公路工程軟基路段施工技術(shù)分析

李東

北京鑫實(shí)路橋建設(shè)有限公司 北京 100000

公路工程具有施工環(huán)境復(fù)雜、工程量大、施工周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，而路基作為公路工程的核心項(xiàng)目，高質(zhì)量路基工程是保障公路整體質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)安全的基礎(chǔ)。由于公路工程跨度大，而軟土路基是公路基礎(chǔ)工程施工中較為常見的地質(zhì)情況，而軟土路基含水量高、土層穩(wěn)定性差，因此必須要采取相應(yīng)的加固措施提升路基的荷載性能，從而保障公路工程的整體質(zhì)量。常見的軟路路基施工技術(shù)包括換填法、水泥攪拌樁技術(shù)、高壓旋噴樁技術(shù)等。無論采用哪種軟土路基施工技術(shù)，都要掌握施工技術(shù)要點(diǎn)，加強(qiáng)質(zhì)量管控，這樣才能夠充分發(fā)揮軟土路基施工技術(shù)的積極作用。

1 公路工程軟土路基的施工現(xiàn)狀與問題

1.1 軟土路基處理現(xiàn)狀

在公路工程建設(shè)中，公路工程選址階段需要重點(diǎn)考慮海拔高度、土層硬度等各類因素，由于公路工程施工具有周期長(zhǎng)、范圍廣等特點(diǎn)，因此軟土路基也成為了公路工程建設(shè)中的常見問題。軟土路基是指土層硬化度低、可壓縮性強(qiáng)、含水率高的軟弱土層，軟土路基包括淤泥土質(zhì)、軟粘性土質(zhì)、淤泥質(zhì)土等，未采用技術(shù)處理的軟土路基其含水率一般在30%以上，并且固液比不均衡，孔隙率較大。如果不采用相關(guān)處理技術(shù)會(huì)導(dǎo)致公路地基不均勻沉降等問題，嚴(yán)重影響行車安全。

1.2 軟土路基處理所面臨的問題

軟土路基施工作業(yè)中，由于軟基荷載力差，對(duì)壓力感應(yīng)較為強(qiáng)烈，處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致地基變形。在公路施工中，軟土路基施工需面臨以下問題：

（1）壓力感應(yīng)強(qiáng)。軟土路基土質(zhì)較為松散，在沒有外部壓力作用時(shí)，路基土質(zhì)可以保持相對(duì)的穩(wěn)定，一旦受到外部壓力或震動(dòng)，則軟土路基土層結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生較為劇烈的變化。因此在軟土路基處理當(dāng)中，需要重點(diǎn)考慮軟土路基對(duì)外部作用的感應(yīng)能力，如果施工處理不當(dāng)，會(huì)破壞軟土路基原有土質(zhì)構(gòu)造，造成局部沉陷、不均勻沉降等問題，增加了施工風(fēng)險(xiǎn)。

（2）可塑性強(qiáng)。由于軟土路基顆粒間隔大、壓縮性強(qiáng)，如果路基無法承受上部壓力荷載時(shí)，路基曲線圖會(huì)呈現(xiàn)出急速下降的態(tài)勢(shì)。相比重塑土，軟土顆粒之間的間隔更大，在外界條件作用下軟土顆粒呈現(xiàn)為黏合狀態(tài)，待到上部壓力消失時(shí)，路基曲線圖呈現(xiàn)為緩慢上升的態(tài)勢(shì)，進(jìn)一步加大了軟土路基固化難度[1]。

（3）滲透性較差。軟土路基由于土壤中含水率較高、黏度較大，因此透水性不足。而對(duì)于路基施工，透水性是評(píng)價(jià)路基土質(zhì)條件的重要條件，軟土路基土質(zhì)透水性較差，這也對(duì)路基排水造成了很大影響。軟土路基處理中由于孔隙率大、耐受性差，施工中的沉降時(shí)間較長(zhǎng)，沉降系數(shù)受影響較大。

2 公路工程軟土路基施工技術(shù)分析

2.1 淤泥換填軟基處理技術(shù)

