換填墊層法在公路軟基施工中的應(yīng)用

呂永濤?王東珂

摘 要：軟基是公路中的常見現(xiàn)象，會(huì)降低公路的承載力，影響公路整體的質(zhì)量，給車輛通行帶來不便，嚴(yán)重的話會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失和安全事故。在加固軟基的時(shí)候，經(jīng)常使用換填墊層法，能夠增強(qiáng)公路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高行車的安全性?；诖?，本文詳細(xì)分析了這項(xiàng)施工技術(shù)的具體內(nèi)容，希望能夠起到良好的施工效果，以供參考。

關(guān)鍵詞：換填墊層;軟基處理;應(yīng)用

換填墊層作為當(dāng)今公路施工中重要的施工技術(shù)，在各種工程公路中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了非常理想的施工效果。這種施工方法主要是將公路軟基基礎(chǔ)中薄弱的土層進(jìn)行剔除，然后想起回填土質(zhì)較強(qiáng)的土層，以此來提高公路基礎(chǔ)的承載力。其次，墊層材料是軟基處理工程中關(guān)鍵的因素之一，其質(zhì)量的好壞將會(huì)直接影響到土層的回填效果。因此，施工單位必須對(duì)墊層材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把關(guān)，確保其使用品質(zhì)。下面，本文就對(duì)換填墊層法在軟基處理中的應(yīng)用進(jìn)行初探分析，重點(diǎn)闡釋了換填墊層法的重要作用，希望能夠提高公路工程的質(zhì)量。

1 軟土的定義及其特性

軟土一般指天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的一種軟塑到流塑狀態(tài)的黏性土[1]。如：淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、泥炭以及其他高壓縮性飽和黏性土等。軟土主要特征是：天然含水量高達(dá)45%～50%，大于液限，天然孔隙比≥1，壓縮性高（0.5～1.0MPa-1），強(qiáng)度低，滲透系數(shù)小。因此，軟土具有如下工程性質(zhì)：

第一、觸變性。當(dāng)原狀土受到震動(dòng)以后，破壞了原來的結(jié)構(gòu)連接，降低了土的強(qiáng)度或使土變成稀釋狀態(tài)。觸變性大小通常用靈敏度來表示，其值一般在1～3之間，個(gè)別可達(dá)8～9。第二、流變性。軟土除固結(jié)會(huì)引起變形外，在剪應(yīng)力作用下，土體還會(huì)發(fā)生緩慢的、長期的剪切變形。這對(duì)結(jié)構(gòu)物地基的沉降有較大影響，對(duì)邊坡穩(wěn)定性不利。第三、高壓縮性。軟土是屬于高壓縮性的土，壓縮系數(shù)大。這類土的大部分壓縮變形發(fā)生在垂直壓力為100kPa左右，往往導(dǎo)致路基沉陷。第四、低強(qiáng)度。由于其具有上述特性，其強(qiáng)度一般很低。其不排水抗剪強(qiáng)度均在20kPa以下。第五、低透水性。軟土透水性能弱，一般垂向滲透系數(shù)在10-6～10-8之間，對(duì)地基的排水固結(jié)不利，這將導(dǎo)致路基在很長時(shí)間內(nèi)都會(huì)出現(xiàn)沉降。第六、不均勻性。由于沉積環(huán)境的變化，黏性土層中常夾有厚薄不等的粉土使沉降在水平和垂直分布上有所差異，因此路基將會(huì)出現(xiàn)差異沉降[2]。

2 換填墊層法在軟基處理中的應(yīng)用作用

1）增大地基的承載能力。通常情況下，公路軟基層的承載能力的大小是與基礎(chǔ)下部分的抗剪強(qiáng)度有著直接的關(guān)聯(lián)。這時(shí)，施工單位只要選擇抗剪強(qiáng)度較高的墊層材料，以此來取代軟弱的土層部分，就可以大大增強(qiáng)地基的承載能力，極大的保障了公路的可靠度。其次，由于換填后的墊層具備很好的密實(shí)性，能夠?qū)⒌鼗鶋毫χ鸩窖永m(xù)到下臥的軟土層中，有效的減少軟弱地基的承載壓力，避免地基受到外力的影響，發(fā)生形變。

2）降低沉降量?？梢哉f，軟基部分的沉降量占據(jù)了總沉降量比例中的絕大部分，嚴(yán)重影響了公路的使用性能，很容易發(fā)生公路倒塌的情況，極大的威脅了人們生命財(cái)產(chǎn)的安全。因此，為了防止這一問題的發(fā)生，很多施工單位都會(huì)采用密實(shí)度較強(qiáng)的砂石或土層對(duì)軟基部分進(jìn)行換填及墊層處理，這樣不僅有效提高了地基的強(qiáng)度，還對(duì)沉降量進(jìn)行了有效的控制。此外，換填后的墊層能夠起到理想的擴(kuò)散作用，可以迅速減輕基礎(chǔ)下臥的應(yīng)力，從而降低了基礎(chǔ)下臥的沉降量。

3）加速軟弱層排水固結(jié)。由于砂石墊層材料具備較好的透水性能，那么，即使軟基部分受到壓力的作用喜愛，墊層也可以達(dá)到理想的排水效果。這樣就可以快速排除基礎(chǔ)受壓后存在的水含量，從而加快了軟弱土層的固結(jié)速度，盡可能將損壞程度降到最低。

