濕陷性軟土區(qū)公路路基加固施工處理技術(shù)

陽海龍

摘要：路基是公路的基礎(chǔ)，需要有足夠的穩(wěn)定性和安全性。路基加固是濕陷性軟土區(qū)公路工程中必不可少的施工環(huán)節(jié)，對解決濕陷性軟土區(qū)公路路基變形問題具有重要作用。采用分層法對公路路基淺層的濕陷性軟土實施開挖，然后采用注漿法，對路基底層的濕陷性軟土進行加固處理，根據(jù)配合比設(shè)計對路基回填并強夯處理，以此完成濕陷性軟土區(qū)公路路基加固施工處理。實例分析結(jié)果表明：經(jīng)本文技術(shù)處理后，公路路基沉降量和水平位移量均在合理范圍內(nèi)，符合規(guī)范要求，取得了良好的路基加固效果。

關(guān)鍵詞：濕陷性軟土；路基加固處理；分層法；注漿法；強夯施工

0? ?引言

濕陷性軟土在國內(nèi)分布范圍比較廣泛，主要分布在河口灣、沼澤以及湖泊等地區(qū)，濕陷性軟土物理力學(xué)性質(zhì)獨特，具有低透水性、高可壓縮性、低強度以及高含水量等特點。濕陷性軟土區(qū)由于土壤松散，水分含量較高，容易發(fā)生地基沉降和失穩(wěn)，造成公路基礎(chǔ)設(shè)施的承載能力不足，導(dǎo)致沉降等安全隱患。

路基是公路的基礎(chǔ)，需要有足夠的穩(wěn)定性和安全性。這就需要路基有較強的強度，能夠抵抗行車荷載，如果公路路基產(chǎn)生較大的變形，不僅會影響公路的正常使用，而且還會引起公路路面開裂、橫坡變緩以及橋頭跳車等問題。

通常情況下，在公路建設(shè)選取路線時，都要盡可能避開濕陷性軟土區(qū)域，但是也有一些公路建設(shè)無法避開濕陷性軟土地區(qū)，因此在建設(shè)過程中需要對路基進行正確的加固處理，以此保證濕陷性軟土區(qū)公路使用壽命和穩(wěn)定性。

盡管國內(nèi)在公路路基加固施工處理方面展開了大量研究，同時也取得了一定的研究成果，但是濕陷性軟土區(qū)公路工程質(zhì)量問題依舊存在，路基加固效果不夠理想，多數(shù)情況下處理后的路基變形仍然比較嚴(yán)重，處理技術(shù)存在一定的優(yōu)化空間。基于上述分析，本文提出一種新的濕陷性軟土區(qū)公路路基加固施工處理技術(shù)。

1? ?路基加固施工處理技術(shù)設(shè)計

根據(jù)濕陷性軟土區(qū)公路路基加固處理需求，此次采用濕陷性軟土濕陷性軟土換填+注漿加固施工處理方案。施工處理主要分為公路路基濕陷性軟土開挖、注漿加固、路基填石及強夯處理4個環(huán)節(jié)，以下將從該4個方面出發(fā)，對具體處理技術(shù)進行詳細(xì)說明。

1.1? ?公路路基濕陷性軟土開挖

考慮到濕陷性軟土區(qū)公路路基加固處理要求較高，采用換填法將公路路基底面以下較淺的濕陷性軟土層挖去，將其換填為質(zhì)地堅硬且穩(wěn)定性良好的材料[1]。

1.1.1? ?開挖前準(zhǔn)備

在軟土開挖施工前，用GPS放樣施工路段的首、尾和中線，然后用石灰撒出路基開挖線。開挖線應(yīng)根據(jù)開挖深度計算放坡的寬度，保證路基開挖后坡度符合要求[2]。

1.1.2? ?開挖操作要點

由于換填法的處理深度在3.5m以下，因此在開挖過程中需將挖深控制在1.5～3.5m之間，具體挖深需要結(jié)合實際情況確定。

采用分層法對路基濕陷性軟土層開挖，將土層分為三層，首層開挖深度為0.5m。采用人工施工法。由施工人員從路段一端開始向另一端開挖，公路路基放坡15°左右[3]。當(dāng)挖長能夠進入2～3臺挖掘機時，進行第二層濕陷性軟土層開挖，挖深控制在0.5～1m之間。采用機械施工挖，利用挖掘機對第二層和第三層濕陷性軟土挖出，直至達到設(shè)計挖深為止。

