公路路基路面設(shè)計(jì)中的軟基處理方法探討

陳 杰

(中電建冀交高速公路投資發(fā)展有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

公路工程的沿線較長，施工中常常會(huì)遇到軟土地基，由于軟弱土體的承載力不足，會(huì)對(duì)路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響。所以，在公路路基路面設(shè)計(jì)中，需要采用合理可行的方法，對(duì)軟基進(jìn)行處理來提高地基土體的承載力，減小工后沉降，保證路基的穩(wěn)定性，延長路面的使用年限。

1 工程概況

在國家2013—2030年路網(wǎng)規(guī)劃中，將天津至石家莊高速公路作為GO211聯(lián)絡(luò)線，該公路主要連接的城市為天津和石家莊。在京港澳高速公路與京滬高速公路之間，新增一條高速公路通道，走向?yàn)闁|西向，與唐津高速公路和石太高速公路相連通。本項(xiàng)目依據(jù)高速公路的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，采用雙向六車道，設(shè)計(jì)時(shí)速為120 km/h，路基為整體式結(jié)構(gòu)，寬度為33.5 m，由行車道、中央分隔帶、路緣帶、硬路肩以及土路肩等幾個(gè)部分組成。其中行車道與硬路肩的橫坡為2%，土路肩的橫坡為4%。在本項(xiàng)目中存在大量的不良地質(zhì)，以軟土、軟弱土和鹽漬土為主。為提高地基的承載力，確保路基的整體穩(wěn)定性，減小工后沉降，需要采取合理可行的方法和措施，對(duì)軟基進(jìn)行處理。

2 公路路基路面設(shè)計(jì)中的軟基處理方法

2.1 軟基處理方案

根據(jù)本工程中軟基的具體分布情況，擬定多套處理方案，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比選之后，最終決定采取如下方法對(duì)軟基進(jìn)行處理：(1)在現(xiàn)場施工條件允許的情況下，優(yōu)先選用強(qiáng)夯法對(duì)軟基進(jìn)行處理；橋頭段可以采用CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行處理；(2)非滯洪區(qū)段可采用夯實(shí)水泥土樁進(jìn)行處理；(3)小構(gòu)造物可以采用水泥土攪拌樁進(jìn)行處理；(4)對(duì)于作業(yè)空間受限的區(qū)段，可采用旋噴樁進(jìn)行處理；(5)一般路基段，可采用排水預(yù)壓、堆載預(yù)壓或是水泥攪拌樁進(jìn)行處理。

2.2 軟基處理的實(shí)施要點(diǎn)

2.2.1 強(qiáng)夯法

采用強(qiáng)夯法對(duì)公路軟基進(jìn)行處理前，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行試夯，通過試夯來確定該處理方法的適宜性，并對(duì)相關(guān)的夯擊參數(shù)進(jìn)行確定。在對(duì)軟基和高填橋頭區(qū)段進(jìn)行處理時(shí)，夯擊能可選擇2 500 kJ。如果采用滿夯，夯擊能可采用1 000 kJ。按照正方形對(duì)夯擊點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)，各點(diǎn)的間距控制在5.0 m左右，夯錘的直徑以2.0 m左右為宜，錘身重量≥20 t。強(qiáng)夯開始前，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行試夯，借此對(duì)夯擊能、夯擊次數(shù)進(jìn)行確定。若是路段的滲透性較差，施工人員可在強(qiáng)夯前先打設(shè)豎向排水體，如袋裝砂井。強(qiáng)夯施工的技術(shù)要點(diǎn)如下：

(1)強(qiáng)夯可以分三遍進(jìn)行，第一遍和第二遍采用點(diǎn)夯的方法進(jìn)行夯擊，按正三角形對(duì)夯擊點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)，第三遍時(shí)采用滿夯的方法進(jìn)行夯擊，夯點(diǎn)搭接1/4。通過連續(xù)夯擊，對(duì)表層土進(jìn)行加固。

(2)在第一遍和第二遍強(qiáng)夯時(shí)，夯擊次數(shù)以8次為宜，第三遍滿夯時(shí)，夯擊次數(shù)以2次為宜。強(qiáng)夯施工中，可以采用從內(nèi)向外、隔行跳打的方法。需要注意的是，第一遍夯擊完畢后，應(yīng)當(dāng)間隔一定的時(shí)間，再進(jìn)行第二遍夯擊，間隔時(shí)間可按照土質(zhì)情況進(jìn)行確定，如黏性土的間隔時(shí)間應(yīng)≥21 d，粉性土的間隔時(shí)間≥7 d，若是滲透性較好的地基，間隔時(shí)間以3 d左右為宜[1]。

2.2.2 夯實(shí)水泥土樁

采用夯實(shí)水泥土樁對(duì)公路軟基進(jìn)行處理時(shí)，可以按照正三角形對(duì)樁位進(jìn)行布設(shè)，樁徑為400 mm，樁間距控制在1.2～1.5 m之間，橫向最外側(cè)的4排樁，可以采用變樁長設(shè)計(jì)。夯實(shí)水泥土樁的施工技術(shù)要點(diǎn)如下：

(1)在對(duì)水泥土樁進(jìn)行夯實(shí)施工前，應(yīng)當(dāng)先對(duì)場地進(jìn)行平整，并將地面上的雜物和障礙物全部清除干凈。按照設(shè)計(jì)要求，結(jié)合土質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)鉆孔機(jī)械進(jìn)行選取。樁孔鉆好后，應(yīng)當(dāng)在填料前，將孔底夯實(shí)，可以采用分層夯填的方法，確保夯錘的落距與填料的厚度符合密實(shí)度的要求。

