公路軟土路基的標(biāo)準(zhǔn)化施工處理技術(shù)探討

陸騰飛

（甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院股份有限公司，甘肅 蘭州 730030）

隨著城市化進(jìn)程的加速，公路交通建設(shè)面臨諸多挑戰(zhàn)，尤其是在軟土地區(qū)的公路建設(shè)。軟土因其特殊的物理和化學(xué)特性，如高含水率、低承載力，給公路基礎(chǔ)建設(shè)帶來了諸多難題。有效處理軟土路基問題，不僅關(guān)乎公路的使用壽命和安全性，還直接影響到工程的經(jīng)濟(jì)效益和施工進(jìn)度。因此，研究和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化的軟土路基處理技術(shù)，對確保公路建設(shè)項(xiàng)目成功具有重要意義。

1 工程概況

某公路全長8.5 km，寬度為12 m，是一條連接兩個縣城的二級公路。該公路路基存在軟基路段，其中軟土層平均厚度為4.35 m，平均壓縮模量為12.58 MPa，具有較高的含水率和較低的承載力。在地質(zhì)調(diào)查中，該路段的軟土層含有大量有機(jī)質(zhì)，平均有機(jī)質(zhì)含量為8.2%，且在雨季易受水害影響，導(dǎo)致路基穩(wěn)定性差和維護(hù)成本高。該公路所在地區(qū)降雨量呈季節(jié)性分布，年均降雨量大，特別是在每年的6月—9月，高強(qiáng)度降雨期間，軟土路基的水分含量顯著增加，對路基的穩(wěn)定性構(gòu)成挑戰(zhàn)。

2 施工挑戰(zhàn)

2.1 土質(zhì)不穩(wěn)定性和高含水率

該公路項(xiàng)目所在區(qū)域的軟土層平均含水率高達(dá)62.5%，遠(yuǎn)高于一般土壤的含水率標(biāo)準(zhǔn)。此外，有機(jī)質(zhì)含量為8.2%，這使得土壤的壓縮性和流動性增加，對路基的穩(wěn)定性構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。該公路軟土路基的基本物理特性如表1 所示。

表1 軟土路基基本物理特性

在施工期間，這種高含水率的軟土對傳統(tǒng)壓實(shí)方法的有效性構(gòu)成挑戰(zhàn)，因?yàn)樗值倪^量會導(dǎo)致壓實(shí)后土壤體積快速回彈。為了應(yīng)對這一問題，需采用特定的預(yù)壓實(shí)技術(shù)，如使用重型壓路機(jī)進(jìn)行多遍壓實(shí)，確保壓實(shí)深度和均勻性，其中每遍壓實(shí)需達(dá)到土層深度的60%以上。此外，還需要設(shè)置臨時排水系統(tǒng)，如采用垂直排水板，以加速土體預(yù)壓期間的固結(jié)過程。

2.2 環(huán)境與氣候條件的影響

該公路所在區(qū)域的年均降雨量大，特別是在6月—9月的雨季，頻繁的高強(qiáng)度降雨使得軟土層的水分含量增加，進(jìn)一步加劇了路基材料的不穩(wěn)定性，雨季軟土路基含水量情況如圖1 所示。

圖1 雨季軟土路基土層含水量情況

施工期間，這種氣候條件要求施工計劃必須具有高度的靈活性和應(yīng)變能力。為此，需實(shí)施高效的現(xiàn)場水管理措施，如建立臨時排水溝和安裝排水泵，確保施工區(qū)域的有效排水，避免施工停滯。同時，針對預(yù)測到的極端天氣，施工方案中應(yīng)包含可調(diào)整的工作時間表和緊急停工預(yù)案。具體來說，需在雨季到來前完成至少50%的地基處理工作，以減少雨水對軟土穩(wěn)定性的負(fù)面影響。

3 軟土路基標(biāo)準(zhǔn)化施工處理技術(shù)

3.1 預(yù)處理技術(shù)

在該公路，針對軟土路基進(jìn)行的預(yù)處理技術(shù)集中于排水預(yù)壓和化學(xué)固化處理。首先，排水預(yù)壓技術(shù)通過安裝垂直排水板，實(shí)現(xiàn)軟土層的快速脫水，提高土體固結(jié)度，其具體要求可見表2。

