探討公路路基路面施工中的軟基處理

賈朝安

（中交一公局集團有限公司,北京 100000）

0 引言

軟土路基中含有大量的松軟土，雖然不同區(qū)域軟基組成和結(jié)構(gòu)各有不同，但都具有含水量高、滲水性差、強度低等劣勢。在公路建設(shè)工程中，受到軟基的影響，很容易導(dǎo)致路面鋪筑無法成型、軟基變形等問題，影響路面的穩(wěn)定性；或在后續(xù)公路運行期間，出現(xiàn)承載力差、公路使用壽命縮短等問題，嚴(yán)重影響交通安全。因此，公路路基路面施工中，軟基處理加固是必需環(huán)節(jié)，對保障公路質(zhì)量意義重大。

1 當(dāng)前公路路基路面施工中軟基處理存在的問題

1.1 前期勘察不到位

公路路基路面施工工作中，軟基處理要基于地質(zhì)條件進行，充分分析地質(zhì)特征，掌握數(shù)據(jù)信息，才能確保軟基處理工作的質(zhì)量與效率。但在目前實際工作中，前期勘察工作仍然欠缺。一方面，建筑單位缺少對地質(zhì)勘察工作的重視，在測量分析過程中，缺少管理標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致勘測不夠規(guī)范，勘測結(jié)果不夠合理。另一方面，勘測不夠全面，僅對工程區(qū)域勘測，缺少對周邊地質(zhì)環(huán)境的深入分析，使得后續(xù)軟基處理對環(huán)境造成不良影響。

1.2 技術(shù)選擇不科學(xué)

公路路基路面施工中，軟基處理包括多種不同的技術(shù)方法，科學(xué)選擇技術(shù)方法是確保軟基處理效果的關(guān)鍵。但目前，部分施工單位在設(shè)計軟基處理方案時，仍然欠缺擇優(yōu)意識，對軟基處理技術(shù)的選擇不夠合理。部分所選擇的技術(shù)方法適用性較差，未根據(jù)軟基實際狀況選擇最優(yōu)的加固技術(shù)，或是所選擇的軟基處理方法僅考慮質(zhì)量，忽略經(jīng)濟性因素，造成成本消耗高、施工周期長的問題。

2 公路路基路面施工中軟基處理技術(shù)方法

2.1 表層處理技術(shù)

表層處理技術(shù)主要在軟基澆筑前期，利用設(shè)備改變軟基水分基礎(chǔ)，可提高粉底的穩(wěn)定性。礫石墊施工階段，可使用吸收性、防潮性較強的材料，如石灰石，降低粉底中的水分含量。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合施工要求，選擇合適的材料，注意材料的配比，避免出現(xiàn)材料不合理混合，降低其質(zhì)量等問題。利用表層處理技術(shù)，對軟基進行排水，選擇適當(dāng)?shù)奈恢媒锨?，基于現(xiàn)場施工環(huán)境和其他因素，確立合理的溝渠規(guī)格和尺寸，確保將水分充分、有效引出，提高地基的質(zhì)量與穩(wěn)定性。

2.2 換土墊層法

換土墊層法主要是利用其他地區(qū)土質(zhì)較好的土壤更換軟基區(qū)域土壤，降低土壤的含水量，提高土壤質(zhì)量，以此處理軟基問題。在施工過程中，需首先注意對選定填充土的質(zhì)量進行檢查，確保其符合土壤更換標(biāo)準(zhǔn)。其次，施工部門要深入分析并嚴(yán)格控制軟土挖掘深度，最大程度地保障軟土換填質(zhì)量。換土填筑的過程中，要按照分層填充的方式進行，確保填充效果，保障公路路基質(zhì)量。圖1所示即為換土墊層法。

圖1 換土墊層法

2.3 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法在軟基處理中，對環(huán)境要求相對較高，并非適用于所有的軟基處理。通常情況下，為了保證排水固結(jié)法的作用，使其在軟基處理中發(fā)揮優(yōu)勢，施工人員需在天然土體當(dāng)中設(shè)置豎向排水井，并在其中孔隙較小的區(qū)域使用砂墊層，提高排水固結(jié)水平。在實際應(yīng)用過程中，排水固結(jié)法經(jīng)濟效益較高，施工速率較快，因此常應(yīng)用于路面搶修施工當(dāng)中。

