公路施工中軟土路基的施工技術(shù)和處理方法

梁俊杰

（中交路橋南方工程有限公司，北京 101101）

在現(xiàn)代化城市發(fā)展背景影響下，路基施工人員需要制定科學(xué)、合理的公路施工結(jié)構(gòu)體系作為技術(shù)指導(dǎo)，所以施工人員首先需要詳細(xì)分析施工技術(shù)特點(diǎn)，根據(jù)所掌握的施工情況，使用軟土路基施工技術(shù)，對(duì)公路施工過程中軟土路基施工可能產(chǎn)生的問題，制定出可行的應(yīng)對(duì)措施。

1 軟土路基施工技術(shù)及種類

1.1 軟土路基施工技術(shù)簡(jiǎn)介 在公路施工過程中，軟土路基主要指的是將公路路基建設(shè)在濕地、湖泊邊緣等土壤含水量較大的地區(qū)，由于該地區(qū)基礎(chǔ)含水量較大，因此一旦開展公路工程建設(shè)之后，建筑材料之間連接空隙較大，長(zhǎng)期以往會(huì)導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)形變，嚴(yán)重甚至產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性斷裂等問題。一般情況下，公路工程施工不同區(qū)域路基所使用的填充材料各不相同，其中主要利用淤泥或者混合土壤等材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)填充，由于混合材料在實(shí)施過程中具有一定技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且材料支出成本較低，如果將其應(yīng)用在公路路基施工環(huán)節(jié)上，可以有效減少路基施工經(jīng)濟(jì)成本[1]。

由于軟土路基施工技術(shù)種類和技術(shù)手段較為豐富，在實(shí)際工程建設(shè)時(shí)的可選擇性同樣較大，但是無論施工何種優(yōu)化和土壤改良施工技術(shù)，其主要目的則是在地基建設(shè)之后，其自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須能夠滿足土壤結(jié)構(gòu)體施工強(qiáng)度、地基結(jié)構(gòu)形變、軟土地基動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性等標(biāo)準(zhǔn)要求，盡可能降低軟土路基上存在一定荷載參數(shù)時(shí)所產(chǎn)生不均勻沉降參數(shù)。

1.2 軟土路基施工技術(shù)種類 由于軟土壤結(jié)構(gòu)層自身基礎(chǔ)含水率較高，并且土壤內(nèi)部成分中還包含低強(qiáng)度、低滲透性以及易形變等特點(diǎn)，因此此種路基施工環(huán)境無法直接進(jìn)行工程建設(shè)，必須利用專業(yè)技術(shù)改革土壤結(jié)構(gòu)，以此有效減少路基工后在不同道路承擔(dān)載荷情況下產(chǎn)生形變和下沉。各項(xiàng)軟土地基處理技術(shù)特點(diǎn)見表1。

表1 技術(shù)種類特點(diǎn)

2 某軟土路基施工技術(shù)以及處理方法研究

某公路整體長(zhǎng)度為59 km，因此公路建設(shè)軟土路基長(zhǎng)度處理方案需要包含以下幾個(gè)方面[2]。

第一，K10+170-K10+380 路段實(shí)際建設(shè)環(huán)節(jié)上，由于軟土路基具體位置在路段的左側(cè)，勘測(cè)軟土深度達(dá)4～13 m，并且路段長(zhǎng)度為210 m，因此需要使用擠密螺紋樁方式，利用砂石松散的堆砌土壤結(jié)構(gòu)體，等待公路地面平均深度達(dá)到2 m 以內(nèi)挖掘土壤結(jié)構(gòu)體，同時(shí)使用碎石換填。第二，K10+125-K10+390 路段實(shí)際建設(shè)環(huán)節(jié)上，軟土路基位置一般在道路結(jié)構(gòu)的右側(cè)位置，整體長(zhǎng)度為265 m，為此應(yīng)使用擠密螺紋樁施工手段，利用砂石松散的堆砌土壤結(jié)構(gòu)體，并且公路地面平均深度達(dá)到2 m 范圍內(nèi)挖掘土壤結(jié)構(gòu)體，使用碎石換填處理技術(shù)。第三，K11+900-K12+650 路段實(shí)際建設(shè)時(shí)，由于該路段軟土路基主要分布在左、右兩側(cè)位置，所以需要使用擠密螺紋樁施工處理方式，整體長(zhǎng)度為680 m，因此實(shí)際進(jìn)行地基處理時(shí)，公路平均厚度為0.8 m。第四，K12+740-K12+770 路段想要正常建設(shè)，需要使用擠密螺紋樁施工技術(shù)手段，確保處理長(zhǎng)度為30 m，道路基礎(chǔ)厚度為0.4 m。第五，K12+900-K13+120 路段實(shí)際建設(shè)時(shí)，應(yīng)使用擠密螺紋樁方式，其處理長(zhǎng)度為220 m。

