公路施工中軟土地基的處理探究

強(qiáng)占清

(河北省藁城市公路管理站)

軟土地基，是指地基承載力不能達(dá)到地面建筑物的承載力要求，或雖然在施工時(shí)達(dá)到了地表承載力要求，然而在后期的使用中因?yàn)樗氖褂没虻鼗旧碣|(zhì)量的原因，導(dǎo)致地基失穩(wěn)，引起建筑物不均勻沉降或沉降過(guò)大以致于徹底破壞建筑物的不良地基。在公路的施工過(guò)程中穿越軟土地基是比較常見的質(zhì)量問(wèn)題，如果處理不當(dāng)，易產(chǎn)生路面開裂、橋頭錯(cuò)臺(tái)以及路基失穩(wěn)等質(zhì)量問(wèn)題，甚至還會(huì)導(dǎo)致低級(jí)嚴(yán)重破壞或不能正常使用。從高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的公路施工要求出發(fā)，在施工工程的進(jìn)行中合理處理軟土地基，是提高公路質(zhì)量及使用年限的重要環(huán)節(jié)之一。

1 我國(guó)公路施工的軟土地基處理現(xiàn)狀

隨著公路建設(shè)的迅速發(fā)展，我國(guó)公路施工的軟地基處理技術(shù)也逐步由不成熟變?yōu)槌墒?，不同于以往的傳統(tǒng)應(yīng)用方式，以下是對(duì)我國(guó)在軟土地基的處理技術(shù)方面的探究與分析。

(1)強(qiáng)夯法:該方法是由法國(guó)最先提出，我國(guó)在上世紀(jì)60年代引進(jìn)并采用。近年來(lái)由于我國(guó)科學(xué)技術(shù)的各項(xiàng)發(fā)明不斷更新，強(qiáng)夯法已經(jīng)及少使用了。強(qiáng)夯擠密法和強(qiáng)夯置換法在加固原理以及應(yīng)用范圍上是完全不同的。強(qiáng)夯擠密法大多情況下應(yīng)用于加固砂石、雜填土、素填土和濕陷性黃土等類型的施工場(chǎng)地。

(2)排水固結(jié)法:又稱為預(yù)壓法，適用于淤泥質(zhì)土和重填土等飽和粘性土類地基。飽和型軟黏土在載荷的作用下，地基孔隙比縮小，水分逐漸從孔隙中擠出。如果超靜孔隙的水壓力消失，有效應(yīng)力將會(huì)相應(yīng)提高，土的強(qiáng)度也隨之增加。首先填筑路堤，然后通過(guò)路堤荷載對(duì)涵洞、通道等軟土地基采取預(yù)壓處理的方式，使地基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生固結(jié)沉降。等到軟土地基沉降穩(wěn)定后，需要繼續(xù)開挖路堤，修筑涵洞和通道。該方法常常與鋪筑砂土墊層、超載荷預(yù)壓、排水板和砂樁等方法結(jié)合使用，以提高預(yù)壓效果，加快軟土地基沉降的速度，縮短預(yù)壓時(shí)間。如果涵洞的沉降量過(guò)大，應(yīng)當(dāng)對(duì)所設(shè)置的預(yù)拱度進(jìn)行調(diào)整。涵洞或通道預(yù)壓法可以消除軟土地基的不均勻沉降，防止工程出現(xiàn)駝峰狀態(tài)，以節(jié)省施工單位的成本投資。但是該方法需要預(yù)壓時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致施工工期延長(zhǎng)。涵洞施工中需要設(shè)臨時(shí)管道，關(guān)于通道方面需要增修臨時(shí)便道。即使如此，排水固結(jié)法仍然是一種有效的軟土地基處理方法。

