公路施工中的軟土路基處理技術(shù)探討

張躍坪

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司機(jī)械化施工分公司，四川 成都 610200）

0 引言

軟土路基是指天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的軟弱土層。尤其是在沿海地區(qū)以及南方地區(qū)，由于其地形地貌多以軟土地基為主，這類路基在公路施工中會(huì)造成路基承載力不足、路面沉陷等問題的發(fā)生，這就需要對(duì)其進(jìn)行有效處理。但軟土路基的穩(wěn)定性較差，在長(zhǎng)期作用下極易發(fā)生變形和沉降問題，從而對(duì)公路工程的正常使用造成影響。因此，為提高公路施工質(zhì)量和使用壽命，應(yīng)在施工中加強(qiáng)對(duì)軟土路基處理技術(shù)的研究和應(yīng)用。

1 軟土路基的特點(diǎn)和成因

1.1 特點(diǎn)

軟土路基是指由于土壤顆粒間的空隙較大，孔隙率高，含水量大，以及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較松散等原因而形成的一類特殊類型的地基。軟土路基的特點(diǎn)主要包括以下3 個(gè)方面。

（1）含水量高。軟土中含有大量的水分，通常在30%以上。這也是軟土與其他土壤類型最大的不同之處之一。軟土的含水量高會(huì)導(dǎo)致其強(qiáng)度變?nèi)酰菀装l(fā)生沉降和變形等問題。

（2）承載力低。由于軟土的孔隙度大，內(nèi)部空隙多，因此其承載能力較低。軟土的孔隙度越大，它的承載能力就越低。這也是為什么軟土路基需要進(jìn)行加固和改良的原因之一。

（3）穩(wěn)定性差。由于軟土的強(qiáng)度較低，容易發(fā)生沉降和變形等問題。軟土的強(qiáng)度主要取決于其孔隙度、孔徑分布、黏聚力等因素。如果這些因素不協(xié)調(diào)，就會(huì)導(dǎo)致軟土路基的穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生沉降和變形等問題。

1.2 成因

導(dǎo)致軟土路基產(chǎn)生病害問題的主要原因有以下3 點(diǎn)：①地形地貌條件復(fù)雜，軟土地基含水量較高，且分布范圍廣泛，在施工時(shí)，若不做好地基處理工作，會(huì)導(dǎo)致地基承載力不足。②部分地區(qū)地形地貌較為復(fù)雜，軟土路基上存在著大量的軟土顆粒和雜物。③軟土地基的含水量較高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的特征使其對(duì)公路工程施工質(zhì)量造成影響。因此在施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)軟土路基的處理。

2 軟土路基的危害

（1）沉降變形。由于軟土的孔隙度大，內(nèi)部空隙多，因此其承載能力較低。當(dāng)?shù)缆泛奢d超過其承載能力時(shí)，軟土路基會(huì)發(fā)生沉降變形，導(dǎo)致道路不平、坑洼等問題。這些問題不僅影響道路的使用效果和安全性，還會(huì)導(dǎo)致車輛行駛時(shí)的顛簸和震動(dòng)，對(duì)駕駛員和乘客的健康產(chǎn)生不良影響。

（2）水土流失。軟土路基的含水量高，容易發(fā)生水土流失問題。在雨季或強(qiáng)降雨天氣下，軟土路基容易被沖刷，導(dǎo)致土壤流失嚴(yán)重，甚至形成泥石流等自然災(zāi)害。這些災(zāi)害不僅會(huì)破壞道路和周邊環(huán)境，還會(huì)對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成威脅。

（3）路面損壞。軟土路基的穩(wěn)定性差，容易發(fā)生沉降和變形等問題。這些問題會(huì)導(dǎo)致路面的不平整和損壞，影響道路的使用效果和安全性。此外，軟土路基還可能存在其他問題，如地下水位上升、地基沉降、地面塌陷等，這些問題都可能對(duì)道路的安全性和穩(wěn)定性造成影響。

3 常見的公路軟土路基處理技術(shù)

