公路軟基處理及路基填筑施工技術(shù)

蘇少剛

（安徽潤(rùn)通建設(shè)工程有限公司，安徽 六安 231300）

0 引言

我國(guó)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變，軟基是較為常見(jiàn)的情況，如果不進(jìn)行相應(yīng)的處理，在公路建設(shè)完成后會(huì)嚴(yán)重影響公路的使用功能。本文提出并實(shí)施軟基處理方法及技術(shù)分析，結(jié)合實(shí)際軟基技術(shù)應(yīng)用實(shí)例，為相關(guān)工藝與技法的運(yùn)用提供理論上的指導(dǎo)。

1 國(guó)內(nèi)軟基處理技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)較早開(kāi)始對(duì)于軟基處理的研究，該過(guò)程經(jīng)歷了三個(gè)階段：

首先，我國(guó)早期引入了樁測(cè)土壓實(shí)方法，該處理技術(shù)的可使用性十分廣泛，被使用于公路、鐵路、城市道路建設(shè)中，尤其是在西北地區(qū)黃土處理方面起到了良好作用。

其次，真空排水預(yù)壓法得到了進(jìn)一步研究，處理技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。

最后，自20世紀(jì)90年代起，軟基施工技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，包括振沖碎石樁法、水泥粉煤灰碎石樁法等，設(shè)計(jì)者要根據(jù)不同的施工要求選擇多元化的處理方案，確保施工質(zhì)量和安全。

總體而言，我國(guó)工程師進(jìn)行了長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)探索，研究出一套行之有效的指導(dǎo)策略。由于軟基本身的地質(zhì)屬性，在受到外力沖擊時(shí)極易發(fā)生地面塌陷等災(zāi)害，從工程屬性來(lái)說(shuō)是不符合建設(shè)需求的。因此，設(shè)工程師要對(duì)此類屬性的路基進(jìn)行專業(yè)處理，改良土壤屬性使其符合建設(shè)要求。在這個(gè)過(guò)程中，原有路基會(huì)發(fā)生兩方面的改變：一方面是增強(qiáng)軟基承載力，保證地基在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行安全施工；另一方面是控制土壤形狀變化，掌握實(shí)際地基沉降值，確保施工不會(huì)因?yàn)檐浕某两刀绊懫湫Ч?/p>

2 軟基的工程性質(zhì)

軟基表面呈現(xiàn)為灰黑色，通常是指天然空隙大于等于1%的土壤，目前常見(jiàn)種類包括粉土、泥土、泥炭土等。軟基的自然屬性由其所處的外部環(huán)境而決定，最早是在水流中形成的，包含黏土與粉土兩個(gè)部分，淤泥質(zhì)黏土含有較多的有機(jī)質(zhì)，帶有負(fù)電荷，所以可與水分子進(jìn)行緊密結(jié)合。軟基的水含量較高，是指淤泥和淤泥質(zhì)土，呈現(xiàn)軟質(zhì)與塑性狀態(tài)。由于軟基土壤本身所具有的天然屬性，所以它不能直接用來(lái)作為原始路基，必須改善其由于承受負(fù)載而導(dǎo)致的變形與不均勻下沉的狀況。這樣的天然屬性也給施工帶來(lái)較大的困難，本身軟基不能作為一種良好的工程土地，建設(shè)者必須針對(duì)其物理屬性與工程屬性進(jìn)行改良，讓其符合工程建設(shè)需求。

3 軟基的處理技術(shù)

現(xiàn)階段，軟基的處理技術(shù)較多，下面將介紹三種較為常見(jiàn)的施工技術(shù)。其中的一些技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但另一部分處理技術(shù)還仍處于發(fā)展的初級(jí)階段，因此在具體的實(shí)踐過(guò)程中還需要根據(jù)施工計(jì)劃進(jìn)行進(jìn)一步的研究。表1是三項(xiàng)施工技術(shù)的適用范圍對(duì)比：

表1 適用范圍對(duì)比表

施工技術(shù)表層排水技術(shù)水泥攪拌樁技術(shù)振沖碎石樁加固技術(shù)厚度/m≤1≥8 3～5可處理范圍土壤土層較淺，工期較長(zhǎng)基土酸堿值小于4或超固結(jié)狀態(tài)下不宜使用土體流動(dòng)性較大

3.1 表層排水技術(shù)