2.1.1 施工準(zhǔn)備

熟悉工程相關(guān)信息，包括施工圖紙、土工試驗(yàn)報(bào)告、地質(zhì)報(bào)告、管線資料等，結(jié)合公路工程建設(shè)情況和要求，結(jié)合當(dāng)?shù)仡愃频墓こ淌┕で闆r，為后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)。核查地質(zhì)材料，測(cè)定公路施工邊界范圍，在公路兩側(cè)開挖排水溝，將地表積水排除。同時(shí)做好相應(yīng)的截排水工作，避免降水進(jìn)入到路基當(dāng)中。根據(jù)路基實(shí)際情況確定好需要換填的范圍，在正式施工前再次復(fù)查一遍換填參數(shù)，包括深度和范圍等[2]。

測(cè)量放樣中，應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量中線、高程、橫斷面，在指標(biāo)柱上標(biāo)注好設(shè)計(jì)標(biāo)高等參數(shù)。完成測(cè)量放樣后，修建車輛運(yùn)輸便道。材料運(yùn)輸?shù)綀?chǎng)后，對(duì)換填砂礫進(jìn)行試驗(yàn)分析，檢測(cè)砂礫的易溶鹽、顆粒分析、單軸抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)合格后，大批量將換填所需材料運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)。

2.1.2 清除淤泥

使用挖掘機(jī)將路基淤泥挖出去，并將裝到汽車上運(yùn)輸?shù)街付ǖ挠倌鄨?chǎng)。按照里程方向清除淤泥、逐步清理，清理一個(gè)淤泥段就進(jìn)行回填，確保在降水前一個(gè)淤泥段回填完畢。淤泥清除必須要干凈，不留任何淤泥死角，清除主體是高液限土層，完成清除后及時(shí)檢測(cè)并拍照存證。完成清淤后上報(bào)，邀請(qǐng)業(yè)主、監(jiān)理人員進(jìn)行驗(yàn)收，合格之后開展下一道工序。

檢驗(yàn)合格后，測(cè)量人員需放出樁位，申報(bào)業(yè)主、監(jiān)理進(jìn)行檢測(cè)，合格后業(yè)主簽字，并回填石塊、石渣，確保施工可以連續(xù)進(jìn)行。

2.1.3 換填施工

如果橫坡、縱坡的坡度較大，需要將低面挖成寬度在3m以上、內(nèi)傾斜坡3%的臺(tái)階。如果坑底存在積水，應(yīng)在坑周圍開挖積水井，將坑底水抽出。材料場(chǎng)所堆放的材料必須提前經(jīng)過篩選和處理，派專人負(fù)責(zé)裝車，由自卸車運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)并統(tǒng)一堆放。采用分層換填法，每層厚度應(yīng)控制在30cm以內(nèi)，使用水準(zhǔn)儀控制攤鋪高度。提前在槽內(nèi)劃出方格，自卸車依次在方格內(nèi)卸車。

采用分層攤鋪法，由推土機(jī)攤鋪，局部需要人工配合找平，要求換填材料之間沒有高低差。在技術(shù)人員確認(rèn)方格內(nèi)換填土就位之后即可指揮啟動(dòng)推土機(jī)將其推平，先從中間推平，再從兩側(cè)推平。完成攤鋪工作后即可碾壓。中邊樁按照攤鋪厚度掛線，按照線的水平進(jìn)行攤鋪整平，之后進(jìn)行初步壓實(shí)，保證平面平整和均勻。攤鋪時(shí)做一個(gè)微傾斜的排水坡，可以將路基表面的水排出。嚴(yán)格控制分層填料粒徑規(guī)格，要求低于壓實(shí)層厚度的2/3。完成攤鋪工作后測(cè)定松鋪厚度，計(jì)算與計(jì)劃厚度之間的誤差量，為后續(xù)壓實(shí)度系數(shù)檢測(cè)提供信息支持。