2.4 強夯加固技術(shù)

強夯加固技術(shù)目前常見的形式包括樁式置換和整式置換，在實際應(yīng)用過程中，容易受到墊層、砂井等條件因素的影響，只有加大監(jiān)管控制力度，才能確保技術(shù)發(fā)揮其作用，提高軟基的承載力。強夯加固技術(shù)操作水平較低、施工過程簡捷、適用性較強，但相對而言，經(jīng)濟性較低，所以通常被使用于工期或軟基處理時間有所限制、施工規(guī)模較大的公路路基路面施工當(dāng)中。

2.5 預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)

預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)通過控制軟基含水量和沉降問題，以提高路基路面穩(wěn)定性。在此過程中，必須充分保障技術(shù)工藝的質(zhì)量，注意以下幾點內(nèi)容：①明確軟基的范圍和具體位置，為預(yù)應(yīng)力管樁施工提供前提條件；②工作人員準(zhǔn)確測量軟基相關(guān)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析確定管道安裝位置，確保該技術(shù)的穩(wěn)定運行，保證技術(shù)質(zhì)量[1]；③樁結(jié)構(gòu)應(yīng)在測量文件位置基礎(chǔ)上進行，結(jié)合施工現(xiàn)場環(huán)境特征，嚴(yán)格依據(jù)工程施工要求標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整施工技術(shù)，發(fā)揮其在延性地基中的加固作用。

2.6 粉煤灰碎石樁加固技術(shù)

粉煤灰碎石樁加固技術(shù)是當(dāng)前軟基處理中使用最為廣泛的技術(shù)類型，且已發(fā)展至較為成熟的階段，在軟基加固中發(fā)揮著重要的作用。粉煤灰碎石樁加固技術(shù)通過將粉煤灰、水泥、廢舊石屑和水按一定比例相混合，得到黏結(jié)性較高的材料。將配置好的材料灌入軟基當(dāng)中，使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)間相互連接，形成復(fù)合型地基，發(fā)揮其隔水作用，對軟基進行加固。粉煤灰碎石樁加固技術(shù)不僅有利于提高公路路基路面的穩(wěn)固性，還具有較高的經(jīng)濟性。圖2即為粉煤灰碎石樁加固技術(shù)。

圖2 粉煤灰碎石樁加固技術(shù)

2.7 現(xiàn)澆混凝土管樁施工技術(shù)

混凝土在公路路基路面施工中必不可少，利用現(xiàn)澆混凝土管樁施工技術(shù)，可有效優(yōu)化軟基的結(jié)構(gòu)，對軟基進行加固，解決其中存在的不良問題。在技術(shù)不斷發(fā)展和優(yōu)化的環(huán)境下，現(xiàn)澆混凝土管樁施工技術(shù)可結(jié)合預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和振動沉管樁，提高防滲墻的防滲性能，使其應(yīng)用在更高規(guī)格的工程施工中。通過該技術(shù)還可有效實現(xiàn)淤泥加固效果，避免地基沉降問題。

3 提升公路路基路面施工中軟基處理水平的對策

3.1 加強地質(zhì)勘察

為了提升公路路基路面施工的科學(xué)性，提高軟基處理水平，根本在于加強地質(zhì)勘察，由施工單位、建設(shè)單位共同加強對施工現(xiàn)場及周圍環(huán)境的地質(zhì)勘測。一方面，設(shè)計單位、施工單位應(yīng)重視地質(zhì)勘察任務(wù)，以嚴(yán)格的管理標(biāo)準(zhǔn)確?？辈旃ぷ鞯臏?zhǔn)確性和全面性。另一方面，施工單位應(yīng)安排專門人員對施工周圍地質(zhì)進行勘察，全面了解相關(guān)情況，再進行軟基處理工作?；诘刭|(zhì)勘察情況，技術(shù)人員要重點對巖石的軟硬度和土層結(jié)構(gòu)進行劃分[2]。比如，在公路工程前期地質(zhì)勘測結(jié)果顯示“某路段下方存在軟巖”，技術(shù)人員需深入分析，掌握數(shù)據(jù)信息，設(shè)置更具針對性的支護措施，確保軟土地基的穩(wěn)定性。并在此基礎(chǔ)上，加強對土層的構(gòu)成的劃分，重點勘測劃分淤泥土、松散填土層等在公路施工及投入使用后更容易產(chǎn)生沉降的土層，以避免這些土層顆粒間存在的空隙影響地基的密實度。為了避免公路投入使用后，在長時間受到荷載作用力的情況下，土層被不斷壓實，出現(xiàn)沉降裂縫等問題，嚴(yán)重影響公路壽命和行車安全，加強地質(zhì)勘察是根本對策。

