公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基處理技術(shù)分析

趙子鑒

（中交通力建設(shè)股份有限公司江蘇分公司，江蘇 連云港222000）

在公路路基路面設(shè)計(jì)中，軟基處理是一項(xiàng)十分重要內(nèi)容，為提升軟基處理科學(xué)性，要緊密結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘查實(shí)際，針對(duì)性確定軟基基礎(chǔ)類型與特點(diǎn)，并加強(qiáng)對(duì)其設(shè)計(jì)。針對(duì)軟基公路，設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為廣泛的有粉噴樁、鉆孔灌注樁、擠密法等處理技術(shù)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)合其類型，采取針對(duì)性樁基技術(shù)強(qiáng)化對(duì)其設(shè)計(jì)。

1 公路路基路面樁基處理技術(shù)的設(shè)計(jì)

1.1 粉噴樁

公路路基路面的軟基處理關(guān)鍵就在于技術(shù)方案設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)人員在施工之前深入現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)勘查和研究，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際針對(duì)性確定技術(shù)方案，確保技術(shù)方案中應(yīng)具有較強(qiáng)的指導(dǎo)性。比如在利用粉噴樁技術(shù)處理軟基時(shí)，作為公路設(shè)計(jì)人員，應(yīng)為整個(gè)工程施工提供科學(xué)的設(shè)計(jì)方案。一般而言，利用粉噴樁軟基處理，在設(shè)計(jì)中充分融入以下要點(diǎn)：

1.1.1 準(zhǔn)備環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，從工程項(xiàng)目特點(diǎn)和實(shí)際確定軟基類型，明確施工在材料、技術(shù)、機(jī)械、人員、場(chǎng)地、試樁等方面的要求，并在設(shè)計(jì)方案中體現(xiàn)出來(lái)。

1.1.2 利用粉噴樁樁基處理軟基的工藝流程也要科學(xué)設(shè)計(jì)，才能為工程施工提供指導(dǎo)。一般而言，粉噴樁工藝流程設(shè)計(jì)如下：現(xiàn)場(chǎng)清理→測(cè)量放樣→機(jī)械就位→預(yù)攪下沉→攪拌提升噴粉→重復(fù)攪拌→樁機(jī)移位。

1.1.3 粉噴樁施工過(guò)程技術(shù)要點(diǎn)嚴(yán)格設(shè)計(jì)。①明確樁各項(xiàng)規(guī)格，設(shè)計(jì)鉆機(jī)下鉆深度、噴粉高程、?；颐娴燃夹g(shù)參數(shù)，并在技術(shù)圖紙中標(biāo)注出來(lái)，如圖1 為粉噴樁位置布置示意圖；②施工中機(jī)械設(shè)備要求也要說(shuō)明，并對(duì)其介紹，比如分體計(jì)量裝置噴粉機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)；③鉆頭參數(shù)設(shè)計(jì)，應(yīng)做好鉆頭直徑、磨耗量設(shè)定，以確保作業(yè)安全；④粉噴機(jī)停噴高度、強(qiáng)度等方面技術(shù)參數(shù)；⑤對(duì)噴粉作業(yè)中可能因?yàn)楣收隙Ｖ箛姺鄣那闆r，需要對(duì)第二次噴粉接樁時(shí)重疊噴粉長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般在1m 以上；⑥在噴粉量控制方面，應(yīng)對(duì)其誤差明確設(shè)計(jì)，一般誤差±1%以內(nèi)，而垂直度控制則是偏差在1%之內(nèi)；⑦在控制噴粉提升速度時(shí)，攪拌機(jī)下沉與提升時(shí)間誤差也要明確設(shè)計(jì)，一般應(yīng)嚴(yán)格控制在5 秒之內(nèi)；⑧通過(guò)科學(xué)試樁，確定施工過(guò)程中各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，并借助BIM 模擬技術(shù)開(kāi)展碰撞檢查，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性進(jìn)行論證，并針對(duì)性的修改和完善。

