公路施工中软土路基施工技术

李 娟 菏泽广盈公路材料有限公司工程师

孙巧伟 菏泽广盈公路材料有限公司工程师

在公路施工中，经常会遇到软土路基，承载力不足、含水量较大，难以满足施工要求，需要采取一系列处理方法对软土路基进行加固处理。水泥粉煤灰碎石桩（Cement Fly-ash Gravel，CFG）是软土路基施工中比较常用的技术，与换填技术、强夯技术等相比，采用CFG 桩施工技术，能大幅度提升路基的承载力，避免路基不均匀沉降问题，而且施工过程绿色清洁，对周围环境造成的破坏和影响较小，具有良好的推广应用价值。

1 工程概述

以某公路工程为例，该公路工程总长度为21.62 km，软土地基处理施工里程为K15+228～K16+230，处理长度达到954 m。为保证施工质量，采用CFG 桩来处理软土路基，处理段的填土高度为2.6 ～5.2 m，CFG 桩设计强度为C20，由水泥、砂、碎石、粉煤灰等施工而成。CFG 桩的直径为40 cm，间距为140 cm 和160 cm，长度在15 ～24 m，共布置了18624 根CFG 桩，总长度达到了376412 m，在CFG 桩设计了50 cm 的粗砂垫层。

2 影响软土路基施工的因素

在软土路基施工中，影响因素较多，如施工条件、施工环境、软土路基的基本形状等，任何一项因素控制不当，都会影响处理效果，不利于保证公路工程的施工质量。

2.1 施工条件

公路等级不同，施工条件不同，软土地基施工技术和方法也不相同。例如，对普通等级的公路而言，对软土地基施工要求较低，采用常规方法处理后即可，对公路整体功能的影响较小；对那些高等级公路而言，对软土路基施工质量要求较高，需要先明确软土的特性，确定沉降原因，选择有针对性的施工技术，以保证施工质量，以避免软土路基发生沉降、塌陷、断裂等问题。

2.2 施工环境

施工环境对软土路基施工的影响尤为明显，如软土路基所在路段的地质情况、水文情况、地理位置、气候条件等都会影响施工质量。在案例工程施工中，遇到多年未见的暴雨天气，对软土路基施工造成较大影响，如果不做好防水、排水工作，会导致雨水渗透到软土路基内部，引起路基沉降，增大施工难度[1]。

2.3 软土路基的基本形状

在公路软土路基施工中，基本形状是影响施工质量的基本因素，主要体现在软土路基施工技术选择上。例如，如果没有结合软土路基的基本形状，选择与之相适的处理技术，必然会影响公路工程使用的稳定性。在比较宽的路堤软土处理中，不适宜采用换填、碎石桩等技术，否则会破坏路基结构，增加路面压力，公路建成投入使用后易引起沉降问题。

3 CFG桩在软土路基施工中的应用优势

CFG 桩是目前公路工程软土路基处理中比较常用的技术，与其他软土路基处理技术相比，CFG 桩具有很强的适应性，在黏性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥质土中都可以良好应用。既能应用在挤密效果较好的软土路基处理中，不但可以起到良好的挤密作用，而且可以起到置换作用；也可以应用在挤密效果差的软土路基处理，能大幅度提升软土路基的承载力，并获得良好的置换效果。

此外，CFG 桩具有成桩材材料轻、置换效果好等的优势。从基础形式的角度来看，CFG 桩适用于条形基础、独立基础、筏型基础、箱型技术等多种情况，而且施工较快、施工工期短、施工质量更易控制、施工成本低廉，可以被广泛地应用在软土路基处理中。

4 CFG桩施工技术的应用要点

4.1 施工机械设备选型和测量定位

本工程CFG 桩数量较多，为保证施工质量和施工效率，选择长螺旋钻管内泵压CFG 桩施工技术，用到的设备包括2 台ZKI800BB 长螺旋钻机、1 台HBT60D 混凝土泵、1 台JS50 强制式混凝土搅拌机等[2]。

为保证每根CFG 桩布置的精度，提升软土路基的承载力，测量定位时通过打孔灌石灰的方法进行处理。其具体做法为先用φ30 mm 的钢管进行打孔，打孔深度控制在30 cm 左右，再灌注石灰粉，并插入钢筋，保证所有的孔位都能一次成型，并做好桩位复核工作，为后期施工奠定基础。

