软土地基处理技术在公路工程施工中的实践研究

2022-09-20胡立志

运输经理世界 2022年3期

关键词：砂石压实施工人员

胡立志

（甘肃路桥建设集团有限公司，甘肃兰州 730050）

0 引言

若直接在软土地基上进行施工可能降低公路工程的施工质量，甚至增加安全隐患，因此需要提高对软土地基处理技术的重视程度，通过有效手段改善软土地基的性能，增强公路工程施工安全性。

1 软土地基概述

1.1 软土地基的概念

软土地基是强度较低且压缩量较高的软弱地层。大多数软土地基都是由黏土以及粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙较大的有机质土等土层构成的。

1.2 软土地基的特点

第一，沉降量大。软土地基的透水性相对较低且天然水含量较高。例如，北方地区软土地基的天然水含量在50%～70%左右，南方地区软土地基的天然水含量会达到200%。在这种情况下，软土地基的松软度相对较高，流变性与不均匀性也比较强，致工程出现不规则沉降等问题。第二，压缩量高。软土地基中含有大量的有机物，且土质的孔隙相对较大，所以压缩量比较高。第三，承载力弱。在压缩量与含水量较高等因素下，软土地基承受荷载的能力相对较低。

1.3 软土地基造成的危害

软土地基会造成一定的危害，如导致公路工程出现塌陷、裂缝等问题，也可能引发安全事故。因此，需要做好软土地基的处理工作。

2 公路工程中应用软土地基处理技术的意义

2.1 有利于提升软土地基的承载力

软土地基的透水性较差、含水量较高，所以承载力相对较差。利用技术手段对软土地基进行处理有利于降低软土的透水性、含水量以及压缩量，继而提升软土地基的承载力，为公路工程施工奠定基础。

2.2 有利于提高工程施工质量

公路工程是至关重要的基础设施，只有提高公路工程的施工质量才能够满足人们的通行需求。但软土地基会对公路工程施工质量产生较大影响，做好软土地基处理工作可以避免公路工程出现局部沉降或侧向位移等情况，继而提高公路工程的施工质量[1]。

2.3 有利于保障施工安全性

直接在软土地基上进行公路工程施工会增加工程安全隐患，甚至导致施工过程中出现安全事故。而利用技术手段进行处理，可以增强软土地基的稳定性，保障公路工程施工的安全性。

3 在公路工程施工中应用软土地基处理技术的原则

3.1 因地制宜

不同公路工程所处地区不同，而不同地区软土地基的疏松度、含水量也不同，所以在处理过程中需要坚持因地制宜的原则。在进行公路工程施工前技术人员应做好施工现场勘察工作，全面了解软土地基的情况，并根据实际情况选择合适的处理基础。例如，若软土地基以黏性土为主，就可以选择压实技术，若软土地基以砂性土为主，就可以选择挤压联合压实技术[2]。

3.2 结合工程实际要求

不同公路工程的要求不同，施工人员应根据施工要求选择合适的软土地基处理技术。例如，部分公路工程的等级较高、施工要求较高，就需要应用先进的处理技术。部分公路工程的等级较低、施工要求也比较低，就可以应用加载压实等基础技术手段。同时，施工人员需要根据公路工程的形状、高度以及宽度，确定软土地基处理的方式和范围。

3.3 综合考虑周边环境

软土地基处理可能对周边的建筑物、构筑物以及交通产生一定影响，所以施工人员在选择软土地基处理技术时需要综合考虑周边环境并控制好软土地基处理的噪声、振动。

4 软土地基处理技术在公路工程施工中的应用

4.1 表层处理技术的应用

常用的软土地基表层处理技术有添加剂法、敷垫材料法等。第一，添加剂法。若软土地基的表层土为黏性土就可以应用添加剂法。在应用添加剂法时，施工人员需要先利用生石灰、熟石灰以及水泥等材料配制添加剂，之后在黏性土层中加入适量的添加剂，从而增强软土地基的强度与稳定性。第二，敷垫材料法。软土地基土层分布的均匀性相对较低，可能导致地基出现局部沉降、侧向位移等情况，因此施工人员可以利用敷垫材料法处理软土地基，增强软土地基的抗剪力与抗拉力。例如，施工人员可以在软土地基表层敷设玻璃纤维格栅、土工布以及化纤无纺布等材料，改善软土地基的性能。

