新型公路工程路基加固與防護技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用

高仁宇

（岳池縣富流灘二線船閘管理站，四川 廣安 638300）

0 引言

近年來，我國交通運輸工程建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴大，新型公路工程里程持續(xù)延長，一般公路的路基修建投資占公路總投資的25%～45%，個別地形地貌復(fù)雜的地區(qū)可達65% 以上，路基施工是工程整體施工中的關(guān)鍵。

然而，當(dāng)前新型公路工程設(shè)計正向大規(guī)模、超重載方向發(fā)展，公路路基沉降問題時常發(fā)生。為降低路基質(zhì)量引發(fā)的公路病害，公路路基防護與加固對提升公路建設(shè)質(zhì)量至關(guān)重要。

1 新型公路工程路基加固技術(shù)

1.1 強夯加固技術(shù)

強夯法能夠?qū)ν馏w進行夯實處理，夯錘重量普遍在10～20t 之間，將其吊到合適的高度，讓夯錘以自由落體的方式落下，能夠利用沖擊作用提升土體密實度[1]。

若地基土層普遍較為松軟，或者在進行回填的過程中土體密實度不高，利用強夯的方式能夠強化土體強度。

在具體施工時需要先提升夯錘，調(diào)整高度，在對準(zhǔn)處理區(qū)域后讓夯錘快速下落，將吊鉤放下后對錘頂高程進行測量。對下方區(qū)域?qū)嵤┨钇教幚?，如果夯實后路基的穩(wěn)定性和施工設(shè)計要求不相符，應(yīng)再次進行夯實，持續(xù)到路基強度達到設(shè)計要求。強夯加固前要對施工區(qū)域進行清理和打掃，避免施工區(qū)域存在雜物，并對施工人員實施安全教育，說明強夯加固存在的風(fēng)險隱患，要求施工人員站在合適的位置，避免出現(xiàn)安全事故。

1.2 機械碾壓加固技術(shù)

機械碾壓是路基加固的常用手段，主要是利用各類機械設(shè)備在路基表面反復(fù)碾壓，利用機械自重將原有的松散路基土壓實，確保加固效果，提升路基強度，常用機械設(shè)備包括壓路機、推土機等。機械碾壓加固可以避免在公路行車荷載影響下引起路基沉降，改善路基透水性，保證路基穩(wěn)定。機械碾壓法適合在地下水位上大面積填土路基的加固處理工程中，或者可以對非飽和黏性土以及雜填土地基實施表層加固。機械碾壓法對含水量有一定要求，若土體內(nèi)水分含量較少，會增加顆粒應(yīng)力，土顆粒移動難度大，若含水量過高則土顆粒移動幅度過大，其中的水分難以及時排出，并會出現(xiàn)孔隙水壓上升的問題，與機械碾壓帶來的沖擊作用相互抵消。以沖擊壓路機為例，含水量從1%～2%的沙漠顆粒狀砂土到含水量達17%的飽和黏土均能利用機械碾壓的方式進行處理。在機械碾時需要注意調(diào)整混合料配比和攤鋪厚度，在實際碾壓時按照從外到內(nèi)、從最低點到最高點的順序反復(fù)碾壓。

1.3 換填法加固技術(shù)要點

新型公路工程在使用過程中外部環(huán)境也會不斷變化，例如，在工程附近建設(shè)引水設(shè)施或者池塘，會提升路基結(jié)構(gòu)附近土體的含水量，從而影響路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

土體硬度下降路基便會松動，直接影響公路工程的使用安全性，需要利用換填法及時更換土體，進而對路基實施加固[2]。

換填法是一種操作簡單的加工方法，適合對小區(qū)域特殊土質(zhì)進行處理，否則如果換填范圍過大會增加施工壓力，且換填后的廢棄土方難以進行有效處理。換填時需要先將原有的軟弱土體挖除，隨后在土方中放入礦渣、礦石等其他高硬度材料作為軟弱土體的替代。換填法加固要考慮到不同換填材料的性能，要求性能穩(wěn)定且不容易被腐蝕，盡可能延長路基結(jié)構(gòu)使用時間，省去后續(xù)換填所需要投入的資金和資源，形成全新的土層結(jié)構(gòu)。

在完成填充后盡快對土壤進行壓實處理，將土壤內(nèi)的水分排出，促進新土層和舊土層的有效結(jié)合，防止新舊土層間出現(xiàn)物理反應(yīng)。

1.4 樁基加固技術(shù)要點

樁基加固是利用制孔機械設(shè)備鉆孔，在孔內(nèi)添加加固混合料制作成樁體，適合對軟土地基進行加固處理，樁體和軟土之間會形成復(fù)合地基，能夠有效解決軟土地基存在的水分含量大、承載力低的問題。

