公路工程施工中的软土地基处理技术分析

2021-10-16高麟

工程建设与设计 2021年15期

关键词：软基承载力注浆

高麟

（中交第一航务工程局有限公司，天津300450）

1 软土地基对公路施工的不良影响

1.1 路面沉降

一般处在沟壑段的地基，沟壑的压缩性比较大，土壤富含水量且孔隙比大。通常来说，桥涵结构由于地基位于沟壑点，因而经常发生变形。此外，在地基强度不高的情况下，路基填筑施工时极易产生变形现象。

与普通路段相比，桥头段路堤较高，一般高出的范围都会控制在5～10 cm，且高出的部分往往都比较容易给地基带来附应力，进而导致地基发生沉降问题。此外，伴随着填土高度的增加，倘若填土容量无变化，则有很大可能会造成地基发生变形，从而构成严重的沉降现象。

1.2 破坏路面结构

软土地基如果缺乏稳定性，就会在遇强降雨等恶劣天气时，出现较明显的水损害等；不仅如此，若公路施工材料受损，性能优势将会受到严重的抑制，从而导致其稳定性和耐久性均难以满足要求。

路面与地基具有紧密衔接的关系，若路基施工中存在处理方法不合理、填筑材料质量不达标等问题，均会作用于路面，不仅会导致路面结构受损，还会造成车辆通行期间的平稳性下降，安全隐患增多。

可见，软土路基极具特殊性，若该处的处理质量不达标将出现“牵一发而动全身”的情况。针对此，在公路工程建设中，迫切需要以合理的方式处理软土地基，以进一步改善施工条件及公路的运营条件。

2 软土地基的典型处理技术

2.1 强夯法

强夯法具有工艺简单、操作便捷的特点，是软土地基处理技术体系中较为传统的方式。

以通常可达到8～30 t 的重锤为主要装置，可将重锤提升至10～25 m 高度并释放，使重锤自由下落，借助强大的冲击力达到压实地基的效果。

实践表明，在人工填土、黏性黄土、淤泥质土中可以应用强夯法[1]。为充分发挥出强夯法的应用优势，需加强强夯技术的优化。为此，应着重考虑2 点：（1）用碎石或砂石材料换填，在此基础上组织强夯作业；（2）强夯施工期间加强强夯力度、提升强夯高度、频率的控制，既要保证软基具有稳定性，又要避免过度夯击的情况。

在强夯法的基础上，经技术优化后衍生出了强夯置换法。该方法先用重锤夯击施工现场的软土，并在形成的夯坑中回填片块石或其他粗颗粒材料，由此形成片块石墩，能够与软土共同作用，以构成完整、稳定的复合地基。

2.2 排水固结法

软土地基具有吸水、保湿的特点。为减小水体对施工的影响，在处理前需采取排水措施，以便提高软基的强度和承载能力。其中，水平排水和竖向排水是2 种较为典型的形式，均能减少存在于地基中的孔隙水。

在施工中，可以通过施加荷载的方式挤压软基，使软基内部的水分在外部压力的作用下经由空隙渗出。从而在降低软基的含水量后，有效增强软基的固结性，以更好地为后续公路建设工作打下坚实的基础。

2.3 注浆加固法

现阶段，公路工程正逐步朝大型化、规模化的方向发展，但因其施工周期延长，且在施工期间所涉及的作业内容丰富。所以工序交叉问题随之显现，而工序交叉施工的环境也进一步加大了软基的处理难度。

注浆加固法可以说是一种兼顾处理效果和施工协调性双重要求的方法。此法的主要目的是通过浆液的胶结作用改善软基的内部状态，提高稳定性。在施工过程中，要根据实际情况准配备浆液，并向待处理的软基中注入。得益于浆体的高效胶结特性，可以减小土壤颗粒的间隙，使土壤由疏松转变为密实的状态。另外，若施工期间存在含裂缝的岩石，也可采取注浆加固的方法来填充缝内空间，从而进一步阻止裂缝的发展。

需注意的是，注浆加固法虽然具有适应能力强、操作便捷的特点，但也存在成本投入较高，易影响项目整体经济效益的局限。因此，在成本控制较严的项目中，该施工方法缺乏可行性。

