公路工程施工中軟基處理技術(shù)

收稿日期：2023-11-05

作者簡(jiǎn)介：李超（1984—），男，安徽宣城人，工程師，研究方向：路橋。

摘 要：在公路工程施工時(shí)，如遇軟土地基，必須采用適宜的軟基處理技術(shù)進(jìn)行加固處理，待地基強(qiáng)度、穩(wěn)定性符合工程標(biāo)準(zhǔn)后再開展后續(xù)施工?；诖?，分析軟土地基的特征及其可能造成的危害，介紹公路工程施工中常用的各種軟基處理技術(shù)，并分析軟基處理技術(shù)在工程施工中的應(yīng)用要點(diǎn)，以期為相關(guān)從業(yè)人員提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：公路工程；軟土地基處理；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U415? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2024）03-0016-03

1 公路工程施工中軟土地基的特征及其危害

1.1 軟土地基的特征

在公路工程施工中常遇軟土地基，軟土地基的形成受多方因素的影響。如施工區(qū)域鄰近河灘、沼澤，這類地貌周邊地層的含水量較多，會(huì)導(dǎo)致地基土質(zhì)疏松形成軟土地基。

在氣候相對(duì)濕潤(rùn)、降水量較多的地區(qū)，地表水與地下水源豐富，土層中含水量較高，加之長(zhǎng)期降水沖刷地表，便會(huì)影響地基強(qiáng)度。地下水源在流動(dòng)時(shí)，可能會(huì)進(jìn)入土壤內(nèi)部，使土粒間的孔隙增大、含水量上升，最終可能會(huì)使原本結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的土壤轉(zhuǎn)化成軟土地基。

軟土地基具備以下3點(diǎn)特征：第一，軟土地基的土壤顆粒大、土粒間孔隙大，土質(zhì)極其疏松、承載能力較弱。第二，軟土地基的土壤含水量較大，且多為黏土，在這種地基上建設(shè)公路，很有可能會(huì)因地基自身承載能力不足導(dǎo)致地基沉降，進(jìn)而影響公路工程的質(zhì)量與安全性。第三，軟土地基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、抗壓能力弱，若不加以處理便貿(mào)然施工，不僅會(huì)影響工程最終建成后的質(zhì)量，還有可能會(huì)拖慢工程建設(shè)進(jìn)度、影響施工效率，甚至可能會(huì)引發(fā)安全事故。

1.2 軟土地基的危害

1.2.1 路面開裂

公路工程施工過(guò)程中，若施工人員沒(méi)能正確處理軟土地基，便會(huì)導(dǎo)致公路后續(xù)施工或投入使用后發(fā)生一系列的衍生問(wèn)題，路面開裂便是后果之一。通常在公路施工過(guò)程中，施工單位需要提前對(duì)施工區(qū)域的土壤結(jié)構(gòu)、土層類型作出全面、系統(tǒng)的勘探與檢測(cè)。在了解整個(gè)區(qū)域土質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，制定針對(duì)性的軟基處理策略，以解決軟土地基問(wèn)題。若此時(shí)工作人員的處理方式不當(dāng)，處理效果不達(dá)標(biāo)，便會(huì)導(dǎo)致地基中的土壤結(jié)構(gòu)縫隙持續(xù)擴(kuò)大，引發(fā)地基結(jié)構(gòu)變形，嚴(yán)重時(shí)便會(huì)導(dǎo)致路面開裂[1]。

1.2.2 路面沉降

公路工程施工中遭遇軟土地基若未加以妥善處理，則可能會(huì)導(dǎo)致工程建設(shè)過(guò)程中或工程后期投入使用后出現(xiàn)路面沉降問(wèn)題。路面沉降不僅會(huì)縮短公路的使用壽命，還會(huì)影響公路的安全性，導(dǎo)致公路發(fā)生安全事故。如軟土地基處理不當(dāng)，在工程投入使用后，過(guò)往車輛的荷載會(huì)對(duì)地基造成持續(xù)性的沖擊。而地基自身承載能力不足，便會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)不均勻沉降。

軟土地基土壤含水量過(guò)大，在公路投入使用后，地基依然會(huì)受地下水侵蝕，長(zhǎng)此以往，地基將在荷載作用與地下水侵蝕作用下走形，導(dǎo)致路面下沉。若在公路工程施工過(guò)程中，如果工作人員使用軟基處理技術(shù)處理軟土地基，技術(shù)應(yīng)用不規(guī)范，地基強(qiáng)度未達(dá)標(biāo)，不同路段的軟土地基厚薄程度不一，或處理后的軟土地基密度不均勻，也會(huì)導(dǎo)致公路的不均勻沉降，影響公路行車舒適度及公路安全性。

2 公路工程施工中的軟土地基處理技術(shù)

2.1 強(qiáng)夯處理技術(shù)

