淺談高速公路軟基處理常用方法及措施

摘要: 本文以廣西目前高速公路中的實際施工為實例，簡單介紹了常見在砂墊層法、重錘夯實法、水泥攪拌樁(粉噴樁)和土工格柵等軟基處理方法，為類似工程提供參考。

關鍵詞: 軟基;砂墊層;沖擊壓實;土工格柵

引言

公路工程路基工程是公路建設成敗的關鍵，路基敷設于天然地基止，自身荷載較大，要求地基應具有足夠的承載能力，以保持地基穩(wěn)定，另外，還應使某些自然因素，如地下水、坑穴、濕陷、脹縮等不致產(chǎn)生對路基的有害變形。軟基處理應盡可能早期進行，有充分的間隔時間使軟基達到沉降穩(wěn)定后方可進行填土施工。本文就目前廣西高速公路施工中出現(xiàn)的軟基處理方法進行分析，供同類工程作參考。

1軟基處理方法綜述

我區(qū)高速公路地基具有不同程度的濕陷性，主要由粉質(zhì)粘土組成，孔隙發(fā)育，結(jié)構疏松，具有高壓縮性。目前，高速公路公路軟基處理設計是針對不同地質(zhì)條件、不同的填土高度和各路段的工后沉降要求，采取不同的處治方法，在填土路基地段一般采用砂墊層法，在特殊濕陷性黃土地段采用重錘夯實法，在橋路連接面采用水泥攪拌樁(粉噴樁)，在填挖交界處或橋臺處等較濕軟地段采用土工格柵。

2軟基加固方法的適用范圍及措施

2.1 砂墊層法

砂墊層法用于地表面極軟弱的情況。該法是通過排水、敷設或增添材料等辦法，提高地表強度，防止地基局部剪切變形，保證施工機械作業(yè);同時盡可能把填土荷載均勻地分布于地基上。

對于地基上部軟土層極薄且含水量大時，在軟土地基上敷墊0.5～1.2m左右厚的砂墊層。這樣可達到固結(jié)軟土層，使砂墊層起到上部排水層作用;同時，砂墊層又成為填土內(nèi)的地下排水層，以降低填土內(nèi)的水位;在進行填土及地基處理施工時，為施工機械提供良好的通行條件。

2.1.1 如采用機械施工，在確定砂墊層厚度時，應考慮機械的重量，輪胎對地面接觸壓力，偏心程度及軟土地基表層強度等。表1 為砂墊層標準厚度。

在極軟地基上，僅用砂墊層來確保大型施工機械的通行，往往需要較厚的砂墊層，是不經(jīng)濟的，所以常與表層排水或敷墊材料等法并用。

填土面積大且排水距離長，預計有多處地下水滲出時，若僅用山砂作砂墊層，不能獲得充分排水效果，應采用設置盲溝，砂墊層內(nèi)的排水距離宜短不宜長。

2.1.2砂墊層施工時應設放樣板。攤鋪作業(yè)一般采用自卸汽車與推土機聯(lián)合操作。要盡量做到均勻一致。用透水性差的粉土作填料時，其坡腳附近的砂墊層一旦被土覆蓋，就有可能妨礙側(cè)向排水，因此對砂墊層的端部要妥善處理。

2.2 重錘夯實法

重錘夯實法，一般以鋼筋混凝土制成截頭圓錐體(底部墊鋼板)，重量定1.5T或稍重，錘底直徑為1~1.5M，起重設備的能力為8~15T，落距高一般為2.5~4.5M。目前，采用較多的是沖擊壓實技術。

2.2.1 現(xiàn)以廣西鐘馬路為例，簡述沖擊壓實技術在濕陷性黃土中的應用方法。第三合同段鉆探結(jié)果在地表以下未見地下水。黃土濕陷性指標(見表1):

