公路工程施工中路基加固處理

0 引言

在公路工程施工過程中，路基加固是一項(xiàng)首要的施工內(nèi)容。路基在天然狀態(tài)下也會(huì)呈現(xiàn)出松散的結(jié)構(gòu)，并不具備良好的整體穩(wěn)定性，其承載力也難以達(dá)到公路工程的實(shí)際應(yīng)用需求。相關(guān)單位需要通過科學(xué)合理的方式來進(jìn)行路基的加固處理，以此來實(shí)現(xiàn)路基填實(shí)度的進(jìn)一步增加，大幅度提升其承載力和穩(wěn)定性，充分滿足路基的使用功能[1]。

1 工程概況

本次所研究的是某公路工程的路基試驗(yàn)段施工，該施工段的長度是1000m，起始樁號(hào)為K1+000，終止樁號(hào)是K2+000。通過已有的施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)資料以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察發(fā)現(xiàn)，在該試驗(yàn)段中，其路基土質(zhì)屬于濕陷性黃土?，F(xiàn)場(chǎng)土體十分松軟，土體中的水分含量較大，整體承載力不足，且部分區(qū)域內(nèi)存在不均勻沉降問題。為有效提升整體路基的承載力，實(shí)現(xiàn)路基穩(wěn)定性的良好保障，需采取合理的加固措施來進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的路基處理。基于此，在本次工程設(shè)計(jì)階段，建設(shè)單位與設(shè)計(jì)單位對(duì)目前常用的幾種公路工程路基加固技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析，然后結(jié)合本次工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，進(jìn)行了加固處理技術(shù)的合理選擇。

2 公路工程路基加固處理技術(shù)對(duì)比選擇

為實(shí)現(xiàn)本次公路工程項(xiàng)目中軟土路基的有效加固，相關(guān)單位對(duì)幾種常見的加固技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析，以此來實(shí)現(xiàn)路基加固技術(shù)的合理選擇。具體分析如下：

2.1 幾種典型的路基加固處理技術(shù)

2.1.1 注漿處理技術(shù)

在對(duì)公路工程中的路基進(jìn)行加固處理時(shí)，注漿處理技術(shù)是一種常見的技術(shù)形式。就目前的公路工程路基施工來看，應(yīng)用到其中的注漿法主要包括滲透注漿法、劈裂注漿法、壓密注漿法以及噴射注漿法等。其中，滲透注漿法的主要原理是借助于強(qiáng)大的壓力讓漿液滲透進(jìn)入到地層縫隙內(nèi)，而在地層縫隙中，隨著注漿壓力的不斷增加，漿液的注入面積也將會(huì)不斷擴(kuò)大，最終讓地層縫隙達(dá)到良好的填充效果，以此來達(dá)到滿意的路基加固質(zhì)量。劈裂加固法主要是通過壓力施加的方式將土層強(qiáng)度以及應(yīng)力影響克服，以此來實(shí)現(xiàn)土層結(jié)構(gòu)的改變，讓原來存在于地層內(nèi)部的縫隙得以有效擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)大量漿液的注入，通過這樣的方式，便可實(shí)現(xiàn)注漿距離的有效提升，以此來達(dá)到良好的注漿加固效果[2]。噴射注漿主要通過鉆孔的形式，將水泥漿液用注漿管注入到地層中，以此來達(dá)到良好的加固效果。壓密注漿法是借助于鉆孔的形式將濃度很高的漿液壓注進(jìn)地層內(nèi)部，讓漿液對(duì)壓入位置進(jìn)行擠壓，使其形成一定的空間，進(jìn)而對(duì)其附近土層施加相應(yīng)的壓力，最終讓局部地層隆起，達(dá)到良好的加固效果。

