軟基處理施工技術(shù)在公路工程施工中的應(yīng)用

鄭寶平

(河北省承德市隆化縣交通運(yùn)輸局，河北 承德 068150)

1 軟基特點(diǎn)與處理技術(shù)存在問(wèn)題

1.1 軟土路基特點(diǎn)

軟土路基處理中有以下幾方面特點(diǎn)，一是軟土路基孔隙比大，含水量高，主要成分為淤泥、粘土，因此整個(gè)土層中顆粒變化差異明顯；二是抗剪強(qiáng)度較低，軟土路基處理中，整體路基處理存在差異，因此整體抗剪強(qiáng)度弱化，一般其抗剪強(qiáng)度為20 KPa；三是軟土路基的流動(dòng)性強(qiáng)，整個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)成不穩(wěn)會(huì)影響其處理質(zhì)量。

1.2 軟基處理施工技術(shù)存在問(wèn)題

(1)路面下沉。軟土路基內(nèi)部空間較多，土質(zhì)含水量大，也就會(huì)加大壓實(shí)處理難度，容易引發(fā)路面下沉問(wèn)題。同時(shí)，部分軟土區(qū)域會(huì)受到地下水長(zhǎng)期沖擊，軟土地基中過(guò)濾帶在沖擊下導(dǎo)致地基強(qiáng)度降低、引發(fā)路面下沉。同時(shí)軟土地基材料有其特殊性，在處理施工中無(wú)法統(tǒng)一強(qiáng)化整體，因此各階段軟基的密度不同，公路工程各路段密度也存在差異，導(dǎo)致地基下降高度不同下路面呈現(xiàn)高低不平的特性，不利于保障交通行車安全。

(2)壓實(shí)度低。公路工程施工中，軟土區(qū)由于地質(zhì)情況特殊，其自身承載力低、松散性強(qiáng)、易變形的問(wèn)題，在軟土路基處理施工中地基內(nèi)部沙粒間存在空隙，會(huì)加大壓實(shí)處理難度。在軟土地基壓實(shí)處理不到位的情況下，會(huì)影響到整個(gè)地基建設(shè)穩(wěn)固性、質(zhì)量。受軟土地基材料特殊性影響，其滲透力強(qiáng)，在天氣因素影響下雨水通過(guò)軟土地基縫隙進(jìn)入地基內(nèi)部，會(huì)導(dǎo)致地基變得松軟，難以高質(zhì)完成壓實(shí)處理。

(3)路面易被損毀。軟土路基硬度小、固化程度低，因此地基內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散，在該區(qū)域建設(shè)地基比較難，無(wú)法保證其穩(wěn)定性。我國(guó)公路工程施工中，多采用瀝青等材料，因此氣溫和壓力等因素影響較大。在處理軟土路基過(guò)程中，其本身堅(jiān)固性不足易變形，長(zhǎng)期使用下會(huì)到路面開裂、斷層甚至坍塌，危害到人們的人身安全。

2 公路軟基處理施工技術(shù)應(yīng)用選擇

2.1 需考慮因素

(1)道路形狀。公路施工中，最重要的考慮因素就是路堤設(shè)計(jì)高度與寬度，這些因素關(guān)系著可以采用的施工處理方法。采用換填法處理軟基對(duì)寬而低的路堤容易產(chǎn)生局部破壞，而窄而高的路堤下面易被替換處理。如果設(shè)計(jì)的高度大，同時(shí)存在一定危險(xiǎn)，會(huì)限制壓重法的應(yīng)用。路堤寬度和高度越大，地基產(chǎn)生壓力的根部更深，會(huì)導(dǎo)致深處粘土層發(fā)生沉降問(wèn)題。

(2)道路條件。等級(jí)較低的公路施工中，可以先鋪設(shè)路面路基，正式路面在沉降變化結(jié)束后再鋪設(shè)。公路工程等級(jí)較高的情況下，則需要考慮到平整度問(wèn)題，需采取有效的措施處理沉降。

(3)施工周圍環(huán)境影響。公路施工中需要考慮多方面環(huán)境因素，比如噪音因素、地下水變化和振動(dòng)地基等。一些環(huán)境中還會(huì)受到特殊因素影響，比如公路路堤較高、地基軟弱，容易引發(fā)周圍地基沉降、隆起等現(xiàn)象。要避免發(fā)生此類問(wèn)題，需考慮采取控制剪切變形的措施，若無(wú)法實(shí)施需采用高架構(gòu)造代替路堤，降低環(huán)境因素帶來(lái)的不良影響。

