公路施工中特殊路基處理方法研究

佟慶蘇

（營口市交通技術(shù)工程有限公司，遼寧 營口 115000）

為加快公路工程建設(shè)進度，我國每年都會投入大量的人力、物力與財力，但公路工程施工作業(yè)直接受到自然環(huán)境的影響，尤其是在復雜地質(zhì)地貌條件下，施工技術(shù)工藝就成為工程建設(shè)進度與質(zhì)量的核心要素，若施工單位采用的技術(shù)手段不夠先進，則整體施工進度將難以達到預(yù)期目標，企業(yè)施工效率低下，公路工程的經(jīng)濟效益也會大幅降低?，F(xiàn)如今，特殊地質(zhì)環(huán)境下的路基處理措施已成為眾多施工單位的關(guān)注重點，相關(guān)從業(yè)人員也在積極尋找更為妥善的工藝方案，以求消除特殊地質(zhì)條件對公路工程建設(shè)帶來的負面影響。

1 我國公路工程路基建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)

1.1 施工環(huán)境更為復雜，作業(yè)建設(shè)難度不斷增加

復雜多變的地質(zhì)環(huán)境直接影響公路工程路基建設(shè)工作，傳統(tǒng)技術(shù)工藝已無法有效解決實際作業(yè)階段面臨的困境與挑戰(zhàn)。與此同時，社會經(jīng)濟的快速發(fā)展也對交通運輸體系提出了更高要求，且公路工程為避免影響城市規(guī)劃與發(fā)展，其線路相對偏僻，進而造成施工單位在人力、物力等資源調(diào)度上難以達到足夠效率，項目周期不斷延長，作業(yè)地點分散、現(xiàn)場作業(yè)難度不斷增加、施工資源調(diào)度難以跟進。

此外，我國耕地資源十分緊張，因此，公路工程建設(shè)也要重點考慮對現(xiàn)有耕地的保護。復雜地勢環(huán)境下，為避免道路坡度過大，縮短公路里程，施工單位需按要求完成橋梁架設(shè)，而在這一過程中，無論是設(shè)計工作，抑或是現(xiàn)場施工，均要保持較高的技術(shù)水平。但實際設(shè)計階段卻很難考慮到所有的情況，施工單位應(yīng)配備高水平作業(yè)團隊，一線施工技術(shù)人員及管理者應(yīng)結(jié)合具體情況，制定幾套切實可行的施工策略，在經(jīng)過審核確認后，再進行施工，而這一流程也會大幅削減施工建設(shè)效率，增大施工難度。[1]在市場經(jīng)濟環(huán)境下，公路工程施工單位對經(jīng)濟利潤十分看重，為實現(xiàn)利潤最大化，施工單位應(yīng)加快技術(shù)工藝創(chuàng)新，在保證質(zhì)量的情況下，保障現(xiàn)場施工安全，縮短工期。但是，很多施工單位的人力資源架構(gòu)及組織管理模式存在諸多疏漏，其實際管理效能與作業(yè)水平并不能適應(yīng)復雜環(huán)境下公路工程建設(shè)需求，尤其是特殊地質(zhì)環(huán)境下的路基處理，區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展活力也因此受到很大的影響。

1.2 外界因素對公路工程的沖擊作用很強

公路工程建設(shè)完成后，需長期承受過往車輛的反復碾壓，并同時面對自然氣候環(huán)境形成的負面沖擊，而這些外界因素形成的不良干擾也導致公路工程的結(jié)構(gòu)強度緩慢下降，其質(zhì)量與可用壽命大幅降低，尤其是公路橋梁與常規(guī)道路連接結(jié)構(gòu)，很容易出現(xiàn)橋頭跳車等惡性問題。對于公路工程而言，溫度與材料是影響特殊路基處理的關(guān)鍵因素。公路路基施工階段，施工人員需重視混凝土材料的配比是否合適，分析混凝土的實際固定作用，分析特殊路基處理環(huán)節(jié)相關(guān)材料對路基結(jié)構(gòu)的改善效果。