2.1 施工準(zhǔn)備 第一，軟土路基施工技術(shù)之前，應(yīng)認(rèn)真尋找并且了解施工區(qū)域的圖紙規(guī)劃、施工標(biāo)準(zhǔn)等方面，結(jié)合公路地質(zhì)詳細(xì)情況，并且通過軟土路基監(jiān)測(cè)報(bào)告以及公路規(guī)劃圖紙中可能產(chǎn)生的地下管道以及線纜等。第二，根據(jù)公路軟土路基施工情況編撰施工圖紙方案設(shè)計(jì)以及建設(shè)大綱。第三，應(yīng)對(duì)工程所需要的原材料、半成品以及制作成品進(jìn)行性能檢驗(yàn)。第四，施工機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中需要盡可能進(jìn)行設(shè)備調(diào)整。第五，在公路建設(shè)工程施工過程中，應(yīng)按照施工土石建設(shè)原則以及邊施工邊優(yōu)化的施工方式，完成工程建設(shè)效益最大化[3]。

2.2 施工技術(shù)選擇 隨著軟土路基項(xiàng)目建設(shè)數(shù)量與范圍不斷增加，擠密螺紋樁施工技術(shù)受到了工程建筑企業(yè)的關(guān)注和重視，項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，傳統(tǒng)擠密樁施工技術(shù)主要利用砂石或者石杰等材料通過設(shè)備填入至施工區(qū)域并且制作成基礎(chǔ)立樁，其處理深度達(dá)到5～15 m左右。由于該技術(shù)可以緊密立樁周邊土壤結(jié)構(gòu)體，從而不斷提升建筑工程施工性能，讓工程自身可以形成具有一定承載力量的立樁結(jié)構(gòu)體，能夠和立樁相互結(jié)合之后形成復(fù)合地基結(jié)構(gòu)，通過擠土效應(yīng), 使樁側(cè)的螺紋與樁身周圍土層產(chǎn)生緊密的“機(jī)械咬合”，滿足附加應(yīng)力變化規(guī)律，與傳統(tǒng)CFG 樁相比（見圖1），從根本上改善了基礎(chǔ)樁的承載和變形性狀, 提高了在地震作用下的破壞力。

圖1 CFG 樁與螺桿樁側(cè)向阻力對(duì)比圖

由于擠密螺紋樁施工過程中主要將立樁自身加工成螺紋狀態(tài)，此種建筑結(jié)構(gòu)不僅可以有效節(jié)省材料使用數(shù)量，還可以進(jìn)一步增加立樁之間的摩擦力，如果與砂石墊層技術(shù)相互結(jié)合，則可以通過設(shè)定碎石墊層轉(zhuǎn)變地基結(jié)構(gòu)能力，進(jìn)一步完善地基土壤的基礎(chǔ)受力狀態(tài)，減少軟土地基的不均勻沉降問題。

3 擠密螺紋樁施工技術(shù)

軟土路基施工過程中，首先應(yīng)明確施工地址，并且處理施工場(chǎng)地，隨后針對(duì)施工區(qū)域測(cè)量具體數(shù)據(jù)并且進(jìn)行放樣處理，并且針對(duì)軟土路基開展一系列技術(shù)處理的同時(shí)選擇適合的結(jié)構(gòu)填充原材料，最后開展軟土路基結(jié)構(gòu)填筑。