在通過注漿加固技術(shù)進(jìn)行公路工程的地基加固過程中，為有效確保加固質(zhì)量，施工單位需要在以下的兩個(gè)方面做好其技術(shù)控制。首先是做好注漿壓力控制，具體注漿中，伴隨著地層中的漿液積累及其流動(dòng)，水泥顆粒將會(huì)漸漸沉淀，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)漿液流動(dòng)阻力的不斷提升，在這樣的情況下，如果依然不斷提高注漿壓力，便會(huì)導(dǎo)致漿液始終處于流動(dòng)狀態(tài)，不利于凝固。第二是控制好注漿量，在填筑處理工作完成之后，需要將漿液注入到存在的暗孔中，但是其注漿流量應(yīng)該適當(dāng)減小，這樣才能夠讓注漿壓力得到良好控制，以此來確保注漿加固效果，滿足公路工程路基的實(shí)際建設(shè)需求。

2.1.2 加固樁基處理技術(shù)

在進(jìn)行公路工程的路基加固施工中，加固樁處理技術(shù)也是一種典型且有效的技術(shù)形式。該技術(shù)的主要應(yīng)用原理是借助于相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備來進(jìn)行路基鉆孔處理，然后將固料加入到鉆出的孔洞內(nèi)，以此來實(shí)現(xiàn)加固樁的形成；而大量的加固樁將會(huì)和公路工程路基土層之間共同形成足夠穩(wěn)定的地基，以此來實(shí)現(xiàn)公路路基承重能力的顯著提升。就目前來看，應(yīng)用到公路工程路基加固中的主要加固樁基處理方式有三種，第一是碎石樁，具體應(yīng)用中，其主要的樁基模式為振沖碎石樁，這種樁基不僅具有非常簡單的注樁過程，且成樁率也非常高。具體施工中，為有效確保其施工質(zhì)量，施工單位需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工土體來進(jìn)行樁體應(yīng)力控制，通常情況下，樁體應(yīng)力一定要超過土體施工應(yīng)力的4倍。而碎石樁的具體長度則需要根據(jù)施工土層的具體厚度來加以科學(xué)確定。第二是擠密砂樁，此類基樁主要是將混合料注入到地基孔內(nèi)，然后施壓沖擊，以此來實(shí)現(xiàn)密實(shí)的砂樁形成，達(dá)到良好的加固處理效果。第三是生石灰樁，在對(duì)此類樁基進(jìn)行澆筑的過程中，需要將大小為3-4cm的生石灰塊放置在軟土地基樁孔內(nèi)部。在投入應(yīng)用之后，生石灰塊便會(huì)將地層孔隙內(nèi)的水分吸收，以此來實(shí)現(xiàn)公路路基地層中含水量的有效降低；同時(shí)，這一過程也會(huì)伴隨著大量熱量的釋放，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整體地基土質(zhì)以及土層框架的進(jìn)一步優(yōu)化，讓土體強(qiáng)度得以有效提升，進(jìn)而達(dá)到良好的路基加固效果[3]。

2.1.3 機(jī)械碾壓處理技術(shù)

在對(duì)公路工程中的路基進(jìn)行加固處理時(shí)，機(jī)械碾壓處理技術(shù)也是一種非常有效的技術(shù)形式。這種處理方法十分直接，其主要原理就是借助于壓路機(jī)以及推土機(jī)等的重型機(jī)械設(shè)備在公路路基上來回開動(dòng)，從而一遍遍地將路基壓實(shí)，使其整體強(qiáng)度與穩(wěn)定性得以有效提升。但是由于此項(xiàng)技術(shù)會(huì)被環(huán)境因素所影響。如果路基土層中的含水量較低，結(jié)合水膜便會(huì)出現(xiàn)在其土粒表層中，如果土層此時(shí)具有很小的干密度，伴隨著土層內(nèi)的水分含量提升，水膜的厚度也會(huì)不斷變大，當(dāng)土層中的含水量到達(dá)一定極限時(shí)，土粒孔隙內(nèi)便會(huì)被自由水充滿，進(jìn)而影響到加固效果。同時(shí)，如果土層內(nèi)的多余水分不能及時(shí)被排出，也會(huì)導(dǎo)致孔隙水壓升高，從而降低加固效果。

2.1.4 強(qiáng)夯處理技術(shù)