圖1 粉噴樁布置圖

在做好上述工作同時(shí)，還要在設(shè)計(jì)方案中明確軟基處理質(zhì)量要求。通常采用粉噴樁成樁質(zhì)量要求如下：一是要求樁長(zhǎng)與加固料用量達(dá)標(biāo)；二是淺部樁料質(zhì)量在成樁一周內(nèi)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，必要時(shí)開(kāi)展開(kāi)挖檢查時(shí)，應(yīng)對(duì)檢查方案、技術(shù)參數(shù)進(jìn)行確定；三是對(duì)成樁28d 的強(qiáng)度要求，以及如何進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)也要在設(shè)計(jì)方案中明確提出，比如采用鉆孔取芯法檢測(cè)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。需要注意的是，水泥粉噴樁主要適用于飽和黏土、淤泥、亞黏土地基加固中使用，且加固深度在20m 以內(nèi)，加固土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為90d 齡期內(nèi)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，通常在0.8 到2.0Pa 之間，若地下水存在侵蝕作用，或者加固地基屬于泥炭土?xí)r，還要利用試驗(yàn)方法對(duì)設(shè)計(jì)方案的適應(yīng)性和科學(xué)性進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化。

1.2 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁也是公路軟基設(shè)計(jì)方案中常用的一種技術(shù)，對(duì)于軟基的樁基礎(chǔ)處理效果較好，為提升軟基處理質(zhì)量，在施工方案設(shè)計(jì)中包含以下幾個(gè)方面施工技術(shù)要點(diǎn)：

1.2.1 護(hù)筒埋設(shè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，護(hù)筒埋設(shè)在鉆孔灌注樁處理軟基時(shí)十分重要，所以需要對(duì)護(hù)筒埋設(shè)的位置進(jìn)行確定，且在設(shè)計(jì)方案中對(duì)護(hù)筒埋設(shè)的質(zhì)量要求明確，比如：護(hù)筒埋設(shè)位置應(yīng)確保護(hù)筒與樁基位置在中心線上對(duì)準(zhǔn)而又重合，且灌注樁直徑比護(hù)筒直徑小，結(jié)合樁徑護(hù)筒直徑確定鉆孔灌注樁的直徑。一般鋼卷護(hù)筒內(nèi)徑是灌注樁外徑尺寸，在護(hù)筒設(shè)計(jì)時(shí)明確提出護(hù)筒埋設(shè)質(zhì)量要求，比如在埋設(shè)護(hù)筒頂部露出地面，埋設(shè)深度≥1.5m，確保護(hù)筒埋設(shè)垂直度，護(hù)筒的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確的要求，以及護(hù)筒周邊縫隙、底部的密實(shí)度要求等。

1.2.2 為了確保軟基得到有效處理，在進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，應(yīng)做好泥漿制備設(shè)計(jì)，明確護(hù)壁穩(wěn)定性的技術(shù)參數(shù)要求及泥漿制備質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，泥漿配比進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，泥漿應(yīng)做到黏度合理，在設(shè)計(jì)中做好技術(shù)要點(diǎn)提示，比如泥漿制作過(guò)程是黏土打碎后置于護(hù)筒之中，借助泥漿沖擊錘來(lái)沖擊黏土，將黏土制作成泥漿，從而為后續(xù)作業(yè)做好準(zhǔn)備。

1.2.3 強(qiáng)化鉆孔與清孔施工設(shè)計(jì)，考慮到鉆孔作業(yè)中經(jīng)常存在堵孔、塌孔的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)中充分考慮這些問(wèn)題，比如在鉆進(jìn)時(shí)可能存在阻擋物，就做好地質(zhì)剖面圖設(shè)計(jì)。而清孔則需要設(shè)計(jì)孔徑標(biāo)準(zhǔn)，為鉆孔和清孔作業(yè)提供技術(shù)指導(dǎo)。