強(qiáng)夯法是一種借助外力夯實(shí)軟土地基，擠壓出土壤縫隙中的水分并壓縮土體，以提高軟土地基土壤結(jié)構(gòu)緊密度的軟基處理技術(shù)。在實(shí)踐應(yīng)用中，施工人員需要根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙，圈定軟土地基的處理范圍。結(jié)合公路工程施工方案與設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的地基結(jié)構(gòu)緊密度，計(jì)算出強(qiáng)夯錘的質(zhì)量、夯擊的力度與夯擊的次數(shù)。

依據(jù)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，對(duì)圈定范圍內(nèi)的土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行反復(fù)錘擊，利用外部力量充分?jǐn)D壓地基土壤中的水分、壓縮土粒間的縫隙，便可以提高地基結(jié)構(gòu)的緊密度、提升地基的抗剪強(qiáng)度。通常情況下，強(qiáng)夯處理技術(shù)可用于疏松土質(zhì)的地基處理中，若需處理含水量較高的土壤，則需要保障土壤實(shí)際含水量不超過(guò)強(qiáng)夯處理技術(shù)的適用范圍上限[2]。

若超出上限，即便可以擠壓出土壤結(jié)構(gòu)中的水分，也無(wú)法順利排出這些水分，不能達(dá)到加固軟土地基的目的。工作人員可以使用排水固結(jié)技術(shù)輔助強(qiáng)夯處理技術(shù)，在地基結(jié)構(gòu)中預(yù)留排水通道，讓夯擊擠壓出的水分自通道中順利排出即可。工作人員需要注意，強(qiáng)夯處理技術(shù)不適合處理軟黏土結(jié)構(gòu)的地基。這類地基結(jié)構(gòu)較為軟弱，若貿(mào)然使用強(qiáng)夯法，可能會(huì)破壞土體結(jié)構(gòu)，反而會(huì)影響地基的滲透性能，或會(huì)導(dǎo)致地基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大幅下降。

2.2 攪拌樁處理技術(shù)

在公路工程的軟土地基處理中，攪拌樁處理技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，該項(xiàng)技術(shù)適用于多種土質(zhì)類型，成本低、施工工序簡(jiǎn)單、施工周期短，可用于大深度的地基加固。在應(yīng)用攪拌樁處理技術(shù)時(shí)，工作人員需要提前開展地質(zhì)勘測(cè)，并選定適合該區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)與土壤類型的固化劑材料（一般為水泥材料）。

在正式施工時(shí)，施工人員需要提前架設(shè)混凝土攪拌樁基礎(chǔ)，隨后將固化劑緩慢注入樁基內(nèi)部，再開始攪拌，使固化劑材料與周邊的土壤結(jié)構(gòu)充分混合。在固化劑徹底凝固之后，便可以在地基內(nèi)形成堅(jiān)固的混合樁用于支撐地基結(jié)構(gòu)。

2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁處理技術(shù)

近年來(lái)，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁處理技術(shù)在公路工程軟基處理工程中也相對(duì)常見(jiàn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)的基本原理是物理離心脫水。該項(xiàng)技術(shù)在復(fù)雜土質(zhì)的軟土地基處理工作中的應(yīng)用效果良好，包括黏性土、粉土和濕陷性黃土等特殊結(jié)構(gòu)的軟土地基處理中，都可使用該技術(shù)，且加固后的地基強(qiáng)度、硬度與地基承載性能均可達(dá)標(biāo)。

雖然該項(xiàng)技術(shù)適用于多種特殊地基土質(zhì)，但在應(yīng)用時(shí)，仍需工作人員對(duì)地基土質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，分析土質(zhì)結(jié)構(gòu)、土質(zhì)類型，以因地制宜為原則，制定針對(duì)性的施工方案，并交由技術(shù)部門審查，完成施工方案的可行性分析后才可開工。在施工時(shí)，還需要保障所有施工人員均能嚴(yán)格按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與操作規(guī)范有序施工，方能保障施工效果。

2.4 排水固結(jié)處理技術(shù)

排水固結(jié)處理技術(shù)的基本原理，是通過(guò)擠壓土壤結(jié)構(gòu)中的水分提高土壤結(jié)構(gòu)緊密度，再通過(guò)固結(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟土地基加固的目的。一般情況下，排水固結(jié)處理技術(shù)多用于黏性土成分，且土壤含水量較高的軟土地基中。該技術(shù)性價(jià)比較高，應(yīng)用效果較好，但在實(shí)踐應(yīng)用中，大部分公路工程面臨的軟土地基除了土壤含水量過(guò)高以外，往往還存在其他問(wèn)題，如黏性土過(guò)多、土壤結(jié)構(gòu)松散等，此時(shí)只使用排水固結(jié)處理技術(shù)是很難達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)的。所以在實(shí)踐中，該項(xiàng)技術(shù)常與其他軟基處理技術(shù)結(jié)合使用。

