秦生君

摘 要：在青海省青南地区，受到恶劣天气和自然条件的影响，软土路基施工往往存在很多不便与隐患，给施工质量带来了不可忽视的影响。本文论述了软土路基的成因及其可能引发的病害，并从理论上分析了高寒地区软土路基的处理方法，最后结合工程实例介绍了融前填筑法的应用，以期能够分析、解决高寒地区软土路基施工中存在的诸多问题。

关键词：融前填筑法;高寒地区;软土路基;工程应用

中图分类号：U416.168 文献标识码：A

1 软土路基的常见病害及成因

在青藏高原地区，软土路基常见的病害有冻胀和翻浆两种，其对公路破坏有着很大的影响。工程实践表明，高原修建的路面工程普遍出现路面的开裂、短板、鼓包等现象，即使施工材料合格、施工过程规范、来年也常常会出现这些问题。针对这些病害的发生，只有充分了解其成因，才能够合理、有效的防止其发生。

在路基中，土颗粒间的孔隙自由水由于温度过低而发生凝结现象，受到环境温度持续下降的影响，土颗粒分子引力与渗透压促使着其周围土粒的薄膜水由下向上运动。由于早晚温差大，白天下部的流动水分持续进行移动，夜间气温急剧下降移动水分凝结成冰，在0℃界限附近形成具有明显界限的冰层。大量水被汇聚进而凝结成冰，造成路基的体积膨胀，使得路面开裂、隆起，这就是冻胀的成因。发生冻胀后，受到气候回暖等因素的影响，原有冰层开始融化，但上层融化先于下层发生，上层融化造成的大量积水无法得到有效的疏导排泄，所以路基的含水量增大，进而降低其强度。在公路路面的往复荷载作用下，极易出现翻浆。

根据以上论述可以发现，影响软土路基病害发生的主要因素有温度、含水量、循环荷载等。具体如下：第一，在我国寒冷地区，其0℃以下时间较长且冻结程度较大，冻胀发展的水平较高。第二，水资源丰富，地表河流、冰雪融化等可以提供大量的水源，同时毛细作用显著的粉土等细黏土促进冻胀。第三，路面循环荷载的作用决定了翻浆发生的程度，特别是重型车辆的碾压对于翻浆是极具影响的。所以，在设计上需要依据公路使用要求对这一情况进行充分的考虑。

2 常用的软基处理方法

软土路基的处理应当在冻融前完成，稳定后开展后续路基工程。其主要的处理方法如下：

2.1 片石填筑法

若原地表含水量大、土粒粒径较细，使得土体表面出现明显的水洼（坑），可以优先考虑片石填筑进行处理。该方法就是根据工程情况选择大小合适的石块直接填筑到未扰动的沼泽水洼地，以此将地表水用石块隔离，通过缝隙排除地表水的方法。该方法可以显著地增强地基的强度与稳定性。在工程中通常选用强度高的石料，且一般要求其粒径较大，以达到增强承载力的目的。此外石料的填筑方向在工程中需要予以重视，一般需要根据软弱土的下卧地层及流水方向来决定。在填筑后还需要在片石顶填筑一层反滤层，来保证填筑片石起到能够稳定作用。该方法的特点是施工简便、成本低廉，主要被应用于高寒路基水洼和沼泽的土基处理中。

2.2 挖除换填法

挖除换填法的基本原理就是将原有软土土层挖除，换以承载能力高、压缩性能差、耐久性好的材料填充，来满足工程对土基的设计需求。该方法通常使用碎石、矿渣等材料，以期能够形成一个可靠、稳定的持力层。该方法的特点是造价低、施工便捷、废物利用程度高。但挖除换填法一般只用于软弱土层较浅的工程中，开挖换填需挖多少填多少，禁止大面积开挖后裸露，扰动到永冻层。

2.3 强夯法

强夯法的主要原理是将重锤升至较高位置后使其自然下落，利用锤的自重对土基进行夯击。夯击过程上可分为点夯和面夯两个阶段。首先进行点夯，按梅花形布置夯位，每个夯位采用碎石桩进行加固。每进行一次夯击就在夯位中填入碎石，以此循环直至夯击沉降值满足设计要求。在点夯完成后，就需要对整个工作段填入满足设计要求厚度的碎石，随后对整个面进行夯击。通过强夯法处理的土层压缩密实，其孔隙得到充分的减少，同时夯击过程中产生的孔隙为土壤排水提供了通道，可以极大地提高土壤件有效应力，增大其承载能力。强夯法其工程适用性强，可以用于多种土基的处理。

2.4 土工合成材料加筋法

土工合成材料作為一种新型的岩土工程材料，将其合理地铺设在路基面上，能够有效地均匀传递上部荷载。并且土工合成材料的加入对于土壤抗剪变形性能有着很好的改善效果，可以增大其承载能力以及延性。此外，该法对于地基土的侧移起到了很好的限制作用，能够保障路基工程的稳定性能。

2.5 调整结构法

软土路基的处理可以采用改变路堤结构来完成，该方法可以改变地基反力进而达成预期效果。譬如反压护道的方法可以在不使用砂石的条件下完成处理，但该法需要耗费大量的施工场地，作用原理是在路堤两边分别采用可靠的加固手段，抑制土基的侧移。

