公路工程软土路基施工技术

2019-07-20肖中伟

四川建筑 2019年6期

肖中伟

(安徽交通控股集团有限公司, 安徽合肥 230000)

我国的公路建设经过了多年的发展，技术相对成熟，尤其是针对公路工程的软土路基处理技术。目前比较常用的几种软土路基处理方式是换填法将不符合要求软土层去除换填；强夯法就是重锤从高空中自由落体运动将土层夯实；排水固结法这种处理方式较为复杂，但是效果非常好；最后就是制造复合地基的方式，向土层中添加构造物形成复合土层的方式。接下笔者就以上这几种常用的软土路基处理技术进行详细的阐述。

1 换填法

这种软土路基处理技术的基本前提是软土路基深度教浅，将地基下面一定范围之内不符合要求的软土路基采用机械工具或者是人工等方式将其挖除，换填上强度较高、性能较好的土层，进行逐层压实。为了不提高施工成本，保证施工的经济性，这种软土路基处理技术一般处理深度在3 m以内。

所用的材料和工具：用铲机挖除原有土层，换填的材料一般采用性能较为稳定，抗腐蚀性较强的石子、粉煤灰、灰土或者是干渣等。最后要使用压路机逐层将换填的路基进行压实。换填法施工在设计时需要注意的是，要结合建筑物的形状、结构性质、荷载条件、施工现场的地理环境等，同时还要结合施工当地的原材料来源、对周围环境的破坏情况以及施工机械设备等进行综合分析。一方面在设计时，要保证建筑物的地基能够承受住设计的负荷以及变形要求，同时要考虑到施工成本的问题以及施工难度的问题；另一方面，在设计时要考虑足够的换土层厚度和宽度，既要保证有足够的厚度置换土层，又要防止换土层向两侧挤压变形的情况。

换填法的施工较为简单快捷，施工技术和施工工艺要点主要集中在材料的选用、原土层的挖除以及新土层的压实这几方面中。施工工期相对来说短，几日便可以完成施工，但是需要的人工比较多。工艺简单，所需要的机械设备较为简单，且施工质量容易控制。图1是换填法的施工现场。

图1 换填法

2 强夯法

强夯法的施工原理就是使用重量在10 t以上的大吨位夯锤借助起重机械吊到距离地面8 m以上的距离，让夯锤从高空中做自由落体运动，在夯锤的落地瞬间会给路面传递较大的能量和冲击，使得原有土层内部出现较大的冲击波和冲击力。在巨大的冲击力作用下迫使原有土层内部压缩，土体的水逐渐排除土体外部。接下来使用沙土重新排列让压缩土层迅速的固结，通过这样的方式来压缩土层，提高土层的强度，降低土层的伸缩性，提高土层的承载力。

强夯法施工技术适用的土层深度为5～8 m，适用的土层特点是饱和度较低的粉土层或者是土层性质为黏性土层。涉及到的机械工具较为简单：起重机械、10～25 t的大吨位夯锤以及脱钩设备等。在设计时根据所需要的夯实深度，设计出能够达到理想效果的自由落体高度以及夯锤的重量、夯击次数，确定使用等边三角形还是正方形进行夯击点排列。强夯法的施工效率高，施工工艺较简单，施工速度较快。

强夯法的施工特点：施工所使用的设备较为简单，有夯锤、起重机械、脱钩设备等。施工工艺和施工技术不复杂，施工所使用的原材料较少。所使用的土层范围广泛，施工效果显著，可以明显地提高土层承载力度。施工工期短，施工振动面较大，对周围环境会产生一定的影响。由于重锤落地时土层内部会产生一定的冲击波，对周围的建筑物和居民具有一定的影响，因此在施工时一般要求周围没有建筑物和居民居住，以防止对建筑物产生破坏，威胁到居民的生命财产安全。图2为强夯法的施工现场。

图2 强夯法

3 排水固结法

排水固结法处理软土路基的原理是先在土层中植入人工排水板，在土层上方施加外力，使土层中的水通过排水板排出土体外部。以此使得软土的密度逐渐加强，达到设计要求。排水固结法比较适合用在软黏土层或者是淤泥土层中。简单点来说，排水固结法的施工流程是先在软土地基的上层铺设一层砂垫层，通过砂垫层向土体中植入人工排水板，之后向砂垫层堆载预压，使得土体中的水分通排水板排出土体外部，达到固结的效果。排水固结法堆载预压环节有多种施工方式：堆载预压处理方式，超载预压的处理方式以及真空预压处理方式。接下来笔者就针对这三种堆载预压处理方式进行详细介绍。

