高速公路软土路基的处理方法分析
摘要：随着我国综合国力的快速提升，国家加大了对公路基础建设和扩建加宽工程的实施。针对高速公路软路基经常出现问题，施工部门进行了多种形式的研究和试验。文章从软土路基的修建过程进行探讨，对其计算方法和处理方式展开具体分析。
关键词：高速公路；软土路基；处理方法；分析
软土从结构上是淤泥和偏向淤泥土质的总称，具备天然含水量和压缩性高的特点，在未加工时对交通车辆承载的能力较低。软土土壤内含有的淤泥和腐殖生物都较多，因此比较正常的高速公路路基该土壤状况出现的路基的沉降问题较多，一旦处理不当路基可能出现过量沉降和稳定性不足，影响公路的质量和竣工后公路的运营状况。我国的土壤形态多变，因此处理软土造成的公路修建问题是自古以来的难题。由于土质的参数较为复杂，很多针对传统土壤的计算模式和模型处理都有其自身的局限性，产生较大的数据误差。
1.影响路基处理方法的软土工程特性
软土根据成分不同也有很多不同的分类，在含水量是在百分之三十到百分之百不等，因此在形态上很多软土都出现流体的状况。软土的孔隙在一到二之间，导致了土壤的压缩性比其他土质大大增强。虽然软土的孔隙较大，但是在垂直水平的渗透系数却比普通土壤小很多。软土中的成分通常很复杂，包括粉土、腐殖生物、细沙等成分都会影响软土的渗透性和固结程度，即使在实验中用压力载荷的方式做出促进还是不能提升软土的固结效果。软土的压缩性质与其中含有的天然水的含量是成正比的，还与土壤的形成过程有关系。压缩能力太高会直接影响路基的沉降速度，形成建成公路的变形和不稳定。经过大量的实验证明，进行软土的不排水实验时，软土的抗剪程度很小，而在排水的情况下，抗剪能力也随之增大。根据荷载能力推断，当荷载能力降低软土的排水能力时，就会减小土壤的抗剪能力，对土壤的强度也造成影响。软土的?变性也是影响路基打桩过程不稳定的原因，如果是一次性打桩会比较容易完成，但是分阶段打桩的话很容易让土壤结构发生胶体系统的变化，形成新的结构模式影响接下来的打桩过程。软土由于不同位置的流动性也影响了土质的不均衡性，不仅影响土体系数的测量，还无法控制施工过程中的材质沉降。
2.高速公路软土路基的沉降计算分析
2.1分层合力公式法
公式法是从经典土力学的基础上加以引申的，是基于假设软土为直线变形体，只能在一定程度的氛围内发生变化，并将压缩后的土壤进行分层，求出每一层应力的数值推断变形量最后得出沉降量的过程。分层方法的主要假设过程在计算土壤中的产生应力的路基是均匀材质，且同性质各向的半无限体；其次软土在进行压缩时没有除垂直方向以外的膨胀形式，计算时从侧面获取路基被压缩后的技术指标；最后应当从土壤打地基的中心点附近来计算工程可能产生的变形量。从一维的角度对软土固结理论进行计算，是对土壤进行不发生侧向变形的假设才能完成的，因此经过分层法计算出来的与实际多种方向发生形变的实际值还有很大不同。由于分层法得出的结论仅适应软土土质较好的情况，而对于需要进行二维分析的平面数据则会产生很大计算结果出入。分层法没有从软土的流体性进行分析，也没有能力计算出有流动性产生的随机沉降量，因此得出的数据会较真实结果有一定偏差。
2.2有限元分析法
