公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理策略

呂 浩

（浙江公路水運(yùn)工程咨詢有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)對(duì)公路質(zhì)量性能的要求也逐步增加，公路建設(shè)的質(zhì)量尤為重要。我國(guó)幅員遼闊，不同地區(qū)中的地質(zhì)有很大差別，同時(shí)也受環(huán)境氣候影響，有較高的不可預(yù)見性，因此公路在建設(shè)過程中不可避免地會(huì)碰到軟基問題。由于軟土具有含水量高、孔隙大、滲透力差以及抗剪力低等特點(diǎn)，如果沒有做好軟基處理，很容易造成路基沉降問題，道路的安全性能無法保障[1]。因此加強(qiáng)對(duì)公路路基路面設(shè)計(jì)中的軟基處理研究，通過有效施工技術(shù)進(jìn)行軟基處理，對(duì)提高公路的安全性和穩(wěn)定性有重要的意義。

1 公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基處理原則

軟土就是在水流不暢等條件下，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間沉淀累積形成的一種土體，在生物化學(xué)作用下形成軟性黏土。其物理特征主要有含水量高、空隙大、滲透性差以及抗剪力不高等，對(duì)軟土地基的強(qiáng)度等會(huì)造成不利影響。當(dāng)前我國(guó)對(duì)軟基的處理方法有很多種，但是仍舊存在一些問題。比如在選擇何種處理方法存在盲目性，軟基處理方法的多樣性特點(diǎn)使得選擇空間比較大，因此在具體施工方案的選擇中也會(huì)出現(xiàn)盲目性的問題，沒有結(jié)合工程實(shí)際選擇合理的技術(shù)。例如針對(duì)飽和的軟粘土地基的加固，不能用振搗、擠壓，而是需要通過對(duì)地質(zhì)的考察以及軟基處理方法的要求去選擇合理的方法，避免出現(xiàn)效果不理想的問題[2]。其次是施工質(zhì)量和器械使用對(duì)軟基處理的影響，由于工程建設(shè)規(guī)模的增加，施工人員的數(shù)量也在增長(zhǎng)，但是施工人員的素質(zhì)要求卻越來越低，導(dǎo)致施工隊(duì)伍中人員技術(shù)以及能力達(dá)不到實(shí)際要求，這些都會(huì)直接影響施工的質(zhì)量。因此在對(duì)軟基處理中，應(yīng)注重人員素質(zhì)，在處理方法的選擇中，應(yīng)綜合考慮地基情況、周圍環(huán)境以及施工條件，結(jié)合公路地質(zhì)多變的特點(diǎn)，利用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的選擇科學(xué)的處理方案。要遵循工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、速度快且效果好的原則，從多個(gè)角度去分析處理方式。

2 公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理策略

由于軟土自身具有獨(dú)特的性質(zhì)和特征，無法像其他地基一樣直接施工，而是需要通過有效的方式去改善軟弱土層的承載力和相關(guān)性能，從而避免因不堪負(fù)荷導(dǎo)致的沉降問題。在公路建設(shè)中，路基沉降會(huì)直接造成裂縫問題的出現(xiàn)，影響整體公路的性能。因此，在對(duì)軟土進(jìn)行處理時(shí)需要綜合考慮實(shí)際情況，選擇科學(xué)的處理技術(shù)，為保證施工質(zhì)量和成本等提供有力條件。當(dāng)前針對(duì)軟基處理的技術(shù)有多種，不同的處理技術(shù)適應(yīng)的范圍也有所不同，但總體來說，其目的都是為了保證土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，滿足施工要求等。下面具體介紹了實(shí)際工程中常見的處理方法。

2.1 換填法

換填法就是把軟基下面一定深度里面的軟土層利用特定的方式進(jìn)行清除，然后利用其他性能好的材料進(jìn)行填充，例如礦渣、碎石等一些壓縮性低、穩(wěn)定性好的材料。一般應(yīng)用在軟土層比較淺的地基處理中，在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)材料的質(zhì)量以及機(jī)械設(shè)備，都需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，避免因質(zhì)量或技術(shù)不合格等問題造成的工程質(zhì)量問題。在淺層地基施工過程中，需要利用分層填筑、碾壓、檢測(cè)壓實(shí)度的工藝，依據(jù)設(shè)計(jì)要求保證其壓實(shí)度。換填法應(yīng)用的作用主要體現(xiàn)在以下3 個(gè)方面：首先能夠提高地基的承載力，用碎石、礦渣等一些比較堅(jiān)硬的材料替換掉地基中比較差的土體，能有效提高淺基承擔(dān)荷載的能力，進(jìn)而提高其穩(wěn)定性。其次能夠有效減小沉降問題，通常地基沉降現(xiàn)象的發(fā)生主要是由于地基淺層部分的土體沉降導(dǎo)致單位。利用材質(zhì)堅(jiān)硬的材料將淺層中的軟土進(jìn)行替換，能夠有效控制地基的沉降量；最后可以防止土體凍脹，在一些溫度較低的地區(qū)中，換填的材料由于顆粒大，因此在置換之后其空隙也比較大，因此能夠有效避免因寒冷造成基凍問題形成的凍脹情況。

