初探公路施工中軟土路基的施工技術(shù)

肖廣源

（新疆中廣建設(shè)工程有限公司，新疆 圖木舒克 843900）

0 引言

我國是一個(gè)幅員遼闊的大國，各個(gè)地區(qū)因?qū)嶋H地質(zhì)條件的不同，在開展公路施工時(shí)，不可能保證所有的路段均為理想地質(zhì)條件，路基條件時(shí)好時(shí)壞是客觀存在的必然現(xiàn)象，而軟土地基則是其中最為常見的一種。從公路工程在軟土地基的施工實(shí)況來看，若并未對(duì)該類型路徑進(jìn)行妥善處理，則必然會(huì)出現(xiàn)開裂凹陷、不規(guī)則沉陷、邊坡坍塌等問題，這不僅會(huì)嚴(yán)重影響相關(guān)路段公路的安全性，更不利于我國公路事業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。故此，必須積極探索能夠有效解決軟土地基質(zhì)量問題的施工技術(shù)，這對(duì)提升公路工程質(zhì)量、加速公路事業(yè)發(fā)展均有著極為強(qiáng)烈的現(xiàn)實(shí)意義。

1 軟土路基的特征概述

1.1 含水量高

不同于常規(guī)路基，軟土路基的含水量要大幅高于普通路基，一般土壤的這一特征并沒有任何不妥，但若該類土壤結(jié)構(gòu)將用于公路施工，過高的含水量無疑會(huì)降低各類施工材料與土壤結(jié)構(gòu)結(jié)合的緊實(shí)度，從而對(duì)施工質(zhì)量造成不良影響。同時(shí)，也正是因?yàn)楹窟^高的緣故，所以軟土路基通常不具備優(yōu)秀的防滲性能，故而若無法采用相應(yīng)的技術(shù)予以解決，就會(huì)對(duì)公路正常使用埋下諸多安全隱患[1]。

1.2 孔隙過大

從軟土地基的土壤結(jié)構(gòu)方面來看，其主要呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)松散的特性，這意味著土壤結(jié)構(gòu)整體孔隙過大，所以軟土路基不具備良好的靜荷載力。而在公路工程的施工過程中，會(huì)用到大量大型設(shè)備、且在公路工程完工后，也需要承載各類車輛的通行，而若靜荷載力過低則必然無法達(dá)成這一基本需求，導(dǎo)致軟土地基公路，無論是在施工環(huán)節(jié)還是在運(yùn)營環(huán)節(jié)均存在一定的安全隱患。

2 軟土路基能夠?qū)肥┕ぴ斐傻闹饕：?/h2>

2.1 開裂凹陷隱患

如上文所示，軟土路基是一種含水量極高的土壤結(jié)構(gòu)，若公路軟土路基路段含水量趨于飽和，則意味著多余積水難以被突然吸收，這一問題會(huì)為施工造成極大的隱患。因?yàn)閺哪壳拔覈饭こ痰膶?shí)際施工情況來看，公路路面主要材料為混凝土，而混凝土在凝固階段自身會(huì)揮發(fā)大量的水分，可軟土路徑并不具備良好的滲水性，若自身土壤含水量趨于飽和，則意味這混凝土的水分無法得到有效揮發(fā)，這必然會(huì)極大影響到混凝土的凝固速度。而若在混凝土若表面凝固內(nèi)部未完全凝固的情況下繼續(xù)開展施工，混凝土凝固階段未正常揮發(fā)的水分則會(huì)僅需影響公路路面結(jié)構(gòu)，從而出現(xiàn)開裂、凹陷的問題，影響施工的正常進(jìn)行[2]。

2.2 不規(guī)則沉陷隱患

不同于常規(guī)土壤結(jié)構(gòu)，軟土地基因自身含水量過高的緣故具備一定的流動(dòng)性，而結(jié)構(gòu)整體孔隙又過大，則導(dǎo)致路面抗擾動(dòng)能力極低。這樣的問題會(huì)導(dǎo)致在進(jìn)行公路施工的過程中，當(dāng)施工對(duì)路基結(jié)構(gòu)施加一定的剪切應(yīng)力時(shí)，路基填筑部位并不能有效抵消應(yīng)力，整體荷載性能會(huì)大幅下滑，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力過于集中的區(qū)域出現(xiàn)不規(guī)則沉陷問題。從目前公路工程在軟土地基的施工實(shí)況來看，若在路基填筑階段，無法對(duì)軟土路基的土體進(jìn)行壓實(shí)處理，則路基填筑必然會(huì)出現(xiàn)剩余沉降，此時(shí)若開展繼續(xù)進(jìn)行壓實(shí)等施工，則必然會(huì)導(dǎo)致未充分壓實(shí)的部位出現(xiàn)路基下陷問題。此外，若在施工階段并未進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘探，未獲悉土壤結(jié)構(gòu)的具體類別，如流沙、沼澤等，這一類軟土地基都需要進(jìn)行擠密壓實(shí)等處理才能開展后續(xù)施工，負(fù)責(zé)路堤路床部位必然會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則沉陷問題[3]。

