淺析公路工程軟基處理技術(shù)及質(zhì)量控制

［摘 要］我國幅員遼闊，一方面充分展現(xiàn)了我國地大物博的特性，另一方面也導(dǎo)致我國東西南北地質(zhì)條件差異較大，從而形成了一方水土養(yǎng)育一方人的地理格局。在這樣的地理環(huán)境基礎(chǔ)下，我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也需要“因地制宜”，并結(jié)合當(dāng)下綠色、可持續(xù)發(fā)展的國策來進(jìn)行。本文通過對國內(nèi)外綠色施工現(xiàn)狀進(jìn)行簡單闡述，以公路工程施工作為切入點(diǎn)，結(jié)合在公路工程施工中常常需要考慮的軟土地基問題進(jìn)行研究，提出合適的軟基處理技術(shù)及施工質(zhì)量控制措施，以期為后續(xù)軟基工程的實(shí)施提供一些參考和思路。

［關(guān)鍵詞］公路工程；軟基處理技術(shù)；質(zhì)量控制

［中圖分類號］U41文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

軟基處理的目的是防止在后續(xù)建筑施工過程中以及建筑后地基下沉拉裂，進(jìn)而導(dǎo)致建筑物本身不穩(wěn)定事故的發(fā)生，對“軟弱”的地基進(jìn)行加固處理的一種方法。通過對地基加固使得地基的沉降變得堅(jiān)固，從而提高建筑的穩(wěn)定性和安全性。以沿海地區(qū)為例，由于當(dāng)?shù)剀浲翆觾?nèi)的含水量較內(nèi)陸而言偏大，并且腐蝕性物質(zhì)的含量也遠(yuǎn)高于內(nèi)陸地區(qū)，故沿海地區(qū)的土質(zhì)對外界環(huán)境變化所產(chǎn)生的抵抗能力是比較弱的，因此沿海的公路工程施工建設(shè)就必須要考慮軟基處理的問題［1］。如果軟基處理不當(dāng)，就極有可能出現(xiàn)地基下陷的工程質(zhì)量問題，導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生。目前，我國在基建領(lǐng)域?qū)G色施工提出了明確的指導(dǎo)意見和具體的參考細(xì)則，包括施工地區(qū)周邊環(huán)境保護(hù)、施工能源消耗、揚(yáng)塵防治等一系列內(nèi)容。因此，無論是出于對環(huán)境綠色施工可持續(xù)建設(shè)還是工程施工技術(shù)的角度而言，對軟土地基進(jìn)行技術(shù)處理在工程建設(shè)領(lǐng)域都是必須要考慮的重要環(huán)節(jié)之一。

1 國內(nèi)公路工程施工現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)工程綠色施工現(xiàn)狀

自2001年7月北京申奧成功以來，我國貫徹綠色環(huán)保理念并將其運(yùn)用在各個領(lǐng)域，其中包括綠色建設(shè)和綠色施工。到2007年9月，建設(shè)部（后組建為住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部）發(fā)布了《綠色施工導(dǎo)則》，促進(jìn)我國建筑行業(yè)綠色發(fā)展，對建筑工程的施工提供了指導(dǎo)性意見和環(huán)保要求，并以北京作為首批試點(diǎn)城市開始實(shí)施該導(dǎo)則。近年來，我國建筑領(lǐng)域?qū)τ诰G色環(huán)保的應(yīng)用比例逐漸提高，并取得了許多顯著的成績。比如：在杭州“落戶”的全球第一家集低碳科技普及、綠色建筑展示、低碳學(xué)術(shù)交流和低碳信息傳播等職能為一體的公益性科普教育機(jī)構(gòu)——中國杭州低碳科技館；我國與新加坡共同打造的戰(zhàn)略性合作項(xiàng)目——中新天津生態(tài)城，展示了兩國對全球氣候變化和節(jié)約環(huán)境資源的決心，同時為全球各國在環(huán)境、能源保護(hù)方面提供了優(yōu)秀的示范。我國的施工理念也轉(zhuǎn)變?yōu)橐詽M足人們基礎(chǔ)要求為前提，提高建筑未來的可使用周期以及給人們生活帶來積極影響。時至今日，綠色的施工和建設(shè)理念已經(jīng)貫穿我國基建的各個環(huán)節(jié)，無論是建設(shè)場地?fù)P塵控制還是建筑材料如高樓外墻玻璃的選擇，都圍繞著可持續(xù)發(fā)展來進(jìn)行。

