道路工程軟土路基的加固技術(shù)及施工要點分析

楊彩偉、許朋、李亞、譚祥、劉飛

（中建七局國際工程建設(shè)有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

道路工程建設(shè)不僅直接關(guān)系著民眾的日常出行，還與國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展緊密聯(lián)系。當(dāng)前，隨著私家車數(shù)量的不斷增多以及物流業(yè)的蓬勃發(fā)展，對道路的承載力提出了越來越高的要求，這便使道路工程建設(shè)工作面臨著更多的挑戰(zhàn)。

而在道路工程建設(shè)中，不可避免地會遇到軟土路基，在施工過程中若不能對此類路基進(jìn)行妥善處理，會對工程建設(shè)質(zhì)量、施工進(jìn)度以及施工過程的安全性等產(chǎn)生明顯的不利影響。為滿足社會對道路工程的高質(zhì)量要求，施工團(tuán)隊需要優(yōu)化各項施工方案，積極采取先進(jìn)的施工技術(shù)，尤其要注重對軟土路基的處理，需要在充分了解其特點的前提下，采取有效的加固技術(shù)，改善地質(zhì)條件，同時嚴(yán)格把控各施工環(huán)節(jié)的施工要點，提升工程的整體施工質(zhì)量，打造高品質(zhì)的道路工程。

1 軟土路基特性

道路工程建設(shè)遭遇軟土路基，會明顯提高施工難度，主要是因為軟土有較強(qiáng)的流塑性，其會影響路基及路面的承重能力及沉降速度等，極易引發(fā)塌陷事故。相較于正常路基，軟土路基的透水能力較弱，其滲透系數(shù)一般在10～10cm/s 之間，大部分軟土路基的天然含水量達(dá)30%～50%，更有甚者達(dá)70%以上，并且其中的水分難以通過正常的排水管道有效排出。在這種情況下進(jìn)行道路工程施工，大量施工材料可能長期被水浸泡，進(jìn)而引發(fā)施工材料腐爛等問題，影響道路工程質(zhì)量，甚至導(dǎo)致安全事故。此外，軟土土質(zhì)具有較高的松軟度及壓縮性，土壤密度和強(qiáng)度相對較低，且其中包含多種類型、密度強(qiáng)度各異的土質(zhì)，在上述因素的影響下，路基很容易因受力不均勻而出現(xiàn)開裂等問題，嚴(yán)重情況下可能直接導(dǎo)致路基崩裂，威脅行車安全。

在施工過程中，若不對軟土路基進(jìn)行有效處理，即便工程能順利交付，投入使用后路面開裂和沉降等問題的發(fā)生概率也會較高，且隨著路面荷載的持續(xù)增加，可能導(dǎo)致總荷載量超過軟土路基的承重能力，這便極易導(dǎo)致軟土路基變形，甚至引發(fā)道路坍塌等事故。

2 道路工程軟土路基的加固技術(shù)

近年來，我國的各種道路工程施工技術(shù)不斷進(jìn)步，對軟土路基的處理效果也越來越好，在道路工程開展過程中，采取相應(yīng)的施工技術(shù)，能夠最大限度地降低軟土路基對工程質(zhì)量的影響。當(dāng)前，軟土路基加固技術(shù)主要有強(qiáng)夯技術(shù)、換填技術(shù)、排水固結(jié)技術(shù)、化學(xué)固結(jié)技術(shù)、真空預(yù)壓施工技術(shù)及加固土樁施工技術(shù)等，在實際施工過程中，施工團(tuán)隊?wèi)?yīng)當(dāng)結(jié)合軟土路基的實際情況，選擇一種或聯(lián)合使用多種加固技術(shù)對其進(jìn)行有效處理。

2.1 強(qiáng)夯技術(shù)