3.1 表層處理法

軟土路基表層處理法是一種常用的軟土地基處理方法，主要是通過進(jìn)行開挖溝槽或盲溝，以及鋪設(shè)透水性好的砂礫或碎石等材料的方法，排除地表水，以達(dá)到提高地表強(qiáng)度、防止地基局部剪切變形、保證施工機(jī)械作業(yè)的作用。常見的軟土路基表層處理法包括：①表面排水法。用于地表面極軟弱的情況，對(duì)土質(zhì)較好因含水量過大而導(dǎo)致的軟土地基，在填土之前，地表開挖溝槽，排除地表水，同時(shí)降低地基表層部分的含水率，以保障施工機(jī)械通行。②擠實(shí)砂樁法。適用于路堤高度小于兩倍極限高度（在天然軟土地基上，基底不作特殊加固處理而用快速施工方法修筑路堤的填筑最大高度），軟土層及其硬殼較薄，或軟土表面滲透性很低的情況。

3.2 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是一種常見的軟土地基處理方法，可以有效地加固軟土地基，提高其承載力和穩(wěn)定性。強(qiáng)夯法的工作原理是通過吊裝設(shè)備，將重錘提升到一定高度后，讓重錘自由下落，通過重錘下落時(shí)形成的重力勢(shì)能來對(duì)地基土體進(jìn)行動(dòng)力夯擊，使土體產(chǎn)生強(qiáng)制壓密而減少其壓縮性，從而提高路基的承載力和穩(wěn)定性。強(qiáng)夯法適用于軟弱黏性土、砂礫土、淤泥質(zhì)土等軟土地基的加固處理。主要是通過重力勢(shì)能和動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)化來讓土體更加密實(shí)，提升路基的強(qiáng)度、承載力。但在軟土路基強(qiáng)夯處理中會(huì)出現(xiàn)較大噪音，因此，不宜用于居民區(qū)附件的公路施工中。

3.3 排水固結(jié)法

排水固結(jié)處理法是通過施加荷載，使軟土地基中的孔隙水排出，從而達(dá)到固結(jié)的目的。排水固結(jié)法主要包括以下步驟。

（1）準(zhǔn)備工作。清理地基表面，去除松散物質(zhì)和雜物。

（2）施加荷載。施加一定的荷載，如重錘、重物等，使地基產(chǎn)生變形和破壞。

（3）排水固結(jié)。施加荷載后，通過排水的方式，使孔隙水排出，從而使軟土地基中的土體固結(jié)。

（4）卸載。荷載逐漸卸除，使軟土地基逐漸恢復(fù)原狀。

排水固結(jié)法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、成本低廉、適用范圍廣，但也存在一些缺點(diǎn)，如對(duì)地基的要求較高、處理時(shí)間較長(zhǎng)等。因此，在選擇排水固結(jié)法時(shí)需要根據(jù)具體的情況進(jìn)行綜合考慮。需要注意的是，在進(jìn)行排水固結(jié)處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇合適的排水通道和排水層厚度，并嚴(yán)格控制排水固結(jié)處理的時(shí)間和壓力，以確保軟土地基處理效果的最佳化。同時(shí)，在進(jìn)行排水固結(jié)處理時(shí)，應(yīng)注意安全防護(hù)措施，確保操作人員的人身安全。

3.4 水泥深層攪拌法

水泥深層攪拌法是一種加固軟土路基的成熟方法，它是利用水泥等材料作為固化劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，由固化劑和軟土共同作用形成抗壓強(qiáng)度比天然土體強(qiáng)度高、具有整體性和抗水性的樁柱。該方法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、粉土及飽和性土等軟土地基，施工深度通?？蛇_(dá)20m[1]。

4 公路施工中的軟土路基處理技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

在公路施工中，為有效提高軟土路基的承載力，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選擇合理的處理方法。但由于軟土地基具有自身特點(diǎn)，其實(shí)際情況較為復(fù)雜多變，在采用不同處理方法時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行靈活運(yùn)用，以提升軟土路基處理效果，保證公路工程施工質(zhì)量。水泥攪拌樁技術(shù)在公路軟土路基處理中具有很多優(yōu)勢(shì)，例如，水泥攪拌樁技術(shù)可通過就地?cái)嚢杷嗪蛙浲羴沓浞旨訌?qiáng)地基；水泥混合工藝在施工過程中不會(huì)引起噪音和灰塵污染。