采用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓路基土層，縱向前后碾壓。寬面碾壓中應(yīng)分行碾壓，先從兩側(cè)開始碾壓，逐步碾壓到中間，曲線段路基先從內(nèi)測(cè)碾壓，逐年碾壓到外側(cè)，碾壓施工應(yīng)貫徹“先慢后快”、“先靜后振”的原則進(jìn)行。碾壓輪重疊寬度為30-50%的輪寬，重疊段不得低于1m，要求碾壓無漏點(diǎn)、無偏壓。碾壓過程中，應(yīng)先靜壓2遍，之后振動(dòng)碾壓3遍以上，最后再進(jìn)行1遍靜壓。嚴(yán)格控制碾壓速度，前期碾壓控制應(yīng)控制在1.5km/h左右，振動(dòng)碾壓可將速度提升到2.5km/h，完成碾壓后測(cè)量高程并記錄。碾壓時(shí)如果出現(xiàn)下沉處應(yīng)及時(shí)填料補(bǔ)充。碾壓完成后路基應(yīng)沒有壓輪痕跡，表面緊實(shí)無松動(dòng)[3]。

2.2 水泥攪拌樁施工

2.2.1 技術(shù)措施

按照施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提前做好樁體定位，保證樁體定位誤差符合施工要求。完成樁體標(biāo)定工作后，將深層攪拌機(jī)運(yùn)輸?shù)綐扼w位置，并對(duì)中找準(zhǔn)。如果地面凹凸不平，應(yīng)使用液壓平衡裝置保持設(shè)備處于水平狀態(tài)。進(jìn)行攪拌機(jī)的冷卻水循環(huán)檢測(cè)，確認(rèn)無誤后開啟攪拌機(jī)，將吊索放松，讓攪拌機(jī)沿著導(dǎo)向架攪拌切土下沉，下沉速度不宜過快。要求工作電流控制在70A以內(nèi)。如果下沉速度過慢則可以通過補(bǔ)水的方法加速推進(jìn)。下沉到達(dá)一定深度后，按照試驗(yàn)配比標(biāo)準(zhǔn)配置水泥砂漿，并將配比好的集料倒入集料斗當(dāng)中。下沉到設(shè)計(jì)深度后即可開泵注漿，一邊噴漿一邊旋轉(zhuǎn)，并勻速提升攪拌機(jī)。提升到頂面標(biāo)高位置后，攪拌軟土和砂漿，可將攪拌機(jī)再次沉入到土層中并將其提升到地面，反復(fù)如此。鉆頭下沉、提升速度不得超過0.5m/min，根據(jù)下沉、提升速度控制壓漿速度，確保砂漿在樁體上均勻分布，保證樁體強(qiáng)度。完成一個(gè)樁體之后，需要使用清水清洗集料斗和管路，將內(nèi)部的殘留砂漿全部清洗干凈。之后即可將攪拌機(jī)轉(zhuǎn)移到下一個(gè)樁位重復(fù)上述步驟。

2.2.2 攪拌樁質(zhì)量檢查

攪拌樁施工全程均要進(jìn)行樁體質(zhì)量檢查。攪拌樁施工完成的1周后，即可對(duì)樁體直徑驗(yàn)收。將樁體周圍土壤挖除干凈，露出樁體1m左右的長(zhǎng)度，實(shí)際樁體直徑與設(shè)計(jì)樁體直徑差不得超過500mm。采用抽檢方法，抽檢量應(yīng)不少于總樁體量的5%，使用觸探器獲取樁體加固土樣進(jìn)行攪拌均勻度檢查，根據(jù)觸探撞擊次數(shù)判定樁體強(qiáng)度參數(shù)，抽檢量應(yīng)不少于總樁體的2%。豎向承載水泥攪拌樁驗(yàn)收中，可采用單樁荷載試驗(yàn)、復(fù)合地基荷載試驗(yàn)檢查樁體承載力，一般在成樁4周后進(jìn)行樁體強(qiáng)度檢測(cè)。抽檢量應(yīng)不少于總樁體量的1%，每項(xiàng)單體工程應(yīng)大于3點(diǎn)[4]。

如果在上述質(zhì)量檢測(cè)工作中對(duì)某些樁體質(zhì)量存在疑慮，應(yīng)在成樁4周后使用取樣器鉆進(jìn)取樣到實(shí)驗(yàn)室檢查樁體強(qiáng)度，抽檢量應(yīng)不少于總樁體量的0.5%，每個(gè)路段檢測(cè)試樣不少于5根。