強(qiáng)夯技術(shù)是最常用的軟土路基加固技術(shù)，其能夠有效強(qiáng)化路基強(qiáng)度。在應(yīng)用該技術(shù)時，主要采用10～40t 的重錘機(jī)械，使之從規(guī)定高度自由下落，對軟土路基進(jìn)行夯實處理，在夯實過程中，施工人員需要規(guī)范、合理地操作重錘機(jī)械，并嚴(yán)格控制重錘下落高度，確保重錘在下落過程中產(chǎn)生足夠的沖擊力。這一加固技術(shù)的主要優(yōu)勢在于施工方式簡單，不需要投入較高的成本，并且可以重復(fù)使用。不過強(qiáng)夯技術(shù)同樣存在一定的局限性——用于處理含砂礫土、黏土、碎石和濕陷性黃土等軟土路基，可以取得良好的加固效果，但不適用于加固處理高飽和度的黏土性質(zhì)的軟土路基。

其中，單點夯擊技術(shù)是軟土路基加固處理中應(yīng)用頻率較高的強(qiáng)夯技術(shù)，在實際應(yīng)用過程中，需要結(jié)合填土高度，確定并控制好單點個數(shù)。如果填土高度在3m 以下，可以設(shè)置4 個到8 個單點，當(dāng)填土高度在3m以上時，可以將單點增設(shè)至10 個左右。

2.2 換填技術(shù)

換填技術(shù)與換土技術(shù)有較高的相似性，主要是應(yīng)用高質(zhì)量的土質(zhì)替換掉原軟土土壤，該處理技術(shù)同樣可以達(dá)到良好的路基加固效果。由于軟土土質(zhì)對路基及整體工程質(zhì)量所產(chǎn)生的不利影響有明顯的不確定性，直接應(yīng)用換填技術(shù)將其替換掉，可以有效杜絕各類質(zhì)量問題。在實際的換填施工過程中，需要先將軟土徹底清除，然后回填質(zhì)量良好的砂土、碎石及碎渣等材料，此舉可明顯提升路基的穩(wěn)定性及強(qiáng)度，為道路工程質(zhì)量提供保障。由于不同的道路工程對路基有不同的要求，因此在應(yīng)用換填技術(shù)時，施工團(tuán)隊?wèi)?yīng)當(dāng)充分結(jié)合道路工程的實際需求，靈活調(diào)整和改進(jìn)換填材料及換填方式，其間需重點考慮回填材料的抗壓縮性能。

2.3 排水固結(jié)技術(shù)

排水固結(jié)技術(shù)可進(jìn)一步劃分為塑料板排水法、砂井排水法和砂墊層法等。此類技術(shù)主要是通過降低軟土水分含量的方式改善路基強(qiáng)度及承重力，可將之理解為在加固軟土路基之前，利用加荷預(yù)壓的方式對路基進(jìn)行預(yù)處理。將排水柱合理地布設(shè)在軟土路基中，將其中多余的水分排出，此方式可促進(jìn)路基承載力及抗剪強(qiáng)度的提升。

在實際施工中，一般不會單獨使用排水固結(jié)技術(shù)，需要將其與其他加固技術(shù)聯(lián)合使用，如此才能更好地實現(xiàn)加固效果。比如，將排水固結(jié)技術(shù)和加載法、緩速填土法等聯(lián)合使用。另外需要注意的是，排水固結(jié)技術(shù)的應(yīng)用范圍相對有限，只適用于含水量較高的軟土路基。

2.4 化學(xué)固結(jié)技術(shù)

化學(xué)固結(jié)技術(shù)主要是利用化學(xué)方式對軟土路基進(jìn)行加固處理，可以使用化學(xué)固化劑改變軟土的基本結(jié)構(gòu)，進(jìn)而強(qiáng)化軟土的密度。很多市政道路工程在進(jìn)行軟土路基加固時會應(yīng)用到化學(xué)固結(jié)技術(shù)，利用其良好的凝固效果，促進(jìn)軟土路基強(qiáng)度的大幅度提升。

在實際應(yīng)用化學(xué)固結(jié)技術(shù)時，主要是將水泥固化劑等加入軟土路基的裂縫中，在促進(jìn)軟土強(qiáng)度和硬度全面提升的基礎(chǔ)上，有效控制軟土路基塌陷問題。該項技術(shù)在軟土路基加固固結(jié)中的應(yīng)用效果十分明顯，比較適用于對含水量較高及淤泥層軟土路基的加固處理。

2.5 真空預(yù)壓施工技術(shù)