2 凍土區(qū)域路基處理措施

2.1 凍土區(qū)域路基處理現(xiàn)狀

我國凍土區(qū)域分布廣泛，若區(qū)域土層溫度低于0℃，且土層中水分含量較高，這些水分會凍結(jié)成冰，此時，一旦外界環(huán)境溫度發(fā)生改變，土層形態(tài)也會發(fā)生較大變化。冬季，環(huán)境溫度較低，區(qū)域土層將變成類似冰塊的堅硬結(jié)構(gòu)，且體積會伴隨溫度下降而增大，頂推上層路基與路面。而在夏季，凍土層融化，體積縮小，土層結(jié)構(gòu)強度大幅下降，進一步引發(fā)路基結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降，路面變形、塌陷或破裂。我國凍土區(qū)域可分為季節(jié)性凍土與多年凍土，季節(jié)性凍土多分布在北方地區(qū)，而多年凍土多分布在青藏高原，且面積廣闊，其對區(qū)域公路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)影響巨大。

2.2 凍土區(qū)域路基施工及處理對策

為避免季節(jié)性凍土對路基結(jié)構(gòu)帶來的不良影響，施工單位應(yīng)從區(qū)域地質(zhì)環(huán)境實際特征角度著手，在路堤底部設(shè)置斷層，隔斷土層毛細水上升，避免凍土層融化時路基結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降問題。凍土層施工作業(yè)盡量采取保護措施，可采取塊石路基結(jié)構(gòu)措施，在路基底部填筑指定厚度的塊石，隨后在其上部鋪設(shè)路基。塊石層可對路基形成有效的保護力量，冬季，塊石層可快速排出路基中的熱量，并削減凍土層對路基與路面的頂推作用；夏季，塊石層可阻止凍土層對熱量的吸收，起到良好的冷卻作用，路基下層的土層溫度降低，如此可保證路基結(jié)構(gòu)強度，以免其質(zhì)量與可用壽命受到影響。[2]

3 軟土型特殊路基的處理措施

3.1 軟土型特殊路基的基本介紹

軟土型特殊路基在我國公路工程建設(shè)作業(yè)中十分常見，軟土區(qū)域土層強度較低，且壓縮含量較大，一旦其內(nèi)部水分含量發(fā)生變化，其形態(tài)特征也會隨之改變，若公路工程施工單位采用的技術(shù)措施不夠合理，則路基結(jié)構(gòu)的整體強度將難以達到設(shè)計標準，并進一步引發(fā)路面開裂、塌陷、路基下滑等諸多嚴重后果，直接危害過往車輛的行車安全，極大地影響區(qū)域交通運輸體系的正常運行，阻礙區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。通常情況下，軟土型特殊路基處理多采用水泥土攪拌樁處理法、排水處理法或固化劑處理法等，施工單位可結(jié)合實際地質(zhì)特點與工程作業(yè)需求，針對性地采用相應(yīng)的處理工藝。

3.2 軟土型特殊路基的處理措施

3.2.1 水泥土攪拌樁處理法

水泥土攪拌樁處理法應(yīng)用期間，施工單位應(yīng)按要求配置攪拌樁機，將水泥注入指定土層中，并在設(shè)備輔助下完成攪拌，待水泥凝固后，土層性質(zhì)將發(fā)生改變，其硬度與穩(wěn)定性將大幅提高。水泥土攪拌樁處理法是固化劑處理法的重要分支，其以水泥作為固化劑，處理速度快，作業(yè)簡便高效，設(shè)備投入較低且路基強度改善效果明顯，因此，水泥土攪拌樁處理法在軟土型特殊路基處理中十分常見。此外，水泥土攪拌樁處理法亦可分為濕法與干法兩種。濕法作業(yè)模式中，施工單位需要將配置好的水泥砂漿注入軟土土層中，其優(yōu)點在于水泥砂漿可與路基下層原有土層有效混合，可快速改變其物理性質(zhì)與化學性質(zhì)，方便后續(xù)作業(yè)施工。濕法作業(yè)模式下，施工單位需等待混凝土凝結(jié)，方可進行路基作業(yè)，整體作業(yè)周期相對較長。干法作業(yè)模式中，施工單位可將水泥干粉直接噴進軟土土層之中，讓水泥干粉與原有的軟土進行混合，水泥凝固時間非常短，但水泥干粉與軟土的混合效果不佳，不便于二次攪拌，軟土改良效果并不理想。[3]