2.2.3 施工控制措施

由專人負(fù)責(zé)攪拌樁施工過程的技術(shù)管控。所有施工設(shè)備均要有編號(hào)，將施工人員信息、設(shè)備信息、材料信息等制作標(biāo)牌掛在明顯位置，落實(shí)責(zé)任制度。施工前必須要使用清水清洗管道，確保管道內(nèi)無堵塞情況，一切確認(rèn)無誤后即可下鉆施工。嚴(yán)格控制攪拌樁成樁垂直度，在攪拌機(jī)上安裝吊錘，通過控制吊錘與鉆桿的距離控制垂直度。首次下鉆時(shí)可以帶漿下鉆從而避免堵管，噴漿量為設(shè)計(jì)總量的1/2，并且采用低檔操作下鉆、提鉆速度，重復(fù)攪拌時(shí)可以提升一個(gè)檔位速度。單個(gè)樁體的成樁時(shí)間應(yīng)在40min以上，噴漿壓力應(yīng)在0.4MPa以上。

為了保證樁體的整體施工質(zhì)量，首次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)在樁底停留30s，之后緩慢提出鉆桿，并在設(shè)計(jì)標(biāo)高位置繼續(xù)停留30s，起到磨樁頭作用。施工過程中，管理人員應(yīng)嚴(yán)控噴漿、停漿時(shí)間。樁體一旦開鉆施工應(yīng)盡可能避免中斷噴漿，保證施工的連續(xù)性。在未噴漿時(shí)禁止提鉆。保證儲(chǔ)漿罐砂漿充足（設(shè)計(jì)用量+50kg），如果某個(gè)樁體儲(chǔ)漿量少于該重量，則需要重新調(diào)整注漿管砂漿量[5]。施工中如果發(fā)現(xiàn)砂漿不足應(yīng)整樁復(fù)攪，要求復(fù)噴漿用量大于設(shè)計(jì)用量。如果因不可抗力因素導(dǎo)致噴漿中斷，如停電、設(shè)備突發(fā)故障等，應(yīng)記錄中斷深度，在12h內(nèi)采取補(bǔ)噴方案，并在施工手冊(cè)中記錄。補(bǔ)噴重疊段不得低于1m，如果時(shí)間超過12h則需要采用補(bǔ)樁方案。現(xiàn)場(chǎng)管理人員應(yīng)全方位記錄施工原始記錄信息，包括樁號(hào)、氣候情況、噴漿厚度、設(shè)備運(yùn)行壓力參數(shù)、鉆機(jī)參數(shù)、流量參數(shù)等。

2.3 單管高壓旋噴樁技術(shù)

2.3.1 施工控制

樁機(jī)就位后應(yīng)將其調(diào)正，使用垂線標(biāo)定龍門立柱，確保樁機(jī)垂直度，垂直誤差不得超過0.5%。在提前標(biāo)定的樁位，將鉆頭垂直對(duì)準(zhǔn)鉆孔下鉆。插管時(shí)為了避免石塊、土塊等造成噴嘴堵塞，下管時(shí)可以用低壓射水。

正式施工前，做好注漿器械、管路檢查，調(diào)試好注漿參數(shù)，如排量、壓力等，檢查管路密封圈是否完好，噴嘴以及各個(gè)通道內(nèi)不得存在雜物。所有吸漿軟管上必須套上鎧裝橡膠管，由耐高壓軟管連接鉆桿、高壓泵，并使用高壓卡口接頭，保證密封嚴(yán)緊。根據(jù)試驗(yàn)配比標(biāo)準(zhǔn)配比砂漿，估算好每根樁體所需使用的砂漿量。提前檢查砂漿制作設(shè)備是否可以正常運(yùn)行，確認(rèn)無誤后大批量制作砂漿，同要采取砂漿防沉淀措施。