樁基加固技術(shù)在應(yīng)用時需要根據(jù)不同的施工情況選擇樁體，常用樁體包括以下3 種：

第一，碎石樁樁體制作材料主要為碎石，利用高強度樁體對原有的軟弱地基進行更換，提高地基強度，并通過置換的方式改變路基結(jié)構(gòu)。在樁體施工時由于擠壓作用會給樁體周圍的土體帶來擠壓力，促進周圍土體強度的提升[3]。同時，碎石樁也可以加快排水速度，以縮短地基土排水滲流的滲徑，加快地基土體固結(jié)速度。

第二，石灰樁主要制作材料為生石灰、粉煤灰等不同類型的摻和料，在樁孔內(nèi)進行分層夯實，構(gòu)建豎向增強體，形成復(fù)合地基。生石灰難以溶解，且和水會發(fā)生水化反應(yīng)，進而生成熟石灰，熟石灰可以及時吸收土體內(nèi)的水分，降低土層內(nèi)水分含量，從而達到改善土層性能的目的。

第三，擠密砂樁會在樁孔內(nèi)注入中、粗混合砂料或砂與角礫的混合料，通過振動、沖擊的手段成樁，適合在軟土地基、人工填土和松散砂土等情況下應(yīng)用。

1.5 注漿加固技術(shù)要點

注漿法主要是利用注漿管將具有固化土體作用的漿液注入地層結(jié)構(gòu)內(nèi)，主要是以液壓、氣壓或電化學(xué)原理為基礎(chǔ)進行施工。在注漿之后漿液會通過不同的方式清除土顆粒間或者巖石裂隙間的水分空氣，占據(jù)其原有的位置，主要包括填充、滲透和擠密3 種形式。

通過人工方式對其進行干預(yù)，能夠利用漿液的作用將土料以及裂隙相結(jié)合，形成完整且穩(wěn)定的整體，能提升路基結(jié)構(gòu)強度以及防水性能，并改善化學(xué)元素不穩(wěn)定的問題[4]。

常用的注漿加固技術(shù)主要包括4 種類型：

第一，滲入性注漿通過注漿壓力促使?jié){液能夠逐漸滲入路基結(jié)構(gòu)內(nèi)的空隙以及裂隙之間，壓力和吸漿量、漿液擴散距離之間成正比關(guān)系。

第二，劈裂注漿是要求漿液能夠克服地層初始應(yīng)力、抗拉強度，干擾原有土體以及巖石的狀態(tài)。促進孔隙裂隙進一步擴張，或者利用漿液的作用制造新的孔隙或裂隙，適合應(yīng)用在低透水性地層中。

第三，壓密注漿利用鉆孔的方式完成注漿施工，在鉆孔中土體密實度增加，漿液不斷擠入其中會于注入的主體附近產(chǎn)生燈泡形空間，同時生成輻射狀上抬力，促進地層局部區(qū)域向上隆起。

第四，噴射注漿同樣需要先鉆孔，將帶有噴嘴裝置注漿管插在合適的位置，利用高壓設(shè)備提升漿液噴射強度，通過沖擊作用破壞原有土體結(jié)構(gòu)。土顆粒在沖擊力、離心力和重力等多重作用下會與注漿液體形成緊密貼合，使?jié){土按照全新的方式進行排列。

2 新型公路工程路基防護技術(shù)要點

2.1 擋土墻防護技術(shù)要點

擋土墻防護效果較好，在新建公路工程項目建設(shè)中加筋擋土墻較為常用。加筋擋土墻在土體內(nèi)放入拉筋，通過拉筋以及土體間產(chǎn)生的摩擦作用能夠?qū)ν馏w的變形條件進行優(yōu)化，提升土體穩(wěn)定性[5]。

加筋擋土墻屬于一種柔性結(jié)構(gòu)物，即使地基出現(xiàn)輕微變形也能夠盡快適應(yīng)，地基處理方便且快速，同時兼具較好的抗震性能。在防護技術(shù)施工時需要先開挖基槽，鋪設(shè)排水設(shè)施，澆筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)后安裝預(yù)制構(gòu)件，隨后鋪設(shè)筋帶，對填料進行壓實處理。加筋擋土墻適用于平坦寬敞的公路施工路段，如果地形較為陡峭或者正處于挖方路段，則需要選擇其他的施工防護方法。

重力式擋土墻也是常用的防護方式之一，多數(shù)是利用漿砌片石砌筑，操作更為方便，能夠做到就地取材，應(yīng)用范圍較廣。

2.2 錨桿框架防護施工技術(shù)要點

錨桿框架防護施工應(yīng)先清理坡面的雜物，隨后使用漿砌石片對空洞進行填補，封閉原有的坡面縫隙，在修整之后進行平整和密實處理[6]。

施工時要對錨孔、框架進行精準(zhǔn)定位，挖出豎梁、橫梁肋大致輪廓，其中坡面一定要刻槽。在錨孔鉆進的過程中使用無水干鉆技術(shù)，避免由于鉆進施工給坡體地質(zhì)造成不利影響，同時安排專門人員負責(zé)記錄地質(zhì)以及鉆進進度，如果發(fā)現(xiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特殊需要立即停止鉆進[7]。