3.2.2 固化劑處理法

除常規(guī)的水泥土攪拌樁處理法外，固化劑處理法也是一種相對高效的軟土型特殊路基處理措施，技術(shù)應(yīng)用期間，施工單位應(yīng)將特定的固化劑與作業(yè)區(qū)域軟土進行攪拌混合，此時，軟土層的原有物理性質(zhì)與化學性質(zhì)將發(fā)生改變，并可在土層中形成網(wǎng)狀鏈接，土層的整體強度大幅提升，且土層物理形態(tài)也將保持良好的穩(wěn)定性。通常情況下，固化劑處理法多應(yīng)用于有機物質(zhì)含量較多的軟土層中，施工單位可在固化劑中使用無機鹽，如此可改變軟土層的物質(zhì)構(gòu)成，強度將得到改善。與此同時，固化劑處理法使用的無機鹽呈堿性，而這些無機鹽可在固化劑與土層發(fā)生化學反應(yīng)時起到催化劑的作用，進一步改善固化反應(yīng)活性，固化劑與原有軟土之間的黏結(jié)效果大幅提升。與此同時，固化劑處理法亦可在固化劑中加入一定量的活性劑，如此不僅可改善土層內(nèi)部的粘連性，亦可有效去除土壤中的雜質(zhì)，促使土壤硬化。

4 膨脹土型特殊路基的處理措施

膨脹土特殊路基多指區(qū)域土層為黏土，此類土層物理性質(zhì)很不穩(wěn)定，且具有失水收縮、遇水膨脹的特點，常規(guī)工程處理措施很難保證膨脹土區(qū)域路基穩(wěn)定性。此外，膨脹土層密度很大，在含水量較低的情況下承載能力非常強，若采用傳統(tǒng)檢測方式，施工單位很容易對其產(chǎn)生誤解，認為區(qū)域土層具備良好的作業(yè)條件。但以長遠角度分析，膨脹土在吸水與失水過程中，其體積將發(fā)生較大改變，路基結(jié)構(gòu)形態(tài)也會發(fā)生變化，路面開裂，甚至路基移位等問題也會隨之出現(xiàn)。膨脹土型特殊路基多采用土壤混合技術(shù)，抑或是路基填筑換填技術(shù)進行處理，此類工程技術(shù)相對簡單，多數(shù)施工單位可快速掌握，本文不做贅述。

5 濕陷黃土型特殊路基的處理措施

濕陷黃土型特殊路基對于路基穩(wěn)定性而言十分不利，此類土層中含有大量碳酸鹽與硫酸鹽物質(zhì)，這些物質(zhì)遇水溶解，可溶性極強，這就導致區(qū)域土層一旦受到水體沖刷，就很容易溶入水中，進一步引發(fā)路基塌陷事故。通常情況，濕陷黃土型特殊路基的土層多呈現(xiàn)黃色或黃褐色，其土層中干粉含量超過60%，一旦遇到潮濕環(huán)境，抑或是自然降水，很容易出現(xiàn)侵蝕問題，而這些特征對于公路路基建設(shè)而言十分不利，若強行施工，將帶來極為嚴重的安全隱患。濕陷黃土型特殊路基土層處理可從疏導水與攔截水兩個層面作為切入點，并同時分析土層之下是否含有地下水。濕陷黃土型特殊路基多采用換填處理法或強夯處理法進行處理。

5.1 換填處理法

換填處理法在濕陷黃土型特殊路基處理作業(yè)中十分常見，實際應(yīng)用期間，施工單位需要將路基中含有黃土層的土壤全部挖除掉，并同步填筑穩(wěn)定性強且密度大的新材料。換填處理法場景適應(yīng)能力非常強，實用價值高，實際作業(yè)投入相對較少，施工單位可就地取材，工程整體投入亦可得到控制，施工質(zhì)量可得到保障。但換填處理法應(yīng)用期間也要考慮到黃土層的實際厚度，若厚度過大，則換填處理法消耗的作業(yè)時間與成本將大幅上升，且挖除作業(yè)產(chǎn)生的多余廢土也會對區(qū)域生態(tài)環(huán)境帶來巨大壓力。[4]