在公路工程的路基加固中，強(qiáng)夯法也是一種常見的施工方法，此種方法又叫做動(dòng)力壓實(shí)法以及動(dòng)力固結(jié)法，在公路工程中的大面積路基加固處理中十分適用。該方法的主要應(yīng)用原理是借助于夯錘對(duì)公路工程的路基土體進(jìn)行夯實(shí)加固，夯實(shí)工作可重復(fù)進(jìn)行，夯實(shí)次數(shù)需根據(jù)實(shí)際而定，一直到土體強(qiáng)度及其承載力滿足公路路基實(shí)際需求為止。在通過該技術(shù)進(jìn)行路基加固處理的過程中，首先需要通過試夯的方式來實(shí)現(xiàn)施工參數(shù)的科學(xué)確定，及時(shí)對(duì)不合理的位置加以改善，以此來確保強(qiáng)夯處理技術(shù)應(yīng)用效果。具體強(qiáng)夯中，應(yīng)先做好施工場(chǎng)地的處理，讓路基表面足夠平整，再將需要夯實(shí)的位置標(biāo)明，然后根據(jù)標(biāo)注好的夯實(shí)位置進(jìn)行強(qiáng)夯施工[4]。強(qiáng)夯過程中，若出現(xiàn)了彈簧情況，則需要立即停止強(qiáng)夯施工，明確具體情況，然后根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行科學(xué)處理，一直到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際與施工需求相符為止。

2.2 路基加固技術(shù)對(duì)比選擇

通過上述幾種典型路基加固處理技術(shù)的分析發(fā)現(xiàn)，每一種處理技術(shù)都具有獨(dú)特的特征。其中，注漿處理技術(shù)雖然具有非常好的加固效果，但是施工中對(duì)于技術(shù)和設(shè)備的要求都比較高，且需要花費(fèi)較高的應(yīng)用成本；加固樁處理技術(shù)需要應(yīng)用到大量的施工材料，對(duì)于技術(shù)設(shè)備方面也具有較高要求，因此其施工成本也比較大；機(jī)械碾壓處理技術(shù)雖然可以在施工材料方面實(shí)現(xiàn)成本的節(jié)約，但是此項(xiàng)技術(shù)所受到的環(huán)境影響很大，施工中的質(zhì)量很難得到有效控制，對(duì)于技術(shù)方面的要求非常高。相比較其他幾種加固處理技術(shù)而言，強(qiáng)夯處理技術(shù)無論是在技術(shù)、設(shè)備方面還是在材料方面，都沒有過高的要求。但是因?yàn)閺?qiáng)夯加固處理技術(shù)的作用有限，所以只能夠在地質(zhì)條件相對(duì)簡單的公路路基處理中適用。如果施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，此項(xiàng)技術(shù)可能難以達(dá)到滿意的處理效果。

通過上述的工程概況分析可知，本次公路工程項(xiàng)目的施工區(qū)域雖然屬于軟土地基，但是其土層組成和結(jié)構(gòu)都十分簡單，僅僅為濕陷性黃土，并不存在其他形式的土層。在這樣的情況下，上述的四種常用路基加固處理技術(shù)在本次工程中都適用?；诖耍鲇谑┕さ谋憬菪?、技術(shù)設(shè)備的簡單性以及施工成本等各個(gè)方面的綜合考慮，本次工程中決定通過強(qiáng)夯處理技術(shù)來進(jìn)行路基的加固處理。圖1是本次路基加固處理中的強(qiáng)夯施工技術(shù)流程圖。

圖1 本次路基加固處理中的強(qiáng)夯施工技術(shù)流程圖

3 公路工程施工中的路基加固處理技術(shù)具體應(yīng)用分析

3.1 設(shè)備選擇

因本次工程的施工現(xiàn)場(chǎng)具有比較復(fù)雜的地形條件，且交通也不夠便利，所以在具體的設(shè)備選擇中，考慮到這些情況，決定選用能夠匹配強(qiáng)夯能級(jí)設(shè)計(jì)值的履帶式起重機(jī)。夯錘選擇的是圓形夯錘，其直徑是2.3m，底面積是4.16m2，重量是15t。具體施工中，其提升高度設(shè)計(jì)為10m，按照夯錘實(shí)際的底面積，在錘上貫穿出了4個(gè)排氣孔，其排布情況十分均勻。對(duì)于自動(dòng)脫鉤裝置，其耐久性和強(qiáng)度都需要與實(shí)際施工要求相符，且操作也應(yīng)該足夠方便，考慮到上述需求，本次選用的是門夾。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)布置

