公路軟土地基處理技術(shù)研究

康華江

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽 550001）

0 引言

公路工程軟土地基穩(wěn)定性較差，承載能力不足，會嚴(yán)重影響道路工程整體質(zhì)量；且高速公路路面為瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，其地基一旦出現(xiàn)沉降變形，勢必會造成路面開裂，經(jīng)雨水滲透作用，進(jìn)一步破壞道路內(nèi)部結(jié)構(gòu)，會對行車安全造成嚴(yán)重威脅。因此，科學(xué)應(yīng)用軟土地基處理技術(shù)，改善地基承載性能，對提升道路結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性、耐久性具有重要意義。

1 軟土地基特征及治理的必要性

1.1 特征

軟土地基含水量高、孔隙比大。主要位于軟土層中，其內(nèi)部淤泥質(zhì)土較多，土體顆粒之間的孔隙較大，含水量較高，特別對于我國南部地區(qū)，空氣濕度大，降水豐富，軟基分布廣泛，對公路工程施工造成諸多不利影響。

1.2 必要性

公路工程建設(shè)對地基承載力要求較高，工程建設(shè)時，應(yīng)結(jié)合技術(shù)可靠性、現(xiàn)場環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)性、工期要求等要素，選擇合適的地基加固方式，改善地基滲透性、壓縮性等相關(guān)指標(biāo)，提升軟土地基強(qiáng)度和承載性能，避免地基沉降對施工質(zhì)量造成影響，提高工程施工的安全性、可靠性。

2 公路工程常用的軟土地基處理技術(shù)

現(xiàn)階段，我國常用的公路工程軟基處理技術(shù)主要包括置換法、排水固結(jié)法、振動密實(shí)法、擠密法及化學(xué)加固法等，各種處理方法的適用范圍如表1所示。

表1 常見軟基處理方法的適宜處理深度和范圍

公路工程施工時，為有效提升軟土地基加固效果，保證加固質(zhì)量，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際狀況及各種方案的適用條件，科學(xué)選擇軟土地基處理方法，以實(shí)現(xiàn)最佳的加固效果。公路工程軟土地基常用加固技術(shù)如下。

2.1 淺層處理技術(shù)

公路工程軟土層表面處理通常采用墊砂法、加筋法、排水法及墊料法。墊砂法主要適用于排水條件好、軟弱土層較薄的軟土路基，該技術(shù)成功應(yīng)用的關(guān)鍵在于換填材料的選擇，通常采用中粗混合料作為墊層，并嚴(yán)格控制混合料中各集料比例和含泥量，通常含泥量不超過3%，以有效提升軟基承載力；若施工區(qū)域內(nèi)地基土層不均勻，則采用加筋法進(jìn)行地基處理，利用土工格柵、土工織物等材料形成加筋墊層，提升地基承載能力。排水法主要有地表排水和地面排水兩種形式，前者主要用于地基含水量較高的施工區(qū)域，而后者則主要應(yīng)用于軟土地基加固中，施工前先進(jìn)行溝渠開挖，將表層水分排出，然后采用透水性優(yōu)良的材料進(jìn)行溝渠回填，以有效提升地基承載性能。

2.2 排水固結(jié)法

此方法具有較強(qiáng)的適用性，能夠用于各種形式的軟基加固。其主要包括降水預(yù)壓法和真空預(yù)壓法兩種形式，具體應(yīng)用時通常根據(jù)公路工程現(xiàn)場實(shí)際情況、基礎(chǔ)形式等綜合確定。如采用降水預(yù)壓時，應(yīng)預(yù)先在軟基中布設(shè)排水板、沙井等設(shè)備，以方便內(nèi)部水體排出，然后再進(jìn)行預(yù)壓處理，徹底排出軟基內(nèi)的水分，可顯著提升地基承載力。

真空預(yù)壓法施工時，應(yīng)先在軟基表面鋪設(shè)砂墊層，并設(shè)置隔水板，判斷排水范圍，通過沙井將軟基內(nèi)部水分、空氣排出。此外，還可通過深層排出法進(jìn)行加固處理，即采用擠密技術(shù)將地基內(nèi)部水分徹底排出，以有效提升排水效率，增強(qiáng)地基強(qiáng)度。