在加固處理土質(zhì)較差、工期緊張的軟土路基時，可以采用真空預(yù)壓施工技術(shù)，這一加固技術(shù)主要將大氣壓力作為預(yù)壓荷載，將透水砂墊層鋪設(shè)在軟土路基場地，同時在砂墊層上方設(shè)置一層不透氣的密封膜，借助排水系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)以及密封系統(tǒng)等，使密封薄膜下部空間保持真空狀態(tài)，再借助膜外側(cè)的預(yù)壓荷載，逐漸固結(jié)待處理的軟土路基。真空預(yù)壓施工技術(shù)具有加固效率高的優(yōu)勢，且其間不會發(fā)生滑動等問題，可以最大限度地保證道路工程施工質(zhì)量。但是，真空預(yù)壓施工技術(shù)的成本比較高，因此可以將該項技術(shù)與堆載預(yù)壓技術(shù)聯(lián)用，以此有效控制施工成本。堆載預(yù)壓技術(shù)和真空預(yù)壓技術(shù)的加固原理一致，也是在完成抽氣操作后進(jìn)行堆載預(yù)壓處理，將這兩種技術(shù)聯(lián)用，既能夠有效節(jié)約加固時間，還能降低施工成本。

2.6 加固土樁施工技術(shù)

現(xiàn)階段，在道路工程軟土路基加固處理中，還會經(jīng)常用到加固土樁施工技術(shù)，結(jié)合具體的加固方式，還可以將該技術(shù)進(jìn)一步劃分為粉噴樁技術(shù)和漿噴樁技術(shù)。在抗剪力強(qiáng)度超過10kPa 且有機(jī)質(zhì)含量在10%以內(nèi)的軟土路基中，加固土樁施工技術(shù)可以取得良好的加固效果。噴粉樁機(jī)、攪拌機(jī)、噴粉系統(tǒng)等是加固土樁施工中主要應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備，施工中使用的主要加固材料有水泥和生石灰等。在加固過程中，利用機(jī)械設(shè)備攪拌軟土和加固材料，可明顯提升路基強(qiáng)度，更好地滿足道路工程施工要求。在應(yīng)用加固土樁施工技術(shù)之前，施工團(tuán)隊?wèi)?yīng)通過反復(fù)試驗明確具體施工參數(shù)，并嚴(yán)格檢驗固化材料的性能、質(zhì)量以及規(guī)格等，確保其與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相符，同時在施工過程中需要遵循邊噴漿邊提升的原則。在實際施工前，需要采集最軟弱工點的土層試樣，進(jìn)行相應(yīng)的室內(nèi)配比試驗，明確不同膠凝劑、外加劑摻入量下的水泥土強(qiáng)度。

此外，施工前要徹底清除施工現(xiàn)場地表的雜草、樹根、石塊等障礙物，平整地表，為加固土樁施工的順利開展提供保障。

3 道路工程軟土路基的施工要點

3.1 施工準(zhǔn)備要點

在道路工程軟土路基實際施工之前，施工團(tuán)隊?wèi)?yīng)對施工地段進(jìn)行全面的勘測與分析，結(jié)合相關(guān)勘測數(shù)據(jù)，明確施工地點的地質(zhì)和水文等情況，同時要結(jié)合相應(yīng)的國家工程標(biāo)準(zhǔn)及施工組織計劃的具體要求等，合理制定施工方案。舉例來說，若是施工地段的軟土不存在地表水或者可以疏干地表水，可以根據(jù)施工現(xiàn)場的實際狀況，選擇適合的墊層土，一般情況下可將壓實厚度控制在25cm 以上，并確保壓實度在90%以上，還可以結(jié)合施工需求設(shè)置≥2%的排水橫坡。對于無法疏干地表水的施工場地，則應(yīng)將填砂高度控制在地表水高度的50cm 以上，完成平整處理后再進(jìn)行壓實處理，并將壓實密度控制在90%以上。