2.2 拋石擠淤法

拋石擠淤法是指將符合要求規(guī)定的一些硬質(zhì)材料，如碎石等拋到軟基當(dāng)中，通過力的作用將地基表面淤泥質(zhì)土擠出路基范圍，其實(shí)這也是對(duì)土體的置換，主要應(yīng)用于液性指數(shù)大、流動(dòng)性大的軟基處理中。在具體施工中，拋石的速度和高度對(duì)軟基處理效果有直接的影響，當(dāng)軟基中的淤泥質(zhì)土處在失穩(wěn)狀態(tài)時(shí)，拋石的速度越多，高度越高，那么其落在地面的能量也就越大，隨著拋入的碎石逐漸增多，地基中的淤泥質(zhì)土也就越來越少，相應(yīng)的路基的承載力和穩(wěn)定性也就越高。該技術(shù)通常用在表土層薄、流動(dòng)性大的地基以及長(zhǎng)期積水的池塘等范圍當(dāng)中，施工工期短且操作簡(jiǎn)單。施工材料主要是碎石，碎石的大小一般在300 mm，具體還需要根據(jù)實(shí)際工程確定。在具體施工中，利用機(jī)械沿路基中線開始拋石，逐步向兩側(cè)推進(jìn)。在拋石過程中要保持對(duì)稱，最大化地將淤泥擠出路基。拋填之后利用壓力機(jī)進(jìn)行碾壓，碎石下沉后再拋入碎石，直到碎石不在下沉。拋入的碎石要高出原地面，然后利用一些小的石渣將碎石間的空隙填滿，最后進(jìn)行碾壓，壓實(shí)。

2.3 堆載預(yù)壓法

堆載預(yù)壓法主要用在飽和黏土地基處理中，是指利用砂石料或機(jī)械設(shè)備，對(duì)軟基進(jìn)行預(yù)壓載荷，在壓力作用下將空隙中的水分排出，地基快速達(dá)到沉降值，土體逐步固結(jié)變形。當(dāng)?shù)鼗€(wěn)定，強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)之后再進(jìn)行卸載。在實(shí)際操作中，施加荷載的大小和速度是提高加固效果的重要因素，通常施工期間預(yù)壓荷載會(huì)稍高于實(shí)際建筑物本身荷載，在加載時(shí)一般用分級(jí)方式，在分級(jí)加載的過程中還應(yīng)對(duì)孔隙水壓力、邊樁移位等實(shí)際情況進(jìn)行觀測(cè)。堆載預(yù)壓法施工方便材料簡(jiǎn)單，但是堆載預(yù)壓的時(shí)間比較長(zhǎng)，需要的堆載材料使用量大。

2.4 真空預(yù)壓法

真空預(yù)壓法是指在需要處理的軟基中預(yù)埋相關(guān)的排水設(shè)施，例如排水帶、砂井等，在排水設(shè)施上鋪上砂層，在利用塑料薄膜全部覆蓋進(jìn)行密封，利用抽氣設(shè)備將薄膜內(nèi)的空氣排水處，使其處于真空狀態(tài)，排出其中的水分，在大氣壓力的作用下使土體固結(jié)，以減少地基后期沉降。該技術(shù)一般用在地下水多、滲透性差的軟基當(dāng)中，或者有較高穩(wěn)定性要求的路基當(dāng)中，相較于堆載預(yù)壓法，真空預(yù)發(fā)的方式能夠節(jié)省時(shí)間，不需要大量材料，投資少。并且在施工的過程中沒有噪聲污染，塵土少，相對(duì)來說安全性也比較高。