在完成鉆孔作業(yè)后利用高壓風(fēng)對孔內(nèi)進行清理，要求孔壁上方未附著黏土或粉砂。拼裝框架模板要遵循平整、嚴(yán)密原則，明確凈空尺寸，并在模板表面涂抹隔離劑，為后期脫模提供便利[8]。對模板進行支撐，固定模板后再進行混凝土澆筑作業(yè)?？蚣苄枰苑制瓌t為基礎(chǔ)進行施工，框架組成包括立柱、橫梁、頂梁三部分，每個框架立柱數(shù)量在2～3 個之間即可。兩個相鄰框架的接觸位置應(yīng)當(dāng)提前預(yù)留伸縮縫，寬度為2cm 即可，根據(jù)框架端頭尺寸挑選合適的木板進行填塞[9]。

2.3 路基路面排水技術(shù)要點

為確保路基防護效果需要及時做好路基路面排水，避免水滲入地下影響路基穩(wěn)定性[10]。對地面積水進行集中排水處理，可以通過設(shè)置邊溝、截水溝等手段完成排水處理，但需要注意不能穿過排灌涵洞。路面上的積水會逐漸滲入路基結(jié)構(gòu)中，會直接影響路基質(zhì)量，因此，需要重視做好路面排水[11]。

在集中排水時選擇在路肩外側(cè)增設(shè)混凝土預(yù)制塊，或者也可以通過現(xiàn)澆混凝土的方式設(shè)置攔水帶[12]。硬化路肩路面會形成三角形集水槽，每20～50m 設(shè)置一個泄水口，能有效提升雨水集中排除效率[13]。

2.4 生物防護技術(shù)要點

2.4.1 三維草處理技術(shù)

三維草處理技術(shù)能夠改變路基坡度不整潔的現(xiàn)象，主要是在所需要進行防護的剖面位置種植植物[14]，相關(guān)人員可以結(jié)合美觀性和當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境特點選擇合適的植物，將草、灌木、花以及喬木進行合理搭配[15]。優(yōu)先選擇鄉(xiāng)土植物品種，能夠有效提升植物適應(yīng)能力，避免后期出現(xiàn)死亡、枯萎的現(xiàn)象，影響外部美觀性，降低防護效果[16]。在施工時要清理坡面的雜物和碎石，處理坡面徑流以及涌水問題，讓平臺水能夠從坡面的兩端位置及時排出。但需要注意剖面不能過于平滑，會影響植物的正常生長，此時應(yīng)當(dāng)適當(dāng)建造粗糙面，避免出現(xiàn)基材流失的問題。在三維網(wǎng)搭接時需要控制搭接寬度，為15cm 即可，能夠確保三維網(wǎng)和坡面形成緊密結(jié)合的狀態(tài)，避免出現(xiàn)三維網(wǎng)懸空的問題。在掛網(wǎng)固定后播種植物種子，覆蓋好無紡布即可[17]。

2.4.2 客土噴播處理

客土噴播技術(shù)需要先將各種物質(zhì)混合在一起，放入車載型客土噴播機械設(shè)備中，利用壓縮空氣或者泵的作用將其噴播在施工區(qū)域上，形成一層適合植物生長發(fā)育的營養(yǎng)基層，一般情況下厚度在8～10cm之間[18]。

在施工時混合物主要包括植壤土、有機基材、肥料、保水劑、黏合劑等，適合在風(fēng)化邊坡、土質(zhì)邊坡中使用。在噴播時需要選擇正面施工，確保噴播的全面性，防止出現(xiàn)漏噴問題，如果在施工時所設(shè)計的噴播厚度稍大，可以通過多次施工的方式進行處理。

客土噴播處理技術(shù)操作方便，施工效果較好，在完成噴播后在其上方覆蓋無紡布，并對植物進行養(yǎng)護管理，要求坡面保持濕潤狀態(tài)，促進植物發(fā)芽，落實施工目標(biāo)[19]。

3 結(jié)語

經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷加快，對交通運輸事業(yè)發(fā)展起到推動作用，公路目前通行壓力持續(xù)增加，對于地基的承載能力要求也日漸提高，新型公路工程建設(shè)要重視加強路基建設(shè)，尤其是新型公路工程路基加固與防護技術(shù)的實際應(yīng)用方面。未來，應(yīng)重視積極研發(fā)新型加固材料，優(yōu)化加固工藝流程，促進加固技術(shù)與防護技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新，以滿足公路建設(shè)高速、重載需求。