(4)道路所處地段。公路施工中一般地段即便剩余沉降較大，但在不均勻沉降較小的情況下，路面可以保持一定平整度。而與構(gòu)造物連接的地段，剩余沉降會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)問(wèn)題，路基穩(wěn)定性較差的情況下，在大的土壓力作用下，橋臺(tái)容易出現(xiàn)側(cè)向位移，因此需采取合理措施處理構(gòu)造物鄰接地段。

2.2 軟基處理方法選擇應(yīng)用存在問(wèn)題

(1)軟基處理理論落后與實(shí)踐需要。實(shí)踐一般是先于理論的。同時(shí)也需加強(qiáng)理論研究，以更好地指導(dǎo)實(shí)踐。在當(dāng)前地基處理中，缺乏深入、系統(tǒng)的理論研究，是影響軟基處理技術(shù)發(fā)展的一項(xiàng)重要問(wèn)題。

(2)施工處理中違背了因地制宜原則。公路工程施工中，需要依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)特點(diǎn)采取合適的方法。因此在選擇使用的軟土路基處理方法中，需要考慮到施工地條件，避免施工盲目性。

(3)施工機(jī)械發(fā)展水平影響到實(shí)際施工效果，雖然近年來(lái)我地基處理機(jī)械有著較快發(fā)展，很多形成了系列化產(chǎn)品，但與實(shí)際施工需求間差距較大。比如深層攪拌法應(yīng)用中，簡(jiǎn)陋的機(jī)械設(shè)備無(wú)法保證良好的施工質(zhì)量。

3 公路施工中軟基處理施工

3.1 公路施工中軟基處理技術(shù)要點(diǎn)

(1)表層處理法

第一是表層排水法，這種技術(shù)主要在填筑路基前應(yīng)用，在地面開挖排水溝排出地表水，以降低地基表層含水量，采用砂礫材料回填排水溝，之后再開展路堤施工。

第二是砂墊層法，即在軟土層上鋪設(shè)一層砂墊層，其厚度在0.6～1.0 m，作為排水固結(jié)頂部排水層，能夠加快沉降和固結(jié)。這種技術(shù)方法操作簡(jiǎn)單，施工中不需采用特殊機(jī)具即可作業(yè)。施工中應(yīng)用級(jí)配良好的中砂和粗砂，填筑路基作業(yè)中應(yīng)用中線埋設(shè)的地面沉降板、路堤坡腳布置的位移邊樁，可以更好地掌握地基變形，合理控制填土進(jìn)度。

穩(wěn)固劑處理法。將石灰、水泥等材料摻入軟土地基表層，能夠在一定程度上改善地基壓縮性和強(qiáng)度等性能，確保路基填土足夠壓實(shí)穩(wěn)定。該過(guò)程中需處理好地基厚度，避免厚度不足效果不到位。

(2)固結(jié)排水法

如果公路施工中遇到的軟基是有機(jī)質(zhì)粘土、飽和粘土，則適合采用固結(jié)排水法。這種排水方法使用中，需要由豎向排水體、水平排水砂墊層等構(gòu)成排水系統(tǒng)，以使軟基固結(jié)加快，縮短地基孔隙水排水距離，同時(shí)得以改善原排水邊界條件。在土的滲透性良好的情況下，或者軟土層較薄而靠近地表，施工中在地面鋪設(shè)砂墊層即可，省去了豎向排水體設(shè)置環(huán)節(jié)。通常情況下，水平砂墊層厚度控制在50 cm，使用中砂和粗砂，寬度方面要超出路基兩邊各1 m，以實(shí)現(xiàn)順暢排水。豎向排水方面可以選擇使用塑料排水板或者袋裝砂井。水平砂墊層與豎向排水之間需做連通處理，施工前做好厚砂墊層鋪設(shè)、設(shè)置橫坡等工作，然后開展豎向排水體作業(yè)。采用固結(jié)排水法進(jìn)行軟基處理，其地基固結(jié)狀況良好，既可以發(fā)揮排水固結(jié)作用，海菊別擠密地基作用，實(shí)際施工中應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備也比較簡(jiǎn)單。

