公路工程軟土路基施工技術(shù)分析

榮祥磊 趙瑞萍

（河南省交通運(yùn)輸發(fā)展集團(tuán)有限公司濮陽(yáng)分公司，河南 濮陽(yáng) 457000）

1 軟土工程性質(zhì)

作為一種較為特殊的巖土類型，軟土從外觀上分析，主要組成包括：黃色、灰色的細(xì)微土顆粒。其土體天然含水率在液限以上，天然孔隙率大于1.0。在工程建設(shè)領(lǐng)域，軟土地基是指滿足以上要求的軟弱土層所構(gòu)成的地基。軟土的工程性質(zhì)如下：

1）軟土天然抗剪強(qiáng)度。一般來(lái)講，相同軟土的有效粘聚力和有效內(nèi)摩擦角較為恒定，軟土天然抗剪強(qiáng)度指標(biāo)可通過(guò)有效粘聚力和有效內(nèi)摩擦角計(jì)算得出。當(dāng)軟土地基抗剪強(qiáng)度指標(biāo)較低的情況下，影響軟土天然抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的因素很多，比如，排水情況、時(shí)間問(wèn)題等。于普通軟土地層而言，快剪和固結(jié)快剪獲取的土體粘聚力基本相同，都為10KPa左右。但相比之下，獲取的土體內(nèi)摩擦角數(shù)值卻存在很大差距，通常情況下，快剪取得的土體內(nèi)摩擦角在5°以下，而固結(jié)快剪獲取的土體內(nèi)摩擦角卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于快剪數(shù)值，多在10～20°之間。2）軟土的滲透性。軟土的滲透性很小，僅在10-7～10-8cm/s，受上部荷載影響，軟土固結(jié)速度很慢，難以有效提高抗剪強(qiáng)度。尤其是在軟土地層內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量較高的條件下，很容易出現(xiàn)氣泡，并對(duì)水流通道產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，進(jìn)而影響軟土的滲透性能。但是軟土內(nèi)若存有砂土夾層的情況下，其透水能力將得到顯著提升，甚至可提高至10-4cm/s左右，且能夠加快軟土固結(jié)。3）軟土的壓縮性。作為一種高壓縮性土，軟土的壓縮系數(shù)偏高，在0.005～0.02cm2/N之間。隨著液限不斷增大，軟土壓縮性將隨之增強(qiáng)。

2 公路工程常用軟基加固方法

1）換土墊層法。換土墊層法是指按照設(shè)計(jì)要求，開(kāi)挖軟弱土或不良土到一定深度，并將砂、石渣等抗剪強(qiáng)度高、壓縮性較小的材料進(jìn)行回填，并一層一層夯實(shí)，從而生成雙層地基。此軟基加固方法可適用于各類軟弱地基，具有極強(qiáng)適用性。2）砂石樁法。通過(guò)沉管法或其他方式在軟黏土地基內(nèi)進(jìn)行密實(shí)碎石樁設(shè)置，并將體積相同的黏土置換出來(lái)，從而形成砂石樁復(fù)合地基，有效提升地基承載力。此軟基加固方法多用于軟黏土地基處治。3）加載預(yù)壓法。加載預(yù)壓法是排水固結(jié)類軟基加固處治方法的一種常用方式，是指在工程施工前，在預(yù)壓荷載作用下，將天然地基壓密、固結(jié)，促使地基變形，提高地基土強(qiáng)度。隨后，將預(yù)壓荷載卸除，再進(jìn)行工程施工。此軟基加固法多用于軟黏土、粉土、雜填土等地基。4）深層攪拌樁。深層攪拌樁軟基加固法需要采用專用的深層攪拌機(jī)原位均勻攪拌水泥、石灰和地基土等材料，由此形成復(fù)合地基，有效提升地基承載力。目前，常見(jiàn)的深層攪拌樁主要分為2類，即噴漿或噴粉攪拌法。該加固法多用于高含水量的淤泥質(zhì)土，或承載力標(biāo)準(zhǔn)值在120KPa以下的黏性土等地基。5）強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法是振密擠密類軟基加固處治方法的重要類型之一，是指在高處通過(guò)重夯錘（100～400KN）自由下落，在強(qiáng)大的沖擊力和振動(dòng)力作用下，促使地基土密實(shí)，進(jìn)而減小沉降，提升地基承載力。該加固法多用于濕陷性黃土、雜填土、黏性土、粉土等地基。

3 工程概況

某道路工程全長(zhǎng)34.7km，地形起伏大，位于黃河沖積二級(jí)階地。在沿線路段存在池塘、水稻田等軟土路基段，結(jié)合工程地質(zhì)勘查情況，本工程所需解決的巖土工程問(wèn)題主要有2點(diǎn)，其一，池塘段軟弱土引起的沉降問(wèn)題、土層液化問(wèn)題；其二，由于填方高度原因引起的池塘外路段不均勻沉降問(wèn)題及雜填土問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，必須選擇合理的地基處理方案。

1）軟弱土層處理。根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告顯示，池塘段軟弱土層為1-2層，局部存在淤泥質(zhì)土，具有較差均勻性。此外，由于本層厚度相對(duì)較薄，平均厚度僅為1.99m，需將其挖除。此外，僅池塘段存在3-1夾層，具有較高含水量，相比周邊深度相同的土層3層，其壓縮性高出許多。即11MPa為3層壓實(shí)模量，4.9MPa為3-1夾層壓縮模量。加之池塘內(nèi)地勢(shì)低，填方高度高于周邊區(qū)域，因此，很容易出現(xiàn)不均勻沉降。處理方法應(yīng)采用強(qiáng)夯、沖擊碾壓等方式，有效提升其密實(shí)度，促使原地基表層形成一定厚度的硬殼層，消除一定深度內(nèi)的工后沉降。2）不均勻沉降、雜填土問(wèn)題處理。為消除不均勻沉降，盡可能降低高填方區(qū)域的原地基沉降，并構(gòu)成一定厚度的硬殼層，用于處理不均勻沉降問(wèn)題。

