公路施工中軟土路基施工技術(shù)

李 娟 菏澤廣盈公路材料有限公司工程師

孫巧偉 菏澤廣盈公路材料有限公司工程師

在公路施工中，經(jīng)常會遇到軟土路基，承載力不足、含水量較大，難以滿足施工要求，需要采取一系列處理方法對軟土路基進(jìn)行加固處理。水泥粉煤灰碎石樁（Cement Fly-ash Gravel，CFG）是軟土路基施工中比較常用的技術(shù)，與換填技術(shù)、強(qiáng)夯技術(shù)等相比，采用CFG 樁施工技術(shù)，能大幅度提升路基的承載力，避免路基不均勻沉降問題，而且施工過程綠色清潔，對周圍環(huán)境造成的破壞和影響較小，具有良好的推廣應(yīng)用價值。

1 工程概述

以某公路工程為例，該公路工程總長度為21.62 km，軟土地基處理施工里程為K15+228～K16+230，處理長度達(dá)到954 m。為保證施工質(zhì)量，采用CFG 樁來處理軟土路基，處理段的填土高度為2.6 ～5.2 m，CFG 樁設(shè)計強(qiáng)度為C20，由水泥、砂、碎石、粉煤灰等施工而成。CFG 樁的直徑為40 cm，間距為140 cm 和160 cm，長度在15 ～24 m，共布置了18624 根CFG 樁，總長度達(dá)到了376412 m，在CFG 樁設(shè)計了50 cm 的粗砂墊層。

2 影響軟土路基施工的因素

在軟土路基施工中，影響因素較多，如施工條件、施工環(huán)境、軟土路基的基本形狀等，任何一項因素控制不當(dāng)，都會影響處理效果，不利于保證公路工程的施工質(zhì)量。

2.1 施工條件

公路等級不同，施工條件不同，軟土地基施工技術(shù)和方法也不相同。例如，對普通等級的公路而言，對軟土地基施工要求較低，采用常規(guī)方法處理后即可，對公路整體功能的影響較小；對那些高等級公路而言，對軟土路基施工質(zhì)量要求較高，需要先明確軟土的特性，確定沉降原因，選擇有針對性的施工技術(shù)，以保證施工質(zhì)量，以避免軟土路基發(fā)生沉降、塌陷、斷裂等問題。

2.2 施工環(huán)境

施工環(huán)境對軟土路基施工的影響尤為明顯，如軟土路基所在路段的地質(zhì)情況、水文情況、地理位置、氣候條件等都會影響施工質(zhì)量。在案例工程施工中，遇到多年未見的暴雨天氣，對軟土路基施工造成較大影響，如果不做好防水、排水工作，會導(dǎo)致雨水滲透到軟土路基內(nèi)部，引起路基沉降，增大施工難度[1]。

2.3 軟土路基的基本形狀

在公路軟土路基施工中，基本形狀是影響施工質(zhì)量的基本因素，主要體現(xiàn)在軟土路基施工技術(shù)選擇上。例如，如果沒有結(jié)合軟土路基的基本形狀，選擇與之相適的處理技術(shù)，必然會影響公路工程使用的穩(wěn)定性。在比較寬的路堤軟土處理中，不適宜采用換填、碎石樁等技術(shù)，否則會破壞路基結(jié)構(gòu)，增加路面壓力，公路建成投入使用后易引起沉降問題。

3 CFG樁在軟土路基施工中的應(yīng)用優(yōu)勢

CFG 樁是目前公路工程軟土路基處理中比較常用的技術(shù)，與其他軟土路基處理技術(shù)相比，CFG 樁具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，在黏性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥質(zhì)土中都可以良好應(yīng)用。既能應(yīng)用在擠密效果較好的軟土路基處理中，不但可以起到良好的擠密作用，而且可以起到置換作用；也可以應(yīng)用在擠密效果差的軟土路基處理，能大幅度提升軟土路基的承載力，并獲得良好的置換效果。

此外，CFG 樁具有成樁材材料輕、置換效果好等的優(yōu)勢。從基礎(chǔ)形式的角度來看，CFG 樁適用于條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、筏型基礎(chǔ)、箱型技術(shù)等多種情況，而且施工較快、施工工期短、施工質(zhì)量更易控制、施工成本低廉，可以被廣泛地應(yīng)用在軟土路基處理中。

4 CFG樁施工技術(shù)的應(yīng)用要點

4.1 施工機(jī)械設(shè)備選型和測量定位

本工程CFG 樁數(shù)量較多，為保證施工質(zhì)量和施工效率，選擇長螺旋鉆管內(nèi)泵壓CFG 樁施工技術(shù)，用到的設(shè)備包括2 臺ZKI800BB 長螺旋鉆機(jī)、1 臺HBT60D 混凝土泵、1 臺JS50 強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)等[2]。

為保證每根CFG 樁布置的精度，提升軟土路基的承載力，測量定位時通過打孔灌石灰的方法進(jìn)行處理。其具體做法為先用φ30 mm 的鋼管進(jìn)行打孔，打孔深度控制在30 cm 左右，再灌注石灰粉，并插入鋼筋，保證所有的孔位都能一次成型，并做好樁位復(fù)核工作，為后期施工奠定基礎(chǔ)。

4.2 鉆孔施工

鉆孔是應(yīng)用CFG 樁軟土路基處理技術(shù)的核心工序，對CFG 樁成樁質(zhì)量的影響較大，為保證鉆孔質(zhì)量，本工程在施工中采取如下控制措施，取得了良好效果。