就原狀土的地質(zhì)條件，是不能滿足路堤底部承載力要求的，因此必須消除地表一定深度范圍內(nèi)的濕陷性，以滿足工程質(zhì)量要求。由此制定沖擊壓實技術方法如下:

a、在正式施工前，選取了沖擊碾壓試驗段，以總結(jié)數(shù)據(jù)資料，確定出濕陷性黃土地基處理所采用的合理機械組合、行走速度及碾壓遍數(shù)，用以指導大面積機械化施工。

b、檢測方法及檢測手段

(1)動態(tài)圓錐貫人儀(DCP)測地表下土體不同深度的貫人值(DN)，以及由此計算其它力學參數(shù)(如:承載比CBR值，彈性模量E，無側(cè)限抗壓強度等)。

(2)地面高程:沖碾地面的下沉量S的觀測。

(3)灌砂法測定地表的干密度P、壓實度K、含水量w 等。

(4)定點試坑的土性指標及濕陷系數(shù)。

c、壓實順序及方法

碾壓試驗結(jié)束后+進行全面積沖碾壓實+使整個路基清表后碾壓達到4O遍。壓實方法有兩種，一種是一條碾壓線上反復碾壓，到40遍后再移動到第二條碾壓線上。另一種是每壓一遍就移到第二條碾壓線上，全面積壓實一遍后再壓第二遍，直到4O遍。實踐證明:第一種壓實方法，浪費壓實機工救，表面錯臺處理困難，機械互相干擾，窩工嚴重。第二種方法能形成流水作業(yè)，即灑水車在前面灑水，壓實機壓實，平地機在后面刮平+相互不干擾，工效顯著。因此+施工中采用第二種方法。

d、補壓

補壓試驗段長1 40 m，共分四個車道+每個車道分別沖碾10、20、30、40遍。每個車道在直線段布設4個點，共l 6個測點，用三邊形壓實機進行碾壓。沖碾時由水車配合進行，沖碾完成后再用普通壓路機靜碾數(shù)遍，以確保表層土的密實。檢測方法及手段與填前碾壓基本相同，需增加測試地下30 cnl、60cm、80cm的干密度P、壓實度K、含水量w等。檢測結(jié)果表明沖擊補壓效果是非常明顯的，大大超過了重型擊實標準。土基的下沉量、干密度、CBR值、無側(cè)限抗壓強度等均有較大幅度的提高經(jīng)過對測試結(jié)果的綜合分析，認為分層碾壓后的補壓以20遍為佳+每層補壓厚度以0.8～1.0m 為宜。

2.3粉噴樁

粉噴樁是以水泥為固化劑，利用深層攪拌機械對原狀軟土進行強制攪拌，經(jīng)水泥與軟弱土之間的離子交換作用、凝結(jié)作用、化學作用等一系列作用而生成一種特殊的具有較高強度、較好特性和水穩(wěn)定性的混合柱狀體。它與原位軟土層組合成復合地基，對提高軟土地基承載力，減少地基沉降具有明顯效果。

2.3.1 工藝流程

三通一平一測量(繪樁位圖)一樁基安裝就位一啟動主電機鉆進一啟動空壓機送氣一檢查

管路堵塞一鉆進一在設計深度停鉆一開送料閥閉氣閥一啟動噴料機一檢查噴粉情況一提鉆到停粉標高時停止噴粉一在樁頂保護標高處停止提鉆，鉆頭繼續(xù)轉(zhuǎn)動一進行二次攪拌(復攪深度應大于5 m)一填寫施工記錄一提鉆到地表以上一停空壓機及主電機一啟動液壓系統(tǒng)一移動樁機。

2.3.2關鍵技術

關鍵技術是噴粉，即將粉體成樁固化劑用壓縮空氣輸送到鉆頭并射到土層中去。噴粉直接關系著成樁質(zhì)量。噴粉一般在噴氣后進行，其操作程序是:開通噴粉球準備合蝶閥，關閉噴氣閥，按下無級變速器電機啟動按鈕，使旋轉(zhuǎn)供料器運料到噴射管，噴入土層。