盡管如此，我國在綠色施工的推進(jìn)過程中仍然存在一些問題。部分建筑單位對綠色施工的理解僅僅停留在表面，在實(shí)際施工過程中對于施工材料和施工器械的使用并不考慮是否環(huán)保，并且在施工場地內(nèi)隨意排放建筑廢水；部分建筑施工企業(yè)由于技術(shù)水平受限，對于綠色環(huán)保施工技術(shù)的掌握程度也較低，加之建筑行業(yè)工業(yè)化信息化的發(fā)展還有待提高，我國在綠色施工方面依舊任重而道遠(yuǎn)。

1.2 國內(nèi)公路施工現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)基建施工整體水平在國際上處于較為領(lǐng)先的地位，但是依然存在需要深刻認(rèn)識并加以探討的問題。對于項(xiàng)目施工而言，最為重要的當(dāng)屬對施工現(xiàn)場的管理，施工現(xiàn)場是建材使用以及人員施工的關(guān)鍵場所，對施工現(xiàn)場的管理必須要科學(xué)化、精細(xì)化，從管理的角度提高施工團(tuán)隊(duì)的施工質(zhì)量和施工效率。部分項(xiàng)目的成本控制不嚴(yán)格，項(xiàng)目中后期超預(yù)算的情況時有發(fā)生［2］。項(xiàng)目對于基建企業(yè)來說是盈利的主要來源之一，對于項(xiàng)目成本的控制則是決定項(xiàng)目最終盈利水平的重要手段，各施工單位需要在綠色施工的基礎(chǔ)上，科學(xué)、合理地使用各種建材，并按照項(xiàng)目周期進(jìn)度對項(xiàng)目富余的人力資源向其他項(xiàng)目傾斜，從而提高工程的經(jīng)濟(jì)效益，通過科學(xué)的評估和進(jìn)度管理標(biāo)準(zhǔn)提高施工效率，減少人力資源的浪費(fèi)。部分項(xiàng)目施工進(jìn)度把控不嚴(yán)格，而項(xiàng)目施工進(jìn)度是確保工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益最大化的重要衡量指標(biāo)，如果進(jìn)度嚴(yán)重超期，會很大程度上影響項(xiàng)目尾款甚至是產(chǎn)生其他嚴(yán)重的社會影響。對于我國的公路工程施工來說，這類復(fù)雜性的工程對于技術(shù)范圍的考慮和資金的需求都是比較大的，除了必要的考慮工程設(shè)計圖紙、工程需要處理的相關(guān)技術(shù)性問題、軟基處理等，還需要有專業(yè)的骨干管理人員對項(xiàng)目的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行必要的監(jiān)督控制，至少保證項(xiàng)目按照原定計劃順利完工，避免出現(xiàn)項(xiàng)目延期的情況。此外，還需要建立和完善項(xiàng)目的質(zhì)量監(jiān)督管理體系，以項(xiàng)目安全管理為基礎(chǔ)，構(gòu)建全方位的項(xiàng)目管理方案，在工程施工前，嚴(yán)格把控各方質(zhì)量，包括對施工材料和施工人員的把控，最后還要確定好明確的施工流程和預(yù)期施工目標(biāo)，這樣才能將整個公路工程施工團(tuán)隊(duì)管理好，把工程建設(shè)好。

