探究公路工程中軟土路基施工技術(shù)的應(yīng)用

李寶珍

山西振興公路監(jiān)理有限公司 山西太原 030032

伴隨著我國公路工程數(shù)量規(guī)模的不斷擴大，公路工程路基施工技術(shù)水平顯著提升，尤其是在軟土路基處理及加固上積累了豐富的施工經(jīng)驗，形成較為完善系統(tǒng)的施工技術(shù)體系，對于滿足公路通行需求、提升公路通行效率具有重要意義。

1 軟土路基概念

在公路工程建造領(lǐng)域，路基是指按照路線位置及一定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)修建的，作為路面基礎(chǔ)的帶狀構(gòu)造物，通常以土石料填筑而成，用以承擔(dān)土石料自重、路面重量以及由路面?zhèn)鲗?dǎo)而來的行車荷載，是公路工程最為基礎(chǔ)的物質(zhì)載體與核心組成部分。路基一般由填筑或開挖形成，為路面提供支撐，與橋梁、隧道等相連共同形成一條通行線路。按照地形條件可以將公路路基劃分為路堤、路塹兩種類型。無論何種類型的路基都以土石料為主要材料，土石料分散性較大，很容易受到地質(zhì)變化、雨水侵蝕、自然災(zāi)害以及自身條件的影響與破壞，對外界變化的抵御能力偏低。為此，公路路基需要具有合理剛度，其耐久性、安全性與穩(wěn)固性也需要與公路通行需求、行車荷載等相適應(yīng)，才能保證公路通行的舒適度、平穩(wěn)度[1]。

軟土路基是指在天然含水量大、壓縮量高、承載力低的軟塑狀態(tài)粘性土上建造的路基，廣泛分布于我國沿海、沿湖、沿河地區(qū)，相對于普通路基而言，軟土路基施工難度更大、受外界環(huán)境因素的影響十分復(fù)雜，在實際施工中首先需要對軟土路基進行加固處理，主要目標(biāo)在于提升軟土路基段公路整體的承載力與穩(wěn)固性，避免出現(xiàn)路堤失穩(wěn)、沉降量過大等問題。在軟土路基施工中需要根據(jù)軟弱土層的物理學(xué)性質(zhì)、埋層深度、路堤高度、填筑材料、施工現(xiàn)場實際情況等科學(xué)、合理地選擇軟基施工工藝，以此保證公路工程路基達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、符合安全通行要求。

2 軟土路基處理要求

公路工程中軟土路基處理是一項施工難點與重點，不僅要嚴(yán)格按照施工圖紙、技術(shù)規(guī)范組織施工作業(yè)，還需要結(jié)合現(xiàn)場條件、施工環(huán)境等對施工方案進行對比優(yōu)選，在保證軟土路基技術(shù)可行的基礎(chǔ)上盡量降低施工成本、提升綠色施工水平、保證工程如期交付。綜合來看，公路工程中軟土路基處理要求體現(xiàn)在四個方面：①軟土路基處理深度。不同類型、地質(zhì)條件下的軟土路基對處理層厚度有著不同的要求。如軟弱土層淤泥及淤泥質(zhì)土以亞黏土、粉細砂等為主，其處理厚度需穿透軟弱土層；針對中間有較厚夾層、軟弱土層埋藏較深的路段，其處理厚度應(yīng)以夾層上部軟弱土層為主。②軟土路基處理范圍。在公路工程中，軟土路基處理范圍一般指軟弱土層的處理寬度，因軟土路基處理以軟弱土層為主要對象，在確定處理范圍時需要綜合考慮路基承載力、行車荷載、路堤高度、路基橫斷面形式、公路等級等因素，一般應(yīng)處理到路基坡腳線以外1.0m，對路基寬度范圍內(nèi)的軟弱土層進行加固，并保證軟土路基處理一次性完成。③軟土路基施工周期。軟弱土層壓縮量大、含水量高，在施工完成后可能出現(xiàn)不均勻沉降與橫向位移問題，且在軟土路基施工中涉及到等載或超載預(yù)壓，因此要求軟土路基處理根據(jù)路堤設(shè)計標(biāo)高、預(yù)壓填方高度等計算施工周期，一般為1至8個月。同時，應(yīng)當(dāng)在施工過程中根據(jù)沉降觀測結(jié)果調(diào)整施工周期，在施工完成后還需要結(jié)合實際情況進行6至17個月的堆載預(yù)壓。④施工方案對比優(yōu)選。公路工程中軟土路基處理方法多種多樣，不同方法有其特定的適用條件，所消耗的物料、需要的人工成本、施工周期、機械設(shè)備組織等也不盡相同，在選擇施工技術(shù)時需考慮工程造價、技術(shù)規(guī)范、工程地理位置及地質(zhì)情況等多種因素，并要對施工技術(shù)進行綜合使用。唯有對比優(yōu)選施工方案才能保證軟土路基施工技術(shù)性與經(jīng)濟性相統(tǒng)一[2]。