排水固結(jié)處理技術(shù)可以擠壓出土壤中的水分，再讓這些水順著之前預(yù)留的排水通道排出地基，以此達(dá)到降低土壤含水量、改善土壤透水性與滲透性能的目的[3]。排水管的預(yù)留、埋設(shè)位置決定了擠壓出的水分能否順利排出，所以在使用排水固結(jié)處理技術(shù)時(shí)，要分析土壤含水量，確定擠壓土壤的具體位置與實(shí)際施工方案，最后才能決定排水管的埋設(shè)位置與實(shí)際埋深，以免發(fā)生排水管位置不正確、排水效果不好或排水管道堵塞導(dǎo)致無(wú)法排水等問(wèn)題。

2.5 換土回填處理技術(shù)

換土回填技術(shù)是指在公路工程施工中，使用具備較強(qiáng)承載性能的優(yōu)質(zhì)材料替換軟土層，再通過(guò)回填、壓實(shí)處理，制作公路工程建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)地基的一種軟基處理技術(shù)。該技術(shù)的成本較高，且不適用于大厚度的軟土地基處理工程。但換土回填處理技術(shù)的效果極好，幾乎可以解決所有軟土地基給公路工程施工造成的不利影響。

在應(yīng)用換土回填處理技術(shù)前，施工團(tuán)隊(duì)必須認(rèn)真檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的土質(zhì)結(jié)構(gòu)、土壤類型、軟土地基厚度及該路段的地基參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)周邊土體特征及工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，選擇性能達(dá)標(biāo)的回填材料，以其替換軟基中的土壤。在回填時(shí)，要堅(jiān)持分層回填，每回填一層都需及時(shí)壓實(shí)，壓實(shí)后還需立即檢測(cè)該層回填土料的緊密程度，確認(rèn)緊密度達(dá)標(biāo)后才能開始下一層回填。在回填與壓實(shí)的過(guò)程中，要保證回填區(qū)域可以與周邊的土壤環(huán)境完美融合。

2.6 表層處理技術(shù)

表層處理技術(shù)是一種相對(duì)常見(jiàn)的軟基處理技術(shù)，在施工時(shí)，需要工作人員對(duì)軟土地基進(jìn)行勘測(cè)，再結(jié)合軟土地基的情況，在地基表面添加一些固結(jié)材料，以此提高地基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在實(shí)踐應(yīng)用中，表層處理技術(shù)不僅可以在一定程度上將地基結(jié)構(gòu)的外形固定，以免在施工期間地基變形，還可以加速軟土地基的沉降時(shí)間、縮短地基固結(jié)時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)高效、集中的排水，能妥善解決軟土地基內(nèi)部含水量過(guò)多的問(wèn)題。

表層處理技術(shù)中，應(yīng)用范圍最廣的便是砂墊層處理技術(shù)。砂墊層處理技術(shù)常用于處理軟土含量少但土壤含水量高的地基，在使用砂墊層處理技術(shù)時(shí)，施工人員需要先標(biāo)記出公路工程的軟土地基區(qū)域，隨后在地基下方的土層上鋪設(shè)一層砂石作為墊層，利用砂石料提高地基密度以及土層的承載性能。

砂石墊層的厚度以0.1 m為宜，不可過(guò)厚，也不能太薄，適宜的厚度才能發(fā)揮出砂墊層的加固效果與隔離作用，提高地基的滲水性、排水性。在鋪好砂石墊層后，工作人員需及時(shí)回填。如果選擇的回填材料是粉土，那么粉土應(yīng)該鋪在砂墊層的下方[4]。若粉土處于砂墊層上方，則會(huì)影響地基的排水性能，導(dǎo)致地基積水土壤結(jié)構(gòu)含水量上升。

一般情況下，表層處理技術(shù)可用于軟土地基表面滲透性較低、公路兩側(cè)路堤小于兩倍極限高度、軟土層及其硬殼較薄等情況。具備雙面排水條件且軟土層較厚的地基處理中也可使用該技術(shù)。在使用表層處理技術(shù)時(shí)，要求施工人員把控好填筑速度，給地基排水與固結(jié)預(yù)留充足的時(shí)間。

3 公路工程施工中軟基處理技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 注重綠色施工

公路工程建設(shè)施工中要突出綠色環(huán)保理念，要在保證工程可以滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與安全等級(jí)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)降低施工過(guò)程中對(duì)周邊自然環(huán)境的損害以及材料損耗，確保公路施工中針對(duì)軟土地基的處理可以與環(huán)境保護(hù)工程相呼應(yīng)，形成良性循環(huán)，實(shí)現(xiàn)綠色施工。在應(yīng)用軟土地基處理技術(shù)時(shí)，要降低軟基處理對(duì)周圍土體與自然環(huán)境的破壞，減少環(huán)境污染，如通過(guò)合理調(diào)整施工時(shí)間、使用降噪設(shè)備，降低噪聲污染。通過(guò)灑水降塵等手段，減少揚(yáng)塵污染。制定合理、科學(xué)的軟土地基廢水、廢料排放計(jì)劃，將軟土地基處理環(huán)節(jié)中對(duì)周邊環(huán)境造成的影響降至最低。