2.3 邊坡坍塌隱患

從實(shí)際情況來看，絕大多數(shù)公路工程在施工過程中若遭遇障礙物、或直接施工難度較大時(shí)，均會(huì)采用繞行處理。以山體施工為例，若需進(jìn)行繞山則會(huì)將背靠山體的一側(cè)作為開放邊坡。但若此區(qū)域?yàn)檐浲恋刭|(zhì)區(qū)域，邊坡部位的土壤黏結(jié)力必然無法得到有效的保障，一旦失去土體支撐則會(huì)誘發(fā)坍塌問題。尤其是在經(jīng)過一些農(nóng)田灌溉區(qū)域，土壤含水量會(huì)進(jìn)一步提升，會(huì)導(dǎo)致公路地下水位難以被控制在臨界深度以下，繼而進(jìn)一步增強(qiáng)公路邊坡坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致公路路基結(jié)構(gòu)完全損壞。

3 軟土路基公路施工的基本原則

3.1 因地制宜

在軟土地基開展公路施工并沒有公式化的解決方案，因?yàn)槊總€(gè)地區(qū)軟土地質(zhì)的實(shí)際情況均存在差異，只有選擇與之契合的施工技術(shù)才能從根本上解決軟土地基有可能造成的隱患。故此在軟土地基進(jìn)行公路施工時(shí)，必須積極貫徹因地制宜原則，要根據(jù)所在地區(qū)的實(shí)際地質(zhì)條件、水文條件、周遭環(huán)境因素等，選擇軟最具針對(duì)性的施工技術(shù)，從而確保施工技術(shù)能夠切實(shí)發(fā)揮作用，能夠有效處理軟土路基。

3.2 綠色施工

人與生態(tài)和諧發(fā)展是目前我國最核心的發(fā)展理念，各行各業(yè)在當(dāng)前時(shí)代環(huán)境中均在積極想綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型，所以公路施工也需要積極做出相應(yīng)，實(shí)現(xiàn)綠色施工。在軟土地基開展公路施工時(shí)，要事先評(píng)估各類施工技術(shù)會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成的影響，若不良影響過大，則應(yīng)重新制定施工方案，或制定切實(shí)可行的生態(tài)彌補(bǔ)方案，例如，在完成施工后，在邊坡部位開展植樹等處理，樹木的根莖不僅會(huì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)起到固化作用，還會(huì)使當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)得到一定的恢復(fù)。此外，在選擇施工設(shè)備時(shí)，也需要優(yōu)先選擇能耗能低的設(shè)備，盡可能地降低因施工造成的資源、能源損耗[4]。

3.3 安全至上

任何生產(chǎn)活動(dòng)行為的第一要素都是安全，所以在軟土地基進(jìn)行公路施工時(shí)，也必須深入貫徹安全施工原則，極力避免各類安全事故的出現(xiàn)。不同于常規(guī)地基，軟骨地基因自身強(qiáng)度過低等問題，本就容易出現(xiàn)沉降等問題，施工過程自身就存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，所以更應(yīng)該提高對(duì)安全的重視程度。在施工正式開始前，要積極分析相關(guān)地區(qū)有可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，從而制定具有針對(duì)性的安全管理?xiàng)l例，確保施工人員的所有施工行為均屬于安全行為。此外，還需要在每個(gè)施工環(huán)節(jié)設(shè)置具體的安全防護(hù)措施，確保在出現(xiàn)意外情況時(shí)，施工人員可以第一時(shí)間通過防護(hù)措施進(jìn)行自救等處理，最大限度保證施工人員的人身安全。

4 公路橋梁施工中軟土路基的施工技術(shù)

4.1 排水固結(jié)技術(shù)