2 常用的軟基處理技術(shù)

公路工程包含對路基、路面、公路橋涵和隧道，公路渡口及公路防護(hù)、排水和附屬設(shè)施等的項(xiàng)目施工，不同的項(xiàng)目對應(yīng)的質(zhì)量管理辦法和要求也是不同的。我國也根據(jù)《中華人民共和國公路法》制定了公路工程質(zhì)量管理辦法，要求施工單位對工程項(xiàng)目的安全、適用、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保（可持續(xù)）、美觀等特性都要執(zhí)行高標(biāo)準(zhǔn)并落實(shí)到位。地基是公路工程建設(shè)前必須要考慮的問題，對于天然含水率和腐蝕性較強(qiáng)、地基沉降不均、地質(zhì)松軟等問題都需要采取一定的技術(shù)手段來處理，從而保障地基有足夠的承載能力和穩(wěn)定性，為公路工程建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的“地基”。眾多企業(yè)經(jīng)過多年的項(xiàng)目實(shí)踐，現(xiàn)在常用的公路工程軟基處理技術(shù)也越來越成熟［3］。

2.1 土基置換法

土基置換法是指將該路段原有不滿足施工條件的地基挖出，并以其他符合建筑指標(biāo)的材料進(jìn)行換填的方法。常見的換填材料有開山產(chǎn)生的石渣、礦砂、砂礫、碎石等，此法常適用在工程路段包含農(nóng)田、開鑿隧道等的工程。使用這類方法時需要注意的是要環(huán)保處理挖出的原土，找到合適的棄土場所，對于需要挖出的土基要提前規(guī)劃范圍，防止欠挖埋下工程隱患。換填前需要對預(yù)計的換填材料進(jìn)行項(xiàng)目要求驗(yàn)證，保證換填材料滿足要求，若出現(xiàn)較大的開山石等，需要提前將其碎解或剔除。對于換填后的地基強(qiáng)度要多次檢測，一般是將材料按照20～30 cm的厚度，用震動壓路機(jī)進(jìn)行精細(xì)化分層碾壓，在每一層回填材料均達(dá)到預(yù)期壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行后續(xù)回填及工程施工。

2.2 復(fù)合地基法

所謂復(fù)合地基，即將部分原有土體的強(qiáng)度進(jìn)行增強(qiáng)或置換，由增強(qiáng)后的土體和周圍原有土基共同承受來自上部建筑結(jié)構(gòu)帶來的壓力，一般復(fù)合地基大致分為水平向增強(qiáng)體和豎直向增強(qiáng)體兩類。水平向增強(qiáng)體復(fù)合地基就是常見的在施工用地上會鋪設(shè)的橫向鋼筋，再在這個基礎(chǔ)上進(jìn)行水泥澆筑，從而增強(qiáng)土地抗剪能力，防止地基土側(cè)方向擠出導(dǎo)致路段變形。豎向增強(qiáng)體則是俗稱的樁，復(fù)合地基中樁體剛度大，強(qiáng)度高，承擔(dān)的荷載大，能將荷載傳到地基深處，從而使復(fù)合地基承載力提高，地基沉降量減小。豎向增強(qiáng)體還可以有效傳遞垂直荷載，大大提高建筑物的抗震性。下面主要介紹水泥攪拌樁加固法、CFG（水泥粉煤灰碎石樁）法。