表層排水技術(shù)的操作就是將地面表層水排出，大大降低軟基的含水量，為大型機(jī)械進(jìn)行后續(xù)施工時(shí)提供良好的施工環(huán)境。由于軟基土質(zhì)表面水分較多，表層排水法能在公路建設(shè)中發(fā)揮較好的作用。溝槽開(kāi)挖時(shí)要充分考慮自然環(huán)境的影響，讓排水順暢流通，同時(shí)注意地面上的溝槽回填時(shí)，需要選擇透水性良好的材料，不能隨意挑選施工材料。

3.2 水泥攪拌樁技術(shù)

水泥攪拌樁技術(shù)最早發(fā)源于美國(guó)，自1978年開(kāi)始，在中國(guó)的各項(xiàng)工程實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用。水泥攪拌樁法主要是形成強(qiáng)度較大的復(fù)合土體，從而提升軟基的穩(wěn)定性和負(fù)載能力。通過(guò)灌入孔內(nèi)的水泥混合物與周圍基土混合反應(yīng)，很大程度上減少路基的承載量。雖然水泥攪拌樁法呈現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，需要考慮較多外部因素。當(dāng)基土酸堿值小于4 或超固結(jié)狀態(tài)下是不宜使用的，會(huì)降低加固效果，在具體使用中需要慎重。

3.3 振沖碎石樁加固技術(shù)

碎石樁加固技術(shù)的工作原理是要形成堅(jiān)硬的復(fù)合地基，在實(shí)際施工中使用一個(gè)振動(dòng)的管狀設(shè)備，輔以水流向下沖擊，在軟基內(nèi)成孔，再在孔內(nèi)填充碎石等硬質(zhì)材料。該項(xiàng)施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于只需要投入較少的資金就能夠完成對(duì)路基的改良效果，并且不會(huì)受到軟基土質(zhì)水分含量的影響。碎石樁加固法的施工工藝包含五項(xiàng)操作:第一步要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定樁位；第二步開(kāi)始造孔工作，控制振沖器與入水流量；第三步開(kāi)始清孔工作，準(zhǔn)備下一步的填料工作；第四步開(kāi)始填料，要嚴(yán)格控制填料高度，一次填入的材料不宜過(guò)多；第五步將振動(dòng)器放入進(jìn)行下一步操作，直到施工完成如圖1所示。

圖1 振沖碎石樁加固現(xiàn)場(chǎng)

因此，針對(duì)不同的施工條件，必須選擇最為合適的軟基施工技術(shù)進(jìn)行地基的改良，良好的軟基處理不僅能夠保證公路的整體施工質(zhì)量，也能夠控制工程投入的資金。現(xiàn)階段，軟基施工技術(shù)種類繁多，呈現(xiàn)出多樣化趨勢(shì)，但使用施工技術(shù)的最終目的都是在于地基能夠滿足施工的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)。

4 路基填筑施工技術(shù)

4.1 路基排水施工作業(yè)

相比實(shí)際的工程需求和后續(xù)的應(yīng)用需求而言，公路軟基自身抗剪性能和承載性能存在明顯的差距，這就需要施工人員采用針對(duì)性施工技術(shù)，以達(dá)到路基抗堿性能和承載性能的強(qiáng)化。在實(shí)際的路基填筑施工技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，需要施工人員強(qiáng)化路基排水施工的應(yīng)用力度，借助合理的施工方案做到不同水源的規(guī)劃與有效利用。路基排水施工作業(yè)主要是及時(shí)排出公路軟基的地下水，盡可能避免地下水的淤積對(duì)路基形成沖刷導(dǎo)致變形，且在實(shí)際公路軟基排水施工作業(yè)期間，工作人員要充分考慮到路基自身的穩(wěn)定性和強(qiáng)度等因素，做好施工方案的合理規(guī)劃，并分配路基的具體濕度范圍。在此基礎(chǔ)之上，明確路基排水系統(tǒng)的具體運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合實(shí)際情況保障路基排水作業(yè)的順利開(kāi)展，避免對(duì)后續(xù)的施工流程產(chǎn)生阻礙。

4.2 填筑作業(yè)