3 公路工程中軟土路基施工技術(shù)的應(yīng)用

基于對軟土路基概念及施工要求的深入分析，下文結(jié)合工程資料及文獻資料總結(jié)出六項適用于公路工程軟土路基處理的施工技術(shù)。

3.1 換填土層施工技術(shù)

公路工程中軟土路基換填土層施工技術(shù)是指挖除路基下方不滿足路基承載力、行車荷載及穩(wěn)固性等需求的天然基礎(chǔ)，換填符合物理學(xué)性能指標(biāo)、優(yōu)于天然基礎(chǔ)且具有加固作用的灰土、礦渣等材料，再經(jīng)過分層填筑、壓實形成有機整體。換填土層施工技術(shù)適用于軟弱土層厚度不超過3m的路段[3]。

換填土層施工技術(shù)在公路工程軟土路基施工中的應(yīng)用需把握以下要點：①如果軟土路段位于魚塘、水池等位置，在施工前需做好排水工作，排水完成后請監(jiān)理拍照驗收，保留好影像及文件資料。如果軟土路段處于湖區(qū)或只占據(jù)部分水塘，此類路段無法直接使用排水措施，應(yīng)配合填筑土圍堰創(chuàng)造無水作業(yè)環(huán)境，此環(huán)節(jié)需探明水深、計算好工程量；②對原地面進行測量，對比設(shè)計圖紙確定軟土路基處理范圍與深度，保證測量精準(zhǔn)、確認及時，進而為后續(xù)的計量奠定基礎(chǔ)；③結(jié)合設(shè)計圖紙、地質(zhì)報告初步確定換填深度，施工單位通過現(xiàn)場挖掘復(fù)核地質(zhì)情況，以復(fù)核結(jié)果為依據(jù)對換填深度予以確認或調(diào)整；④根據(jù)路基高度、坡度進行放線，以石灰清晰標(biāo)記清除范圍，并將原土運輸至棄土場；⑤按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測原始地基承載力，檢驗合格后分層回填素土、礦渣等材料，按照施工工藝流程，采用振動壓路機、小型夯實機等設(shè)備，每回填20至30cm厚度進行一次碾壓，碾壓數(shù)遍后進行下一層回填?；靥詈穸冗_到設(shè)計標(biāo)高后檢查填筑質(zhì)量。

3.2 加固土樁施工技術(shù)

加固土樁技術(shù)是指在天然基礎(chǔ)不符合施工標(biāo)準(zhǔn)的情況下，借助特殊機械設(shè)備將水泥、石灰等加固材料注入天然基礎(chǔ)中，使加固材料與軟弱土層充分結(jié)合，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)固化后形成具有一定強度的樁體，以此提升路基承載力。