4.1 工程概述

某公路工程，總里程為21.36km，穿過了復(fù)雜的地質(zhì)條件，其中超過2.36km 的路段為軟土路基，路基含水量比較大，承載力比較差，難以滿足公路施工對(duì)路基強(qiáng)度和承載力的需求，需要對(duì)軟土路基進(jìn)行科學(xué)有效的處理。本工程軟土路段，采用水泥深層攪拌樁處理技術(shù)，嚴(yán)格施工的每個(gè)細(xì)節(jié)，取得的良好效果，可為類似工程施工提供參考。

4.2 施工準(zhǔn)備

水泥深層攪拌樁處理軟土路基前需要做好的準(zhǔn)備工作主要包括以下方面。

4.2.1 場(chǎng)地清理

在水泥深層攪拌樁施工前需要提前對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行平整處理，全面清除水泥深層攪拌樁所在區(qū)域障礙物，若施工現(xiàn)場(chǎng)存在石質(zhì)材料、樹根、建筑垃圾、生活垃圾等，需要清理干凈。若遇到地下溶洞、水井可用粗砂進(jìn)行回填，然后通過整平機(jī)進(jìn)行平整處理，以便施工機(jī)械設(shè)備能夠在施工現(xiàn)場(chǎng)順利移動(dòng)和鉆進(jìn)[2]。

4.2.2 測(cè)量放線

為精確定位每根水泥深層攪拌樁的具體位置，本工程在施工前，采用全站儀進(jìn)行測(cè)量放線，精確定位中心樁號(hào)和處理邊樁，確定好的樁位通過竹片或者鋼筋頭進(jìn)行標(biāo)記，在施工中要加強(qiáng)保護(hù)，避免樁位發(fā)生變動(dòng)。

4.2.3 機(jī)械設(shè)備

本工程軟土路基深度比較大，對(duì)處理質(zhì)量的要求比較高，為保證每米固化劑噴射量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在正式鉆進(jìn)施工前，需要好對(duì)機(jī)械設(shè)備檢查，保證機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)、加減壓系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)以及固化劑噴射機(jī)都處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，嚴(yán)禁機(jī)械“帶病”作業(yè)。尤其需要注意的是鉆頭的直徑不能小于樁徑，且鉆桿的長(zhǎng)度要大于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)3m 以上，鉆孔深度滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2.4 施工材料

在采用水泥深層攪拌樁處理公路軟土路基時(shí)，用到的主要材料是水泥，水泥質(zhì)量和性能直接關(guān)系到軟土路基的處理效果。因此，在正式施工前，需要對(duì)水泥質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)。本工程采用了42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥，保證水泥的燒失量、細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度等指標(biāo)全部滿足設(shè)計(jì)要求。凡是進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的水泥，必須有質(zhì)保證書，合格證等，且進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后還需進(jìn)行試驗(yàn)室抽樣檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)全部滿足要求后方可使用。

4.3 鉆機(jī)就位

施工準(zhǔn)備完成后，即可參照測(cè)量放線的結(jié)果，將水泥深層攪拌機(jī)開到指定的樁位上進(jìn)行對(duì)中操作，若施工現(xiàn)場(chǎng)地面起伏不平，要通過加設(shè)鋼墊、木墊等方法進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)架處于垂直狀態(tài)?？刂茦段粚?duì)中誤差不超過10mm，并于機(jī)架正面和側(cè)面各懸掛一個(gè)重心錘，用于對(duì)垂直度的校正[3]。

4.4 制備水泥漿液

按照攪拌桶的容積制備水泥漿液，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求合理控制水灰比、水泥摻入量。按照樁體的長(zhǎng)度，計(jì)算出水泥用量、用水量。為保證水泥深層攪拌樁施工的連續(xù)性，可通過攪拌的桶數(shù)來控制深層攪拌樁水泥用量，每臺(tái)深層攪拌機(jī)上需要設(shè)置獨(dú)立的水泥庫(kù)，每天施工完成后都需要對(duì)制備的水泥漿液進(jìn)行復(fù)查。若因機(jī)械故障出現(xiàn)了停止送料情況，為防止發(fā)生漿液離析問題，要持續(xù)開啟攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌。

