公路工程軟土路基施工技術(shù)研究

魏志遠(yuǎn)

(新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第九師公路養(yǎng)護(hù)管理所，新疆 塔城 834601)

0 引 言

隨著基礎(chǔ)交通設(shè)施地不斷完善，公路工程的建設(shè)步伐日益加快，同時(shí)對(duì)其質(zhì)量控制也更加嚴(yán)格。相比于一般路段而言，軟土地基含水量高、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性大。在軟土地區(qū)填筑路基，地基處理方案的確定及工后沉降監(jiān)測(cè)對(duì)路基施工質(zhì)量控制起關(guān)鍵作用。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者及工程技術(shù)人員也針對(duì)軟土地區(qū)公路路基施工展開了一些研究，如張澤豐等對(duì)不同軟土地基處理方案的適用條件、工程造價(jià)等方面進(jìn)行了比較，并利用數(shù)值模擬軟件PLAXIS軟土地基了軟土地基的變形機(jī)理和變形規(guī)律及沉降過程，同時(shí)計(jì)算了拋石擠淤處理前后軟土地基的沉降量、空隙水壓力、地基承載力的變化；劉廣等以膠州灣某環(huán)城高速公路為研究對(duì)象，歸納了軟土地基破壞形式，并針對(duì)項(xiàng)目實(shí)際情況分析了軟土地基處理及路基施工的重點(diǎn)難點(diǎn)；郇翔天等依托某新建二級(jí)公路工程，研究了CFG樁處治軟土地基后的沉降變形規(guī)律，對(duì)比了雙曲線擬合法、指數(shù)曲線擬合法等預(yù)測(cè)路基沉降精度，并基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法提出了一種新的預(yù)測(cè)軟土地基工后沉降的曲線預(yù)測(cè)函數(shù)。因此，研究軟土地區(qū)公路路基施工技術(shù)具有十分重要地工程意義。

1 工程實(shí)例

本文以某軟土地區(qū)一級(jí)公路為研究對(duì)象，從地基處理方案選取入手，針對(duì)地基處理施工技術(shù)、路基填筑、工后沉降監(jiān)測(cè)等方面對(duì)軟土路基施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)展開了詳細(xì)地分析。該高速公路全長(zhǎng)26.68 km，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是雙向四車道，路面結(jié)構(gòu)采用瀝青混凝土。該一級(jí)公路工程沿線存在的軟弱土深度較大(2～40 m)，以池塘淤泥、淤泥質(zhì)土、有機(jī)質(zhì)土、軟塑～流塑狀態(tài)黏性土為主，路基土石方為26.367 8萬(wàn)m3，軟土地基處理長(zhǎng)度為0.867 5 km。同時(shí)，軟土地基承載力不符合路基填筑要求，需要對(duì)其進(jìn)行加固處理。公路工程的其它技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 軟土地基各土層物理力學(xué)參數(shù)

2 軟土路基地基處理技術(shù)

2.1 地基加固范圍及深度

根據(jù)該巖土工程勘察報(bào)告，該公路軟土地基主要處理地表以下的回填土層、游泥、游泥質(zhì)亞粘土層等。軟土處理層時(shí)應(yīng)當(dāng)確保穿透軟土層。如果局部軟土層厚度較大，且中間夾層較厚，則以處理上層軟土為主。此外，本項(xiàng)目在進(jìn)行軟土地基處理時(shí)以路基橫斷面寬度范圍內(nèi)的軟土為主要處治對(duì)象，處理到路基坡腳線3 m。

2.2 軟土地基處治措施選擇

目前公路工程軟土地基加固常用措施一般包括有換填、強(qiáng)夯、拋石擠淤、真空預(yù)壓、碎石樁等方法。在選擇具體處治措施時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮地基狀況、道路功能及等級(jí)、施工條件，工程造價(jià)等因素。鑒于此，筆者確定了該一級(jí)公路地基加固措施為：如果地基軟土深度小于3 m，對(duì)一般路段落就將基底軟土全部清除，換填透水性好的碎(礫)石土。如果軟土路段存在積水，應(yīng)當(dāng)先設(shè)置臨時(shí)圍堰，排干圍堰積水后再處理軟基；如果軟土深度超過15 m，采用CFG樁進(jìn)行處理，其中CFG樁選擇三角形布置，樁徑取400 mm，樁間距取4倍樁徑(1.6 m)，CFG樁的面積置換率為0.042。

2.3 地基處理后效果分析

在對(duì)軟土地基進(jìn)行CFG樁處理后，開展了現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)對(duì)其承載力及樁頂沉降進(jìn)行了分析，試驗(yàn)結(jié)果可知，軟土地基處理后樁間土的承載能力，達(dá)到550 KPa，符合公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D30-2015)的地要求。同時(shí)，加載和卸載回彈階段每級(jí)荷載下地樁頂變形及累計(jì)變形見圖1。