3.2 充分考慮載荷水平

公路路基路面施工和軟基處理施工中，應(yīng)充分考慮路面的載荷水平，以此作為基礎(chǔ)，保證軟基處理的合理性。施工期間，以各參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，對照施工圖紙，保證工程高質(zhì)量完成。考慮路基路面載荷水平，重點收集以下幾方面載荷：

（1）豎向荷載。公路投入使用后，路基承受的主要荷載即為豎向荷載。依照我國相關(guān)規(guī)定，計算車輛荷載時應(yīng)以bzz-100標(biāo)準(zhǔn)進行。以固定值0.7 MPa作為適用的車輛標(biāo)準(zhǔn)胎壓。在收集期間，考慮到車輛荷載會優(yōu)先直接作用于路面，經(jīng)過基層逐漸傳遞到土基端?；诖?，計算豎向荷載值時，技術(shù)人員重點收集公路平均輪壓值擴散至土基的值，并按實計算[3]。

（2）動荷載。公路投入使用后，過往車輛在公路上行駛時，會產(chǎn)生一定振動。在此期間，公路路面基本都會出現(xiàn)一定程度的凹凸不平現(xiàn)象，程度各有不同。行駛車輛受到“顛簸”之后，同樣會產(chǎn)生振動。這種通過振動對路面路基造成的作用力即為動荷載。在計算時，一般選用1.1～1.3的動荷載系數(shù)固定值。

（3）水平荷載。車輛行駛在上下坡時，為了維持速度的合理性，駕駛?cè)送ǔ扇　敖o油加速”或“剎車減速”的方式進行調(diào)整。在這一調(diào)整的過程中，車輛會對路面產(chǎn)生水平方向的作用力?；诖耍槍ι舷缕聟^(qū)段的路面路基進行施工時，還應(yīng)精確計算出抗剪切強度。

3.3 全面確定各項參數(shù)

（1）地基處理標(biāo)準(zhǔn)。軟土地基的處理標(biāo)準(zhǔn)與常規(guī)地基處理標(biāo)準(zhǔn)基本一致，但相較而言，軟土地基處理施工難度卻遠高于常規(guī)地基。為了保障施工質(zhì)量，軟土地基處理標(biāo)準(zhǔn)通常包括以下幾方面：

1）確保軟土地基處理后，各相關(guān)參數(shù)滿足所在路段基礎(chǔ)承載力的要求，且其地基容許承載力超過120 kPa。除車輛行駛的路面外，公路邊緣的人行道、綠化帶的地基承載力應(yīng)該控制在100 kPa之上。

2）軟土地基處理中，路基頂面的回彈模量應(yīng)該始終控制在35 MPa之上。

3）經(jīng)相關(guān)處理，不同路段的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該滿足相應(yīng)的要求。如一般的路基段，處理后的容許沉降高度最大值應(yīng)達到0.3 m；橋頭段的最大沉降值不能超過 0.1 m。

（2）確定相關(guān)參數(shù)。施工參數(shù)的確定，重點考慮地基承載力、邊坡穩(wěn)定度和沉降等方面。以復(fù)合地基的地基承載力參數(shù)確定為例，包括多種不同的計算方法。

1）彈塑性分析法：

式中，Cs、φs——土層的抗剪強度指標(biāo)，均為常數(shù)，可直接選用公路工程項目規(guī)劃書中給出的數(shù)值；γ——土層的重力密度（kN/m3）；h——所計算位置的深度（m）。在實際應(yīng)用中，若采用打樁方式處理軟基，樁頂?shù)某休d力較小，因此其整體呈現(xiàn)出彈性狀態(tài)，此時樁頂壓力越大，碎石樁越會向側(cè)面膨脹，周圍的土體便會出現(xiàn)塑性區(qū)。當(dāng)碎石樁逐漸達到單樁所能夠承受的極限承載力時，樁周的土體會隨之逐漸達到極限的平衡狀態(tài)。通過這一假設(shè)理論，可以推導(dǎo)出樁周圍土體對碎石樁產(chǎn)生的極限約束力，而這種約束力便是完成軟土地基處理后的公路路段的地基承載力。