4.5 攪拌下沉和提升速度

各項(xiàng)工作全部準(zhǔn)備到位后，啟動(dòng)攪拌機(jī)，下放鋼絲繩，嚴(yán)格按照0.5m/min 的速度進(jìn)行下沉。在攪拌下沉施工中如果遇到硬質(zhì)土層，要適當(dāng)降低攪拌速度，按照設(shè)計(jì)方案的要求，進(jìn)行帶水鉆進(jìn)，當(dāng)鉆頭穿過硬質(zhì)土層之后立即停水。當(dāng)攪拌鉆頭掘進(jìn)到設(shè)計(jì)位置之后，立即關(guān)閉灰漿泵停止噴漿，重復(fù)進(jìn)行多次下沉攪拌，促使土體能夠和水泥漿液達(dá)到充分?jǐn)嚢?，保證漿液分布的均勻性。下沉速度按照0.5m/min 的速度進(jìn)行控制，下沉到設(shè)計(jì)樁底的標(biāo)高位置后，要立即停止下沉。若在下沉攪拌施工中，因攪拌機(jī)故障出現(xiàn)了停漿問題，需要及時(shí)將攪拌機(jī)鉆頭下沉到停漿點(diǎn)以下約0.5m 的位置，等漿液恢復(fù)之后，再進(jìn)行噴漿提升。當(dāng)重復(fù)下沉到原深度后，需要再次開啟灰漿泵，并及時(shí)開展二次注漿，按照第一次注漿工藝?yán)^續(xù)施工[4]。

4.6 沖洗輸漿管和檢查鉆頭

當(dāng)水泥深層攪拌樁成樁之后，需要用清水全面沖洗輸漿液管路，以免漿液固化后后引起輸漿管堵塞問題，并及時(shí)清除鉆頭上的土層，詳細(xì)檢查鉆頭情況，若存在損壞或者磨損情況要及時(shí)更換或者焊接維修，以免影響下一根深層水泥攪拌樁施工。

4.7 質(zhì)量檢測(cè)

當(dāng)深層水泥攪拌樁成樁之后為驗(yàn)證施工質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，本工程進(jìn)行了單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)。在成樁后的深層水泥攪拌樁上放置荷載板，荷載板的中線能夠和試驗(yàn)樁的中心相一致，利用千斤頂通過高壓油泵控制，并通過固定在基準(zhǔn)梁上的百分表來監(jiān)測(cè)沉降量，本工程采用靜載試驗(yàn)法來驗(yàn)證深層水泥攪拌樁的質(zhì)量，當(dāng)加載量達(dá)到或者是超過設(shè)計(jì)承載力的2倍時(shí)，停止加載[5]。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，本工程單樁復(fù)合地基總沉降量在4.5～15.5mm，且在整個(gè)加載過程中未出現(xiàn)明顯的陡降段，在卸載過程中整體回彈比較好，綜合評(píng)定質(zhì)量?jī)?yōu)良，滿足了本工程施對(duì)軟土路基處理的要求。

5 處理軟土路基時(shí)需要注意的問題

在公路施工中，軟土路基處理技術(shù)具有一定的復(fù)雜性，需要通過多項(xiàng)技術(shù)手段共同使用來完成。例如：深層攪拌樁法、高壓噴射注漿法、塑料排水板處理法等。此外，還應(yīng)注意以下3 點(diǎn)問題。

（1）加強(qiáng)施工設(shè)計(jì)，合理選擇軟土路基處理技術(shù)，保證軟土路基處理質(zhì)量。在選擇軟土路基處理技術(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)軟土路基特征以及處理對(duì)象的具體情況進(jìn)行全面分析和判斷，合理選擇最佳的軟土路基處理技術(shù)。

（2）在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制施工工藝、技術(shù)參數(shù)等，加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理工作。

（3）對(duì)軟土路基處理技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行全面檢驗(yàn)與分析評(píng)價(jià)。加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員及相關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)工作，提升其專業(yè)技能和綜合素質(zhì)水平。

6 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合實(shí)際案例，分析了公路施工中的軟土路基處理技術(shù)，分析結(jié)果表明，在當(dāng)前我國(guó)公路軟土路基處理過程中，所采用的多種技術(shù)手段和方法效果均較好。所以，相關(guān)人員應(yīng)采取有效措施和手段對(duì)其進(jìn)行處理。在處理過程中，要注重合理選擇軟土路基處理技術(shù)手段與方法。同時(shí)還要對(duì)施工中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析與總結(jié)，并采取有效措施進(jìn)行處理，以提高公路工程軟土路基處理效果和質(zhì)量，保證公路工程整體質(zhì)量。