4.2 喷粉桩处理技术的应用

喷粉桩处理技术属于深层搅拌加固法，又被称为加固土桩处理技术，是常用的软土地基处理技术，有利于提高软土地基的稳定性。简单来说，喷粉桩处理技术就是利用搅拌机械将软土与固化剂搅拌在一起，使固化剂与软土之间发生物理反应与化学反应，从而增强软土地基的水稳性与整体性[3]。首先，在应用喷粉桩施工技术时，施工人员需要做好施工现场勘察工作，全面记录公路工程施工现场的实际情况并科学选择喷粉桩的桩位。其次，施工人员需要利用水泥、石灰等材料配制固化剂，为后续施工奠定基础，同时可以在固化剂中添加适量的硫酸钠、石膏等材料，优化固化剂的固化效果。再次，施工人员需要利用钻机进行搅拌与二次搅拌。在这一过程中施工人员需要全面控制搅拌机械的搅拌深度与搅拌速度，提高处理质量。最后，在完成喷粉桩施工后可以在软土地基中设置一层砂垫层，增强软土地基的平整性。

4.3 刚性桩处理技术的应用

在公路工程施工过程中，施工人员可以利用刚性桩处理技术打造复合地基。刚性桩处理技术指的是在软土地基中设置CFG 柱、小型桩或调控灌溉物的管状桩，使其与软土共同承载荷载。在应用刚性桩处理技术时，施工人员应全面考虑公路工程的水文情况以及土质情况，科学制定刚性桩处理方案。且施工人员需要全面控制刚性桩的基本参数，如需要将预制桩的截面边长控制在250mm 以内、长细比例控制在80∶1左右。

4.4 砂石桩处理技术的应用

砂石桩加固处理技术也是常用的软土地基处理技术，主要是通过冲击振动以及吹动等方式在软土地基中形成空隙并在空隙中添加适量的碎石，从而形成直径相对较大的砂石桩。应用砂石桩处理技术可以形成复合地基，增强软土地基的承载力与稳定性，因此若公路工程的施工要求较低，就可以应用砂石桩处理技术。

4.5 换填处理技术的应用

换填法又被称为换土法，指的是先挖去基础底面以下的软弱土，之后回填强度较高、压缩性较低且不具有侵蚀性的土料或石料。按照换填材料可以将换填法分为砂石换填法、碎石换填法、砂卵石换填法等类型。在处理过程中，施工人员需要利用挖掘机挖除软土，之后利用分层填筑、分层压实、分层检测等方式进行回填，从而改变地基的承载力，增强地基的稳定性。第一，施工人员需要全面控制填料质量，避免对垫层施工质量产生不良影响。例如，施工人员需要全面检验砂、石料以及矿渣等填料的级配、含泥量；检验土、石灰等填料的含水量；检验石灰的质量等级，确保所有的填料都符合要求。第二，施工人员需要科学控制施工参数、合理选择施工设备与施工方法。首先，若应用砂石换填法，就需要对砂石填料进行击实试验明确砂石填料的最优含水量以及最大干密度。其次，施工人员需要选择合适的施工设备，减少对下卧层的扰动。例如，施工人员需要选择合适的振捣器、振动压实机、压路机等设备。最后，施工人员需要科学选择施工方法，如夯实法、振动压实法以及碾压法等。第三，施工人员应明确施工要点。施工人员应控制垫层的厚度，如将砂石垫层的分层厚度控制在15～20cm；在铺筑垫层前全面清除浮土、增强边坡的稳定性；在铺设垫层时减少对软土表面的扰动；将砂、砂石垫层的底面控制在同一标高上；若地下水位高于基础底面就需要采用合适的排水措施。第四，加大质量检验力度。在应用换填法时需要做好分层质量检验与工程质量验收工作，常用的质量检验方法有环刀法、贯入测定法等，如表1所示。