粉噴樁施工技術(shù)應(yīng)用前需要根據(jù)設(shè)備參數(shù)、加固材料配比試驗參數(shù)等進行成樁試驗，一方面通過試驗了解地層及地質(zhì)情況，為后續(xù)技術(shù)措施的確定、機械設(shè)備的選擇等提供依據(jù)；另一方面檢驗樁體強度、橫截面積、承載力等是否滿足施工要求與技術(shù)規(guī)范，檢驗每延米噴粉量是否符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，如果檢測合格可以依據(jù)檢測結(jié)果進一步確定鉆進速度、提升速度、單位時間噴粉量、噴氣壓力等技術(shù)參數(shù)。試樁完成后，根據(jù)施工圖進行樁位放線，根據(jù)樁位布置鉆機，保證鉆桿與樁位相對應(yīng)。在實際施工中保持鉆機正向垂直鉆進，啟動空氣機送氣，當(dāng)鉆至設(shè)計深度時停止鉆進，鉆機反向轉(zhuǎn)動同時送灰，保證噴粉、攪拌與提升同步進行，尤其是到達樁體上部時需要反復(fù)噴粉、攪拌，以此保證成樁質(zhì)量。

高壓旋噴樁施工技術(shù)是對粉噴樁技術(shù)的改良，施工前兩小時內(nèi)將漿液攪拌均勻，將壓力值控制在20Mpa，壓力表示數(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管道密封性良好的條件下將漿液連續(xù)、均勻地注入軟弱土層[4]。

3.3 粒料樁加固施工技術(shù)

粒料樁加固技術(shù)是指借助機械設(shè)備將碎石、礦渣等松散性粒料擠壓到土體中，形成具備一定強度的樁體并與原土路基共同構(gòu)成復(fù)合路基。該技術(shù)適用于天然含水量較大、抗剪強度較低的軟土路基施工，不僅可以提升路基整體強度、保證路基材料的穩(wěn)固性，還能起到豎向排水作用。

在公路工程軟土路基施工中應(yīng)用粒料樁加固技術(shù)需把握以下質(zhì)量控制要點：①對軟弱土層進行排水、晾曬及整平，并且預(yù)填一定厚度的砂性土，以此為施工設(shè)備提供良好、穩(wěn)定的運行環(huán)境；②對進場材料進行驗收，嚴(yán)禁使用風(fēng)化石，盡量選擇連續(xù)級配、粒徑在2至5cm范圍內(nèi)且含水量低于10%的碎石；③注意控制樁體深度及成樁質(zhì)量。在樁管外部做出明顯的標(biāo)記，保證樁管下沉至設(shè)計深度。同時，根據(jù)料斗大小、每延米材料用量等精準(zhǔn)計算提管速度、投料頻次。此外，在樁底部保持一定的留振時間，一般每提升1m，加大力度向下振搗0.2m。在施工中還需要密切關(guān)注成樁情況，通過調(diào)整碎石料投放速度及用量保證材料實際使用量與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)保持一致；④成樁至設(shè)計標(biāo)高后，對粒料的密實度進行檢驗，檢驗合格后方可進行下一樁位的施工作業(yè)。

3.4 水泥粉煤灰碎石樁施工技術(shù)

水泥粉煤灰碎石樁施工技術(shù)是指利用機械設(shè)備，將由水泥、粉煤灰等拌和而成的混合料灌注至原土體，形成具有整體性強度的樁體。適用于粘性土、強風(fēng)化巖等軟弱土層。在應(yīng)用該技術(shù)時需要把握以下技術(shù)要點：其一，水泥粉煤灰碎石樁整體性較強，機械設(shè)備行走位移時很容易對樁體產(chǎn)生擾動，嚴(yán)重時會導(dǎo)致樁體斷裂，為此需要將原場地回填至距樁頂設(shè)計標(biāo)高以上0.5至1m；其二，水泥粉煤灰碎石樁技術(shù)包括長螺旋鉆孔法、振動沉管法兩種，不同方法對混合料配合比及坍落度有著不同的要求，為此在實際施工前需要進行混合料預(yù)拌及試樁，若試塊強度達標(biāo)則以實驗階段的配合比參數(shù)進行混合料制備。通常情況下，采用振動沉管法需要將混合料坍落度控制在5至8cm范圍內(nèi)。應(yīng)用長螺旋鉆孔法則需將混合料坍落度控制在12至16cm范圍內(nèi)；其三，該施工技術(shù)對軟土路基的處理深度會達到持力層，樁體底部地質(zhì)較硬，會出現(xiàn)鉆進困難等情況。為此需查明鉆桿搖晃原因、采取一定的技術(shù)措施降低鉆進難度，以此避免鉆頭損壞、樁孔位置偏差[5]。