1.2? ?注漿加固

路基開挖只是對路基淺層的濕陷性軟土挖除，考慮到無法實現(xiàn)對路基底部濕陷性軟土全部挖除，故在上述基礎(chǔ)上，采用注漿法對深層的濕陷性軟土進行注漿加固[4]。

1.2.1? ?準(zhǔn)備工作

在鉆機鉆孔前，要進行設(shè)備的檢查和維修工作，填寫檢修記錄，并且檢查工作平臺，保證鉆機施工作業(yè)平臺水平。確保鉆機對位與設(shè)計鉆孔中心位置的誤差不得大于2cm[5]。

1.2.2? ?鉆孔

采用干挖法進行鉆孔，根據(jù)設(shè)計勘測地質(zhì)情況對不同的地質(zhì)情況，采用不同的鉆進速度和鉆壓。在濕陷性軟質(zhì)粘土層、黃土層、卵石層、砂礫層等濕陷性地層，采用低壓快速鉆進，鉆壓控制在5.55～7.55MPa，進尺速度為10～15m/h，鉆孔深度控制在10～30m，孔徑為1.55～2.15m之間，孔位間距控制在3.5～4.5m之間[6]。

1.2.3? ?制備水泥砂漿

鉆孔完成后，使用水、水泥制備水泥砂漿，將水泥砂漿水灰比控制在53%，將制備好的水泥砂漿注入到孔內(nèi)[7]?？變?nèi)注漿前，檢查孔底沉渣厚度，確保沉渣厚度滿足設(shè)計要求，并對孔底、孔壁情況留存影像資料[8]。

1.2.4? ?注漿

使用注漿泵將水泥砂漿注入到鉆孔內(nèi)，注漿泵壓控制在10.25～11.25MPa之間，壓力過大會容易出現(xiàn)溢漿現(xiàn)象，壓力過小則會影響到施工效果，因此要對泵壓進行嚴(yán)格把控。

漿液達到設(shè)計高度后，使用封孔器進行封孔。孔內(nèi)漿液在壓力作用下，向四周濕陷性軟土滲入，以此增強路基濕陷性軟土層強度，從而加固公路路基。

1.3? ?路基填石及強夯、碾壓處理

在注漿加固基礎(chǔ)上，將其之前挖出的濕陷性軟土換填為強度較高的石料，石料組成為粒徑小于10.55mm河砂+15.45～55.62mm石灰?guī)r+普通碳酸鹽水泥。

1.3.1? ?路基填石

路基填石施工前，首先分層培兩側(cè)包邊土，總厚度稍大于每層路基壓實厚度，寬度不小于60cm，包括超填30cm。若采用硬巖石料，則先碼兩側(cè)，再推鋪中間[9]。填石路基采用自卸汽車從一頭上料向前推進，硬巖石料填筑的路提應(yīng)進行兩側(cè)碼砌，碼砌在包邊土完成后進行，碼砌寬度不小于1m。

1.3.2? ?強夯處理

對于同一區(qū)域大面積施工，當(dāng)需分次施工時，在施工區(qū)域的外側(cè)區(qū)域應(yīng)立側(cè)模，以保證路基填石外邊緣的壓實。每次施工面積的目標(biāo)值為2000m2。

路基填石施工過程中，段落長度不小于100m時，每隔2.0m分層對路堤采用沖擊碾壓補強夯實。段落長度小于100m時，每隔2.0m分層對路堤采用重夯處理，重夯單擊夯擊能要求到達300kN·m。沖擊碾壓或重夯的處理范圍，為橋頭濕陷性黃土厚度≤5m的地基，選取一段具有代表性的路段進行試夯。

1.3.3? ?碾壓

攤鋪完成后，用履帶機械或靜壓壓路機穩(wěn)壓1～2遍，穩(wěn)壓順序為先兩側(cè)（即靠路肩部分）后中間。當(dāng)路基表面沒有明顯的車輪印跡時，停止履帶機械或靜壓壓路機穩(wěn)壓，改用CHAH-A5F5X型號雙鋼輪壓路機進行路基攤鋪料碾壓作業(yè)。

碾壓分出壓、復(fù)壓和收面3次進行，每次碾壓的速度有所差異，初壓、復(fù)壓和收面3次碾壓速度分別為2.55～3.25km/h、2.15～2.45km/h、1.75～1.95km/h，碾壓速度逐漸減小[10]。

攤鋪料碾壓過程中，壓路機重疊寬度不大于20cm，地面至下路床底10m，并同時在路床0.3m、1.2m處及每補強夯實6m時鋪設(shè)一層土工格柵。

1.3.4? 檢驗

濕陷性軟土路基換填及強夯完成后，施工單位質(zhì)檢自檢小組檢測合格后，再報業(yè)主進行檢驗，待檢驗合格后開展下一段公路路基加固施工，以此完成濕陷性軟土區(qū)公路路基加固施工處理。