圖1 加載及卸載回彈下CFG樁樁頂?shù)某两底冃?/p>

單樁豎向靜載試驗(yàn)結(jié)果表明：在加載階段，CFG樁樁頂變形量隨著荷載的增加而增加，且增加速率逐漸加快。當(dāng)試驗(yàn)最大荷載達(dá)到1 468 KN時(shí)，CFG樁樁頂累計(jì)沉降最大值達(dá)到10.65 mm，且該級(jí)荷載下樁頂變形值為2.29 mm；在卸載回彈階段，CFG樁在卸載為0時(shí)，其樁頂變形回彈量為5.25 mm，變形回彈率達(dá)到了46.8%，樁頂殘余變形量為5.81 mm，且在最后一級(jí)卸載時(shí)沉降量回彈速率最大。

3 軟土路基填筑及工后沉降監(jiān)測(cè)

3.1 路基填料選擇

為了保證軟土地基填筑質(zhì)量，降低工程造價(jià)，縮短公路建設(shè)工期，擬采用“吹砂法”開展路基填筑作業(yè)。路基填筑所需砂料可以從附近河流內(nèi)抽取，砂料中粒徑小于75 μm的顆粒重量不宜大75%?，F(xiàn)場(chǎng)取砂料之后，試驗(yàn)室應(yīng)該取樣進(jìn)行顆粒分析、相對(duì)密度等室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)，取樣頻率為立方米次。砂料試驗(yàn)合格之后，方能用作路基填筑。

3.2 路基填筑施工質(zhì)量控制

建筑垃圾材料路基修筑之前首先要綜合考慮路基施工時(shí)間、各分部分項(xiàng)工程的作業(yè)工序、最終完工時(shí)間及各因素之間的內(nèi)在聯(lián)系等來(lái)制定綜合性、系統(tǒng)性的施工組織計(jì)劃。同時(shí)，在路基填筑期間，應(yīng)協(xié)調(diào)好施工作業(yè)人員、施工機(jī)械、原材料等之間的關(guān)系，并根據(jù)路基填筑的實(shí)際工況，及時(shí)調(diào)整施工組織計(jì)劃。建筑垃圾材料路基的施工質(zhì)量控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)一般體現(xiàn)在運(yùn)輸、碾壓、質(zhì)量檢測(cè)等方面來(lái)開展。具體如下：第一，裝料前，應(yīng)當(dāng)計(jì)算每層路基填筑所需的壓實(shí)方量，并采用挖掘機(jī)裝料，盡量使填料能夠混合均勻，盡可能地避免大粒徑填料集中裝運(yùn)的現(xiàn)象；第二，在公路路基修筑時(shí)，應(yīng)當(dāng)修筑試驗(yàn)段來(lái)確定碾壓設(shè)備及其組合、碾壓遍數(shù)等參數(shù)，碾壓時(shí)按照“先邊緣后中間，先慢后快”的原則進(jìn)行，壓實(shí)路線縱向互相平行，反復(fù)碾壓，碾壓由兩邊向中間進(jìn)行，形成2%～3%的路拱橫坡，利于排水。

3.2 路基工后沉降監(jiān)測(cè)

(1)路基沉降監(jiān)測(cè)要求

在軟土地基建設(shè)公路工程時(shí)，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注路基的穩(wěn)定性及工后沉降變形，故路基填筑完成后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行沉降觀測(cè)，以確保路基工后沉降滿足規(guī)范要求。軟土路基沉降監(jiān)測(cè)可以選擇沉降板(尺寸大于500 mm×500 mm×30 mm)，觀測(cè)精度不小于1 mm。同時(shí)，當(dāng)路基沉降的兩次讀數(shù)差超過2 mm時(shí)必須重新觀測(cè)，知道滿足精度要求為止。

(2)監(jiān)測(cè)斷面布置

路基穩(wěn)定性較好的地段，可以間距100～200 m選擇一個(gè)沉降監(jiān)測(cè)斷面。而對(duì)于橋頭路基、高填路堤、軟土厚度較大地路段，應(yīng)當(dāng)對(duì)沉降監(jiān)測(cè)斷面加密，監(jiān)測(cè)斷面控制在100 m左右。在確定路基穩(wěn)定控制標(biāo)準(zhǔn)參考了規(guī)范及多條公路監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，具體如表2。

表2 軟土路基沉降監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié) 語(yǔ)

本文某軟土地區(qū)一級(jí)公路為研究對(duì)象，針對(duì)地基處理施工技術(shù)、路基填筑質(zhì)量控制、工后沉降監(jiān)測(cè)等方面對(duì)軟土路基施工技術(shù)要點(diǎn)展開了研究，主要得到以下結(jié)論。

(1)軟土地基沉降處治措施主要有換填、強(qiáng)夯、拋石擠淤、真空預(yù)壓、CFG樁等，在選擇時(shí)要綜合考慮適用范圍、處治深度、道路性質(zhì)、施工條件等因素；

(2)采用“吹砂法”用于路基填筑作業(yè)時(shí)，砂料粒徑小于75 μm的顆粒重量不宜大75%，且現(xiàn)場(chǎng)取砂料之后要進(jìn)行室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)，砂料試驗(yàn)合格之后，方能用作路基填筑；

(3)CFG樁加固軟土地基后，地基承載力及沉降變形均得到了很大程度改善；

(4)路基穩(wěn)定性較好的地段，沉降監(jiān)測(cè)斷面可取100～200 m。而對(duì)于橋頭路基、高填路堤、軟土厚度較大地路段，監(jiān)測(cè)斷面控制在100 m左右。