2）Brauns方法：

式中，δs——樁周土體表面的實時荷載值（主要取完成軟基處理后對應(yīng)的荷載值）（kPa）；δ——公路滑動面與水平面之間形成的夾角。在具體計算時需要注意，δs的取值并不是固定的，理論上存在δs=0的情況。在這一計算方式下，假設(shè)以碎石樁為軟基處理方法，在豎直載荷點作用下，周圍土體會出現(xiàn)側(cè)向變形，與彈塑性分析法相似，但計算的切入角度有所不同。在此方法下，技術(shù)人員還需測量周圍土體的膨脹破壞長度，根據(jù)碎石樁的半徑參數(shù)，對其具體值加以計算確定，進而推導(dǎo)出碎石樁周圍土體達到“被動極限平衡”時的極限平衡條件，最終計算出極限約束力相關(guān)參數(shù)[4]。

3）墊層擴散法。墊層擴散法主要針對換填處理法下的軟土地基相關(guān)參數(shù)計算。計算軟基沉降的方法為分層總和法，計算路堤邊坡穩(wěn)定性進的方法為圓弧滑動法。

3.4 科學(xué)選擇處理技術(shù)

在科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展下，軟基處理技術(shù)也開始多樣化發(fā)展，為公路路基路面施工中軟基處理提供了更多的選擇。為了確保公路路基路面施工的合理性，科學(xué)選擇軟基處理技術(shù)至關(guān)重要。施工單位應(yīng)首先根據(jù)工程施工要求和周期規(guī)劃，對比分析并選擇合理的軟基處理技術(shù)，確保該技術(shù)在應(yīng)用過程中能夠如期完成處理任務(wù)，保證軟基處理的質(zhì)量。其次，施工單位應(yīng)充分考慮技術(shù)的經(jīng)濟效益，根據(jù)工程投資規(guī)劃進行科學(xué)選擇，避免因技術(shù)選擇不當(dāng)增加工程施工成本。

3.5 提高施工人員專業(yè)能力

施工人員的專業(yè)能力直接決定軟基處理施工效果，在處理技術(shù)多樣性的環(huán)境下，不同的公路路基路面施工項目有著不同的施工要求和重點，施工人員必須具備較高的專業(yè)能力素質(zhì)，并具備豐富的經(jīng)驗，才能針對施工工程制定更加合理、準(zhǔn)確的處理方案。在工作中，應(yīng)加強施工人員培訓(xùn)，使其在了解學(xué)習(xí)專業(yè)知識、相關(guān)法律法規(guī)的基礎(chǔ)上，多加實戰(zhàn)演練，提升現(xiàn)場分析和應(yīng)用能力，全面提高軟基處理水平和路面施工效果。在此基礎(chǔ)上，激發(fā)施工人員的創(chuàng)新意識和能力，并為其提供創(chuàng)新模擬實踐環(huán)境，使得施工方案更具創(chuàng)新性、專業(yè)性和科學(xué)性，不斷提升公路路基路面施工中軟基處理水平。

4 結(jié)論

綜上所述，軟基處理是公路工程建設(shè)中必須解決的重點問題，直接關(guān)系到公路后期運行質(zhì)量和交通出行安全。在公路路基路面施工中，軟基處理方式多種多樣，包括換土墊層法、強夯加固技術(shù)、粉煤灰碎石樁加固技術(shù)等，在應(yīng)用中各具特點和優(yōu)勢，且作用效果各有不同。為了提高軟基處理質(zhì)量，還應(yīng)加強地質(zhì)勘察、充分考慮載荷水平、全面確定各項參數(shù)、科學(xué)選擇處理技術(shù)，采取科學(xué)監(jiān)管措施，充分發(fā)揮軟基處理技術(shù)作用，確保公路建設(shè)順利進行。