公路施工中軟土路基的施工技術(shù)處理探討

李世杰 北京路橋瑞通養(yǎng)護(hù)中心有限公司

1 前言

隨著我國(guó)運(yùn)輸系統(tǒng)的不斷完善，公路工程的建設(shè)也在不斷地進(jìn)行著。但由于我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在工程建設(shè)中往往會(huì)出現(xiàn)軟土路基問(wèn)題，如不妥善處理，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)路基的整體傾斜，從而造成斜坡外側(cè)的土體凸起，進(jìn)而降低高速公路的安全性。公路質(zhì)量一旦出現(xiàn)問(wèn)題，不僅會(huì)對(duì)行車(chē)安全造成極大的危害，而且會(huì)影響到人們的行車(chē)體驗(yàn)，還會(huì)使交通事故的發(fā)生概率增大。

因此，在工程建設(shè)過(guò)程中，必須充分考慮軟土路基的實(shí)際問(wèn)題，并根據(jù)軟土路基的特性以及施工場(chǎng)地的特殊性，采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，保證軟土路基得到合理的加固。

2 軟土路基的加固特點(diǎn)

在公路工程建設(shè)中，軟土路基是指在土地資源中相對(duì)較軟、含水量較多的土地資源中對(duì)公路軟土路基進(jìn)行基礎(chǔ)施工。

由于土壤松軟，含水率高，土地本身抗壓強(qiáng)度低，路基施工難度系數(shù)較大，因?yàn)檐浲翆訜o(wú)法保證工程施工質(zhì)量。軟土路基路面的土壤通常存在明顯的空隙，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的水分會(huì)使綠色植物或綠色植物根莖的生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致軟土路基路面的承載力相對(duì)較弱，其土壤的壓縮性非常差，造成土地資源整體結(jié)構(gòu)波動(dòng)較大，無(wú)法企穩(wěn)。

2.1 合理設(shè)計(jì)道路施工

為對(duì)軟土路基實(shí)施合理的施工工藝，切實(shí)增強(qiáng)軟土路基的強(qiáng)度，必須制定出一套行之有效的設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)完成后，要對(duì)道路的設(shè)計(jì)需求及主要交通功能展開(kāi)分析，了解道路所需的日車(chē)輛流量，并確定其抗壓強(qiáng)度指標(biāo)，這樣才能建立起更為科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方案。另外，對(duì)路基的承載力也要進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范[1]。若對(duì)軟土路基的承載力等級(jí)有一定的要求，可以加入適當(dāng)?shù)膿饺胛?，從而改善其抗壓?qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。

土壤固化劑是一種由無(wú)機(jī)物質(zhì)與有機(jī)物質(zhì)混合而成的固化物質(zhì)。對(duì)需要加強(qiáng)的土壤，首先要分析土壤的物理化學(xué)特性，然后在土壤中添加定量的環(huán)氧基固化劑，通過(guò)壓實(shí)、均勻地混合，以保證土壤的抗壓強(qiáng)度。

2.2 結(jié)合地質(zhì)和施工條件

在軟土路基加固之前，必須分析施工路段的地質(zhì)構(gòu)造，并對(duì)土層資料取樣、分析以采用相應(yīng)的加固措施。通過(guò)對(duì)路基實(shí)測(cè)資料的分析，可以使有關(guān)人員對(duì)軟土路基的實(shí)際狀況有更清晰的了解，從而為今后的軟土路基加固工程提供重要依據(jù)。在對(duì)地質(zhì)和環(huán)境分析的同時(shí)，還要對(duì)現(xiàn)有的建筑規(guī)范加以分析。比如，在具體的施工中，要在施工過(guò)程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)劑，以保證足夠的時(shí)間處理路基的沉降。

在對(duì)軟土路基充填時(shí)，須正確評(píng)價(jià)填料的質(zhì)量。在確保工程質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求的前提下，降低原材料的投資，避免工程造價(jià)超出預(yù)算。如有需要，有關(guān)工作人員可根據(jù)具體情況，將基坑挖出的殘?jiān)M(jìn)行加工，并將其填埋在軟土路基上，作為符合加固規(guī)定的填筑材料[2]。

2.3 科學(xué)管理施工工程

軟土路基的加固是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。加強(qiáng)建設(shè)工程的專(zhuān)業(yè)化管理，是加強(qiáng)工程質(zhì)量和提高工程制造效率的關(guān)鍵。

首先，要加強(qiáng)質(zhì)量管理，嚴(yán)格檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)所用的原料、機(jī)器設(shè)備，以保證機(jī)器的主要性能指標(biāo)和原料滿(mǎn)足要求，所用的材料均達(dá)到加強(qiáng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

其次，加強(qiáng)對(duì)路基的養(yǎng)護(hù)與介入，以防止在整個(gè)施工過(guò)程中對(duì)原有路基造成的損壞，從而保障后方公路的安全。在沒(méi)有采取有效措施的情況下，容易造成路基振動(dòng)、機(jī)械設(shè)備行走偏差等問(wèn)題，影響到路基的均勻度，進(jìn)而引起路基病害。