(3)深層攪拌法:該方法是指采用特制的施工機(jī)械設(shè)備將地基土層和固化劑深層攪拌強(qiáng)制成樁的形式加固軟土地基的方式，如果石灰或水泥等固化劑是粉狀物時(shí)又可稱做粉體噴射攪拌法。該方法適用于處理含水量較高的地基、淤泥或淤泥質(zhì)土以及承載力特征值較小的粉土和黏性土等類型的軟土地基。

(4)噴射注漿法:該方法是指采用將帶有特殊形噴嘴的注漿管置于預(yù)定深度土層的方法，用高壓噴射流使土體與固化漿液混合、凝固并且加固硬化地基土質(zhì)的方式。高壓噴射注漿法最早在日本、德國(guó)和意大利等國(guó)得到迅速的研究和發(fā)展，意大利開發(fā)研制了可以在鉆井中檢測(cè)地基地層土質(zhì)、進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)和對(duì)機(jī)器控制漿量的同時(shí)并反饋收集各項(xiàng)信息的機(jī)械設(shè)備，在我國(guó)國(guó)內(nèi)也很重視此類型的方法，同時(shí)進(jìn)行了一系列探索性試驗(yàn)。該方法適用于黏性土、粉土、砂土、碎石土、人工填土、淤泥和淤泥質(zhì)土等地基土質(zhì)類型。

(5)加筋地基法:加筋地基法是指在公路建設(shè)的施工過(guò)程中剔除建筑物基礎(chǔ)地基下的一定范圍內(nèi)軟土地基層，然后再逐層的鋪設(shè)砂土材料和土工合成材料等組成的墊層做地基的加筋土層材料。土工合成材料作為一種新興的公路工程施工材料，它是工程施工材料所合成的產(chǎn)品應(yīng)用類型的總稱。合成材料的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或設(shè)計(jì)的基本要求。采用土工合成材料填筑路堤工程的開工前，需要結(jié)合公路工程施工的具體項(xiàng)目要求首先對(duì)修筑試驗(yàn)公路進(jìn)行指導(dǎo)施工。在鋪設(shè)土工合成材料時(shí)應(yīng)當(dāng)按照設(shè)計(jì)圖紙要求施工，鋪設(shè)時(shí)應(yīng)當(dāng)先將出工材料平順拉直，并且緊貼在下承層。通過(guò)采用插釘?shù)确椒▽⑿滦偷耐凉ず铣刹牧瞎潭ㄔ诘鼗南鲁袑颖砻?。同時(shí)在土工合成材料的鋪設(shè)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)令高強(qiáng)度方向垂直于路堤的軸線方向。在保證土工合成材料的埋設(shè)方式和數(shù)量滿足一定的公路工程設(shè)計(jì)要求時(shí)，便可以盡最大可能的改善地基承載力。

(6)粉噴樁:在材料進(jìn)場(chǎng)和裝配機(jī)械設(shè)備的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)先對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行清理，在令其符合施工工程基本要求的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)布置粉噴樁機(jī)械設(shè)備的具體安裝地點(diǎn)、排水溝以及水電供應(yīng)位置以及制定所需材料的具體儲(chǔ)存方案。鉆機(jī)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)和性能需要滿足施工項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)要求。鉆機(jī)設(shè)備就位后，應(yīng)當(dāng)滿足施工項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙的要求。嚴(yán)格控制停粉的時(shí)間、水泥噴入量和噴粉的時(shí)間，確保粉噴樁的長(zhǎng)度。樁身上部一半左右樁長(zhǎng)大于5 m 圍內(nèi)需要進(jìn)行三次以上的攪拌，以此保障樁身的質(zhì)量安全。若施工設(shè)備的噴粉量不足時(shí)，需要采取整樁復(fù)打的方式，如果噴粉中斷，應(yīng)當(dāng)將重疊的復(fù)打孔段控制在1 m。對(duì)施工進(jìn)行過(guò)程中應(yīng)當(dāng)對(duì)實(shí)際的孔深、孔位以及每個(gè)鉆孔的漏水情況和工程地質(zhì)情況等相關(guān)信息都做出詳細(xì)的數(shù)據(jù)記錄。

