软基处理施工技术在公路工程施工中的应用

2021-01-06郑宝平

黑龙江交通科技 2021年2期

郑宝平

(河北省承德市隆化县交通运输局，河北承德 068150)

1 软基特点与处理技术存在问题

1.1 软土路基特点

软土路基处理中有以下几方面特点，一是软土路基孔隙比大，含水量高，主要成分为淤泥、粘土，因此整个土层中颗粒变化差异明显；二是抗剪强度较低，软土路基处理中，整体路基处理存在差异，因此整体抗剪强度弱化，一般其抗剪强度为20 KPa；三是软土路基的流动性强，整个结构构成不稳会影响其处理质量。

1.2 软基处理施工技术存在问题

(1)路面下沉。软土路基内部空间较多，土质含水量大，也就会加大压实处理难度，容易引发路面下沉问题。同时，部分软土区域会受到地下水长期冲击，软土地基中过滤带在冲击下导致地基强度降低、引发路面下沉。同时软土地基材料有其特殊性，在处理施工中无法统一强化整体，因此各阶段软基的密度不同，公路工程各路段密度也存在差异，导致地基下降高度不同下路面呈现高低不平的特性，不利于保障交通行车安全。

(2)压实度低。公路工程施工中，软土区由于地质情况特殊，其自身承载力低、松散性强、易变形的问题，在软土路基处理施工中地基内部沙粒间存在空隙，会加大压实处理难度。在软土地基压实处理不到位的情况下，会影响到整个地基建设稳固性、质量。受软土地基材料特殊性影响，其渗透力强，在天气因素影响下雨水通过软土地基缝隙进入地基内部，会导致地基变得松软，难以高质完成压实处理。

(3)路面易被损毁。软土路基硬度小、固化程度低，因此地基内部结构松散，在该区域建设地基比较难，无法保证其稳定性。我国公路工程施工中，多采用沥青等材料，因此气温和压力等因素影响较大。在处理软土路基过程中，其本身坚固性不足易变形，长期使用下会到路面开裂、断层甚至坍塌，危害到人们的人身安全。

2 公路软基处理施工技术应用选择

2.1 需考虑因素

(1)道路形状。公路施工中，最重要的考虑因素就是路堤设计高度与宽度，这些因素关系着可以采用的施工处理方法。采用换填法处理软基对宽而低的路堤容易产生局部破坏，而窄而高的路堤下面易被替换处理。如果设计的高度大，同时存在一定危险，会限制压重法的应用。路堤宽度和高度越大，地基产生压力的根部更深，会导致深处粘土层发生沉降问题。

(2)道路条件。等级较低的公路施工中，可以先铺设路面路基，正式路面在沉降变化结束后再铺设。公路工程等级较高的情况下，则需要考虑到平整度问题，需采取有效的措施处理沉降。

(3)施工周围环境影响。公路施工中需要考虑多方面环境因素，比如噪音因素、地下水变化和振动地基等。一些环境中还会受到特殊因素影响，比如公路路堤较高、地基软弱，容易引发周围地基沉降、隆起等现象。要避免发生此类问题，需考虑采取控制剪切变形的措施，若无法实施需采用高架构造代替路堤，降低环境因素带来的不良影响。

(4)道路所处地段。公路施工中一般地段即便剩余沉降较大，但在不均匀沉降较小的情况下，路面可以保持一定平整度。而与构造物连接的地段，剩余沉降会导致错台问题，路基稳定性较差的情况下，在大的土压力作用下，桥台容易出现侧向位移，因此需采取合理措施处理构造物邻接地段。

2.2 软基处理方法选择应用存在问题

(1)软基处理理论落后与实践需要。实践一般是先于理论的。同时也需加强理论研究，以更好地指导实践。在当前地基处理中，缺乏深入、系统的理论研究，是影响软基处理技术发展的一项重要问题。

(2)施工处理中违背了因地制宜原则。公路工程施工中，需要依据施工现场地质特点采取合适的方法。因此在选择使用的软土路基处理方法中，需要考虑到施工地条件，避免施工盲目性。

(3)施工机械发展水平影响到实际施工效果，虽然近年来我地基处理机械有着较快发展，很多形成了系列化产品，但与实际施工需求间差距较大。比如深层搅拌法应用中，简陋的机械设备无法保证良好的施工质量。