3 軟土路基施工技術(shù)在公路施工中的技術(shù)要點(diǎn)

3.1 軟土路基淺層處理

在對(duì)軟土路基進(jìn)行淺層處理的過(guò)程中可以選擇以下幾種方法。

3.1.1 換填法

置換法實(shí)際上是指將軟土路基中的軟土層挖除更換為其他填充材料，使用填充材料作為路基可以防止軟土路基對(duì)道路的應(yīng)用產(chǎn)生其他不利影響。換填法是針對(duì)軟土路基淺表層的一種解決方案，可以全部更換軟土或淤泥土，取樣更方便，保證回填的可靠性。

軟土路基基坑開(kāi)挖時(shí)，深度應(yīng)控制在2m以?xún)?nèi)，可用人力或機(jī)械設(shè)備將軟土層立即從路面及區(qū)外清除[3]。從頂部逐步進(jìn)行分級(jí)開(kāi)挖是合理的工序，在換填法的應(yīng)用過(guò)程中，必須保證在壓實(shí)的同時(shí)添加填料，這樣可以保證換填法的質(zhì)量，防止出現(xiàn)未壓實(shí)的情況。換填法的形式如圖1所示。

圖1 換填法

3.1.2 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯施工方法需要采用工業(yè)機(jī)械夯實(shí)路基。將凈重80kN～300kN的夯錘調(diào)節(jié)到6m～30m的相對(duì)高度，使夯錘自由下落，使軟土路基受到較大的沖擊，進(jìn)而達(dá)到如下實(shí)用效果：夯實(shí)軟土路基。夯擊打在軟土路基上，會(huì)產(chǎn)生較大的震動(dòng)反射及的內(nèi)應(yīng)力，將夯擊面下的土壤壓實(shí)，從而改善路基的整體穩(wěn)定性。強(qiáng)夯技術(shù)在軟土路基上的應(yīng)用更加簡(jiǎn)便、快捷、造價(jià)低廉，適合于各種類(lèi)型的土壤。通過(guò)對(duì)軟土路基的加固，使軟土路基的抗壓強(qiáng)度增加2～5倍，膨脹減小2～10倍，加固破壞深度。

3.1.3 加固土法

加固土法是利用土工布或柵格實(shí)施加固，加到軟土路基上使其成為一個(gè)整體，擴(kuò)大軟土路基的工作壓力擴(kuò)散角，提高軟土路基的承載能力。加筋土法廣泛適用于回填產(chǎn)生的壩基，適宜的土質(zhì)主要包括軟土路基、礫石土或黏性土。在使用土工布或柵格加固的過(guò)程中，可與砂墊層共同使用，并利用該層傳遞路堤的荷載力，因?yàn)樵搶优c其他層的相對(duì)高度有較大的差異，因此，可作為大壩基礎(chǔ)施工的剛性基礎(chǔ)，也可作為軟土預(yù)壓時(shí)的排水管層。路基墊層的解決能提高軟土路基的整體對(duì)稱(chēng)性，施工速度快，可提高軟土路基施工的高效率，縮短加固工期，促進(jìn)道路通行盡快恢復(fù)。

3.2 軟土路基深層處理

軟土路基處理的主要措施有以下幾種。

（1）排水預(yù)壓。在軟土路基上施加壓力，并與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的排水管道裝置相結(jié)合，能盡早將路基中的水分排出，從而達(dá)到軟土路基的預(yù)壓力；通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型的飽和黏性土壤實(shí)施適當(dāng)?shù)募庸?，可降低其含水量。目前，常采用的是加載預(yù)應(yīng)力張拉法和張拉法。實(shí)踐操作較為簡(jiǎn)便，加固效果明顯。工程完工后，土層總體上是均勻分布的，但需要花費(fèi)更多的時(shí)間和土方。采用真空預(yù)壓法能有效阻止大量的土石方運(yùn)移，但在一定范圍內(nèi)會(huì)有一定的約束，不能滿(mǎn)足較高的軟土路基要求。

（2）高壓注漿法。高壓噴漿技術(shù)是采用注漿管道進(jìn)行加固的一種工藝。此種灌漿管道具有廣泛的專(zhuān)用噴灌裝置，使干水泥漿料與軟土充分?jǐn)嚢?，固化后能發(fā)揮實(shí)際加固效果。高壓噴注漿技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可，并有一些研究認(rèn)為，利用工業(yè)設(shè)備對(duì)軟土路基進(jìn)行檢測(cè)是可行的。

（3）水泥混合樁法。水泥攪拌樁是以路基土混凝土的整個(gè)施工工藝為基礎(chǔ)，采用一定的機(jī)械裝置，將混凝土注入需要加固的軟土路基中，然后通過(guò)反復(fù)攪拌，與混凝土結(jié)合在一起。在土壤中，水解和水化反應(yīng)緩慢，慢慢形成膠狀，最終成為固態(tài)。該方法能較好地改善土壤的抗壓強(qiáng)度，完全能夠滿(mǎn)足工程實(shí)際使用的需要。