2.3 加固土樁

目前，常用的加固土樁主要有粉噴樁、水泥攪拌樁及高壓旋噴樁三種結(jié)構(gòu)形式。公路工程軟土地基處理時，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場施工環(huán)境、項(xiàng)目特點(diǎn)確定最佳的處理方案。粉噴樁、水泥攪拌樁主要適用于淤泥質(zhì)土、飽和黏性土地基，施工時通常采用等邊三角形的布置形式，樁徑為50cm，樁長應(yīng)控制在6～12m，若地基土pH值低于4，含水量低于30%，則不宜采用粉噴樁處理技術(shù)；而高壓旋噴樁加固技術(shù)主要適用于淤泥、軟塑及流塑地基，且能夠應(yīng)用于場地狹小，上部土質(zhì)硬度較大的地基加固中，樁徑為60cm，樁長、樁間距需通過實(shí)際計算確定。

2.4 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法施工原理為：通過夯錘重力作用對軟土地層實(shí)施加固，縮小軟土地基中土體間隙，提高土體密實(shí)度。該方法可應(yīng)用于砂土、雜填土、碎石土地質(zhì)環(huán)境中，實(shí)際施工時，需準(zhǔn)確定位強(qiáng)夯位置、距離，按照由四周向中間的順序逐步推進(jìn)，夯打過程中，仔細(xì)觀察夯擊位置土層沉降變化情況，確保達(dá)到最佳夯實(shí)效果。

3 軟土地基處理技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

3.1 工程概況

該高速公路工程位于河流谷地和平原區(qū)、山間洼地地帶，施工區(qū)域內(nèi)軟土地基分布范圍較廣，土質(zhì)以淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土為主，軟土分布呈片狀、點(diǎn)狀形式，并逐步向四周擴(kuò)散，大部分軟土深度為0.4～5.85m，局部位置可達(dá)7.1～8.2m，耕植土、粉質(zhì)土、雜填土覆蓋表面，厚度為0～9.1m。結(jié)合該區(qū)域軟基分布形式及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本項(xiàng)目采用換填處理技術(shù)對軟土地基進(jìn)行處理，換填材料采用碎石土。

3.2 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備階段施工單位技術(shù)人員應(yīng)對圖紙、土工試驗(yàn)成果進(jìn)行全面審查，并進(jìn)行現(xiàn)場核對，對路基試驗(yàn)段質(zhì)量檢測評定標(biāo)準(zhǔn)、檢測方法及施工工藝要點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)交底。

實(shí)際施工前，應(yīng)結(jié)合設(shè)計圖紙、施工工藝等進(jìn)行測量放樣，在具體處理區(qū)域間隔10m設(shè)置控制樁。同時，采取取樣試驗(yàn)的方式，對施工區(qū)域內(nèi)土質(zhì)狀況、含水量、密實(shí)度實(shí)施檢測，確保填料、壓實(shí)工藝選擇的科學(xué)性、合理性。根據(jù)施工方案，選取200m軟基處理路段進(jìn)行試驗(yàn)，依據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE40—2007）相關(guān)規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室已完成軟基換填料顆粒大小分析，并對含水量、密實(shí)度、承載比（CBR）實(shí)施實(shí)驗(yàn)分析，材料各項(xiàng)指標(biāo)均在規(guī)定范圍內(nèi)，充分表明該填料可用作軟土路基換填料。碎石土檢測方法及頻度如表2所示。

表2 基床以下碎石土檢測方法和頻度

3.3 施工方案

該公路工程綜合考慮現(xiàn)場施工環(huán)境、地質(zhì)條件以及經(jīng)濟(jì)性，確定采用清淤換填施工技術(shù)。實(shí)際施工時，先采用挖掘機(jī)、推土機(jī)等設(shè)備將施工區(qū)域淤泥質(zhì)土徹底清除，通過三方檢測確定工程量，并對淤泥清理后的地基承載性能進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后根據(jù)規(guī)范要求實(shí)施回填、壓實(shí)、檢測等各項(xiàng)工作。其施工工藝為：排水→挖排水溝→測量放樣→三方檢測→淤泥清理→基底驗(yàn)收→分層回填→壓實(shí)→自檢→抽檢→驗(yàn)收通過。施工工藝如圖1所示。

3.4 施工工藝

3.4.1 清淤、挖出不良土層

換填法施工的首要任務(wù)是清淤處理，采用挖掘機(jī)、推土機(jī)等施工機(jī)械對施工區(qū)域內(nèi)的淤泥質(zhì)土進(jìn)行徹底清理，采用分段施工的模式，將清理出的淤泥運(yùn)至指定位置，并根據(jù)監(jiān)理單位要求將施工范圍內(nèi)的植被、樹根等清理到指定深度，在路基區(qū)域設(shè)置橫向排水溝，降低地下水影響。采用挖掘機(jī)將施工區(qū)域內(nèi)的不良土層清理干凈，機(jī)械難以施工的區(qū)域，應(yīng)通過修建便道進(jìn)行施工，清理到位后，報請監(jiān)理單位檢查驗(yàn)收，確?；壮休d力、高程滿足要求。