2.6 现有软土地基处理方法存在的问题

1）多数方案对于施工环境有一定要求，譬如对于冻结的土基而言，需要将其融化后再进行后续施工。

2）对于处理深度有着较为严苛的要求，譬如以上很多方法都需要用到大型机械，而对于待处理土层较薄的情况大型机械往往难以高效发挥其效用，甚至无法开展施工。

3）对于待处理土层较厚的情况，采用某些方案工作量过大，导致建设成本过高。譬如换填法中会导致开挖量较大，开挖较深时机械不便运转，也会扰动到永冻层。

3 基于工程实例的融前填筑法

3.1 工程概况

青海省省道224线二道沟兵站109岔口至治多段公路改建工程，该段道路属于二治公路（索加至多彩段）中的一段，按二级公路标准设计，路基宽度为8.5 m，桥涵设计公路Ⅰ级。现有旧路路面为砂石路面，旧路路基宽度4.1 m～4.5 m，路基高度0.2 m～3.5 m。基本无排水设施，80%路段出现坑槽、沉降、翻浆等现象，路线穿越水草地沼泽等地区。由于行车的随意性，局部路段已形成多条便道。

全线沼泽水草地和积水（湖）塘路段主要由于地下水位过高，地表排水不畅、长期积水以及多年冻土消融积水所致，表现为地表土体湿软，水草发育，夏季降雨充沛时，尤为严重。

3.2 施工方案的比选

如果采用挖除换填法，则需要对原有软弱土层进行清理，但挖除的施工需要在土基的冻结完全融化后才可进行，且该路段需要挖除的土方量较大，使得其工程成本与进度难以达成预期，故此法不适宜采用。

如果采用滚填法进行处理，同样也需要土基的冻结完全融化，且为了保证施工机械的正常使用，其第一层的填筑厚度必须达到0.5 m。另外，应用该法对原有土基的扰动较大，易产生不均匀沉降等影响。

总结以上方法的问题，并考虑到工程环境的影响以及成本、工期目标的实现，通过对工程具体情况的分析选择采用融前填筑法进行施工。具体而言就是采用级配合理、组成合适的石料进行填筑，填筑后通过路基自重以及上部荷载等的作用，使得路基随着土壤冻胀融化的发展而逐步沉降，待其沉降稳定后再进行路面施工。采用该法具有以下优点：1）路基填筑的压实度更有保障。采用融前填筑法时压实是在未融时进行的，研究表明在合理的施工下土基与石料间的压实度可以达到97%，相较于我国2001年的规范要求高出四个百分点以上。若采用滚填法，为满足其压实度采用较厚的填料往往会产生翻浆等现象，而采用较薄的填料则难以满足沉降要求。2）可在上层结构施工前一段时间就开始路基处理，能够节省工期，进而间接减少建设成本。

3.3 施工准备

填筑时间：时间上选在土基冻结刚开始融化时进行。并对原地面的杂物进行清理及整平。

施工材料：用于底部填筑的碎石应将其粒径控制在8 cm

～15 cm的范围内，主要用于隔断软弱土层，为了保证填筑效果还需要严格控制碎石的含土量。主要填料选择干净的中粗砂砾，为了控制项目建设材料成本，也可采用天然砂石进行填筑。

3.4 施工工艺

1）清理表层。在填筑前需要对地面清理干净，但要注意对其上的植被不得破坏，因为植被破坏带来的土层扰动对土壤结构有着不可忽略的影响，可能会因此造成土基的不均匀沉降。

2）第一层填筑在底部填入碎石并用重型压路机反复碾压，以此加强其基层的承载能力，缩短地基土层的固结进程。

3）在其上在填筑级配合适的砂砾，并采用重型压路机压实。经过压实后的砂砾与先填的碎石良好的接触压实，能够很好的隔离下部软弱土层的侵入。

在本工程中采用的具体施工工艺如下：

对于积水湖塘路段，填筑路基时，地表不开挖，先直接填筑片块石，并采用重型碾压进行挤淤，每层厚度0.5 m，直到沉降稳定后再填筑1.0 m砂砾后，进行重型碾压，两侧超宽填1.0 m。对于积水严重或淤泥较深的沼泽、水草地段，填筑路基时，地表不开挖，先直接填筑片块石，并采用冲击碾压进行挤淤，每层厚度0.5 m，直到沉降稳定后再填筑1.0 m砂砾，进行重型碾压，两侧超宽填1.0 m。对于不满足冲击碾压长度的路段进行重型碾压处理;对于一般沼泽、水草地段，填筑路基时，不开挖直接填筑砂砾进行冲击碾压，直至沉降稳定。

4 结束语

通过工程实例证明，融前填筑法对于高寒地区软土路基的处理有着其他处理工艺所不具备的优势。其可以在软基冻结状态下进行施工，极大地缩短了工期，且使得路基在融化过程中的沉降更为均匀。此外，由于融前填筑法施工较为便捷，没有挖填方等高投入的施工环节，所以其在施工成本上也具有很大的优势。综上所述，融前填筑法在高寒地区的软基处理上表现优异，极具推广价值与研究前景。

參考文献：

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