在軟土地基處理時(shí)，要始終秉持節(jié)能環(huán)保理念，制定適宜的節(jié)能降耗措施，引入節(jié)能技術(shù)，選擇自然材料，并做好施工材料的回收與再利用，提升施工中各項(xiàng)建材的利用效率，達(dá)到綠色工程的節(jié)能降耗標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 強(qiáng)化地質(zhì)勘測(cè)

目前，我國(guó)公路路網(wǎng)已遍布全國(guó)，公路工程建設(shè)時(shí)面臨的地貌地形、地質(zhì)條件也愈發(fā)復(fù)雜。在正式施工前，施工團(tuán)隊(duì)必須要完善對(duì)施工區(qū)域的地質(zhì)勘測(cè)，采集區(qū)域范圍內(nèi)的土壤含水率、巖性、地質(zhì)環(huán)境等信息。充分了解區(qū)域內(nèi)的軟土地基情況，再以因地制宜為原則，制定針對(duì)性的施工方案，選擇正確的軟基處理技術(shù)，為后續(xù)的工程建設(shè)打好基礎(chǔ)。

在地質(zhì)勘測(cè)時(shí)，要注重對(duì)水文環(huán)境、軟土地基層厚度、土壤結(jié)構(gòu)成分類型及特征的檢測(cè)，隨后將檢測(cè)結(jié)果匯總處理，并編制該區(qū)域的軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用報(bào)告。將地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果作為軟基處理技術(shù)的應(yīng)用指標(biāo)，甄選處理工藝與技術(shù)所用材料，確定材料配比，開展軟基處理技術(shù)應(yīng)用方案的可行性分析，并完成技術(shù)實(shí)驗(yàn)。結(jié)合實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)技術(shù)應(yīng)用方案進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保技術(shù)方案符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況，可達(dá)到預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后方可投入使用[5]。

3.3 完善檢測(cè)評(píng)價(jià)

公路工程施工中的軟基處理技術(shù)應(yīng)用時(shí)，務(wù)必要重視技術(shù)應(yīng)用的檢測(cè)與評(píng)價(jià)，完善對(duì)技術(shù)應(yīng)用的監(jiān)督與管理，確保技術(shù)應(yīng)用符合工程標(biāo)準(zhǔn)。在施工現(xiàn)場(chǎng)，針對(duì)公路工程的軟基處理技術(shù)檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法，包括現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、觀測(cè)、施工后采樣分析等。要求工作人員加大對(duì)軟基處理技術(shù)應(yīng)用的監(jiān)督管理力度，評(píng)估軟基處理技術(shù)應(yīng)用的實(shí)施效果，采集施工現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，確保該技術(shù)符合工程標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用軟基處理技術(shù)后的地基強(qiáng)度可達(dá)到預(yù)設(shè)指標(biāo)。

在施工過(guò)程中，還需開展隨機(jī)抽檢，對(duì)軟基處理技術(shù)的落實(shí)情況做出客觀、科學(xué)的評(píng)價(jià)，查驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用效果與預(yù)期方案間是否存在差異，如有差異，則需找準(zhǔn)差異原因并執(zhí)行技術(shù)方案調(diào)整。開展針對(duì)軟基處理技術(shù)的整體性檢測(cè)評(píng)價(jià)，分析該技術(shù)應(yīng)用是否使工程建設(shè)達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。在應(yīng)用軟基處理技術(shù)后，還需開展進(jìn)一步的地基加固，以此保障公路工程施工中的軟基處理效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

在公路工程施工中常遇軟土地基，若處理不當(dāng)，則會(huì)嚴(yán)重影響公路質(zhì)量以及公路路面的安全性。所以在施工時(shí)，施工人員需要開展詳細(xì)的地質(zhì)勘測(cè)，分析軟土地基結(jié)構(gòu)特征、土質(zhì)類型，根據(jù)不同的土質(zhì)情況，選擇對(duì)應(yīng)的軟基處理技術(shù)，并制定合理的軟基處理技術(shù)應(yīng)用方案，全面提升公路工程地基穩(wěn)定性，注重綠色施工，完善軟基處理技術(shù)的檢測(cè)與評(píng)價(jià)，充分發(fā)揮出軟基處理技術(shù)在公路工程施工中的最大化價(jià)值，為公路工程建設(shè)提供更全面的保障。

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