1.2.4 鋼筋籠設(shè)計(jì)，首先應(yīng)對(duì)鋼筋質(zhì)量要求明確，比如鋼筋型號(hào)、規(guī)格、參數(shù)、數(shù)量等進(jìn)行標(biāo)注，并在施工圖紙中明確鋼筋籠大樣，尤其要對(duì)鋼筋籠各項(xiàng)細(xì)節(jié)參數(shù)詳細(xì)確認(rèn)。比如鋼筋籠編號(hào)，不同編號(hào)設(shè)計(jì)參數(shù)不同，應(yīng)明確其運(yùn)輸和下放順序。而針對(duì)鋼筋籠下放設(shè)計(jì)，則應(yīng)設(shè)計(jì)鋼筋籠下放設(shè)計(jì)圖，對(duì)鋼筋籠下放吊點(diǎn)位置設(shè)計(jì)準(zhǔn)確，才能在施工中避免出現(xiàn)卡鋼筋籠或偏離情況。

1.2.5 在混凝土灌注方面，對(duì)混凝土的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)要求設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)混凝土的澆筑順序、速度、厚度、強(qiáng)度等方面參數(shù)，明確混凝土振搗參數(shù)和養(yǎng)護(hù)條件等，以達(dá)到良好軟基處理效果。

2 公路路基路面置換處理技術(shù)的設(shè)計(jì)

換填法是常見(jiàn)公路軟基處理方法之一，一般是對(duì)0.5m 至3m 這一范圍內(nèi)公路軟基采取換填方案。設(shè)計(jì)方案中，針對(duì)墊層材料的設(shè)計(jì)，既要明確墊層材料的類型，比如中粗砂和礫石、卵石以、素土、灰土、工業(yè)廢料、土工合成材料等，又要明確墊層的厚度，從而通過(guò)對(duì)墊層施工的精心設(shè)計(jì)，使得公路路基承載力得以提升，比如在沉降量方面提出技術(shù)要求，確保軟弱土層得到快速地排水固結(jié)，預(yù)防出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象，將地基土膨脹性和濕陷性作用消除。

在做好墊層設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，還要做好對(duì)其的壓實(shí)設(shè)計(jì)，首先明確壓實(shí)原理。若黏性土土樣含水量較小，而粒間引力較大時(shí)，由于受到外部壓實(shí)作用影響，使得其難以克服引力作用，導(dǎo)致土粒出現(xiàn)相對(duì)移動(dòng)，此時(shí)壓實(shí)效果較差。如果增加土樣含水量時(shí)，由于水膜厚度逐漸增加，使得引力減小，土粒會(huì)隨著相同壓實(shí)作用下而出現(xiàn)移動(dòng)和擠密，使得其有良好壓實(shí)效果。但是在土樣含水量增加到一定含量之后，就會(huì)在空隙中出現(xiàn)大量自由水，此時(shí)采用水膜擴(kuò)大所取得的效果不佳，引力也會(huì)顯著性減少，而自由水就會(huì)填充在孔隙之中，有效地阻止土粒出現(xiàn)移動(dòng)情況，壓實(shí)效果勢(shì)必會(huì)下降，必須對(duì)其最佳含水量確定，才能達(dá)到良好壓實(shí)效果。因此，需要緊密結(jié)合試驗(yàn)針對(duì)性的確定施工方案，尤其是要確定最佳含水量，才能為工程的施工提供指導(dǎo)。

在確定砂墊層各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)后，嚴(yán)格按照工程實(shí)際要求來(lái)設(shè)計(jì)，比如在確定砂墊層承載力時(shí)，應(yīng)緊密結(jié)合填筑材料性質(zhì)和施工機(jī)具能量大小與施工質(zhì)量，采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方式做好對(duì)其確定，從而達(dá)到軟基處理效果。例如，以碎石料填筑法為例，在軟基路基處理中，選取的填料應(yīng)滿足強(qiáng)度大、變形較小的特點(diǎn)，并對(duì)其充填的技術(shù)方案、工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其是公路的沉降量控制要求要得到滿足。一般而言，為確保其壓實(shí)質(zhì)量，可以采用分層填筑形式，對(duì)每層填筑的厚度和壓實(shí)質(zhì)量要求進(jìn)行明確設(shè)定，確保壓實(shí)到位與質(zhì)量達(dá)標(biāo)。如果有特殊情況工程要有針對(duì)性進(jìn)一步強(qiáng)化設(shè)計(jì)。比如在軟基填筑時(shí)，設(shè)計(jì)為輕型材料公路工程軟基填筑方案，這樣就能減輕結(jié)構(gòu)自重，使得填筑材料自身壓縮變形能有效減少，地基變形影響小，對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的實(shí)施更具有指導(dǎo)意義。