表2 軟土路基排水預(yù)壓技術(shù)要求

其次，化學(xué)固化處理中，采用聚合物和硅酸鹽混合劑的投加比率為8 kg/m3，旨在通過化學(xué)交聯(lián)增加土壤的抗剪強(qiáng)度，有效降低后續(xù)維護(hù)頻率和成本。這兩種技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，不僅提高了軟土路基的承載能力，也優(yōu)化了施工過程中的時間效率和經(jīng)濟(jì)性，確保了工程質(zhì)量滿足長期使用的嚴(yán)格要求。

3.2 施工期間的處理方法

深層攪拌法通過將水泥與軟土混合，形成直徑為0.75 m、深度4.35 m 的攪拌樁，樁間距設(shè)置為2 m，其施工流程如圖2 所示。使用的水泥稠度控制在標(biāo)準(zhǔn)稠度的60%左右，確?；旌衔锏木鶆蛐约斑m當(dāng)?shù)牧鲃有?，從而?shí)現(xiàn)土壤的均勻改良。攪拌過程中，采用連續(xù)進(jìn)給系統(tǒng)，每根樁的施工時間約為40 min，保證混合徹底且樁體結(jié)構(gòu)均一。

圖2 深層攪拌法施工流程

預(yù)壓加固技術(shù)遵循《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T D31-02-2013），在改良土層上施加均勻的預(yù)載荷，壓力設(shè)定為50 kPa，覆蓋整個待處理區(qū)域，以預(yù)壓板進(jìn)行，壓實(shí)時間根據(jù)初步的地質(zhì)反饋設(shè)定為30 d。該方法通過持續(xù)的載荷作用促進(jìn)土體進(jìn)一步固結(jié)與排水，預(yù)壓板的尺寸與材質(zhì)均根據(jù)實(shí)地條件和預(yù)期荷載精心選取，以實(shí)現(xiàn)最佳的加固效果。

生物技術(shù)改良按照《公路軟土地基路堤設(shè)計規(guī)范》（DB33/T 904-2021）進(jìn)行，這種生物酶為基礎(chǔ)的土壤穩(wěn)定技術(shù)，通過注入生物酶溶液改善土壤結(jié)構(gòu)。生物酶的使用量按土體容重計算，平均每立方米土體注入0.2 L 的生物酶溶液。注入過程采用高壓注射法，確保生物酶均勻分布于待處理土層中。注射點(diǎn)間距為1 m，形成覆蓋整個施工區(qū)的注射網(wǎng)格。

3.3 施工后處理與維護(hù)

性能監(jiān)測與評估：項(xiàng)目完工后，安裝了土壓力傳感器和沉降板，用于實(shí)時監(jiān)測路基的承載力和沉降情況。傳感器的安裝深度為每隔1 m 一層，覆蓋整個路基深度，每層安裝5 個傳感器，均勻分布于路基寬度。這些設(shè)備按照《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E40-2020）進(jìn)行標(biāo)定，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)每月自動記錄并上傳至中央監(jiān)控系統(tǒng)，用于分析路基性能變化趨勢，以便及時調(diào)整維護(hù)策略。

長期維護(hù)策略：根據(jù)路基監(jiān)測數(shù)據(jù)，制定并執(zhí)行定期的維護(hù)計劃，包括排水系統(tǒng)的清理和檢修，以及路面的檢查和修復(fù)。排水系統(tǒng)的檢查頻率為每6 個月一次，特別關(guān)注排水管的堵塞情況和排水效率，確保排水系統(tǒng)的暢通無阻。路面檢查包括表面裂縫、坑槽及其他潛在病害的定期檢測，每年進(jìn)行一次全面檢測，根據(jù)《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5110-2023）規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。維護(hù)過程中，所有發(fā)現(xiàn)的問題均按照制定的維護(hù)手冊進(jìn)行修復(fù)或調(diào)整，以保持路基和路面的最佳性能狀態(tài)。