將注漿管插入到設(shè)計(jì)深度后，先注入清水試壓，確認(rèn)合格后即可正常注漿。注漿時(shí)先啟動(dòng)空壓機(jī)空載運(yùn)行一段時(shí)間，確保設(shè)備正常后空載啟動(dòng)高壓泵，向樁孔內(nèi)送風(fēng)送水，將風(fēng)量、壓力提升到注漿標(biāo)準(zhǔn)值。待到送風(fēng)送水一切正常后即可開啟注漿泵送清水，注漿泵壓力符合施工要求后，即可將吸管放入到儲(chǔ)漿桶中進(jìn)行注漿。注漿管在噴頭流出砂漿且孔口返漿后即可緩慢提升，噴射砂漿按照由下到上的流程進(jìn)行。注漿過程中應(yīng)時(shí)刻關(guān)注注漿參數(shù)，包括風(fēng)量、流量、注漿壓力、提升速率等，現(xiàn)場(chǎng)派專人負(fù)責(zé)記錄施工信息，制作過程曲線，確保各項(xiàng)施工參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。一般情況下，砂漿水灰比為1:1，理論初凝時(shí)間為15h，所以砂漿擱置一旦超過15h應(yīng)停止使用。注漿達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，需要停風(fēng)停水并繼續(xù)注漿，直到孔口返出砂漿后即可停止注漿，將吸管頭放入到清水箱中頂出管內(nèi)存留的砂漿，看到出清水后立即停泵、迅速拔管[6]。注漿管拆卸完畢后使用清水清洗管道，將堵頭擰緊。高壓泵、壓氣管也要通過送風(fēng)送水清洗。清洗完成后將設(shè)備轉(zhuǎn)移到下一個(gè)孔位上重復(fù)上述施工。

在完成注漿4周后應(yīng)對(duì)注漿效果進(jìn)行檢查，可采用開挖檢測(cè)、鉆孔取芯、荷載試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)等方法。

2.3.2 冒漿處理

在旋噴中可能會(huì)沿著注漿管壁冒出含有土顆粒的砂漿，此時(shí)應(yīng)觀察砂漿情況，結(jié)合土質(zhì)情況、旋噴效果、旋噴參數(shù)等，判斷是否存在質(zhì)量問題。一般情況下，冒漿量低于注漿量1/5時(shí)為正常情況，如果超出注漿量的1/5或不冒漿，則應(yīng)采取相應(yīng)的解決措施[7]。

如果是因?yàn)榈貙涌障遁^多、較大導(dǎo)致的不冒漿，則需要在砂漿中加入一定比例的速凝劑，加快砂漿凝結(jié)。也可以通過增加注漿量的方式填充空隙，再進(jìn)行正常旋噴施工。如果冒漿量超出了正常值，通常是因?yàn)閲娚浞秶?、注漿參數(shù)不匹配，注漿量過大超出了旋噴固結(jié)所需漿量，此時(shí)需要更換小口徑噴嘴或提高注漿壓力來解決該問題。

2.3.3 質(zhì)量檢查

待到旋噴樁成樁4周后且強(qiáng)度高于0.8MPa時(shí)即可進(jìn)行質(zhì)量檢查，采用鉆孔取樣方法檢查樁體強(qiáng)度和均勻性，通過開挖法檢測(cè)樁體傾斜度和標(biāo)高，抽檢量應(yīng)不少于總樁體量的2%且數(shù)量大于3根，檢測(cè)點(diǎn)大于6點(diǎn)?？⒐を?yàn)收，通過復(fù)合地基靜荷載試驗(yàn)、單樁靜荷載試驗(yàn)檢測(cè)地基整體承載性能。抽檢量應(yīng)不少于總樁體量的1%，并且每個(gè)單體工程試驗(yàn)不少于3處。

3 結(jié)束語

綜上所述，軟路路基會(huì)嚴(yán)重影響公路工程整體的施工質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)安全，這就需要嚴(yán)格做好軟土路基施工流程，做好充足的前期準(zhǔn)備工作，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管控，嚴(yán)控每一道施工工序。施工完畢后開展質(zhì)量檢查，確保軟土路基施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能夠保證公路工程的建設(shè)質(zhì)量。