3.3 優(yōu)化軟土路基路面設(shè)計(jì)方案

在路面施工中，可選擇軟土路基路面施工技術(shù)優(yōu)化策略，并選擇合理的路面方案設(shè)計(jì)。允許公路工程項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)方案加以完善，根據(jù)施工路面設(shè)計(jì)方案，對(duì)公路工程項(xiàng)目具體實(shí)施過(guò)程中遇到的各種地層情況展開(kāi)合理有效的勘察分析。

為了保證公路工程項(xiàng)目的路面設(shè)計(jì)方案能夠滿(mǎn)足全場(chǎng)的考慮，公路水文地質(zhì)同場(chǎng)勘察可以讓設(shè)計(jì)人員針對(duì)施工的具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪壿嬐评恚源_保表明軟土路基處理方法適宜。勘察過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員詳細(xì)掌握軟土路基的具體情況，保證路面方案設(shè)計(jì)能夠解決具體公路工程項(xiàng)目的施工。要求參與具體的公路地質(zhì)勘查，確保制定的路面方案能夠有效解決具體的公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

4 工程實(shí)踐

4.1 工程概況

房山區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園配套道路工程位于北京市的西南部山區(qū)，道路項(xiàng)目起點(diǎn)接108復(fù)線，跨大石河后，沿沙塘溝向北，沿線經(jīng)過(guò)西班各莊村、陳家墳村，終點(diǎn)至循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園西北，主線全長(zhǎng)約8.34km。道路等級(jí)：三級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度：30km/h。道路全線設(shè)置跨河橋三座，分別為大石河橋、沙塘溝1號(hào)橋、沙塘溝2號(hào)橋，自K0+150.85m～K0+511m設(shè)置隧道一座，長(zhǎng)度360.15m。標(biāo)段劃分：本項(xiàng)目施工共分為三個(gè)標(biāo)段，K0+000m～K0+700m段為第一標(biāo)段，道路全長(zhǎng)0.7km；K4+000m～K6+968.42m段為第二標(biāo)段，道路全長(zhǎng)2.968km；K6+968.42m～K8+339.831m段為第三標(biāo)段，道路全長(zhǎng)1.371km。本工程為第二標(biāo)段，K4+000m～K6+968.42m。

4.2 施工工藝

施工前清除施工道路上的植物群落及其污物，并采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行平整，標(biāo)記第一個(gè)夯點(diǎn)的工作部分，以保證施工質(zhì)量。夯點(diǎn)布置和夯點(diǎn)間距應(yīng)根據(jù)軟土特點(diǎn)和路基加固深度綜合明確，確保路基能夠壓實(shí)。

夯擊前按設(shè)計(jì)方案、施工主要參數(shù)，將夯錘吊裝到相應(yīng)位置，同時(shí)保證夯錘芯部指向夯點(diǎn)，使夯錘平穩(wěn)下落，重復(fù)上述過(guò)程，直至達(dá)到路基的各種參數(shù)符合設(shè)計(jì)規(guī)范。路基強(qiáng)夯完成后，每個(gè)夯點(diǎn)必須用土封堵，夯坑必須用水準(zhǔn)儀測(cè)量。重復(fù)上述工藝流程，完成全部設(shè)計(jì)窮擊遍數(shù)。

4.3 質(zhì)量檢測(cè)

夯實(shí)施工完畢7d后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)路基土質(zhì)，采用平板支架預(yù)壓法，測(cè)試動(dòng)態(tài)夯基礎(chǔ)的實(shí)際效果。

4.3.1 靜載試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)靜載法試驗(yàn)相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 彈性密封墊斷面參數(shù)

根據(jù)上述檢測(cè)結(jié)果分析可知，強(qiáng)夯后路基沉降量小于300mm，土體的密實(shí)度較好，比強(qiáng)夯前有了較大提升，強(qiáng)夯后土體的密實(shí)度和強(qiáng)度均得到很大程度提高，說(shuō)明強(qiáng)夯法處理軟土路基效果良好[4]。

4.3.2 平板試驗(yàn)

根據(jù)直線插入法在試驗(yàn)路段選取8個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)位，檢測(cè)其路基承載力，相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 平板試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)上述檢測(cè)結(jié)果分析可知，強(qiáng)夯后的路基承載能力數(shù)值均大于設(shè)計(jì)要求的250kPa，明顯提高了路基承載能力，證明強(qiáng)夯法施工效果良好。

5 結(jié)束語(yǔ)

解決高速公路基建中軟土路基的實(shí)際效果，直接影響到高速公路的使用壽命和安全系數(shù)。為有效保證公路工程質(zhì)量，更好地保障行人和車(chē)輛安全，施工方必須對(duì)軟土路基解決方案給予足夠重視。施工人員根據(jù)設(shè)計(jì)方案詳細(xì)勘察軟土路基，確保其應(yīng)用合理的處理方法，進(jìn)而處置相關(guān)問(wèn)題。施工質(zhì)量和地面結(jié)構(gòu)的可靠性保證了道路質(zhì)量和安全行駛，根據(jù)相應(yīng)的解決方案，確保路基工程施工質(zhì)量合格，有助于我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)平穩(wěn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。