根據(jù)上文所述，在通過強(qiáng)夯法進(jìn)行路基加固處理的過程中，其施工場(chǎng)地應(yīng)保持平整，不可存在雜物?；诖?，在本次施工之前，施工單位先按照開始夯擊的實(shí)際標(biāo)高要求，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行了挖平處理，并將腐殖土和雜物清理干凈，土層的整體清理厚度在30cm以上。同時(shí)需要將路基內(nèi)的管線設(shè)施清除，以此來防止強(qiáng)夯效果受到不良影響。為了讓施工機(jī)械具有良好的通過性，本次施工中也進(jìn)行了必要的臨時(shí)行車道修建，這樣便可讓施工機(jī)械可以及時(shí)被運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。為了讓施工過程中的飛石和灰塵等得以有效控制，盡最大限度降低施工給周邊環(huán)境帶來的污染，特在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了灑水裝置的配置，以便施工中灑水的及時(shí)性，達(dá)到良好的防塵降塵效果。另外，為實(shí)現(xiàn)施工安全的良好保障，本次施工中，所有吊車玻璃上都進(jìn)行了防護(hù)網(wǎng)的安裝，以此來有效避免夯擊過程中飛石外濺所導(dǎo)致的安全事故。

3.3 加固處理

按照施工現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)資料、路基加固用途、變形以及承載力等方面的實(shí)際要求，在對(duì)本次夯擊施工參數(shù)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)的過程中，將強(qiáng)夯能級(jí)設(shè)計(jì)為1500kN·m，將夯點(diǎn)位置的連續(xù)夯擊次數(shù)設(shè)計(jì)為14-18次，將強(qiáng)夯遍數(shù)設(shè)計(jì)為3遍。按照本次工程的具體設(shè)計(jì)，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行夯前測(cè)量的過程中，第一遍夯點(diǎn)位置線的偏差需要控制在50mm之內(nèi)，夯點(diǎn)應(yīng)排布成梅花型，夯錘邊距應(yīng)控制在0.5m。

加固處理中，強(qiáng)夯機(jī)首先需按照設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位完成就位，然后將夯錘起吊到設(shè)計(jì)好的夯點(diǎn)位置，并對(duì)夯錘進(jìn)行頂部標(biāo)高的測(cè)量，在夯錘起吊到規(guī)定的高度之后，便會(huì)自動(dòng)下落到夯擊點(diǎn)上，夯擊中，夯錘和夯點(diǎn)之間的中心偏差應(yīng)控制在0.1m以內(nèi)，接下來在對(duì)夯錘的頂部標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量。通過這樣的反復(fù)夯錘起落以及頂部標(biāo)高測(cè)量來進(jìn)行連續(xù)夯擊，一直夯擊到規(guī)定的夯擊次數(shù)、且夯點(diǎn)位置的夯沉量達(dá)到控制指標(biāo)，這個(gè)夯擊點(diǎn)的夯擊才得以完成。在完成了一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊工作之后，需要將夯錘移動(dòng)至下個(gè)夯點(diǎn)，然后繼續(xù)按照上述方法進(jìn)行夯擊，一直到第一遍夯擊全部完成為止。在第一遍夯擊工作完成之后，施工單位需要對(duì)施工場(chǎng)地做好平整處理，并做好標(biāo)高測(cè)量，然后停歇21d，再按照上述方法進(jìn)行第二遍的夯擊施工；完成第二遍夯擊之后，需做同樣的處理并停歇同樣的天數(shù)之后再進(jìn)行第三次夯擊施工。在根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求完成了所有的夯擊施工遍數(shù)之后，需通過滿夯的方式將路基拍平，并做好場(chǎng)地平整與標(biāo)高測(cè)量工作，最后對(duì)夯沉量做好記錄。