4）防止凍脹。因?yàn)榇蠖鄶?shù)的墊層材料的孔縫隙較大，一般不會(huì)發(fā)生毛細(xì)管堵塞情況。對(duì)于一些寒冷地區(qū)的工程項(xiàng)目，有著關(guān)鍵性的作用，有效的防止了墊層材料在使用過程中出現(xiàn)凍脹的現(xiàn)象。

3 墊層材料選擇

墊層材料可選擇級(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬的中砂、粗砂、砂礫、圓砂、卵石和碎石等。這些材料顆粒的不均勻系數(shù)應(yīng)為d60/d10≥5，最好為d60/d10≥10，且不含植物殘?bào)w、垃圾等雜物，含泥量不應(yīng)超過5%。如用在排水固結(jié)的墊層，其含泥量不應(yīng)超過3%。用粉砂做填土材料時(shí)，因不容易壓實(shí)，而且強(qiáng)度也不高，所以，應(yīng)摻入25%～30%的碎石或卵石，以使其分布均勻，最大粒徑應(yīng)不大于5cm。碾壓或者夯振動(dòng)功能過大時(shí)，最大粒徑不大于8cm。此外，對(duì)于濕陷性黃土地基的墊層，不得選用砂石等滲水材料作為換填材料。

4 軟基處理中常見的換填墊層法

通常來說，由于不同類型的工程項(xiàng)目的公路需求不同，對(duì)于換填墊層法的選擇方面也存在較大的差異。而在實(shí)際的應(yīng)用過程中，施工單位都會(huì)根據(jù)實(shí)際的施工情況，并按照墊層材料來決定最終的換填墊層技術(shù)和方法，以此來確保換填墊層的施工質(zhì)量。因此，本文就具體歸納了在軟土地基中常見的換填墊層法。

1）灰土墊層。這種換填墊層法主要是將建筑地基中軟弱土層挖出，并根據(jù)實(shí)際施工情況，按照比例要求，將水和灰土進(jìn)行混合比，并使其保持在合適的水含量范圍內(nèi)，再將其重新填入到分層中，進(jìn)行壓實(shí)工序。但是，灰土墊層只能適用于1m-4m內(nèi)的軟弱圖層中，盡量選擇復(fù)合型材料，促使換填墊層施工的順利開展，確保公路地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2）素土墊層。素土墊層是先挖去基坑下的部分或全部的軟弱土，然后回填素土分層夯實(shí)而成。素土墊層常用于處理濕陷性黃土和雜填土地基。素土墊層的土料一般為粘性土，施工時(shí)要求基坑無水，干燥最好。進(jìn)行夯（壓）實(shí)施工時(shí)，應(yīng)使素土的含水量接近于最優(yōu)含水量，最優(yōu)含水量一般通過室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)確定，也可以采用Wop±2%作為施工控制含水量（Wop為土的最優(yōu)含水量）。

3）砂和砂石墊層。砂和砂石墊層是先挖去基坑下的部分或全部軟弱土層，然后將良好級(jí)配的砂或砂石分層夯實(shí)回填而成。適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土及暗河、暗塘。由于砂及砂石有透水性，因此不適用于濕陷性黃土地基。砂和砂石墊層一方面因砂和砂石材料透水性大，軟弱土層受壓后，墊層可作為良好的排水面，可以使基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力迅速消散，加速墊層下軟弱土層的固結(jié)和提高其強(qiáng)度，避免地基上塑性破壞;另一方面，因其材料孔隙大，不易產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象，因此可以防止寒冷地區(qū)中結(jié)冰所造成的凍脹。砂墊層厚度控制在1m-2m左右為宜。

4）碎石石屑?jí)|層。一般將軟弱土層挖到需要深度，若墊層下臥層仍為淤泥或淤泥質(zhì)土?xí)r，且地下水位較高時(shí)，則將地下水抽干，全部用毛石混凝土先澆筑20cm厚，然后用1∶1（體積比）碎石石屑分層鋪設(shè)和壓實(shí)。碎石石屑?jí)|層具有足夠的強(qiáng)度，變形模量大，穩(wěn)定性好，而且墊層本身遠(yuǎn)可以起到排水層作用，并加速下部軟弱土層的固結(jié)。碎石石屑?jí)|層尤其適用于地下水位較高的軟土地區(qū)[3]。

5 結(jié)論

綜上所述，換填墊層法對(duì)于軟基處理的要點(diǎn)較多，在換填軟弱土層的時(shí)候，必須結(jié)合實(shí)際情況，重點(diǎn)把握細(xì)節(jié)部分，使軟基不足得到補(bǔ)充，為車輛通行提供保障，減少安全事故的數(shù)量。在實(shí)際施工的時(shí)候，必須把握工程的各項(xiàng)因素，加強(qiáng)后期的質(zhì)量控制，發(fā)揮出技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)，保障技術(shù)的有效應(yīng)用，促進(jìn)公路事業(yè)的又好又快發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]劉艷瑞.公路工程軟土路基換填施工技術(shù)[J].黑龍江交通科技，2020（01）：90-91.

[2]賴盼真，徐禮輝.關(guān)于公路路基施工中軟土路基處理技術(shù)分析[J].人民交通，2019（11）：89-90.

[3]鐘海，胡智菲.路基換填技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用[J].交通世界，2019（24）：56-57.