(3)強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是利用重物猛力拍打地面，使其更加平整牢固，提升地面承重能力，避免重物壓制發(fā)生坍塌問(wèn)題。在軟基處理中應(yīng)用強(qiáng)夯法，可以使地基迅速硬化、夯實(shí)，方便后續(xù)公路施工。夯實(shí)處理地面的過(guò)程中，容易引發(fā)噪聲污染和振動(dòng)影響到周邊居民生活，因此該類型地區(qū)要避免使用這一方法。施工中一層一層按順序開展夯實(shí)處理，全部處理完成后對(duì)留下的坑使用夯實(shí)機(jī)填平處理。此操作下，容易出現(xiàn)夯坑表層泥土松散的問(wèn)題，需要完成夯實(shí)后再次進(jìn)行較低強(qiáng)度夯實(shí)。夯實(shí)周圍存在會(huì)受到振動(dòng)影響的建筑、儀器等，因此采取必要的保護(hù)措施，比如開外隔振溝等。

(4)換填法

換填法是去除路基范圍內(nèi)軟土，使用穩(wěn)定性較好的土石回填處理，常見的換填法有以下幾種:一是開挖換填法，即使用機(jī)械或者人工方式挖除軟土，采用石灰石、碎石等材料回填，如果一些部位不能使用大型機(jī)械壓實(shí)到位，需要采用小型夯實(shí)機(jī)械作業(yè)。二是拋石擠淤法，即通過(guò)路基底部拋投片石而從基底范圍擠出淤泥，以改善地基強(qiáng)度。這種方法操作簡(jiǎn)單、快速，適合在存在流動(dòng)泥沼、排水困難的洼地中使用。三是爆破擠淤法，利用炸藥能量擠走軟弱涂層，代替以穩(wěn)定性更好地材料。軟土稠度較大，可以選擇采用先填后爆法處理，即在原地面先進(jìn)行極限高度路堤填筑作業(yè)，再在基底開展爆破。如果軟土稠度較小且回淤較慢，則選擇先爆破后回填，防止回淤問(wèn)題的產(chǎn)生。

3.2 軟基處理施工質(zhì)量控制策略

(1)理順?biāo)?。軟基處理施工中要盡量降低路基范圍內(nèi)水位，避免水源不斷補(bǔ)充加劇土質(zhì)軟化，特別是在施工中車輛和設(shè)備反復(fù)荷載作用下，會(huì)降低土體力學(xué)性能而影響到地基持力層。

(2)嚴(yán)格控制填土速度。路基填筑速度關(guān)系著軟土地區(qū)路基穩(wěn)定性，如果填筑速度過(guò)快，未完成地基沉降與固結(jié)，難以形成地基持力層，因此會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)破壞問(wèn)題。而填筑太慢則會(huì)影響施工進(jìn)度，因此要依據(jù)技術(shù)規(guī)范合理控制填土速度。

(3)完善路基施工階段質(zhì)量監(jiān)理措施。施工中，一些施工單位存在填壓處理原地面作業(yè)前未充分考慮坑塘填筑、路基排水等問(wèn)題，加大路基底部質(zhì)量隱患，導(dǎo)致成型后路基整體質(zhì)量受損，因此施工中必須加強(qiáng)軟基處理質(zhì)量管控。施工中，監(jiān)理工程師應(yīng)抓住各關(guān)鍵環(huán)節(jié)、確定重點(diǎn)工序，按照質(zhì)量要求檢查各道工序，監(jiān)督施工單位依據(jù)規(guī)范完成操作。一些會(huì)影響整體施工質(zhì)量的關(guān)鍵性工序，需經(jīng)監(jiān)理工程師抽檢確認(rèn)，否則不可進(jìn)行后續(xù)施工。其它非關(guān)鍵工序也要實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理旁站監(jiān)督，存在質(zhì)量缺陷需及時(shí)督促施工單位修復(fù)、返工。

4 結(jié)束語(yǔ)

公路工程施工中，如果對(duì)軟土路基處理不當(dāng)，會(huì)引發(fā)工后沉降、路面開裂等問(wèn)題，威脅到行車安全。因此要掌握軟基特性，明確其施工中需解決問(wèn)題和目標(biāo)，遵循施工程序和技術(shù)規(guī)范施工，確保軟基處理質(zhì)量，滿足公路建設(shè)要求。