3.5 排水固結(jié)施工技術(shù)

排水固結(jié)施工技術(shù)是指將豎向排水體設(shè)置在軟土路基中，借助土體自重、加載預(yù)壓等方法排出原土體內(nèi)多余的水分，路基沉降過程中原土體密實度不斷提升、巖土顆粒逐步固結(jié)，以此提升路基強度。該技術(shù)適用于天然含水量較高的軟弱土層。

公路工程軟土路基施工中應(yīng)用排水固結(jié)技術(shù)的方法為：首先，做好材料防護措施，排水固結(jié)技術(shù)所涉及的塑料排水板、土工格柵等材料極易發(fā)生老化或表面損壞，需合理存放材料，盡量避光保存。其二，排水固接施工技術(shù)下，塑料排水板、砂墊層及邊溝共同作用形成較為完善的排水系統(tǒng)，任一部分出現(xiàn)問題都會降低排水的暢通性。為此，需將塑料排水板深入到砂墊層以下0.5m。砂墊層鋪設(shè)應(yīng)選擇透水性較高的材料，且在施工中應(yīng)避免雜質(zhì)堵塞孔道。其三，對塑料排水板的堆載預(yù)壓需要結(jié)合行車荷載、路基建造標(biāo)準(zhǔn)等確定堆載分布形式、堆載遞進層次等，在堆載預(yù)壓階段實時觀測沉降量與沉降速率，達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后按照堆載順序進行卸載。

3.6 綠色施工技術(shù)

公路工程中軟土路基綠色施工技術(shù)實際上是基于綠色施工理念對各項處理技術(shù)的優(yōu)化，以保證公路工程建設(shè)維護工程周邊自然及人文環(huán)境、降低施工對周邊環(huán)境的不良影響、在保證施工質(zhì)量的前提下最大程度降低能源及資源消耗量。

軟土路基換填土層施工技術(shù)會因設(shè)備運行產(chǎn)生廢氣噪音污染，換填材料開采、棄土場建設(shè)等也會破壞植被生長環(huán)境?；诰G色施工理念的換填土層施工可以在排水階段利用地勢高差進行自然排水，可避免機械設(shè)備運行產(chǎn)生噪音。同時，盡量縮短取、棄土場運輸距離，就近利用原地貌植被。

粒料樁加固施工技術(shù)對礦渣等材料的開采會占用土地資源，易造成水土流失等環(huán)境問題。為此，應(yīng)避開城鄉(xiāng)居住區(qū)及環(huán)境敏感區(qū)選擇材料開采位置，合理設(shè)計開采路線降低對植被的破壞程度，并優(yōu)先使用電動設(shè)備。

水泥粉煤灰碎石樁施工技術(shù)可能引發(fā)粉塵污染、材料拌和中也會產(chǎn)生較大能耗。在應(yīng)用水泥粉煤灰碎石樁技術(shù)時，盡量采用集中攪拌方式，可以降低能耗及施工成本。

4 結(jié)語

綜上所述，公路工程中軟土路基施工技術(shù)多種多樣并有其特定的適用范圍，在結(jié)合路基設(shè)計標(biāo)高、強度等級等合理選擇施工技術(shù)的同時還需要注重對原有技術(shù)進行優(yōu)化，盡量降低施工能耗及對周邊環(huán)境的負面影響，以此全面提升軟土路基施工技術(shù)水平。