4 公路軟土路基標(biāo)準(zhǔn)化施工特殊情況下的應(yīng)急處理

4.1 水害應(yīng)對措施

考慮到雨季強(qiáng)降水的頻繁發(fā)生，公路施工面臨的主要特殊情況之一是水害。為此，特別針對高降水量帶來的水害問題，采取了一系列基于《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5110-2023）和《排水瀝青路面設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3350-03-2020）的應(yīng)急措施。為有效應(yīng)對雨季引發(fā)的水害，施工區(qū)每50 m設(shè)置一組移動排水泵，具備1500 m3/h 的排水能力，配備直徑200 mm 的排水管，以快速降低地面積水。此外，所有排水設(shè)施設(shè)計考慮了最高預(yù)計降雨量的20%增幅，以應(yīng)對極端氣候事件。施工現(xiàn)場還安裝了水位監(jiān)測設(shè)備，監(jiān)測裝置每15 min 更新一次數(shù)據(jù)，能夠?qū)崟r監(jiān)控降雨量及地下水位變化。在降雨預(yù)測超過10 mm/h 時，自動啟動全部移動排水泵，預(yù)防積水對軟土路基產(chǎn)生侵蝕或水壓破壞。

4.2 軟土流變處理

在軟土路基施工中，另一特殊情況是軟土流變現(xiàn)象，特別是在重載機(jī)械作業(yè)時。為應(yīng)對此情況，本項(xiàng)目嚴(yán)格遵循《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F20-2015）及《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50290-2014），采取了一系列地基加固措施。為有效防止軟土在重載作用下的流變和穩(wěn)定性差問題，項(xiàng)目中使用了高強(qiáng)度聚合物地網(wǎng)，這種地網(wǎng)具有最高100 kN/m 的抗拉強(qiáng)度，網(wǎng)格尺寸設(shè)為50 cm×50 cm，能有效分散施工載荷，減少土體位移。在施工前，對軟土區(qū)域進(jìn)行生物酶處理，每立方米土體注入生物酶溶液0.25 L，這種生物酶具有改善土壤粘聚力的功能，增強(qiáng)土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，整個施工區(qū)域均布設(shè)有土壓力傳感器，每隔10 m 設(shè)置一點(diǎn)，實(shí)時監(jiān)控土壤壓力變化，一旦檢測到壓力異常即可迅速采取措施，調(diào)整施工策略。

4.3 施工安全事故應(yīng)急預(yù)案

為了應(yīng)對可能發(fā)生的施工安全事故，嚴(yán)格依據(jù)《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范》（JTG F90-2015）和《公路交通突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案》（交公路發(fā)〔2009〕226 號），制定了一套詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案。預(yù)案中包括了緊急撤離路線、安全避難區(qū)的設(shè)置及緊急救援物資的儲備。在施工區(qū)域每100 m 設(shè)有顯著標(biāo)識的安全撤離通道和配備救援物資的避難點(diǎn)，每個避難點(diǎn)儲備有救生繩、救援背心及急救包等應(yīng)急物資。此外，所有施工人員均配備了帶有GPS 定位功能的安全頭盔，以便在事故發(fā)生時快速定位并組織救援。施工機(jī)械裝備有土壤壓力傳感器，每隔5 min 自動上傳數(shù)據(jù)到中央監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)配置有自動警報功能，一旦檢測到異常壓力即觸發(fā)警報，并立即啟動應(yīng)急預(yù)案。這些措施確保了在發(fā)生安全事故時，能夠迅速有效地進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng)，最大限度地保護(hù)人員安全并減少事故損失。

5 結(jié)語

文章系統(tǒng)探討了某公路軟土路基的標(biāo)準(zhǔn)化施工處理技術(shù)。通過對預(yù)處理技術(shù)、施工期間的處理方法，以及施工后的維護(hù)和特殊情況下的應(yīng)急處理進(jìn)行詳細(xì)分析，展示了各種標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的具體應(yīng)用，還針對實(shí)際施工中遇到的挑戰(zhàn)提供了科學(xué)合理的解決方案。這些成果將對類似軟土地基的公路工程提供寶貴的參考，有助于提高工程質(zhì)量，確保公路的長期穩(wěn)定性和安全性。