5.2 強夯處理法

強夯處理法是一種相對傳統(tǒng)，但是技術(shù)體系十分成熟的特殊路基處理對策。濕陷黃土型特殊路基處理階段，強夯處理法可有效改善土層密度，而在實際應(yīng)用期間，施工單位也要注意黃土層實際含水量的分析與控制。強夯處理法即利用夯錘對作業(yè)區(qū)域進行反復錘擊，如此可提升土層密度，讓土層構(gòu)造更為緊實，承載力也會得到提升。強夯作業(yè)期間，黃土層中的空氣空隙可促使土層中的水分快速排出，土層的結(jié)構(gòu)強度大幅提高。公路工程施工期間，強夯處理法可明顯改善黃土層的承受能力，因此，強夯作業(yè)法可有效應(yīng)用于濕陷黃土型特殊路基處理作業(yè)。

6 公路特殊路基的施工效率提升對策

6.1 注重施工技術(shù)創(chuàng)新與升級

隨著我國科學技術(shù)的快速發(fā)展，公路工程路基處理工藝也在不斷進步，但是，諸多公路工程在路基處理層面仍存在很多不足，因此，對于公路工程施工單位而言，應(yīng)不斷加大技術(shù)創(chuàng)新力度，結(jié)合實際工程需求，注重技術(shù)升級與改造。

公路工程施工單位應(yīng)依照作業(yè)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境特點，以及地形地貌特征，制定合適的公路工程建設(shè)方案，最大限度地保證公路工程的社會經(jīng)濟效益，并同時控制公路工程的作業(yè)周期與成本投入，建立良好的組織管理體系，注重管理效率與運營成本。此外，施工單位應(yīng)組織專業(yè)技術(shù)團隊，重視技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用分析，進一步完善施工前的勘測與準備工作，制定合理的施工計劃、設(shè)計圖紙與合同文件，以保障公路工程建設(shè)質(zhì)量及施工安全為目標，持續(xù)優(yōu)化施工方案，節(jié)約成本投入，最終實現(xiàn)利潤最大化。

6.2 構(gòu)建更完善的施工技術(shù)創(chuàng)新體系

創(chuàng)新是一個企業(yè)得以持續(xù)發(fā)展的根本，因此，各地方政府應(yīng)充分發(fā)揮其市場引導能力，大力鼓勵行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，為產(chǎn)學研體系構(gòu)建掃清障礙，建立扶持政策，對創(chuàng)新企業(yè)進行扶持與獎勵，進一步激發(fā)施工單位技術(shù)創(chuàng)新熱情，并進一步控制其技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)成本。

同時，各地方政府可整合多方資源，為各類施工單位建立更為有效的技術(shù)溝通平臺，建立技術(shù)輔助單位，幫助各類施工單位及時處理作業(yè)期間遇到的技術(shù)難題，并同時組織權(quán)威專家進行分析，有效推進公路工程路基處理措施改革。[5]

7 結(jié)語

綜上所述，我國交通運輸壓力連年增加，交通環(huán)境質(zhì)量要求也變得愈發(fā)嚴格，在此背景下，公路工程施工單位及施工從業(yè)者面臨著巨大的挑戰(zhàn)。為有效解決特殊路基作業(yè)環(huán)境對公路工程社會經(jīng)濟效益帶來的不良影響，施工單位與從業(yè)人員應(yīng)持續(xù)加強特殊地質(zhì)環(huán)境下的路基作業(yè)模式分析工作，積極采取更為先進的技術(shù)工藝，并以實際工程為核心，注重技術(shù)創(chuàng)新與改革，結(jié)合實際分析問題，尋找最佳的處理對策，最大限度地保證公路路基工程建設(shè)質(zhì)量，延長其可用壽命，提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性。