3.1 施工清理 為保證軟土路基施工質(zhì)量和效果，需要有效清除施工區(qū)域的雜質(zhì)、廢棄物以及植被等，并且將施工區(qū)域的地面整平[4]。

3.2 測(cè)量放樣 實(shí)際開展測(cè)量放樣實(shí)施過程中，根據(jù)軟土路基施工標(biāo)準(zhǔn)位置點(diǎn)計(jì)算出中心坐標(biāo)參數(shù)，同時(shí)在道路建設(shè)環(huán)節(jié)上明確所標(biāo)注位置，根據(jù)已經(jīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)放線的道路區(qū)域明確具體施工方案圖紙，結(jié)合全站儀測(cè)量和規(guī)劃出軟土路基標(biāo)準(zhǔn)線位置，做好放樣標(biāo)記，樁位允許偏差為+10 cm，現(xiàn)場(chǎng)采用白杰網(wǎng)格線加小彩旗進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

3.3 鉆機(jī)就位 鉆機(jī)自行就位，就位過程由4 個(gè)支撐腿與下俯支撐平臺(tái)共同完成。機(jī)械設(shè)備的調(diào)試檢驗(yàn)：檢查混凝土輸送泵運(yùn)轉(zhuǎn)情況，功率和管道數(shù)量。

鉆機(jī)校正：（1） 樁位校正：掛線吊垂球檢查鉆機(jī)鉆頭中心線與樁中心線的偏差，并調(diào)整偏差，樁位偏差不大于5 cm。（2） 鉆機(jī)標(biāo)記刻度：從鉆頭端頭開始標(biāo)記為0 m，向上依次標(biāo)記出1 m、2 m、3 m、4 m 直至設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)+0.5 m（超灌高度）。（3） 鉆頭尺寸控制：樁體外徑為0.5 m，內(nèi)徑為0.4 m，要求每天采用自制工裝量測(cè)鉆頭實(shí)際直徑。

3.4 鉆進(jìn)成孔 鉆孔：鉆頭及鉆桿為螺紋狀，鉆進(jìn)時(shí)鉆桿旋轉(zhuǎn)一周，下降一個(gè)螺距。

鉆進(jìn)速度控制1.5～2 m/min，停止鉆進(jìn)并核驗(yàn)電流值是否達(dá)到要求（樁長(zhǎng)3～10 m 電流值宜控制在110～150 A 間，樁長(zhǎng)10～15 m電流值宜控制在150～220 A間）。若鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度電流值未達(dá)到時(shí)則應(yīng)繼續(xù)加深鉆孔，確保樁底入巖[5]。

灌注及拔管：將制備好的混凝土采用泵送方式泵入鉆桿桿芯，在鉆桿頂部位置預(yù)留排氣孔，一般排氣孔距頂端2 m，混凝土從鉆桿頂端灌入，排氣孔排出混凝土?xí)r，停止泵送混凝土，開始提鉆桿。

鉆桿提升最后2 m時(shí)，最后一次將鉆桿桿芯泵送滿混凝土，這時(shí)鉆桿桿芯內(nèi)混凝土量可以灌注2 m 的樁體，混凝土自身壓力會(huì)將混凝土壓入到鉆桿周圍，并且從鉆桿與土層之間的縫隙中壓出地面，提鉆過程中，發(fā)現(xiàn)地面壓出的混凝土變少，則說明鉆桿內(nèi)混凝土量不足，繼續(xù)泵入混凝土，反之可以繼續(xù)提鉆。待鉆孔中心混凝土形成柱狀體后，緩慢地提出鉆頭，混凝土灌注至鉆機(jī)鉆進(jìn)及提鉆出土形成的圓柱體不低于0.5 m時(shí)，鉆頭直接提出地面。整體施工示意見圖2。