3.1 袋装砂袋井预压方式

将砂装入长条、耐老化并且透水性好的砂袋内，使用专用打设机将砂袋打入软土地基中，用这种方式人工构造出竖向垂直排水管道，结合水平横向的砂垫层，从而建立起横向和竖向相互垂直的排水通道。最后通过堆载预压方式的将土体中的水分通过排水通道排出土体外部，使土层达到固结目的。这种方式打设砂袋的施工工期较短，但是需要大量的土石方进行堆载，而且预压的工期较长。通过这种方式处理后的地基沉降量可以很好地控制。在施工控制中，砂井的位置要准确，而且砂袋与土体的垂直度要高，砂石原料中的含沙量不高于3 %，在施工中要保护砂袋完好防止破裂。

3.1.1 施工工序

如果施工路段有水塘，先将水塘中的水排放干净，清除水塘中的淤泥，场地晾晒，晾晒完成之后进行平整。这里需要注意的是，平整后的施工作业面高度要高于该路段中的地下水位高度。接下来进行砂垫层的铺设以及砂袋井施工，在砂袋井打设完成之后便可以进行堆载预压施工同时在土层内部预埋检测仪器，经过一段时间之后待检测仪器数值稳定之后，方可进行路基的铺设。

3.1.2 施工工艺要求

(1)定位要准确，也就是说砂袋井的位置和排布要提前设置好，在施工是要调整好导架垂直程度，打设是要精准定位，套管要准确的对准桩位。

(2)套管打设高度要按照设计的标高处理。

(3)植入砂袋时应该用桩架采用垂直的角度吊起砂袋在沉入砂袋井中，在砂袋井口架设滚轮，采用人工输入的方式沉入砂袋井也可以。

(4)在拔出套管的过程中要保证垂直拔出，否则会影响到施工效果。

3.1.3 施工质量控制

(1)砂袋装好砂之后，切忌放在水平地面上，应该悬吊起来，不能长时间暴晒以免影响到砂袋质量。

(2)砂井施工时尤其要注意垂直度，钢管套不能弯曲，在管套下设时要使用经纬仪或者吊线锤来控制好垂直度。

(3)为了保证砂井的深度满足设计的要求，在管套上刻画好尺度，在下设时可以掌握好深度。

(4)砂袋沉降时也要保持垂直，砂袋不能破裂、打结和磨损等。

(5)钢管套在拔出时保持垂直，切忌损坏砂袋。

(6)砂袋超出砂井口的长度应该以能够插入砂垫层30 cm为准，同时也要垂直插入砂垫层。

3.2 塑料排水板预压法

塑料排水板预压法是将带状的塑料排水板借助插板机植入到到软土层中，垂直的塑料排水板和水平砂垫层共同构成了垂直和水平的排水系统，之后通过向软土路基表面进行堆载预压，经过预压之后的土体其中的水分会通过塑料排水板系统排出土体外部，逐渐地软土地基不断加强，可以加速软土地基的固结沉降速度。塑料排水板固结法主要应用在厚度较大的软土层并且是软土地基下方的地下水系统较为活跃，土质比较湿软。在施工时砂垫层的砂砾料应该具备良好的透水性，有机物含量较低，砂砾石直径不超过6 cm。塑料排水板固结法具有较高的排水性，施工简单，原材料容易获取，并且对原有土层的破坏性较小。因此塑料排水板固结法是最为理想的经济的软土地基处理方式，在公路施工中较为常用。

3.2.1 施工工艺流程

施工场地平整、对平整之后的场地进行清理和碾压进一步平整、下层砂垫层摊铺、向土体中植入塑料排水板、上层砂垫层铺设、在砂垫层上铺设土工料、堆载预压。

3.2.2 施工步骤

(1)在植入塑料排水板前，对施工场地进行平整时，要做好土拱坡，接下来才可以摊铺下层砂垫层，为植入塑料排水板创造较好的施工条件。

(2)插板机定位要准确。插板机的定位要提前根据设计平面图来定位，插板机装设好之后，要调整好导架的与地面的垂直程度和纵向刻度标记，管套要准确的对准好桩位。桩位之间距离差距要维持在合理范围之内，保证塑料排水板之间的距离能够达到设计的要求。

(3)穿靴，需要将塑料排水板穿过管套，在塑料排水板的两端穿过套靴与靴头紧密固定，保证在插入过程中土层不会进入到管套中。

(4)植入塑料排水板，借助打设机将塑料排水板、导管连同套靴一起植入土体中，直到达到设计标准高度。

(5)拔出套筒，将塑料排水板打设完成之后，利用卷扬机把管套拔出，管靴和塑料排水板则留在软土中。管套拔出之后，按照设计的标准将塑料排水板剪断，插板移动到下一个打设桩位。

3.2.3 施工质量控制

(1)塑料排水板存放需要避免阳光直射，另外需要将塑料排水板垂直放置，避免塑料排水板出现弯折或者磨损的情况。

(2)为了弄清楚不同地段地质条件，确定好不同地段的插入深度，在正式施工前需要进行预打设，以此确定单根塑料排水板的长度和打设深度。

(3)施打完成之后，要及时的清理好砂垫层与排水板接触端周围的淤泥，并且一定更要使用与砂垫层相同质量砂土进行回填，以此来保证软土中的水能够顺利排出土体外部。