在完成前期軟基的處理工作之后，就進(jìn)入后續(xù)的路基填筑作業(yè)環(huán)節(jié)，主要的技術(shù)要點(diǎn)總結(jié)如下：首先，開(kāi)展填筑材料試驗(yàn)。在實(shí)際的公路路基工程作業(yè)環(huán)節(jié)，要想做到路基填筑質(zhì)量的有效管控，就需要工作人員注重細(xì)節(jié)方面的內(nèi)容，于作業(yè)實(shí)施前開(kāi)展材料試驗(yàn)，明確具體的施工參數(shù)信息，選擇100m 范圍內(nèi)的路段展開(kāi)填筑作業(yè)試驗(yàn)，嚴(yán)格參照工程圖紙和工序流程做好不同設(shè)備的配置，例如挖掘機(jī)和裝載機(jī)，以保障滿足實(shí)際的作業(yè)需求，之后組織開(kāi)展挖掘填筑作業(yè)，期間路基的兩側(cè)要做到嚴(yán)格管控，設(shè)計(jì)的寬度要大于50m。同時(shí)，鋪設(shè)前期準(zhǔn)備的填筑材料，并在此期間重視路基質(zhì)量的嚴(yán)格把控，以保障實(shí)際的施工質(zhì)量滿足后續(xù)的應(yīng)用需求。其次，軟基的填筑作業(yè)。施工方在正式開(kāi)展填筑作業(yè)之前，要重視地表部分的清理，以達(dá)到工程作業(yè)的規(guī)范要求。施工期間以前期編制的工程方案、開(kāi)展試驗(yàn)得出的參數(shù)信息為基礎(chǔ)，組織開(kāi)展路基填筑作業(yè)，結(jié)合壓實(shí)度指標(biāo)，重視施工全過(guò)程的質(zhì)量管控工作，以保障路基的填筑效果可以達(dá)到既定的理想狀態(tài)。

4.3 路基強(qiáng)力夯實(shí)施工作業(yè)

在實(shí)際開(kāi)展公路軟基強(qiáng)力夯實(shí)施工作業(yè)的過(guò)程中，需要工作人員首先明確具體的強(qiáng)夯規(guī)范，主要包含三個(gè)能量指標(biāo)：主副滿夯擊能力700kN·m，主副夯擊能量1000kN·m，后兩擊的下沉量均值進(jìn)不可超過(guò)50mm。公路路基強(qiáng)力夯實(shí)施工作業(yè)開(kāi)展期間，要按照夯擊的順序開(kāi)展作業(yè)。首先，清理施工場(chǎng)地，保持整潔與干凈，包含地下的障礙物、高空、地面等區(qū)域的清理工作，以保障場(chǎng)地的平整度滿足實(shí)際的施工需求。后續(xù)的施工放樣操作需要工作人員明確夯點(diǎn)的具體位置，保障其和地面的高程處于明確的狀態(tài)，之后在指定的位置安放強(qiáng)夯機(jī)組設(shè)備進(jìn)行夯機(jī)處理作業(yè)。在此期間，夯機(jī)的偏差值控制在150mm 之內(nèi)，之后需要通過(guò)起吊機(jī)設(shè)施的應(yīng)用，將強(qiáng)夯機(jī)組設(shè)備和夯錘吊至預(yù)定的高度，脫落吊鉤，保障錘體是正常下落的狀態(tài)。之后工作人員要開(kāi)展高程測(cè)量工作，如果錘體自身出現(xiàn)了歪斜的情況，要立即進(jìn)行坑底的整平處理。后續(xù)經(jīng)過(guò)多次的夯點(diǎn)夯基處理作業(yè)，應(yīng)用推土機(jī)設(shè)備推平所有的夯坑，同時(shí)做好場(chǎng)地高程的測(cè)量記錄。結(jié)束公路路基強(qiáng)力夯實(shí)施工作業(yè)后，工作人員要以地基的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范和施工圖紙的既定設(shè)計(jì)要求展開(kāi)相應(yīng)的試驗(yàn)檢測(cè)工作，以保障作業(yè)的效果滿足應(yīng)用需求，主要包含干容重試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、壓縮系數(shù)數(shù)據(jù)試驗(yàn)。

5 公路軟基處理及路基填筑施工技術(shù)應(yīng)用建議

5.1 做好施工規(guī)劃

合理的施工規(guī)劃與施工計(jì)劃是促使工程可以穩(wěn)定進(jìn)展的前提，如果出現(xiàn)匆忙施工的情況會(huì)產(chǎn)生不同的問(wèn)題，引發(fā)安全事故，影響到后續(xù)的工程作業(yè)質(zhì)量和效率。因此,不難看出做好施工計(jì)劃和規(guī)劃的重要性，可以為后續(xù)軟基處理工作以及填筑作業(yè)的開(kāi)展奠定有力基礎(chǔ)。這就需要工作人員以公路調(diào)查和測(cè)量作業(yè)的結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)前的軟基特點(diǎn)和預(yù)定的處理方案，明確所需的材料和設(shè)備，做好工作面的整理與清潔工作，嚴(yán)格把控公路基礎(chǔ)部分的施工效果和施工效率，以保障最終路基工程的質(zhì)量可以達(dá)到相應(yīng)的規(guī)范，滿足需求。

