基的夯实。重锤在自由落体期间，其遵守能量守恒原则，将势能转化为动能，使重锤在接触地面的那一瞬间，带有巨大的动能冲击地基表面，利用声波的传播方式向周围辐射一部分能量，能够使重锤周围大部分土体受到振动的作用，形成压缩波和剪切波，还有一部分动能转化为重锤和土壤之间摩擦产生的热能。根据动力固结理论，压缩波是可以改变孔隙水压力和土壤颗粒错动，剪切波可以促使土壤颗粒之间更加紧凑，从而使土体快速压缩固结，地基的承载能力得到进一步提升。强夯法其施工方法简单、快捷，施工工期相对较短，对地基的加固效果有显著提高，其承载能力可达到之前的2~5倍，沉降量以及水平位移减小压缩性最高降低10倍，结构土体强度高。
3.抛石挤淤法
抛石挤淤法常用于液性指数大、流动性大的软弱地基的处理。主要是通过向软基抛入符合规定的碎石、片石等材质坚硬、稳定性好的材料，在力的作用下，使土体产生滑移，直至地基表面的淤泥质土挤出路基的范围，抛石挤淤施工技术其施工工艺简单，施工工期相对较短，特别适用于长期存有积水的池塘、流动性较大、表面土层厚度较薄、无硬壳的地基，碎石能沉达底部的3~4m 软弱地基。
4、CFG 桩加固
CFG 桩全称为水泥粉煤灰碎石桩，是一种将碎石、石屑、粉煤灰与少量水泥与水混合拌制成桩的新型地基处理技术，介于刚性桩与柔性桩之间。其加固机理主要为挤密、褥垫层和桩体共同作用。挤密作用：CFG 在制桩过程中，由于是通过振动沉管技术将管从基础中抽出成柱，剧烈的振动会促使环绕在沉管附近的土体相互挤密，从而有效增大桩间土的密度。褥垫层作用：褥垫层作为 CFG桩技术的核心，可有效保证桩与桩间土共同受力，这是由于桩的模量比土的模量大，因此变形小，而褥垫层可使CFG桩向上刺入土层中增加受力并减少基础地面的应力集中效应。桩体作用：CFG 桩本身的强度大于碎石桩，且桩间土的压缩系数远大于桩本身的压缩系数，在褥垫层复合地基作用下，桩体承受大部分的外部荷载与附加应力，形成高强承力桩体。
四、CFG 桩加固工程实例
某高速公路为双向六车道，全长19.1km，路面宽度为28m，路基宽度为34.5m，标准横断面布置，设计时速为120km/h，本施工段K42+000~K44+000共 2km软土路基，为控制路基沉降，采用 CFG桩进行加固处理。
1.软土判别
在我国交通运输部的行业标准《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》中明确指出，沿海、湖泊等区域内含水量相对较高、压缩性能较强、土体空隙多以及强度较低的细颗粒粘土称之为软土。表1为有关软土鉴定的相关标准。
表1软土鉴别表
2.CFG 桩施工控制要点
本项目中 CFG 桩的桩长为 12m，采用等边三角形布置，振动沉管法施工。为保护成桩不受破坏，采用隔桩跳打的方式施工，且间隔时间不小于 7d。施工流程为：桩位放样→桩机就位→沉管至设计深度→振动抖料→拔管→桩机移位→铺筑砂垫层。
五、沉降观测结果
累积时间/d
图1 断面K43+000路基中心沉降曲线
为验证本项目中 CFG 桩的软基防治效果，路基填筑时在线路中心路基表面埋设沉降板进行观测。选取 CFG 桩处理的典型断面 K43+000 处路基中心作为沉降观测点，填筑过程中每3d观测一次。为更直观地显示路基中心累积沉降随施工时间的变化，本文根据此案例观测的数据绘制出断面K43+000路基中线的沉降曲线，如图1所示。
由图 1可知：CFG 桩加固技术在控制沉降方面效果较为显著，填筑沉降控制在 10mm/d 内，总沉降为 9.401cm。由于施工过程中路基高度随着时间的推移而增大，沉降变形也随之增大，但图中显示累积时间在 399~420d 之间时，沉降速率仅为 0.09mm/d，几乎趋于稳定，说明沉降控制效果明显。
结束语
总之，在软土路基上建造高速公路时，要着重关注施工路况以及对沉降问题做出详细记录，并根据记录的信息数据制定出详细的解决方案，从而保证高速公路施工工程的建设进度以及质量，本文结合某高速公路工程实际，采取复合地基CFG桩加固技术对K42+000—K44+000段进行处治，沉降控制效果显著，对保障高速公路的安全稳定起到重要作用。
参考文献：
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[2]王剑峰.公路施工中的软土路基处理技术研究分析[J].知识经济，2018（15）：91.
[3]刘光秀.分级填筑过程中软土路基稳定性失效的演化机制[J].价值工程，2018，33（20）128-129.
论文作者:袁从升
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/22
标签：土路论文; 路基论文; 地基论文; 孔隙论文; 荷载论文; 路面论文; 褥垫论文; 《基层建设》2019年第24期论文;