2.2.1 水泥攪拌樁加固法

主要是用水泥作為材料固化劑，通過在攪拌車或攪拌站中將地基軟土與水泥進(jìn)行混合攪拌，使得最終的混合物的穩(wěn)定性和強(qiáng)度遠(yuǎn)高于原始軟土，從而達(dá)到軟基處理的目的。該技術(shù)方法對施工各階段的準(zhǔn)備工作要求較高，施工前期需要對土基底部做好排水工作，并將機(jī)械設(shè)備安裝位置調(diào)平擺放，中期需要進(jìn)行試樁工作，在攪拌樁正式大批量生產(chǎn)前，需要檢驗(yàn)生產(chǎn)出的加固樁的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)，包括灰漿黏稠度、可承受壓力等，并根據(jù)試驗(yàn)出的最終數(shù)據(jù)結(jié)果確定出水泥土攪拌樁的施工比例。但是，該技術(shù)會使用到石灰、水泥等加固劑，這些加固劑對土壤會造成一定程度的污染，導(dǎo)致地下水中的有害物質(zhì)超標(biāo)。此外，該技術(shù)對于軟土和加固劑的配比以及加固劑的質(zhì)量都有較高的要求，尤其是公路工程一般都是長期項(xiàng)目，且水泥在施工地區(qū)的存儲期會根據(jù)當(dāng)?shù)氐目諝鉁囟群蜐穸榷兓?，變質(zhì)的加固劑也會給工程的施工帶來隱患。

2.2.2 CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）法

顧名思義，就是將碎石料、砂石、粉煤灰、加固劑（水泥）按照一定的比例加水混合攪拌，最終形成的一種黏結(jié)強(qiáng)度樁［4］。作為復(fù)合地基法的代表技術(shù)之一，它多用于高層、超高層建筑項(xiàng)目，CFG樁復(fù)合地基通過褥墊層與基礎(chǔ)連接，無論樁端落在一般土層還是堅(jiān)硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強(qiáng)度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應(yīng)力比樁間土表面應(yīng)力大。樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應(yīng)增加了樁間土承擔(dān)的荷載。

2.3 強(qiáng)夯法

此法是用大型吊機(jī)將幾十噸甚至上百噸的重錘吊至一定高度的空中，再釋放重錘讓其自由落體，利用重力加速度帶來的巨大撞擊力，夯擊土層使地基迅速固結(jié)。這種方法適用于處理碎石土、粉塵土、素填土等類似的地基，雖然設(shè)備使用和操作都很簡單，施工效率高（一套設(shè)備每月加固地基面積可達(dá)5 000～

10 000m2），施工技術(shù)和人力成本也較低，但由于重錘的下落會產(chǎn)生巨大的沖擊力帶來地基震動和巨響，因此對于周邊已有建筑或是在建工程的影響要提前考慮，必要情況下需要加設(shè)震動隔離并采取施工噪聲削弱措施。強(qiáng)夯法通常在施工時也會遇到問題，比如對于地基的夯實(shí)達(dá)不到下沉控制標(biāo)準(zhǔn)，或者是夯擊到標(biāo)準(zhǔn)臨界值的時候如果再次進(jìn)行1～2次的夯擊可能又會使下沉量超過預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，從而給工程施工帶來其他影響。

3 軟基處理技術(shù)的質(zhì)量控制方案

對于公路工程軟基處理技術(shù)的質(zhì)量控制是整個工程質(zhì)量的基礎(chǔ)，也是項(xiàng)目高質(zhì)量完工的關(guān)鍵所在。

首先，需要高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)地做好施工前工程段情況勘察工作，在項(xiàng)目組整體進(jìn)場施工前必須安排專業(yè)人員現(xiàn)場對施工路段的整體土質(zhì)情況和地址結(jié)構(gòu)有清晰的把握和準(zhǔn)確的實(shí)地勘測，以確保后續(xù)施工數(shù)據(jù)來源的準(zhǔn)確性。同時，要對軟基路段的實(shí)際沉降情況進(jìn)行研究分析，在掌握大量實(shí)際采集的信息數(shù)據(jù)后，通過現(xiàn)有的技術(shù)模型對收集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)分析。比如，部分工程路段是建在水田之上的，就需要考慮對淤泥的挖除以及排水工作，對于排水處理后的土基承重能力也要進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)估和備用方案設(shè)計［5］。