3.2 施工技術(shù)應(yīng)用要點

以某長度為27.2km 的道路工程軟土路基施工為例，對軟土路基施工技術(shù)應(yīng)用要點進(jìn)行分析。經(jīng)實地勘察和專家論證，該工程施工地段主要為淺層軟土層（淤泥層），比較適合應(yīng)用軟土層換填法，主要是利用挖掘機(jī)挖走表面雜填土、素填土以及軟土層，之后將中粗砂或者砂礫填入其中，并進(jìn)行分層壓實處理。該工程部分路段的軟土層較厚，采用水泥攪拌樁復(fù)合地基處理技術(shù)、強(qiáng)夯技術(shù)以及排水固結(jié)技術(shù)進(jìn)行加固處理。在實際施工時，控制水泥土攪拌樁施工流程，嚴(yán)格遵循從中間向外圍的施工順序，在應(yīng)用兩噴四攪工藝時，嚴(yán)格控制鉆頭下沉速度及提升速度，確保加固范圍內(nèi)的土體都經(jīng)過超過20 次的攪拌。在進(jìn)行攪拌施工時，將停漿面控制在樁頂設(shè)計高程的500mm以上。

在開挖基礎(chǔ)及邊坡的過程中，采取人工的方式挖除樁頂以上土層及施工質(zhì)量較差的樁段。施工過程中，使攪拌樁樁機(jī)底盤保持水平狀態(tài)，導(dǎo)向架保持豎直狀態(tài)，將樁位偏差控制在樁徑的20%以內(nèi)，將攪拌樁的垂直度偏差控制在1%以下，同時確保成樁直徑和樁長達(dá)到或略大于設(shè)計值。此外，使用水泥之前對其進(jìn)行過篩處理，確保準(zhǔn)備好的漿液不存在離析問題，并對拌制水泥漿液的灌數(shù)、水泥、外摻劑用量等進(jìn)行詳細(xì)記錄。

3.3 質(zhì)量檢驗要點

依舊以上述工程施工為例，對軟土路基施工質(zhì)量檢驗要點進(jìn)行分析。在整個施工過程中，施工團(tuán)隊重視對水泥攪拌樁質(zhì)量的檢測，在施工過程中實時檢查施工記錄和計量記錄，并對水泥用量、樁長度、攪拌頭轉(zhuǎn)速及提升速度、停漿處理方式等進(jìn)行重點檢查。成樁一周之后，利用淺層開挖樁頭的方式進(jìn)行質(zhì)量檢查，將開挖深度控制在停漿面下0.5m，對攪拌樁均勻程度進(jìn)行目測檢查的同時，對成樁直徑進(jìn)行測量，對成樁的檢查比例應(yīng)達(dá)到總樁數(shù)的5%。

此外，成樁一個月之后，進(jìn)行荷載試驗驗，結(jié)合工點實際情況開展單樁承載力和復(fù)合地基承載力載荷試驗，檢測數(shù)量均為總樁數(shù)的0.2%。此外，開展鉆孔取芯試驗，利用雙管單動的鉆機(jī)在樁徑方向1/4 的位置進(jìn)行鉆孔，結(jié)合鉆芯情況對樁完整度及均勻程度進(jìn)行有效判斷。

4 結(jié)語

綜上所述，道路工程具有施工范圍廣及施工里程長等特點，在施工過程中極易遭遇軟土路基，對其進(jìn)行有效的加固處理，可以明顯改善軟土路基的各項性能，為工程施工質(zhì)量提供保障，有效預(yù)防工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo)所引發(fā)的各類交通安全事故。在實際的軟土路基加固處理過程中，施工團(tuán)隊?wèi)?yīng)合理應(yīng)用強(qiáng)夯技術(shù)、換填技術(shù)、排水固結(jié)技術(shù)、化學(xué)固結(jié)技術(shù)、真空預(yù)壓施工技術(shù)及加固土樁施工技術(shù)等處理技術(shù)，并且要精準(zhǔn)把握施工準(zhǔn)備、施工技術(shù)應(yīng)用及質(zhì)量檢驗的要點，這樣才能取得更好的施工效果。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員也應(yīng)當(dāng)繼續(xù)深入研究軟土路基加固技術(shù)，以期更好地簡化施工流程、降低施工成本和提升施工效果，有效加固軟土路基，延長道路工程的使用壽命。