排水固結(jié)法，是一種將軟土路基中多余水分進(jìn)行充分排出，從而起到土生土壤固結(jié)性的技術(shù)，在目前的軟土地基中有著極為廣泛的應(yīng)用。施工單位在施工時(shí)，需要在軟土路基地段設(shè)置排水管、排水泵等排水設(shè)施，使施工過程中軟土路基中多余的水分能夠順利排出[5]。通常情況下，為充分排出多余水分還應(yīng)增設(shè)相應(yīng)的壓力設(shè)備為軟土路基施加壓力，這樣的方式主要是為了能夠使土壤結(jié)構(gòu)的孔隙下降，繼而使更多的水分可以排出，且能夠使路基順利固結(jié)，有效提升路基的整體質(zhì)量。施工單位在應(yīng)該該技術(shù)時(shí)，需要進(jìn)行全面地質(zhì)勘查，要了解所在區(qū)域軟土結(jié)構(gòu)的具體強(qiáng)度，從而設(shè)定具體的壓力參數(shù)。在設(shè)置加壓點(diǎn)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先設(shè)置在黏土層較薄的區(qū)域，避開較厚的泥漿池層。在安設(shè)排水設(shè)備時(shí)，則可在軟土路基上方進(jìn)行鉆孔處理，并向孔中灌注粗砂，形成砂柱后作為排水通道使用。在加壓時(shí)，應(yīng)從上層開始加壓，使水分沿向底層匯集并逐步排出。

4.2 換填處理技術(shù)

換填處理法，即指應(yīng)用強(qiáng)度更高的土體替換軟土地基本有的土體。應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，需要對(duì)軟土地基所在路段進(jìn)行詳盡勘查，要精準(zhǔn)定位需要換填的范圍以及具體深度。之后在進(jìn)行換填處理時(shí)，施工人員應(yīng)使用挖掘機(jī)沿既定區(qū)域逐一挖出軟土路基軟土土體，并第一時(shí)間換填具有更高質(zhì)量的換填材料。完成換填后需對(duì)換填后的材料進(jìn)行全面的壓實(shí)處理，進(jìn)一步提升軟土路基的穩(wěn)定性。該技術(shù)整體操作并不復(fù)雜，真正影響技術(shù)效果的主要在原材料環(huán)節(jié)，因?yàn)槿籼鎿Q材料在依然不具備良好的質(zhì)量，則換填并不會(huì)取得良好的效果。故此在采用換填處理技術(shù)時(shí)，需要在材料選擇方面嚴(yán)格把控，要優(yōu)先選擇煤礦渣等優(yōu)質(zhì)材料作為換填材料。同時(shí)，在進(jìn)行換填時(shí)，必須要逐層完成換填，且每層都應(yīng)進(jìn)行壓實(shí)處理，在每層作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)第一時(shí)間檢查換填材料厚度是否符合預(yù)定需求，當(dāng)完成壓實(shí)后，則應(yīng)該第一時(shí)間進(jìn)行密度檢測，確認(rèn)合格后方可進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。

4.3 強(qiáng)夯技術(shù)

強(qiáng)夯法，即指通過夯錘夯擊的方式對(duì)軟土路基進(jìn)行加固。該技術(shù)是一種能夠直接改變軟土路基整體質(zhì)量的技術(shù)，因?yàn)槊恳淮魏粨粽駬v均會(huì)使土體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，直至滿足相應(yīng)需求。在選用該技術(shù)時(shí)，需要確認(rèn)夯錘的具體高度，夯機(jī)過程必須保證勻速，不能出現(xiàn)停滯、夯錘晃動(dòng)等情況。如基坑整體無法保證平整，則應(yīng)在添加墊片后進(jìn)行施工[6]。該技術(shù)的關(guān)鍵控制點(diǎn)在于土體的沉降量、平整度、夯點(diǎn)位置、夯錘定位差、定位點(diǎn)位移、地基頂面標(biāo)高等，只有獲取全面而精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)后，使用該技術(shù)的實(shí)際效果才能得到有效保證。此外，在進(jìn)行夯擊時(shí)，施工人員需要及時(shí)將夯擊區(qū)域的土體質(zhì)量與其他區(qū)域進(jìn)行比較，如土粒大小、土壤黏性等，若為達(dá)到相應(yīng)要求則應(yīng)及時(shí)調(diào)整誤差提高夯擊，從而切實(shí)有效的改善軟土路基土壤條件。

4.4 凍結(jié)處理技術(shù)