2? ?工程實例應(yīng)用分析

2.1? ?工程概況

本文以J公路路基工程為工程背景進行分析研究。該工程施工路段全長3751.62m，互通連接線長9.06km，公路路基寬度為33.15m，公路等級為雙向四車道高速公路，設(shè)計行車速度為100km/h，設(shè)計車輛荷載為公路I級，主要工程量為公路路基加固施工。

路線方案兩端均為沖洪積傾斜平原區(qū)、地形較為平坦；中部為管涔山山脈、地勢高峻，海拔高程在1145.5～1436.0m之間。

根據(jù)區(qū)域地形地貌特征可知，該工程施工區(qū)為山前洪積扇地貌單元，從出露地層剖面看，洪積扇的底部由黏土和粉質(zhì)黏土組成，垂直向上物質(zhì)顆粒逐漸變粗，表層多砂礫石。地表部分地帶為第四系坡洪積黃土覆蓋，厚度在5～30m不等，具有弱、中等濕陷性，其下為古生界奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r、泥灰?guī)r，且部分區(qū)域基巖直接祼露。

鑒于該公路路基土質(zhì)為濕陷性軟土，公路路基容易發(fā)生沉降變形，故采用上述處理技術(shù)對該公路路基進行加固施工。

2.2? ?處理效果與討論

沉降是濕陷性軟土區(qū)公路路基加固施工處理質(zhì)量重要檢測指標(biāo)，同時也是處理過程中重要監(jiān)測項目，因此在完成路基加固施工處理后，需對公路路基沉降量進行測量。

2.2.1? ?路基沉降檢測

隨機選擇8個路段作為檢測路段，路段長度為200m，每個路段各布設(shè)10個測點，利用KHFAG-A45F測量儀對公路路基沉降量進行測量，使用電子表格記錄測量數(shù)據(jù)。濕陷性軟土區(qū)公路路基沉降測量結(jié)果如表1所示。

根據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3610-2019）規(guī)定，公路路基最大沉降量不能超過55.45mm，否則視為質(zhì)量不合格。觀察表1可知，在完成路基加固施工處理后，路基最大沉降量僅為6.42mm，在規(guī)定范圍內(nèi)，符合《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3610-2019）中質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)，證明該公路路基不存在沉降問題。

2.2.2? ?路基水平位移測量

為了進一步驗證公路路基加固施工處理效果，選擇水平位移作為路基質(zhì)量第二評價指標(biāo)，在施工后使用KHFFG-A488型測量儀，每隔20d對路基水平位移定點測量，直到160d為止。使用電子表格對測量數(shù)據(jù)記錄，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

根據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3610-2019）規(guī)定，公路路基最大水平位移量不能超過40.55mm，否則視為質(zhì)量不合格。觀察表2可知，在完成路基加固施工處理140d后，路基水平位移量基本穩(wěn)定在5.2mm左右，在質(zhì)量要求范圍內(nèi)，符合《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3610-2019）中質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)，證明該公路路基不存在水平位移問題。

綜上所述，本次處理具有良好的路基加固效果，應(yīng)用的處理技術(shù)可以有效保證施工質(zhì)量，能夠有效克服濕陷性軟土區(qū)公路路基變形。

3? ?結(jié)束語

公路路基產(chǎn)生較大的變形，不僅會影響公路的正常使用，而且還會引起公路路面開裂、橫坡變緩以及橋頭跳車等問題。路基加固是濕陷性軟土區(qū)公路工程中必不可少的施工環(huán)節(jié)，對解決濕陷性軟土區(qū)公路路基變形問題具有重要作用。

此次結(jié)合實際工程案例，在原有處理技術(shù)基礎(chǔ)上對其進行了改良與創(chuàng)新，形成了一個新的路基加固處理工藝，有效提高了濕陷性軟土區(qū)公路路基穩(wěn)定性，解決了濕陷性軟土區(qū)公路路基變形問題，提高了濕陷性軟土區(qū)公路路基加固施工處理技術(shù)水平，可為實際工程提供技術(shù)支撐，同時也為該方面技術(shù)研究提供了參考依據(jù)。

本文設(shè)計的施工工藝目前尚處于初步探索階段，尚未在實際工程中得到大量的實踐與應(yīng)用，在某些方面或許存在不足，今后將在技術(shù)優(yōu)化設(shè)計方面展開進一步研究，以期取得更好的路基加固效果。

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