2.5 水泥攪拌樁法

水泥攪拌樁法是指利用特制的深層攪拌機(jī)，將水泥和軟基中的土體進(jìn)行攪拌，軟土中的水與填充的水泥在化學(xué)反應(yīng)中形成具有膠結(jié)作用的溶液，土體與周圍的軟弱體層在這些溶液的作用下結(jié)合一起，進(jìn)而形成有較強(qiáng)穩(wěn)定性和承載性的水泥土樁。該技術(shù)一般用在素填土、黃土等軟基處理中。在具體施工中，需要保證攪拌機(jī)處在最佳性能當(dāng)中，并做好樁機(jī)定位，攪拌機(jī)鉆桿、鉆頭以及樁位中心點(diǎn)要保持在一條垂直線中；嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制備水泥漿，制成之后將其導(dǎo)入集料斗內(nèi)進(jìn)行壓漿處理；攪拌機(jī)預(yù)攪下沉完成設(shè)計(jì)標(biāo)高之后，開啟壓力設(shè)備，將水泥漿壓入地基當(dāng)中，噴漿階段應(yīng)不停的攪拌，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求提升噴漿攪拌機(jī)，控制好注漿量；集料斗內(nèi)的水泥漿全部壓入地基之后，需要在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行復(fù)攪，保證地基中水泥漿的均勻度；復(fù)攪之后，攪拌樁施工完成，需立即提出鉆頭，對(duì)噴漿管道、鉆頭等進(jìn)行沖洗。

2.6 反壓護(hù)道法

該技術(shù)就是通過反壓的方式保護(hù)道路穩(wěn)定性的技術(shù)。具體是在路堤的兩側(cè)填筑具有反壓作用且具有一定厚度的土體，利用土體自身重量對(duì)路基施加外部荷載，防止軟弱地基造成剪切、滑移。該技術(shù)施工簡(jiǎn)單且對(duì)材料沒有要求。但是在具體施工中主要有大量的土方，占地面積大，施工后的地基沉降量大。一般用于非耕種、取土方便的地域。

2.7 預(yù)應(yīng)力管樁

預(yù)應(yīng)力管樁具有施便捷、穿越土層能力強(qiáng)、質(zhì)量容易控制且耗材低等特點(diǎn)，在施工現(xiàn)場(chǎng)也不需要特別預(yù)制場(chǎng)地。實(shí)際應(yīng)用中需要在做好準(zhǔn)備工作之后，在施工前通過測(cè)量放樣標(biāo)出樁位，然后用施工管樁機(jī)械進(jìn)行安裝。在開始?jí)簶恫僮髦?，需要先調(diào)整好機(jī)身，然后在起吊管樁就位，將樁靴安設(shè)好之后進(jìn)行壓樁。壓完一節(jié)之后起吊下一節(jié)管樁，利用焊接進(jìn)行接樁，焊縫達(dá)到要求后再次壓樁，通過這樣的循環(huán)方式將其壓到設(shè)計(jì)的深度，最后將其移到下一個(gè)樁位進(jìn)行施工[3]。預(yù)應(yīng)力管樁處理的深度大、速度快，能夠有效縮短路基填土施工時(shí)間，總沉降量小，質(zhì)量容易控制，但是造價(jià)相對(duì)較高。因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)結(jié)合工期、地質(zhì)條件以及投資等情況綜合考慮。

2.8 高壓旋噴樁

高壓旋噴樁一般用在淤泥質(zhì)土、砂土和黃土等軟基等中，包含了旋噴、定噴和擺噴3 種類別。在實(shí)際施工中，根據(jù)工程需要和土質(zhì)的實(shí)際條件，分別采用單管法、雙管法以及三管法，其加固形狀主要有柱狀、壁狀、條狀以及塊狀。高壓旋噴樁主要利用高壓噴射技術(shù)進(jìn)行地基加固的技術(shù)。利用工程鉆機(jī)鉆孔后，將帶有高壓噴嘴的噴射管插入設(shè)計(jì)處理深度之后，用高壓脈沖泵，將水泥漿噴到土層當(dāng)中與土體混合，形成連續(xù)塔接的水泥加固體。該技術(shù)占地較少、噪聲小，施工操作簡(jiǎn)單且加固的質(zhì)量均勻，可有效降低地基總沉降量。但是容易造成環(huán)境污染，成本相對(duì)較高，也不適用在場(chǎng)地狹窄的區(qū)域內(nèi)。

3 結(jié)語

在公路路基路面在設(shè)計(jì)過程中，加強(qiáng)對(duì)軟基的有效處理，是提升其路基路面質(zhì)量的基礎(chǔ)保障，同時(shí)也是提升公路應(yīng)用價(jià)值的重要條件。因此設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)全面了解和掌握公路軟基的特點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)軟基處理的重視。在公路施工建設(shè)時(shí)應(yīng)綜合考慮各種處理方法的適用范圍，分析地基狀況、道路性質(zhì)、施工條件以及周邊環(huán)境等各種因素，確保軟基處理方法能提高土體工程的特性，保證土體的承載力、變形、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等都能滿足規(guī)范要求，為公路建設(shè)的質(zhì)量和資料提供保障。