凍結(jié)處理技術(shù)，主要會(huì)在一些含水量極高的軟土地基使用，該技術(shù)的原理也并不復(fù)雜，主要是通過干冰等具有較低冰點(diǎn)的材料對(duì)軟土路基土體結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷凍處理，從而使軟土路基進(jìn)入凍結(jié)狀態(tài)達(dá)到提升強(qiáng)度、穩(wěn)定性的目的。不同于其他技術(shù)，凍結(jié)處理技術(shù)是一種純粹的物理技術(shù)，在使用過程中幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何的化學(xué)反應(yīng)，所以從某種層度來看，該技術(shù)的使用不會(huì)對(duì)周遭環(huán)境造成任何破壞。但該技術(shù)的缺點(diǎn)也顯而易見，即冷凍設(shè)備與冷凍材料的價(jià)格都身份高昂，公路施工方只有具備充足的成本預(yù)算才能應(yīng)用該技術(shù)[7]。除成本較高外，該技術(shù)在操作等方面均沒有任何難度，所以若在公路區(qū)域具備該技術(shù)的使用條件，以及在成本預(yù)算充足的情況下，可以將該技術(shù)作為處理軟土路基的首選技術(shù)。值得注意的是，若選擇使用該技術(shù)處理軟土路基，需要在正式進(jìn)行凍結(jié)操作前，對(duì)軟土路基進(jìn)行充分的壓實(shí)處理，當(dāng)軟土路基密度符合既定需求后，方可進(jìn)行凍結(jié)處理。

4.5 擠密樁技術(shù)

擠密樁技術(shù)，主要是通過在軟土地基中合理放置擠密樁的形式，使軟土路基內(nèi)部的密實(shí)度得到有效改善，達(dá)到降低軟土路基沉降概率的目的。在應(yīng)用擠密樁技術(shù)時(shí)，施工人員需要對(duì)軟土路基的內(nèi)部情況有一個(gè)充分的了解，如地下水的分布情況、具體的孔隙值等，之后經(jīng)過縝密的分析確定具體需要的擠密樁數(shù)量，以及擠密樁的具體放置位置[8]。現(xiàn)階段，在正式放置擠密樁前，施工人員都會(huì)通過BIM 技術(shù)預(yù)演擠密樁的具體放置過程，用以了解既定方案是否合理，當(dāng)確認(rèn)具有可行性后才會(huì)正式放置擠密樁。不同于其他技術(shù)，擠密樁技術(shù)是一種既能夠獨(dú)立應(yīng)用，又能夠與其他技術(shù)搭配使用的技術(shù)，所以在處理軟土地基時(shí)，若施工單位具備充足的成本預(yù)算，則應(yīng)優(yōu)先選擇搭配使用該技術(shù)提升土壤質(zhì)量，而不是單獨(dú)使用。

4.6 深層攪拌技術(shù)

深層攪拌技術(shù)，是一種主要應(yīng)用在處理軟土路基深層結(jié)構(gòu)的技術(shù)工藝，該技術(shù)主要是通過對(duì)土體進(jìn)行鉆孔處理，之后注入黏結(jié)劑進(jìn)行攪拌，使原本孔隙較大的土體能夠互相黏結(jié)，繼而提升土壤結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。在采用該技術(shù)時(shí)，整體攪拌速率應(yīng)維持在較高的頻次，因?yàn)樾枰杆賹ず蟿┚鶆蜃⑷胪恋氐母鱾€(gè)區(qū)域，從而使所有土壤均能夠有效黏結(jié)[9]。與凍土處理技術(shù)相似，該技術(shù)具備立竿見影的土體加固效果，但使用成本也高于其他加固技術(shù)，且隨著深度的遞增，技術(shù)成本會(huì)直線上升。故此，在選用該技術(shù)處理軟土路基時(shí)，需要仔細(xì)勘探去要加固的深度，若深度過深且成本預(yù)算有效，則應(yīng)該優(yōu)先原則其他加固技術(shù)。

5 結(jié)語

綜上，公路工程作為支撐我國經(jīng)濟(jì)民生發(fā)展的重要工程，只有通過各種合理措施解決客觀存在的問題，不斷提升公路工程的整體質(zhì)量，公路工程才能創(chuàng)造更多的效益。軟土路基作為目前公路工程施工過程中最常見的一類路基問題，施工單位需要清楚了解軟土路基的特征及危害，要在施工過程中選擇具有針對(duì)性、切實(shí)可行的技術(shù)方式充分解決軟土路基穩(wěn)定性不足等各類問題。只有如此，公路工程整體質(zhì)量才能獲得更高的保障。