3.4.2 分層回填

該項(xiàng)目選用的換填料為粒徑不小于10cm的砂石料，回填時采用分層夯填的方式，并在清理好的區(qū)域，預(yù)先采用碎石鋪筑路拱，嚴(yán)格控制松鋪厚度和壓實(shí)厚度，確保滿足規(guī)范要求。施工中若出現(xiàn)地下滲水現(xiàn)象，應(yīng)結(jié)合具體狀況適當(dāng)增加鋪設(shè)厚度，采用施工機(jī)械攤鋪時，應(yīng)將回填料填至與基底標(biāo)高相同的位置，當(dāng)基底深度不同時，應(yīng)根據(jù)圖紙及規(guī)范要求進(jìn)行分級開挖、斜坡搭接，并對搭接位置進(jìn)行夯實(shí)處理。

3.4.3 壓實(shí)

本項(xiàng)目施工中采用22t壓路機(jī)進(jìn)行碾壓施工，采取先兩邊后中間的順序進(jìn)行碾壓，確保壓實(shí)路線縱向平行，填料整平后，先使用振動壓路機(jī)以2.5km/h的速度靜壓1遍，然后由弱到強(qiáng)振壓6～8遍，直至沉降量低于2mm，嚴(yán)格控制碾壓速度，確保不超過4km/h，壓實(shí)度控制在93%以上，橫向搭接不小于50cm，碾壓過程中壓路機(jī)應(yīng)保持勻速、緩慢行駛，采用層層推進(jìn)的方式碾壓，防止出現(xiàn)漏壓、超壓現(xiàn)象。

為防止碾壓過程中機(jī)械操作不當(dāng)，造成路面凹坑、鼓包等問題，振動壓路機(jī)轉(zhuǎn)向時，應(yīng)先停止振動，待方向調(diào)整到位后再開啟振動。此外，為了保證路基的壓實(shí)度，在路基布料、整平時應(yīng)適當(dāng)增加布料寬度，確保每邊增加0.5m，待路基填筑施工完成后，采用人工、機(jī)械組合的方式進(jìn)行刷坡。

3.4.4 質(zhì)量保證措施

建立健全的質(zhì)量控制體系。組建以項(xiàng)目經(jīng)理為組長的質(zhì)量控制小組，組員包括項(xiàng)目總工程師、技術(shù)員、現(xiàn)場施工員、施工班組負(fù)責(zé)人等，合理分工強(qiáng)化職責(zé)，加強(qiáng)現(xiàn)場質(zhì)量檢查和巡視，發(fā)現(xiàn)問題，及時解決，進(jìn)一步保證施工質(zhì)量。

強(qiáng)化質(zhì)監(jiān)人員質(zhì)量意識。質(zhì)監(jiān)人員作為施工現(xiàn)場的監(jiān)測員，應(yīng)具有充分的責(zé)任意識，按照規(guī)范要求進(jìn)行質(zhì)量巡檢。針對關(guān)鍵工序、關(guān)鍵部位，應(yīng)采取全程旁站的監(jiān)督方式，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。若發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格，應(yīng)及時上報，并在規(guī)定期限內(nèi)做好整改。

3.5 施工效果測評

軟土地基處理效果直接決定高速公路建設(shè)的質(zhì)量和使用性能。采用合理的軟基換填技術(shù)，能有效提升地基承載性能，從根本上確保高速公路建設(shè)質(zhì)量。路基換填完成后，為有效了解該路段軟基承載性能，對其實(shí)施全面檢測，其相關(guān)指標(biāo)檢測標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。通過檢測發(fā)現(xiàn)該公路工程軟基施工情況與設(shè)計要求一致。此外，選取具有代表性的路段觀測并記錄中樁、路肩沉降情況，通過分析觀測數(shù)據(jù)，確定該道路工程滿足使用要求。

表3 軟基換填指標(biāo)檢測

4 結(jié)語

綜上所述，案例公路工程軟土地基承載性能較差，因此，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)狀況，采取試驗(yàn)方式分析施工區(qū)域內(nèi)土質(zhì)條件，并綜合考慮工期、造價及施工效果等因素，選擇換填處理技術(shù)對軟基實(shí)施加固，嚴(yán)格執(zhí)行施工方案，經(jīng)試驗(yàn)檢測，該軟基處理效果滿足設(shè)計要求，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。