5.2 清理淤泥

軟基土壤本身含水量較大。由于積水分布不均，針對(duì)含水量較小的地基可以直接使用抽水設(shè)備進(jìn)行清除，將表層水分排出后，配合大型挖掘機(jī)將剩余的淤泥清理出去，保存不含淤泥的土體。在施工過(guò)程中，必須有專業(yè)檢測(cè)人員進(jìn)行驗(yàn)收，將排出的淤泥回收到指定場(chǎng)地。隨后再將準(zhǔn)備好的改良土壤進(jìn)行回填，選擇合適的材料，如石灰碎石等。

5.3 進(jìn)行片石填筑

在施工前必須進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量，設(shè)置好內(nèi)外邊線。第一步，將符合環(huán)保規(guī)定的材料運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，必須選擇合適的大型設(shè)備進(jìn)行充分碾壓，保證其厚度和平整度，確保處理后的片石填筑達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；第二步，根據(jù)路基的基本狀況，按照高度進(jìn)行緩慢平鋪，整個(gè)過(guò)程需要更加精細(xì)，工程檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)厚度具有一定的要求；第三步，針對(duì)路基不平的狀況，要使用碎石與粉狀材料進(jìn)行精準(zhǔn)填筑，直至誤差小于規(guī)定值；第四步進(jìn)行邊坡整理工作。

5.4 做好施工的監(jiān)督管控工作

不論軟基處理或填筑作業(yè)，在實(shí)際施工過(guò)程中要注意全過(guò)程的監(jiān)督控制工作，借助信息技術(shù)、智能技術(shù)的應(yīng)用，可以輔助工作人員對(duì)工程質(zhì)量以及安全進(jìn)行有效把控，保障作業(yè)的穩(wěn)定落實(shí)。例如在開(kāi)展路基填筑作業(yè)之前需要布置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，主要目的在于合理監(jiān)督控制和管理工作。如果斷定為普通斷面情況，需要每隔150m 布置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；如果判定為重要斷面，需要采取不同的方法，即為加密處理，可以保障施工監(jiān)測(cè)的落實(shí)到位。于斷面適宜的位置放置相應(yīng)的沉降板，或?qū)⑵浞胖迷诼芳绮课?，工作人員要實(shí)時(shí)觀測(cè)，明確作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況和實(shí)踐情況。通過(guò)監(jiān)控的方法維持施工作業(yè)有序穩(wěn)定地開(kāi)展，凸顯清晰化、可視化的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)存在的不規(guī)范問(wèn)題采取針對(duì)性處理措施，保障后續(xù)施工的穩(wěn)定進(jìn)展，做到路基填筑作業(yè)效率和效果的嚴(yán)格把控。通過(guò)作業(yè)數(shù)據(jù)信息的動(dòng)態(tài)收集，以數(shù)據(jù)分析技術(shù)和挖掘技術(shù)為基礎(chǔ)，可以掌握路基工程存在的問(wèn)題并排查隱患，以保障公路項(xiàng)目的整體質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

5.5 借鑒優(yōu)秀施工案例的經(jīng)驗(yàn)

目前部分施工團(tuán)隊(duì)借鑒國(guó)外質(zhì)量評(píng)估體系，以改進(jìn)和提升公路建設(shè)的質(zhì)量為發(fā)展目標(biāo)，評(píng)價(jià)的主體不再是建設(shè)團(tuán)隊(duì)和施工團(tuán)隊(duì)，而是委托專業(yè)評(píng)估人員對(duì)公路建設(shè)質(zhì)量按一星到五星進(jìn)行評(píng)級(jí)，根據(jù)評(píng)級(jí)制定具體的改革模式，對(duì)處于不利地位的公路施工項(xiàng)目申請(qǐng)專家指導(dǎo)援助，提供一定的政府資金援助，通過(guò)立體化的評(píng)價(jià)機(jī)制，合理布局資源配置，針對(duì)形勢(shì)政策變化實(shí)現(xiàn)公路資源供需適配。

6 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，軟基處理及路基填筑施工技術(shù)的應(yīng)用使得公路建設(shè)的效率與質(zhì)量均得到了提升，但實(shí)際建設(shè)過(guò)程該項(xiàng)工作仍是薄弱環(huán)節(jié)。目前公路施工建設(shè)面臨著全新的發(fā)展形勢(shì)，構(gòu)建高質(zhì)量的建設(shè)體系，要求夯實(shí)地質(zhì)理論基礎(chǔ)，實(shí)時(shí)監(jiān)管排查外部風(fēng)險(xiǎn)，建設(shè)完善的質(zhì)量監(jiān)管機(jī)制。