(2)施工中使用的填料不得含有凍土和膨脹土，有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)當(dāng)<5.0%，含水率應(yīng)滿足最佳含水率的要求，最大允許偏差為±2%。鉆孔完畢應(yīng)當(dāng)進(jìn)行質(zhì)檢驗(yàn)收，確認(rèn)合格后，方可向孔內(nèi)填入預(yù)先拌制好的水泥土，然后再進(jìn)行分層夯實(shí)，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高[2]。如果在雨期進(jìn)行施工，應(yīng)當(dāng)采取防雨措施，以免填料含水量過大，影響夯實(shí)質(zhì)量。

2.2.3 水泥土攪拌樁

采用水泥土攪拌樁對(duì)公路軟基進(jìn)行處理時(shí)，可將樁位按三角形進(jìn)行布設(shè)，樁徑為500 mm，樁間距控制在1.2～1.5 m之間，水灰比為0.5。具體的施工技術(shù)要點(diǎn)如下：

(1)為確保水泥土攪拌樁的整體質(zhì)量，施工中可以采用兩噴四攪的方法，并在正式開工前進(jìn)行試樁，借此來確定關(guān)鍵參數(shù)。制備好的水泥漿液應(yīng)當(dāng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)用完，如果漿液出現(xiàn)離析應(yīng)當(dāng)廢棄。設(shè)置專人對(duì)泵送時(shí)間進(jìn)行記錄，泵漿量及攪拌深度可由檢測儀器自動(dòng)記錄。

(2)攪拌機(jī)的噴漿提升速度和次數(shù)應(yīng)當(dāng)與設(shè)計(jì)要求相符，停漿面應(yīng)當(dāng)略高于樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。對(duì)上層進(jìn)行施工時(shí)，可以采用人工的方法，將設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上的樁段全部挖除，保證樁頂面水平、完整[3]。

2.2.4 CFG樁

采用CFG樁對(duì)公路軟基進(jìn)行處理時(shí)，可選用碎石作為骨料，并摻入適量的石屑對(duì)碎石間的空隙進(jìn)行填塞密實(shí)，以此來達(dá)到良好的級(jí)配。石子的粒徑可控制在2.0～5.0 cm左右，石屑的粒徑≤2.0 cm[4]。CFG樁的施工技術(shù)要點(diǎn)如下：

(1)正式施工前，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行試樁，數(shù)量≥5根，據(jù)此對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行確定。CFG樁的垂直度允許偏差為1%，不得超出。施工中使用的混合料應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)室給出的配合比進(jìn)行拌制。

(2)當(dāng)沉管達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行投料。首次的投料量應(yīng)使管內(nèi)混合料面與投料口持平。在向上拔管時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)料量不足，則應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充，樁頂?shù)某喔叨取?0 cm。拔管的速度應(yīng)控制在1.2～1.5 m/min，切不可在拔管時(shí)進(jìn)行反插操作[5]。

(3)若是工程中設(shè)計(jì)的樁間距比較小，則可采用隔樁的順序進(jìn)行施工。需要特別注意的是，如果在冬季進(jìn)行CFG樁施工，必須保證混合料的入孔溫度>5 ℃，并對(duì)樁頭采取有效的保溫措施。

2.2.5 旋噴樁

在公路軟基處理中采用旋噴樁時(shí)，為提高成樁質(zhì)量，可用單管法進(jìn)行施工。按照正三角形對(duì)樁位進(jìn)行布設(shè)，樁徑為600 mm，樁間距控制在1.2～1.5 m之間，水灰比為1.0。具體的施工技術(shù)要點(diǎn)如下：

(1)正式施工前，應(yīng)對(duì)高壓噴射注漿的孔位進(jìn)行復(fù)核，并按照土質(zhì)情況、加固要求，通過試驗(yàn)的方法，確定施工參數(shù)。

(2)當(dāng)噴射孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，便可進(jìn)行漿液噴射，并在噴漿參數(shù)達(dá)到規(guī)定值后，按旋噴、定噴的工藝要求，對(duì)噴射管進(jìn)行提升，自下向上噴射注漿，對(duì)于需要提高強(qiáng)度的部位，可進(jìn)行復(fù)噴。

(3)高壓噴射結(jié)束后，應(yīng)將噴射管及時(shí)拔出，為避免漿液凝固收縮，對(duì)樁頂高程造成影響，可采用二次注漿的措施。

2.2.6 排水及堆載預(yù)壓

在本工程中，厚度較大的軟土層可通過排水預(yù)壓的方法進(jìn)行處理，預(yù)壓時(shí)間≥180 d。預(yù)壓過程中，可根據(jù)沉降觀測數(shù)據(jù)，對(duì)預(yù)壓時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。如果軟土層的厚度比較薄，則可采用堆載預(yù)壓的方法進(jìn)行處理，借助路堤土的荷載作用進(jìn)行預(yù)壓，時(shí)間≥180 d。同時(shí)，可在堆載預(yù)壓段設(shè)置厚度為50 cm的砂礫墊層。為確保預(yù)壓達(dá)到預(yù)期中的效果，應(yīng)編制合理可行的施工方案，并對(duì)冬歇期加以充分利用，以免影響施工進(jìn)度。

3 結(jié)語

綜上所述，在公路工程建設(shè)中，為確保路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要采用合理可行的方法，對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，借此來提高地基的承載力，減小工后沉降?，F(xiàn)階段，可用于軟基處理的方法相對(duì)較多，為達(dá)到最佳的處理效果，應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程特點(diǎn)，并結(jié)合軟基的性質(zhì)對(duì)處理方法進(jìn)行選擇，這對(duì)于公路使用壽命的延長具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。