公路工程中的軟基處理技術(shù)探討

文／河北光太路橋工程集團(tuán)有限公司 尚福濤

0 引言

目前，我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐步完善，全國范圍內(nèi)公路網(wǎng)密度基本以達(dá)到飽和狀態(tài)，但對于不同地質(zhì)類型的路基處理技術(shù)尚未完善。由于我國地域遼闊，土質(zhì)類型復(fù)雜，不同土質(zhì)類型的處置方式也多種多樣。為保證公路路基路面修筑質(zhì)量，需要對路基采取合理的處置方式，確保其強(qiáng)度和穩(wěn)定性符合設(shè)計要求。鹽漬土路基、凍脹土路基、軟基等都是我國常見的特殊路基形式，其中軟基主要包含松軟土、有機(jī)質(zhì)土和松散砂，松軟土又由黏土和粉土組成，由于有機(jī)質(zhì)土中空隙率較大，導(dǎo)致土壤中含水量較高，在穩(wěn)定性不足條件下極易發(fā)生沉降現(xiàn)象[1]。因此，本文以東部沿海地區(qū)的軟基為代表，主要對其施工中存在問題進(jìn)行分析，提出合理的施工處置措施，推動我國公路事業(yè)發(fā)展邁向更高一層。

1 隧道與互通立交小間距概述

與一般土基相比，軟基中土顆粒之間空隙較大，更容易存在水分，造成其含水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般土質(zhì)路基。其次，軟基中含有較多淤泥質(zhì)土，而有機(jī)質(zhì)土數(shù)量相對較少，在外界常溫條件下，通常表現(xiàn)為絮狀物質(zhì)，其含水率一般在35%～80%之間。由于軟基具有上述幾種性質(zhì)，導(dǎo)致其極易受外界環(huán)境變化影響，產(chǎn)生流動或振動破壞，承受能力也會急劇下降。因此，在實際施工過程中，若未處理好上述因素，就會存在以下問題[2]。

1.1 路面下沉

由于軟基中土顆粒之間空隙較大，且含有較多水分，此外，對于局部地下水發(fā)達(dá)地區(qū)，在長期受到地下水沖刷作用后路基會產(chǎn)生嚴(yán)重變形，導(dǎo)致承載力和強(qiáng)度下降，最終引起路面下沉。因此，需要采取多種技術(shù)手段來提高路基密實度，降低路基含水率，使各部分密度差異性降至最低。

1.2 壓實度低

軟基的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、土質(zhì)疏松等特點，造成在外界應(yīng)力作用下承載力嚴(yán)重降低。目前，我國對軟基的處置技術(shù)尚不完善，尤其在路基穩(wěn)固程度和施工質(zhì)量方面未充分發(fā)揮其應(yīng)有作用。此外，由于軟基多空隙特點，導(dǎo)致其滲水效果非常好，尤其在雨天，降水會通過軟基滲入地基部分，長時間雨水浸潤地基出現(xiàn)路基松軟、難以壓實等情況。

1.3 路面損壞

針對軟基強(qiáng)度小的特點，常采取的固化處理措施很難達(dá)到施工效果，造成在軟基上施工非常困難。而我國公路路面以瀝青混凝土為主，在長期受到車輛荷載作用及外部濕溫條件影響下，加之軟基自身強(qiáng)度不足，極易導(dǎo)致整個公路結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重變形，長此以往，必然會出現(xiàn)路面開裂、變形等問題。

2 軟基常見處置措施

為上述軟基中存在問題，本文詳述了目前常見處置措施，具體如下：

2.1 表層處置

表層處置軟基的方式主要通過在軟基上鋪墊砂礫和石灰、粉煤灰等無機(jī)結(jié)合料來做防滲處理。首先在路基上開挖溝槽以排出地表水，然后加工砂礫填充到路基中，并根據(jù)路基實際狀況通過是否排水通暢來確定明溝位置。目前的換填工藝還需要進(jìn)一步更新，期待未來可以全面提升軟基強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

2.2 置換法

置換法主要是通過強(qiáng)度高、滲透性好的沙石等硬物來置換整個軟基部分，以此替代軟基層。但此種方法僅適用于軟基層較薄，否則將增加施工作業(yè)量和成本，所以在采取置換法前，需要對整個軟基部分進(jìn)行實地勘測，確定需要進(jìn)行換填范圍，經(jīng)精確計算、評估后方可確定是否可以置換處置。置換原則一般是“由內(nèi)向外、逐層置換、逐層碾壓”，以充分發(fā)揮置換法的優(yōu)點。

2.3 強(qiáng)夯法

采用強(qiáng)夯法可以快速地將軟基中的自由水排出，縮減土顆粒之間空隙，進(jìn)而使軟基更加牢固。但強(qiáng)夯法由于施工作業(yè)噪聲大，對地面振動影響大，需要根據(jù)現(xiàn)在周圍環(huán)境綜合決定是否可以采用強(qiáng)夯法。此外，為保證強(qiáng)夯法可以使軟基達(dá)到最佳壓實度，需要進(jìn)行試夯，以確定強(qiáng)夯機(jī)的力度、夯擊頻率、夯擊范圍均達(dá)到最佳狀態(tài)，以免浪費資源，增加施工成本。