針對(duì)雜填土問(wèn)題，可將表層耕植土清理干凈，盡可能將垃圾、樹(shù)根等有機(jī)質(zhì)成分清除，同時(shí)利用碾壓、強(qiáng)夯等施工工藝，進(jìn)一步提高其密實(shí)度，減少雜填土的可壓縮性。

4 公路工程軟基強(qiáng)夯法施工工藝

1）表層土處理及場(chǎng)地平整。第一，施工前，盡可能清理干凈場(chǎng)地內(nèi)表層50cm以內(nèi)的耕植土，隨后通過(guò)沖擊碾壓法進(jìn)行原地基碾壓施工，從而增強(qiáng)地基強(qiáng)度。第二，耕植土厚度在50cm以上，待表層50cm清理干凈之后，需翻挖清除面以下1.5m范圍內(nèi)的土層，將有機(jī)質(zhì)含量較高的雜質(zhì)清理出去，如樹(shù)根、生活垃圾等，隨后利用沖擊碾壓工藝，對(duì)其進(jìn)行碾壓施工，保證滿足土石方工程設(shè)計(jì)密實(shí)度規(guī)定。第三，待完成上述施工后，可根據(jù)勘察報(bào)告CBR試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)施工路段內(nèi)不符合要求的區(qū)域進(jìn)行換填，保證滿足施工規(guī)定，隨后基本整平地基。2）強(qiáng)夯施工。（1）強(qiáng)夯施工前，需基本平整施工區(qū)域，避免出現(xiàn)高差過(guò)大現(xiàn)象。由于施工場(chǎng)地限制，拋填石應(yīng)由便道逐漸向外擠淤回填，分兩次向施工作業(yè)面搬運(yùn)材料及整平。選取履帶式挖掘機(jī)向外鋪填，并做好標(biāo)高控制。（2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在指定位置標(biāo)注夯點(diǎn)位置，并測(cè)量高程。按等邊三角形進(jìn)行夯點(diǎn)布設(shè)，施工機(jī)械就位。考慮到地下水將會(huì)對(duì)強(qiáng)夯能級(jí)造成一定影響，點(diǎn)夯施工采用兩遍3000KN·m能級(jí)進(jìn)行施工。夯點(diǎn)間距為4.5m，夯點(diǎn)布置為正方形，單點(diǎn)擊數(shù)為10～12擊，最后兩擊平均夯沉量必須控制在5cm以內(nèi)。（3）夯擊施工過(guò)程中，要一擊一擊地做好夯坑深度記錄。在夯擊時(shí)，若出現(xiàn)夯坑深度過(guò)深導(dǎo)致起錘難度大，必須及時(shí)暫停夯擊，將填料回填到夯坑內(nèi)，直到和夯坑頂面高度一致，此時(shí)同樣要做好填料用量的記錄。此外，夯擊時(shí)常常會(huì)遇到周圍軟土被擠出的情況，為保證施工順利進(jìn)行，需及時(shí)清理淤泥，或?qū)⒁粚铀槭瘔|層鋪筑于夯點(diǎn)周圍，鋪設(shè)碎石墊層時(shí)，所選用的碎石不得含有雜質(zhì)，最大粒徑控制在300mm以內(nèi)，含泥量不得超過(guò)10%。碎石墊層厚度為1.5m，隨后繼續(xù)進(jìn)行施工。在本工程夯擊施工中，可按照隔行跳打的原則，從內(nèi)到外進(jìn)行夯擊施工，防止相鄰夯點(diǎn)相互影響。（4）待點(diǎn)夯施工完成后，可按照單點(diǎn)夯擊能1000KN·m進(jìn)行一遍滿夯，單點(diǎn)擊數(shù)控制在4～5擊，夯實(shí)場(chǎng)地表層松土后，測(cè)量場(chǎng)地高程。3）質(zhì)量控制。施工中，應(yīng)建立健全質(zhì)量管理制度，尤其是施工日志制度，根據(jù)施工進(jìn)度真實(shí)、準(zhǔn)確地記錄施工中所有重要參數(shù)與異常情況。采用“隔行跳打”的方式進(jìn)行點(diǎn)夯施工，互為插夯施工。待完成點(diǎn)夯施工后，需平整施工段，并進(jìn)行滿夯施工。同樣，在滿夯施工后，也需要平整施工段，并通過(guò)重型壓路機(jī)進(jìn)行4遍碾壓，最后復(fù)核施工段標(biāo)高。若夯坑內(nèi)存有明顯積水現(xiàn)象，需及時(shí)排除。

在大面積強(qiáng)夯施工前，需按照施工規(guī)定及施工流程進(jìn)行試夯，按照試夯結(jié)果對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)完工后，應(yīng)進(jìn)行施工沉降觀測(cè)，保證無(wú)不均勻沉降問(wèn)題，提高軟基加固效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著公路建設(shè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，在公路施工中常常會(huì)遇到軟土地基問(wèn)題，若處理不當(dāng)，很容易出現(xiàn)路基不均勻沉降或路面開(kāi)裂等問(wèn)題，甚至影響道路使用壽命。強(qiáng)夯法具有高效、靈活、適用性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，將該技術(shù)用于公路軟基處理當(dāng)中，可大幅提升工程 質(zhì)量。