2 公路施工中軟地基的處理方法及應(yīng)用過(guò)程中的考慮因素

(1)地基土質(zhì)的基本狀況:黏性土土質(zhì)所采取的方法一般是壓實(shí)法，在公路施工中需要采取對(duì)地基擾動(dòng)較小的處理方法;由于黏性土質(zhì)一經(jīng)擾動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度嚴(yán)重降低，因此砂性土土質(zhì)通常采用振動(dòng)壓實(shí)法和擠實(shí)砂樁法對(duì)可能產(chǎn)生液化作用的砂性土進(jìn)行改善。具體的操作步驟有:夾厚度為5 m 以下的含沙層軟土層、采用載荷壓重法、表層處理法等方法。軟土地基無(wú)砂層且厚，由于排水距離較長(zhǎng)，需要較長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行沉降作用和固結(jié)作用，同時(shí)地基強(qiáng)度增加。

(2)公路施工道路性質(zhì)及等級(jí)要求:如果在公路工程的設(shè)計(jì)中對(duì)道路等級(jí)的要求越高，對(duì)平整度的具體要求也相應(yīng)提高，因此更加需要采取強(qiáng)而有力的施工軟土地基沉降處理措施。反之，當(dāng)公路等級(jí)設(shè)計(jì)要求較低時(shí)，可以先鋪設(shè)簡(jiǎn)易的公路路面，然后到公路地基沉降結(jié)束后，再鋪設(shè)常規(guī)的公路施工路面以起到節(jié)約工程項(xiàng)目資金成本的作用。從公路的道路形狀方面來(lái)講，路堤的設(shè)計(jì)高度和寬度也是在選擇路基處理方法的過(guò)程中需要考慮的重要原因。一般情況下通常采用換填法，對(duì)于底而寬的路堤容易有局部破壞的現(xiàn)象產(chǎn)生。在設(shè)計(jì)穩(wěn)定性不足且高度大的路堤時(shí)，如果采用壓重法將使其受到較大的限制。此外，施工設(shè)計(jì)的路堤越寬越高，地基所產(chǎn)生的壓力底部也就越深，引起黏土層深處的整體沉降現(xiàn)象也就越大。

(3)公路施工的周圍環(huán)境。公路項(xiàng)目施工對(duì)附近環(huán)境會(huì)產(chǎn)生很大影響:如處理建筑物地基時(shí)產(chǎn)生的噪聲、振動(dòng)以及地下水的變化等，因此在選擇具體的公路軟地基施工方法時(shí)需要針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的周圍具體環(huán)境情況加以考慮。因此，如果在公路堤坡腳附近有重要建筑物和民房時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)多方因素進(jìn)行充分的考慮，以控制剪切變形，同時(shí)降低施工總沉降量。在公路工程的施工建設(shè)過(guò)程中不能采用此類方法實(shí)現(xiàn)目的，應(yīng)當(dāng)對(duì)可能受影響的民房以及建筑物加以保護(hù)，同時(shí)應(yīng)當(dāng)采用以高架橋梁代替公路路堤的方法改善地基狀況。