3.4 質(zhì)量檢測(cè)與分析

在完成了強(qiáng)夯加固處理施工之后，本次工程中的路基土體承載力得到了良好改善。為進(jìn)一步明確本次強(qiáng)夯加固處理的具體效果，在完成最后一遍強(qiáng)夯處理21d之后，特通過原位試驗(yàn)法以及淺層平板試驗(yàn)法進(jìn)行了強(qiáng)夯施工效果的檢測(cè)。

首先是原位試驗(yàn)檢測(cè)，具體檢測(cè)中，按照本次工程的里程樁號(hào)，通過直接插入法進(jìn)行3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)位的選取，對(duì)于每一個(gè)點(diǎn)位，都按照1.0m、2.5m、4.0m以及5.0m的深度對(duì)其強(qiáng)夯處理之前以及強(qiáng)夯處理之后的情況進(jìn)行了貫入試驗(yàn)。表1是本次路基強(qiáng)夯加固處理效果的貫入試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果。

表1 本次路基強(qiáng)夯加固處理效果的貫入試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

通過試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果可知，在經(jīng)過強(qiáng)夯處理之后，本次公路工程地基的貫入次數(shù)在11-16次之間，相比較強(qiáng)夯處理之前的5-9次而言，其貫入次數(shù)實(shí)現(xiàn)了有效提升；而標(biāo)準(zhǔn)貫入次數(shù)是控制在11次及以上，由此可見，本次強(qiáng)夯加固處理之后的路基貫入度已經(jīng)完全符合工程實(shí)際要求。在通過本次的強(qiáng)夯加固處理之后，該公路工程的路基土體強(qiáng)度及其密實(shí)度都得到了顯著提升，且強(qiáng)夯深度也與本次工程的實(shí)際深度要求（5m）相符，可見本次強(qiáng)夯處理起到了非常好的路基加固效果。

其次是平板試驗(yàn)檢測(cè)，具體檢測(cè)中，通過直線插入法，對(duì)該試驗(yàn)路段中的3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)淺層進(jìn)行了平板試驗(yàn)，試驗(yàn)中主要對(duì)地基承載力特征值進(jìn)行檢測(cè)，以此來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)夯加固處理之后的地基承載力確定。表2是本次路基強(qiáng)夯加固處理之后的平板試驗(yàn)檢測(cè)情況。

表2 本次路基強(qiáng)夯加固處理之后的平板試驗(yàn)檢測(cè)情況

通過上述試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果可知，在進(jìn)行了強(qiáng)夯加固處理之后，本次公路路基的承載力特征值均超過了設(shè)計(jì)要求（150kPa），說明本次強(qiáng)夯加固處理使得該公路路基的承載能力得到了有效改善，已經(jīng)完全符合設(shè)計(jì)要求。由此可見，本次強(qiáng)夯加固處理技術(shù)所收獲的效果十分良好，經(jīng)處理之后，讓原來的路基得到了有效加固。

4 結(jié)束語

綜上所述，在公路工程的建設(shè)施工中，路基加固處理是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。因此，相關(guān)單位一定要對(duì)目前比較典型常用的公路路基加固處理技術(shù)加以深入了解，明確各種加固處理技術(shù)的適用范圍，然后根據(jù)實(shí)際的工程概況與施工要求，對(duì)加固處理技術(shù)加以合理選擇，然后按照規(guī)范將其應(yīng)用到路基加固處理中，做好各項(xiàng)技術(shù)與參數(shù)控制，并做好加固效果檢驗(yàn)測(cè)試。通過這樣的方式，便可讓公路工程路基加固處理效果得以良好保障，盡最大限度確保公路交通運(yùn)輸質(zhì)量與安全，以此來促進(jìn)我國公路工程的良好建設(shè)、應(yīng)用與發(fā)展。