第一，鉆機(jī)就位時確定了鉆孔的施打順序及鉆機(jī)的行走方向。本工程鉆孔選擇了長螺旋鉆機(jī)，移動鉆機(jī)時選擇后退移動的方式，以保證鉆機(jī)不會對剛成樁的CFG樁造成壓力影響。

第二，雖然在設(shè)計階段設(shè)計單位為CFG 樁鉆孔提供了地質(zhì)鉆探資料，但只表明了地層的組成情況和承載力，并沒有提供地質(zhì)土層的液限和塑限，為保證鉆孔質(zhì)量，需要通過試鉆來確定準(zhǔn)確的地質(zhì)情況，以便調(diào)整鉆機(jī)鉆孔參數(shù)，作為正式鉆孔施工的參數(shù)和指標(biāo)。每隔100 m，試鉆兩三根即可。

第三，合理調(diào)整鉆機(jī)，包括鉆頭、鉆桿的直徑和跳鉆時的間距等，如果選擇了可調(diào)速電機(jī)，按照地質(zhì)條件合理調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。在一般土層鉆孔中，鉆頭和鉆桿的直徑應(yīng)為設(shè)計CFG 樁的直徑2 cm。

第四，開始鉆孔時，要先關(guān)閉鉆頭閥門，將鉆頭移動到測量好的樁位之上，啟動電機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)操作，鉆進(jìn)速度要先慢后快，避免鉆頭在開始鉆進(jìn)時發(fā)生晃動，更好地保證鉆孔的垂直度。鉆孔達(dá)到設(shè)計深度之后，要通過后退移動的方式移動到下一根CFG 樁上繼續(xù)施工。在下一個CFG 樁鉆孔前，要先清除鉆泥，否則會增大鉆機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，影響工作效率，更加不利于觀察成樁情況，發(fā)生問題難以及時發(fā)現(xiàn)，影響施工質(zhì)量[3]。

第五，加強(qiáng)對CFG 樁的養(yǎng)護(hù)和保護(hù)，CFG 樁通常深埋地下，無須進(jìn)行專門養(yǎng)護(hù)，需要等最后一根CFG 樁施工完成14 d 以上或才能進(jìn)行下一道工序施工。在養(yǎng)護(hù)期間，要加強(qiáng)對鉆孔灌注現(xiàn)場的保護(hù)，任何機(jī)械設(shè)備都不能進(jìn)入鉆孔灌注區(qū)。

4.3 挖除樁頂土

當(dāng)CFG 樁養(yǎng)護(hù)14 d 以后，可以挖除樁頂以上的原狀土。挖除之前，要先測定好地面標(biāo)高，做好標(biāo)記。本工程選擇用50 形挖掘機(jī)來一次性地將樁頂土開挖到設(shè)計樁頂標(biāo)高20 cm 的位置，挖掘機(jī)行駛的時候時要遵循分行倒退的原則，剩余20 cm 的土層由人工清除，避免發(fā)生超挖、欠挖等問題，更好地保護(hù)CFG 樁樁頭。如果出現(xiàn)超挖問題，要及時用與褥墊層相同的碎石進(jìn)行回填。

4.4 切割樁頭和接樁

采用CFG 樁處理軟土路基時，需要將混凝土面灌注到設(shè)計樁頂面50 cm 以上的位置，以保證混凝土的浮漿能全部上升到設(shè)計樁頂標(biāo)高之上。在CFG 樁施工中，在混凝土中摻入了大量的粉煤灰，浮漿比較多，浮漿的強(qiáng)度比較差，難以滿足軟土路基施工要求，要及時鑿除[4]。CFG 樁通常需要配置鋼筋，受到地質(zhì)條件、施工技術(shù)、人為操作失誤等因素的影響，切割樁頭時易受到力矩的作用，引發(fā)斷樁問題。如果斷面在設(shè)計樁頂標(biāo)高面以下1.5 m 以內(nèi)，可進(jìn)行接樁處理，用與CFG 樁施工相同或者略高于施工強(qiáng)度的混合料進(jìn)行接樁處理，以保證施工質(zhì)量。

4.5 CFG樁成樁質(zhì)量檢驗

進(jìn)行CFG 樁成樁質(zhì)量檢驗時，常用的檢驗方法有2 種，一種是小應(yīng)變檢驗法，另一種是靜載試驗檢驗法。前者是隨機(jī)選擇軟土地基處理現(xiàn)場30%的CFG樁進(jìn)行檢驗，檢驗內(nèi)容包括CFG樁的長度、直徑、傾斜度、完整性、是否存在縮徑問題等。CFG 樁的施工特性決定了斷樁率比較高，影響斷樁的因素較多，如果檢驗表明CFG 樁發(fā)生了斷樁問題，要按照設(shè)計文件及時處理[5]。

而后者是檢測CFG 樁單樁承載力的主要方法，保證CFG 樁單樁承載力不應(yīng)小于50 kN，靜載試驗檢驗CFG 樁的樁數(shù)為總樁數(shù)的0.3%，而且每個施工點檢測數(shù)量不少于3 個。本工程對CFG 樁的質(zhì)量檢測選擇了靜載試驗檢驗法，每根CFG 樁的單樁承載力都達(dá)到設(shè)計要求的50 kN，表明施工效果顯著，滿足公路工程施工要求。

5 結(jié)語

本文采用工程實例結(jié)合理論實踐的方法，探討了公路施工中的軟土路基施工技術(shù)。結(jié)果表明，軟土路基強(qiáng)度小、含水量大、承載力比較小，難以滿足公路施工要求；在軟土路基處理中采用CFG 樁，具有施工質(zhì)量高、施工速度快、成本低、施工過程容易控制等優(yōu)勢，而且符合公路工程軟土路基處理相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求，值得推廣應(yīng)用。