(4)預(yù)壓期與沉降監(jiān)測(cè)。在軟土地基上從路堤完工到鋪筑路面之前需要設(shè)定準(zhǔn)確的路堤預(yù)壓期。在預(yù)定的沉降期內(nèi)，如果沒有經(jīng)過(guò)監(jiān)理工程師的批準(zhǔn)不能在預(yù)壓路堤上進(jìn)行任何其他工程的建造，但是可以填加由于沉降而產(chǎn)生的附加性土質(zhì)。在預(yù)壓期內(nèi)，工程項(xiàng)目的承包負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照監(jiān)理工程師的要求以及規(guī)定進(jìn)行軟土地基沉降監(jiān)測(cè)工作。在工程預(yù)壓期完成的前14 d 承包負(fù)責(zé)人需要將沉降記錄的曲線圖和監(jiān)測(cè)的原始記錄等完成預(yù)壓期工程的分析報(bào)告以及沉降記錄匯總等資料，得到監(jiān)理工程師批準(zhǔn)建造路面。超出路床部分的多余填料，應(yīng)當(dāng)在路面鋪筑的施工工程進(jìn)行前，將路堤多余超出部分的多余填料鏟除，同時(shí)將路堤整修至滿足壓實(shí)要求和路床面的標(biāo)高要求的程度。承包單位應(yīng)當(dāng)在軟土地基路堤的施工工程進(jìn)行前，報(bào)告監(jiān)理工程師用于沉降數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的報(bào)表和記錄表格式，使其進(jìn)行批準(zhǔn)和指導(dǎo)。在填筑軟體地基路堤前，承包單位應(yīng)當(dāng)在事先清理好的工程施工場(chǎng)地，在場(chǎng)地上安裝沉降板。所有的沉降板應(yīng)當(dāng)由承包單位提供，并必須嚴(yán)格符合施工工程的設(shè)計(jì)技術(shù)要求。如果工程監(jiān)理師認(rèn)為某些橋頭高路堤在監(jiān)測(cè)孔隙的水壓力的同時(shí)，承包單位還需要按照監(jiān)理工程師的具體施工設(shè)計(jì)要求埋設(shè)其相關(guān)觀測(cè)設(shè)備，并且與沉降系統(tǒng)進(jìn)行同步觀測(cè)。

3 總 論

綜上所述，結(jié)合我國(guó)目前正在進(jìn)行的公路施工工程建設(shè)中的施工加固技術(shù)研究、軟土地基處理以及過(guò)程的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，對(duì)公路施工過(guò)程中軟地基處理的研究仍需要進(jìn)行更深入的分析和探索，工程實(shí)踐過(guò)程中經(jīng)驗(yàn)積累和理論研究的發(fā)展作為相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)和方法，在公路工程建設(shè)的應(yīng)用中具備極大發(fā)展的動(dòng)力來(lái)源。同時(shí)由于攪拌樁的施工速度較快，而且屬于不易監(jiān)控的隱蔽性施工，個(gè)別的公路施工單位存在偷工減料的現(xiàn)象，導(dǎo)致樁長(zhǎng)不足。同時(shí)，由于施工樁頭段時(shí)用力過(guò)猛，地基固結(jié)速度較慢，易使地基淺部樁身斷裂。在施工深層進(jìn)行攪拌樁施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格根據(jù)其工藝流程和設(shè)計(jì)要求制定各個(gè)施工工序的質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)，加強(qiáng)施工自檢，提高業(yè)主及質(zhì)量監(jiān)督部門的檢查工作水平，確保施工工程質(zhì)量。

［1］伊?xí)詵|，周國(guó)成，孫煒. 基于如軟地基下的變形觀測(cè)數(shù)據(jù)精度與可靠性分析［J］. 測(cè)繪與空間地理信息，2007，(3).

［2］羅文軍，宋普林. 堤防工程軟土地基處理的幾種措施［J］. 科協(xié)論壇(下半月)，2009，(2).

［3］邵四龍，閆秀麗. 水泥攪拌樁在工路軟地基處理中的應(yīng)用淺談［J］. 科技資訊，2010，(4).

［4］韓玉梅，王艷華. 高等級(jí)公路施工中軟地基的處理［J］. 內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，(5).

［5］劉慧明，簡(jiǎn)文彬. 福州廈門高速鐵路沿線軟粘土工程性質(zhì)研究［J］. 福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)報(bào))，2004，(5).

［6］肖文，楊波，劉利，等. 公路水泥混凝土路面破損原因及其維修整治設(shè)計(jì)［J］. 重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，(2).