圖2 螺紋樁成樁工藝過程示意圖

4 軟土地基路基填筑

在完成軟土基地處理后，選擇路基一段進(jìn)行試驗(yàn)段施工，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定不同的施工機(jī)具壓實(shí)成適宜的松鋪厚度和相應(yīng)的碾壓方式、碾壓遍數(shù)以及最佳的機(jī)械組合和施工工序組合，以獲得最佳的施工工藝和最合理的機(jī)械組合。見表2，公路路基施工參數(shù)。

表2 公路路基施工參數(shù)

結(jié)構(gòu)碾壓：

公路施工中軟土路基施工過程中，在路基實(shí)施階段開展結(jié)構(gòu)填筑要嚴(yán)格按照方案設(shè)計(jì)要求以及軟土路基施工與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)文件，針對(duì)工程項(xiàng)目各項(xiàng)施工標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)總結(jié)。

第一，建筑原材料應(yīng)嚴(yán)格控制材料質(zhì)量水平，并且針對(duì)元素含量不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的原材料進(jìn)行清除，如果材料嚴(yán)重超出標(biāo)準(zhǔn)則堅(jiān)決清理。第二，整平操作時(shí)，道路碾壓材料的表面平整程度直接關(guān)系到道路碾壓質(zhì)量，所以公路項(xiàng)目施工過程中，使用推土設(shè)備平整時(shí)需要做好基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)排水，避免雨水不斷沖刷邊坡。導(dǎo)致道路坍塌。機(jī)械組合及碾壓遍數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用滿足各項(xiàng)壓實(shí)度區(qū)（區(qū)）檢測(cè)指標(biāo)要求。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，得出數(shù)據(jù)見表3，軟土路基碾壓參數(shù)。

表3 軟土路基碾壓參數(shù)

5 施工結(jié)果

該工程實(shí)際開展施工之前，為了保證軟土路基施工效果和質(zhì)量水平，施工人員根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)實(shí)際情況編寫詳細(xì)的施工組織和方案計(jì)劃，以此作為基礎(chǔ)條件組織公路施工[6]。同時(shí)在路面沉降參數(shù)檢測(cè)方面上，施工人員通過構(gòu)建出全面且詳細(xì)的沉降觀測(cè)斷面，最終得到路基施工完成之后，軟土路基沉降測(cè)量結(jié)果，因此本次研究將選擇K10+170-K10+380 路段所包含的軟土路基結(jié)構(gòu)沉降現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)分析和探索，見表4，路基沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)。

由表4 得知：在道路工程施工和基礎(chǔ)建設(shè)時(shí)，針對(duì)軟土路基沉降參數(shù)初期觀測(cè)時(shí)，每次監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔相對(duì)較短，其主要原因則是由于施工區(qū)域的軟土路基建設(shè)完畢之后，第一次收到外部所增加的工程壓力和靜態(tài)荷載力，因此初期沉降參數(shù)會(huì)不斷增加，但是隨著施工工作不斷開展，經(jīng)過一點(diǎn)時(shí)間穩(wěn)定后，軟土路基結(jié)構(gòu)層會(huì)不斷凝結(jié)，路基基礎(chǔ)沉降自然區(qū)域穩(wěn)定，道路工程在短時(shí)間內(nèi)下沉數(shù)值不會(huì)產(chǎn)生明顯變化，因此后續(xù)觀測(cè)時(shí)間將相對(duì)較長(zhǎng)。

表4 路基沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)

除此之外，項(xiàng)目軟土地基處理完成后的沉降量均小于300 mm，累沉降值最大為187 mm，均符合《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JGJ026-2013)中所規(guī)定的容許工后沉降量。

6 結(jié)論

總之，軟土路基施工是公路建設(shè)的重要構(gòu)成環(huán)節(jié)，因此軟土路基實(shí)際建設(shè)時(shí)，需要施工人員根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況完善方案設(shè)計(jì)工作，詳細(xì)勘探施工現(xiàn)場(chǎng)自然環(huán)境和建設(shè)條件，積極調(diào)動(dòng)所有影響因素，引進(jìn)全新施工技術(shù)，降低操作失誤。