4.2 钻孔施工

钻孔是应用CFG 桩软土路基处理技术的核心工序，对CFG 桩成桩质量的影响较大，为保证钻孔质量，本工程在施工中采取如下控制措施，取得了良好效果。

第一，钻机就位时确定了钻孔的施打顺序及钻机的行走方向。本工程钻孔选择了长螺旋钻机，移动钻机时选择后退移动的方式，以保证钻机不会对刚成桩的CFG桩造成压力影响。

第二，虽然在设计阶段设计单位为CFG 桩钻孔提供了地质钻探资料，但只表明了地层的组成情况和承载力，并没有提供地质土层的液限和塑限，为保证钻孔质量，需要通过试钻来确定准确的地质情况，以便调整钻机钻孔参数，作为正式钻孔施工的参数和指标。每隔100 m，试钻两三根即可。

第三，合理调整钻机，包括钻头、钻杆的直径和跳钻时的间距等，如果选择了可调速电机，按照地质条件合理调节转速。在一般土层钻孔中，钻头和钻杆的直径应为设计CFG 桩的直径2 cm。

第四，开始钻孔时，要先关闭钻头阀门，将钻头移动到测量好的桩位之上，启动电机进行钻进操作，钻进速度要先慢后快，避免钻头在开始钻进时发生晃动，更好地保证钻孔的垂直度。钻孔达到设计深度之后，要通过后退移动的方式移动到下一根CFG 桩上继续施工。在下一个CFG 桩钻孔前，要先清除钻泥，否则会增大钻机的运行负荷，影响工作效率，更加不利于观察成桩情况，发生问题难以及时发现，影响施工质量[3]。

第五，加强对CFG 桩的养护和保护，CFG 桩通常深埋地下，无须进行专门养护，需要等最后一根CFG 桩施工完成14 d 以上或才能进行下一道工序施工。在养护期间，要加强对钻孔灌注现场的保护，任何机械设备都不能进入钻孔灌注区。

4.3 挖除桩顶土

当CFG 桩养护14 d 以后，可以挖除桩顶以上的原状土。挖除之前，要先测定好地面标高，做好标记。本工程选择用50 形挖掘机来一次性地将桩顶土开挖到设计桩顶标高20 cm 的位置，挖掘机行驶的时候时要遵循分行倒退的原则，剩余20 cm 的土层由人工清除，避免发生超挖、欠挖等问题，更好地保护CFG 桩桩头。如果出现超挖问题，要及时用与褥垫层相同的碎石进行回填。

4.4 切割桩头和接桩

采用CFG 桩处理软土路基时，需要将混凝土面灌注到设计桩顶面50 cm 以上的位置，以保证混凝土的浮浆能全部上升到设计桩顶标高之上。在CFG 桩施工中，在混凝土中掺入了大量的粉煤灰，浮浆比较多，浮浆的强度比较差，难以满足软土路基施工要求，要及时凿除[4]。CFG 桩通常需要配置钢筋，受到地质条件、施工技术、人为操作失误等因素的影响，切割桩头时易受到力矩的作用，引发断桩问题。如果断面在设计桩顶标高面以下1.5 m 以内，可进行接桩处理，用与CFG 桩施工相同或者略高于施工强度的混合料进行接桩处理，以保证施工质量。

4.5 CFG桩成桩质量检验

进行CFG 桩成桩质量检验时，常用的检验方法有2 种，一种是小应变检验法，另一种是静载试验检验法。前者是随机选择软土地基处理现场30%的CFG桩进行检验，检验内容包括CFG桩的长度、直径、倾斜度、完整性、是否存在缩径问题等。CFG 桩的施工特性决定了断桩率比较高，影响断桩的因素较多，如果检验表明CFG 桩发生了断桩问题，要按照设计文件及时处理[5]。

而后者是检测CFG 桩单桩承载力的主要方法，保证CFG 桩单桩承载力不应小于50 kN，静载试验检验CFG 桩的桩数为总桩数的0.3%，而且每个施工点检测数量不少于3 个。本工程对CFG 桩的质量检测选择了静载试验检验法，每根CFG 桩的单桩承载力都达到设计要求的50 kN，表明施工效果显著，满足公路工程施工要求。

5 结语

本文采用工程实例结合理论实践的方法，探讨了公路施工中的软土路基施工技术。结果表明，软土路基强度小、含水量大、承载力比较小，难以满足公路施工要求；在软土路基处理中采用CFG 桩，具有施工质量高、施工速度快、成本低、施工过程容易控制等优势，而且符合公路工程软土路基处理相关规范和标准的要求，值得推广应用。