3 公路路基路面強(qiáng)夯處理技術(shù)的設(shè)計(jì)

公路路基強(qiáng)夯技術(shù)也是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)，為提升強(qiáng)夯施工質(zhì)量，就需要明確強(qiáng)夯法在公路工程軟基處理中設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

3.1 明確強(qiáng)夯法的技術(shù)原理。該技術(shù)主要是在碎石土、沙土、低飽和度粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土、素填土中適用。其加固原理詳見(jiàn)圖2 所示。

圖2 強(qiáng)夯法加固原理

3.2 在設(shè)計(jì)施工步驟時(shí)，首先是要求施工場(chǎng)地要做到清理和平整，設(shè)計(jì)選擇合適的處理方式，比如通過(guò)鋪設(shè)墊層，使得地面形成硬層，從而支撐起重設(shè)備，保證機(jī)械設(shè)備通行與施工需求得到滿足，確保地下水與表層面距離加大，有效地促進(jìn)夯擊效率提升。其次是在設(shè)計(jì)圖中將第一次夯擊點(diǎn)所在位置標(biāo)注出來(lái)，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)地高程，確定起重機(jī)的位置，夯錘與夯點(diǎn)的位置，明確夯前錘頂標(biāo)高等技術(shù)參數(shù)要求；再次，明確夯錘起吊時(shí)預(yù)定的高度參數(shù)，并且在設(shè)計(jì)中要預(yù)防由于坑底傾斜導(dǎo)致夯錘傾斜問(wèn)題的應(yīng)急處理方案，坑底整平等方面的要求，對(duì)夯擊的次數(shù)，夯坑填筑密實(shí)的機(jī)械質(zhì)量要求，場(chǎng)地高程的復(fù)核要求等，均需要在設(shè)計(jì)方案中明確。

3.3 在軟基進(jìn)行強(qiáng)夯處理方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，還要對(duì)軟基加固質(zhì)量的檢查設(shè)定具體的間隔時(shí)間和檢查方案。比如，當(dāng)屬于碎石土與沙土地基時(shí)，通常間隔時(shí)間設(shè)計(jì)為1-2 周，當(dāng)屬于粉土與黏性土地基，通常間隔時(shí)間設(shè)計(jì)為2-4 周，以及強(qiáng)夯置換地基間隔時(shí)間為4 周等。

3.4 在強(qiáng)夯處理后的性能測(cè)試方案設(shè)計(jì)方面，應(yīng)設(shè)計(jì)原位測(cè)試與室內(nèi)土工測(cè)試的技術(shù)要點(diǎn)，并對(duì)其承載力的要求與達(dá)標(biāo)與否明確試驗(yàn)的方式，必須采取單墩荷載試驗(yàn)法檢測(cè)強(qiáng)夯置換地基的承載力，如采用動(dòng)力觸探裝置掌握置換墩底部的情況和承載力變化等方面，或者是采取單墩負(fù)荷地基荷載試驗(yàn)檢測(cè)飽和粉土地基的強(qiáng)夯質(zhì)量。

4 結(jié)論

綜上所述，公路路基路面設(shè)計(jì)中，軟基處理技術(shù)設(shè)計(jì)水平高低，將直接關(guān)系到工程質(zhì)量，這需要結(jié)合實(shí)際工程情況來(lái)選擇具體的處理方法，力求在一定程度上提升設(shè)計(jì)方案科學(xué)性與合理性，才能為工程施工提供指導(dǎo)，最終達(dá)到提升工程質(zhì)量的目標(biāo)。