2.4 加筋地基法

加筋地基法是指挖空施工范围内存在于地基下方的软土层，再于该处铺设加筋垫层（通常以土工合成材料、粗砂、石子等为基础材料，按特定的比例共同混合而成）。该结构具有抗压能力强的特点，有助于提高地基的承载力。

施工中，要先在软基上铺设砂砾垫层，厚度以300 mm 为宜；再于上方铺筑1 层有纺土工布；最后铺设厚度至少达250 mm的砂砾垫层和格栅。在合理施工加筋垫层后，可以提高地基的稳定性以及耐久性，从而保证地基在雨水侵蚀等特殊的环境中依然可维持稳定的状态[2]。

2.5 高压喷射注浆法

通过高压喷射流切割土体，可以将产生的土体与注入的浆液混合，以共同组成均匀性较好、强度较高的整体结构。为保证土体切割效果，要求高压喷射流的压力达到20 MPa以上。

高压喷射注浆法在淤泥质土、黏性土等多种类型的软基中均具有可行性，并在浆液的固结作用下地基的强度有较大幅度提高。施工中，喷嘴注浆管通常置于土层下，通过高压注射方式使浆液在压力推动下进入土层内，与土体稳定结合。

随着工艺技术的升级，高压喷射注浆法逐步形成单管法、一重管法、二重管法等多种细分的形式，已经成为软基处理中极具代表性的方法。

3 软弱土路基工程实例

某高速公路工程3 标段全长3 400 m，其中，软基处理长度为2 140 m，占全线长度的63%。在工程中，路基基底地质含水量很大，呈黑褐色流塑状淤泥，路线纵向淤泥为3～12 m，横断面方向淤泥下卧持力层基本由路基右侧（山侧）向左侧（海侧）倾斜，即持力层横坡较大。基于以上因素的影响，路基在填筑施工中容易产生失稳现象，尤其是“滑坡”现象，影响路基的稳定。

3.1 路基宽度设置要点

1）以设计图纸为准，利用坐标法定位放样，确定置换区的具体范围；同时，配备全站仪，测放路基中线和充填区的坡脚线。

2）以项目施工现场的实际情况为参考确定合适的路基宽度。

3）在确定置换范围后科学规划，确定堆场、抛石挤淤等相关工作的具体作业顺序，以便有条不紊地开展各项工作[3]。

3.2 基底检验

标高、承载力为基底检验中的重点指标，先自检再由监理工程师检验。通过后，方可正式进入换填环节。若基层的某项或多项指标不满足要求，需及时告知监理工程师，视实际情况采取适当处理措施，直至完全达标为止。

3.3 施工准备工作

1）组织测量放样，全面清理施工范围内的表土、树根等杂物。

2）沿公路用地筑埂，于埂内修筑排水沟，通过该设施的设置提高排水效率，营造良好的施工环境。

3）道砟填筑时安排碾压作业，减小填筑料间的空隙，确保具有足够的压实度。

3.4 绿化带范围内的地基处理

3.4.1 主体方案

原土层为种植土，先挖除无用的杂土和垃圾土，经过全方位的清理后回填并碾压（选用的是14 t 压路机）。地基处理中，结构层组合方式为“10 cm 厚的C20 混凝土+40 cm 厚的6%石灰土层”，如图1 所示。在经过硬化处理后于路面处修筑横向1%的排水坡。以支架投影范围为参照基准，要求地基的实际处理宽度在该基础上每侧增加150 cm。

图1 绿化带内箱梁投影范围的地基处理

3.4.2 质量要求

在混凝土路面硬化施工中，修筑横向1%的排水横坡，以便高效排水，避免在现场出现积水的情况。在灰土施工中，需采取碾压措施，以14 t 压路机为主要设备，遵循“分层施工”的原则，单层厚度不宜超过30 cm，且尽可能保证各层厚度的均匀性。碾压施工前要先做好准备工作，即全面清理地表杂土、树根、杂草等杂物，并在此基础上做全面的碾压。

3.4.3 承载力要求

不同地基层的承载力要求不尽相同，需视实际情况合理控制，保证各部分的承载力均可达标。具体详见1。