3 公路施工中软基处理施工

3.1 公路施工中软基处理技术要点

(1)表层处理法

第一是表层排水法，这种技术主要在填筑路基前应用，在地面开挖排水沟排出地表水，以降低地基表层含水量，采用砂砾材料回填排水沟，之后再开展路堤施工。

第二是砂垫层法，即在软土层上铺设一层砂垫层，其厚度在0.6～1.0 m，作为排水固结顶部排水层，能够加快沉降和固结。这种技术方法操作简单，施工中不需采用特殊机具即可作业。施工中应用级配良好的中砂和粗砂，填筑路基作业中应用中线埋设的地面沉降板、路堤坡脚布置的位移边桩，可以更好地掌握地基变形，合理控制填土进度。

稳固剂处理法。将石灰、水泥等材料掺入软土地基表层，能够在一定程度上改善地基压缩性和强度等性能，确保路基填土足够压实稳定。该过程中需处理好地基厚度，避免厚度不足效果不到位。

(2)固结排水法

如果公路施工中遇到的软基是有机质粘土、饱和粘土，则适合采用固结排水法。这种排水方法使用中，需要由竖向排水体、水平排水砂垫层等构成排水系统，以使软基固结加快，缩短地基孔隙水排水距离，同时得以改善原排水边界条件。在土的渗透性良好的情况下，或者软土层较薄而靠近地表，施工中在地面铺设砂垫层即可，省去了竖向排水体设置环节。通常情况下，水平砂垫层厚度控制在50 cm，使用中砂和粗砂，宽度方面要超出路基两边各1 m，以实现顺畅排水。竖向排水方面可以选择使用塑料排水板或者袋装砂井。水平砂垫层与竖向排水之间需做连通处理，施工前做好厚砂垫层铺设、设置横坡等工作，然后开展竖向排水体作业。采用固结排水法进行软基处理，其地基固结状况良好，既可以发挥排水固结作用，海菊别挤密地基作用，实际施工中应用的机械设备也比较简单。

(3)强夯法

强夯法是利用重物猛力拍打地面，使其更加平整牢固，提升地面承重能力，避免重物压制发生坍塌问题。在软基处理中应用强夯法，可以使地基迅速硬化、夯实，方便后续公路施工。夯实处理地面的过程中，容易引发噪声污染和振动影响到周边居民生活，因此该类型地区要避免使用这一方法。施工中一层一层按顺序开展夯实处理，全部处理完成后对留下的坑使用夯实机填平处理。此操作下，容易出现夯坑表层泥土松散的问题，需要完成夯实后再次进行较低强度夯实。夯实周围存在会受到振动影响的建筑、仪器等，因此采取必要的保护措施，比如开外隔振沟等。

(4)换填法

换填法是去除路基范围内软土，使用稳定性较好的土石回填处理，常见的换填法有以下几种:一是开挖换填法，即使用机械或者人工方式挖除软土，采用石灰石、碎石等材料回填，如果一些部位不能使用大型机械压实到位，需要采用小型夯实机械作业。二是抛石挤淤法，即通过路基底部抛投片石而从基底范围挤出淤泥，以改善地基强度。这种方法操作简单、快速，适合在存在流动泥沼、排水困难的洼地中使用。三是爆破挤淤法，利用炸药能量挤走软弱涂层，代替以稳定性更好地材料。软土稠度较大，可以选择采用先填后爆法处理，即在原地面先进行极限高度路堤填筑作业，再在基底开展爆破。如果软土稠度较小且回淤较慢，则选择先爆破后回填，防止回淤问题的产生。

3.2 软基处理施工质量控制策略

(1)理顺水系。软基处理施工中要尽量降低路基范围内水位，避免水源不断补充加剧土质软化，特别是在施工中车辆和设备反复荷载作用下，会降低土体力学性能而影响到地基持力层。

(2)严格控制填土速度。路基填筑速度关系着软土地区路基稳定性，如果填筑速度过快，未完成地基沉降与固结，难以形成地基持力层，因此会产生失稳破坏问题。而填筑太慢则会影响施工进度，因此要依据技术规范合理控制填土速度。

(3)完善路基施工阶段质量监理措施。施工中，一些施工单位存在填压处理原地面作业前未充分考虑坑塘填筑、路基排水等问题，加大路基底部质量隐患，导致成型后路基整体质量受损，因此施工中必须加强软基处理质量管控。施工中，监理工程师应抓住各关键环节、确定重点工序，按照质量要求检查各道工序，监督施工单位依据规范完成操作。一些会影响整体施工质量的关键性工序，需经监理工程师抽检确认，否则不可进行后续施工。其它非关键工序也要实行现场监理旁站监督，存在质量缺陷需及时督促施工单位修复、返工。