其次，選擇合理的軟基處理施工技術(shù)并做好施工前準(zhǔn)備工作，選定高度符合施工路段地質(zhì)情況的技術(shù)是軟基處理的方向標(biāo)，在軟基處理設(shè)備進(jìn)場之前要提前對預(yù)備場地進(jìn)行清理工作，保證場地平整、干燥，做好加固劑存放地的防水、排水預(yù)防工作。對設(shè)備進(jìn)行預(yù)調(diào)試，在保證項(xiàng)目施工安全的前提下，盡可能提高項(xiàng)目施工效率。

第三，對施工材料的質(zhì)量控制也是工程質(zhì)量保障的基礎(chǔ)之一，可從“進(jìn)出”兩個角度來把控質(zhì)量。一方面，對于建筑原材料的采購要嚴(yán)格執(zhí)行按照材料參數(shù)的要求，并貨比三家，對于材料成本和質(zhì)量優(yōu)劣做好準(zhǔn)備工作，避免由于材料問題影響工程進(jìn)度。另一方面，對于施工過程中原材料的使用也要嚴(yán)格落實(shí)材料出庫機(jī)制，在各施工團(tuán)隊(duì)領(lǐng)用材料時要做好材料領(lǐng)用記錄工作，并且在材料出庫時需要再次檢查是否符合使用標(biāo)準(zhǔn)，若不符合需要將其單獨(dú)存放并記錄在冊。

最后，以PDCA循環(huán)機(jī)制為管理基礎(chǔ)，對項(xiàng)目施工質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)量控制，從Plan（計劃）、Do（執(zhí)行）、Check（檢查）和Act（處理）四個階段來科學(xué)劃分并循環(huán)進(jìn)行下去。該機(jī)制不是只進(jìn)行一次，而是將4個階段形成一個閉環(huán)，循環(huán)往復(fù)地進(jìn)行下去，如果某個問題在本次循環(huán)中沒有得到解決或者是發(fā)現(xiàn)該問題，那么就將未解決的問題放入下一次循環(huán)的開始。該機(jī)制從項(xiàng)目質(zhì)量管理的全流程來科學(xué)進(jìn)行。P階段主要是選擇問題、分析問題、找到問題，從根本上確定問題并找到其來源，才能為后續(xù)解決方案的制定打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。項(xiàng)目工程在管理過程中可采用頭腦風(fēng)暴等方式來定性、定量的高效定位問題。D階段按照既定的目標(biāo)或計劃進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，在具體施工的過程中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)，保證項(xiàng)目施工團(tuán)隊(duì)有較高的組織執(zhí)行力。C階段在這個閉環(huán)中是最為重要的，要確認(rèn)該計劃方案的實(shí)施是否達(dá)到了預(yù)期效果或目的，采用檢查效果和評估效果相結(jié)合的方式，對于沒有達(dá)到預(yù)期效果的，要做好記錄并評估其是否需要放入下一次循環(huán)中進(jìn)行解決。A階段是處理階段，該階段是對問題進(jìn)行總結(jié)并處理，在該階段無法處理或無法完全處理的問題才流轉(zhuǎn)至下一個PDCA循環(huán)。該機(jī)制的使用可以幫助項(xiàng)目工程高效、無遺漏地完成工作，提高施工效率，保證施工質(zhì)量。

4 結(jié)語

隨著社會生產(chǎn)力和科技的不斷發(fā)展，公路工程軟基處理技術(shù)也需要與時俱進(jìn)地完善和創(chuàng)新。軟基施工質(zhì)量的保障要采取更加科學(xué)的方式來進(jìn)行，以實(shí)際情況為前提條件，針對性地指定方案來解決問題，保障項(xiàng)目的質(zhì)量。要建立健全軟基處理質(zhì)量管理制度，以制度來保證軟基處理的高質(zhì)量施工。

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［作者簡介］鐘濤，男，貴州正安人，貴陽市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)服務(wù)中心，工程師，本科，研究方向：公路工程建設(shè)。