2.4 土工合成加筋法

在軟基局部地方，可以輔助采用土工合成物加筋的方式來提高軟基整體穩(wěn)定性，使路基沉降值達(dá)到最低。與此同時，加筋材料在軟基中還可以增加其抗拉性能，在提高強(qiáng)度的同時，還可以使軟基具有一定韌性，進(jìn)而均勻擴(kuò)散到基層地面荷載中，避免軟基因局部荷載集中而出現(xiàn)損壞。采用此種方法務(wù)必精確計算加筋材料埋設(shè)位置及深度，通常在低等級公路中使用，對于地面下沉嚴(yán)重的開采區(qū)，也可采用加筋法。

2.5 預(yù)應(yīng)力管樁法

對于軟基中存在多種力影響，可以使用預(yù)應(yīng)力管樁法對軟基進(jìn)行處理，不僅可以有效改善軟基現(xiàn)象，同時還可以控制其形成原因。基本方法是在施工前，通過科學(xué)技術(shù)手段精準(zhǔn)找到軟基位置，以免在加固過程中出現(xiàn)不符合現(xiàn)場狀況的現(xiàn)象。待位置確定后，進(jìn)行相應(yīng)的測量放樣工作，根據(jù)現(xiàn)場測量結(jié)果及周邊情況開展打樁工作，結(jié)束后一定要標(biāo)示出打樁點，以免影響施工效率。

3 工程實踐

3.1 工程概況

某公路全長30.36km，經(jīng)地質(zhì)勘測發(fā)現(xiàn)，主要為軟土地基，且沉降量大，若直接修筑路基將導(dǎo)致其強(qiáng)度和穩(wěn)定性不足。經(jīng)當(dāng)?shù)匮芯吭貉芯繘Q定，使用強(qiáng)夯法對該路段進(jìn)行施工，以增強(qiáng)路基堅固性和穩(wěn)定性。

3.2 強(qiáng)夯法施工工藝

（1）前期準(zhǔn)備工作

首先需要將軟基基底中的水分和污染物等雜質(zhì)清理干凈，并采用自卸運(yùn)輸車將計算好的土方量運(yùn)輸至強(qiáng)夯現(xiàn)場，待技術(shù)人員對坐標(biāo)基點測量確認(rèn)后，方可進(jìn)行放樣工作。

（2）試夯階段

在正式進(jìn)行強(qiáng)夯施工前，需要選取一段軟基進(jìn)行試夯，對夯錘質(zhì)量、面積等指標(biāo)確定無誤后，可以依據(jù)試夯效果適當(dāng)調(diào)整，在確認(rèn)夯實次數(shù)和能級后，可以對后續(xù)指標(biāo)進(jìn)行計算，為后期強(qiáng)夯施工提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，從理論和實際量兩方面確保強(qiáng)夯工作順利進(jìn)行。

（3）強(qiáng)夯施工

選擇合適的夯實機(jī)具，以梅花形夯擊形狀進(jìn)行軟基夯實工作。按設(shè)計方案要求，提前布設(shè)好夯點位置和行距，記錄當(dāng)下數(shù)值。綜合考慮各種因素后確定松鋪厚度，通過以距離路床頂部距離計算出松鋪厚度。強(qiáng)夯施工可以按先兩邊后中間的順序分段進(jìn)行，夯實結(jié)束后，立即使用推土機(jī)進(jìn)行平整處理，并根據(jù)定位線檢測各項指標(biāo)是否符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)夯遍數(shù)通常以單次夯沉壓縮量和沉降條件等參數(shù)作為參考依據(jù)，若軟基中細(xì)小顆粒較多，可以適當(dāng)增加夯實遍數(shù)，以提高軟基堅實度和穩(wěn)定性[3]。

（4）夯實效果檢測

在強(qiáng)夯法施工結(jié)束后7d，分別采用環(huán)刀法取樣進(jìn)行壓實度檢測，結(jié)果見表1。

表1 壓實度檢測結(jié)果

本文通過預(yù)埋的沉降觀測設(shè)備對強(qiáng)夯法施工后軟基左幅、右幅和中心線位置一個月內(nèi)的沉降值進(jìn)行觀測，結(jié)果見表2。

表2 沉降量觀測結(jié)果

由上表檢測結(jié)果分析可知，對軟基采用強(qiáng)夯法處置，不僅可以保證其壓實度符合要求，同時隨時間增長，后期路基左幅、右幅和中心線處沉降量均保證在一定范圍內(nèi)，且小于規(guī)范要求值300mm，表明強(qiáng)夯法對軟基處置效果較好。

4 結(jié)語

本文通過對軟基常見處置措施進(jìn)行分析，依托實際工程，采用強(qiáng)夯法施工工藝處置軟基，并對施工效果進(jìn)行檢測，得出結(jié)論，強(qiáng)夯法可以應(yīng)用于軟基處理，且施工后路基壓實度和沉降量均滿足規(guī)范要求。