有限元的方式是将整个路基部分当成一个系统来进行细致的网格划分，从而形成离散式的建筑工程体系，完成荷载作用之下的任何阶段路基的应力和位移。路基垂直位移是形成路基沉降的主要原因，因此这种方式需要对土壤的线性弹性和粘塑弹性进行分析，从可以测得的数据中获取变形对沉降量产生的具体影响。在现代工程中使用较多的弹性模型是邓肯长双曲线模型，由于有限元的方式可以得出侧面应力产生的沉降量，因此该模型可以从二维乃至三维的角度对实验进行分析。该模型可以添加的变量多种多样，不仅有软土发杂多变的边界条件、土体荷载产生的应力和非线性特征、土壤环境历史原因以及水和骨架互相作用产生的祸合效应等等。用计算机进行数据分析，并将土壤逐层酌量的叠加，看出沉降、位移、应力之间的变化和关系，得出计算需要的结论和规律。
3.高速公路软土路基的处理方法分析
3.1垫层换填法
在路基工程区域软土层并不是很厚的情况下，可以将软土属性的部分挖去，并填充以强度较大的土壤进行替换。这种方式最经济的厚度是在两米到三米之间，若是软土厚度太大在进行替换就会形成较大的工程成本，影响工程运营效率。换填法的原理是将高强度的土壤替换原本路基区域的软土，形成增加路基荷载力的目的，加固的方式有抛石挤淤、换填垫层、强夯挤淤等，垫层的材质也有很多中，包括砂砾、碎石、干渣、煤灰等等，其中较为常用的有砂砾垫层方式和抛石挤淤方式两种。砂砾垫层是将路基的基地和填土部分进行排水面的设置，让路基在的填土层进行荷载的'同时从排水孔中排出，提高土壤的固结速率的同时加强路基的使用承载力，降低可能出现的沉降量，实现路基稳定性和防止局部变形。该方式比较适用于软土层不厚和雨季需要排水环境的施工过程。抛石挤淤的方式则是通过在路基中心到边缘的抛石，挤出软土中原本的淤泥达到加强路基固结的方式，这种方式针对软土位置不好掌握和厚度较大的工程有很好的效果。
3.2深层加固法
使用夯实、爆破等挤压土壤的方式可以达到加深土壤密度和抗剪强度的效果，而这种对软土密度加强和加固的方式称为深层加固法。该方式适用于土壤情况有大于三米软土的路基加固工程，根据具体施工环境，可以加固的拓展空间可以达到三十米左右。深层加固法分为强夯法、土桩法、爆破法、碎石桩法等等，其中具有代表性质的有强夯法。强夯法是让软土在强烈的冲击下受到压力和冲击波的影响，形成区域内的土体压缩现象，冲击点范围一定深度要形成良好的排水区，让压力排除的水顺利排除，让土体在压力的情况下迅速固结。一般软土工程经过强夯法的处理之后可提高自身承载力的四倍，压缩性也可以降低百分之二百到一千左右。该方式的处理条件和使用工程范围较广，但是需要的夯实设备强度较高，对周围的环境影响也很大，同时在处理软土中黏土过高的情况效果并不明显。
3.3排水加固法
软土路基建设的过程中提高土壤的负荷量加快内部排水，从而提高土体排水的效率加快固结的方式称为排水加固法，该方式适用于软土淤泥较多、黏土较多以及饱和充填的土壤形式，原理是在施加压力的同时加快地基沉降速度，提前完成路基的沉降量和排水效应。目前存在的排水加固法有预压处理法、真空预压法、塑料排水法等。其中预压处理法是采取不同荷载的方式进行土壤的超载预压、欠载预压和等载预压等等，效果显著和工艺简单的特性让预压处理的方式得到广泛应用，但是工期较长和搬运复杂等方式是其通常和排水加固方式一同使用。袋装砂井法和塑料排水板法的原理相同，也有较为成熟的工艺和设计经验，可以有效增加软土路基在垂直方向的排水能力，降低横向排水距离，结合加载预压方式效果更好。适应的土壤情况也较为广泛，沙袋和塑料排水板是经过量产的，不论是在质量上还是运输商都很稳定的便捷。塑料排水板比沙袋还具有质量轻和吸水性强的特点，从劳动力和延伸率的和角度使用的费用也较低，但是从土体抗剪的能力上没有袋装砂井法实施的效果好。
4.结语
综上所述，提高路基的预测沉降运算方式，从实际情况的角度下对软土的参数进行测评，是我国目前修建高速公路软土路基的正确处理方案改进方向。