表1 换填法分层质量检验与工程质量验收方法

4.6 排水处理技术的应用

软土地基的天然水含量相对较高，需要通过排水处理技术改善软土地基的性能。常用的排水处理技术有表层排水技术与深层排水技术。其中，表层排水技术指的是在软土地基表面铺设一层砂石并进行压力排水，降低地基的含水量。而深层排水技术指的是通过挤密技术与排水井进行排水，在改善软土地基性能中发挥着重要作用。在应用深层排水技术时需要全面检测软土地基的厚度与含水量，根据实际情况制定处理方案。同时，在应用这种方式时需要先将挤密设备打入软土地基中，之后利用挤密设备自带的压力挤压出软土地基中的水分并通过排水井将水排出去。

4.7 强夯处理技术的应用

软土地基较为松软、抗压性相对较差，所以可以利用强夯处理技术进行处理。强夯处理技术就是利用重锤为软土层施加冲击力，使软土层在短时间内出现物理形变，继而排出软土层中的水分、增强软土地基的抗压强度。首先，在应用强夯处理技术时，施工人员需要全面清理施工场地，确保施工场地中不存在任何杂物。其次，施工人员需要明确第一次夯实的点位并进行标注。再次，施工人员需要安装起重机，使起重机的夯锤对准夯实点位。最后，施工人员需要起吊夯锤，利用夯锤进行强夯处理。在处理过程中若夯锤存在歪斜等问题，需及时查明原因并进行调整，若是由坑底不平整造成的就需要做好坑底的填平工作。同时，施工人员需要反复进行夯实，并利用振动式压路机进行碾压，从而提高施工质量。

4.8 加载压实技术的应用

加载压实技术属于静态固结法，指的是将钢板打入软土地基中并对软土地基进行加载压实处理，从而降低软土地基的含水量。在应用加载压实技术时需要做好路面结构层的保护工作，并科学计算加载量。

4.9 化学加固技术的应用

常用的化学加固技术有电化学加固技术与硅化加固技术，施工人员需要根据公路工程的实际需求以及软土地基的性能选择合适的化学加固技术。电化学加固技术指的是在软土地基中添加一些金属材料，使金属材料在电解、水解、氧化的过程中形成胶结物，并将分散的土壤颗粒结合起来。例如，施工人员可以在软土地基中插入金属铁电极并施加一定的直流电源，使金属铁电极在软土地基中发生相应的电化学反应与化学反应。硅化加固技术指的是在混凝土施工阶段中利用多孔金属灌注管在软土地基中灌注适量的硅酸溶液，从而改善软土地基的黏度与渗透性。

4.10 旋喷桩处理技术的应用

通道与涵洞是公路工程的关键构成部分，所以施工人员需要利用旋喷桩处理技术做好通道与涵洞软土地基的处理工作。在处理过程中，施工人员应利用机械设备将旋喷喷头与泵注管设置在软土地基中，并利用高压装置等方式将浆液喷灌到软土地基中，提高软土地基的荷载承受能力。

5 提高软土地基处理质量的策略

软土地基处理是公路工程施工的关键环节，处理质量会对工程施工质量产生较大影响，所以需要通过有效手段提高软土地基的处理质量。第一，应提高施工人员的专业素养。施工单位需对施工人员进行专业培训，增进施工人员对各项软土地基处理技术的了解，提高施工人员应用技术手段以及机械设备的水平。第二，应完善质量检查制度与安全检查制度，保障软土地基处理的质量与安全性符合要求。例如，施工单位可以根据工程情况制定质量与安全检查制度，组建质量安全检查小组，明确质量安全检查小组的具体职责。质量安全检查人员需要根据相关规范与制度条例开展检查工作，及时发现软土地基处理中的违规操作行为以及安全隐患，进一步提高软土地基处理质量。