2.3.3 操作方法

a.對正樁位、調(diào)平樁基機身，保證樁的垂直度，啟動主電機下鉆，待攪拌鉆頭接近地面時，啟動空壓機送氣，繼續(xù)鉆進。

b.鉆到設計孔深時，停止鉆進，鉆頭反轉(zhuǎn)，但不提升。

c.打開送料閥門，關閉送氣閥門，噴送加固粉料。

d.確認加固粉料已到樁底后，提升攪拌鉆頭。為便于控制成樁質(zhì)量，一般不得使用三檔提升。

e.提升到設計標高時，停止噴粉，停止噴粉深度應結(jié)合攪拌提升的速度確定。

f.打開送氣閥，關閉送料閥，但空壓機不要停機，攪拌鉆頭提升到樁頂時，停止提升，在原位轉(zhuǎn)動2 min，以保證樁頭均勻密實。

g.攪拌鉆頭再鉆至設計樁底深度，進行第二次攪拌。

h.將攪拌鉆頭提出地面，停止主電機、空壓機，填寫施工記錄。

i.移動樁機到下一個樁位。

2.4 土工格柵

2.4.1 土工格柵是一種主要的土工合成材料，與其他土工合成材料相比，它具有獨特的性能與功效。土工格柵常用作加筋土結(jié)構的筋材或復合材料的筋材等。土工格柵分為塑料土工格柵、鋼塑土工格柵、玻璃纖維土工格柵和玻纖聚酯土工格柵四大類。

2.4.2 土工格柵處理濕軟路基的施工程序為: 開挖清理路槽——犁翻路槽——碾壓路槽(第一次灣沉值測量) ——平鋪土工格柵——張拉土工格柵——錨固土工格柵——加鋪底基層——碾壓底基層——養(yǎng)生(第二次彎沉值測量)。

a、開挖清理路槽。按照設計標高開挖， 預留5cm ， 犁翻與拌和建筑垃圾與工業(yè)垃圾至大致均勻，清除特大建筑垃圾及過濕泥漿。

b、碾壓路槽(第一次灣沉值測量)。采用12-15T 壓路機初壓平整， 試驗路段不過分強調(diào)實度控制， 但要求均勻、平整。路基清理整平后， 采用貝克曼彎沉測定儀， 汽車采用黃河JN - 150， 后軸重10T。按1 個ouml;10m 斷面進行彎沉值測量。

c、平鋪土工格柵。本次試驗采用鄭州華瑞塑膠有限公司生產(chǎn)的， 幅寬為2m、長30m 的正六邊形對角線長為3cm 的塑料格柵， 采用縱縫重疊20cm、橫縫重疊50cm 進行平鋪。開始對一端采用木樁錨固(間距為20- 30cm ， 楔形木樁長30cm ) ， 另一端用鋼管加焊鋼筋鉤由拖拉機牽引水平抽拉。而后沿長度1 個ouml;5m 斷面進行錨固。質(zhì)量要求平坦， 無拱起， 接縫緊密無錯位。

d、加鋪底基層(二灰土)。按《公路路基施工技術規(guī)范》進行正常施工。

e、碾壓。開始由膠輪壓路機由邊及里碾壓3遍， 再用12- 15T 鋼輪壓路機碾壓3 篇， 基層壓實度為95%。

f、養(yǎng)生(第二次彎沉值測量)。二灰土養(yǎng)生時間要求7 天， 外觀檢查不露白， 不脫皮， 無輪跡。養(yǎng)生完成后組織進行第二次彎沉值測量， 滿足底基層頂彎沉要求的， 可進行基層鋪筑， 否則返工。

3不同加固方法出現(xiàn)問題及對策

3.1、沖擊壓實技術可能出現(xiàn)的問題應對措施

3.1.1目前，尚無國產(chǎn)的沖擊壓實機，我國相關部門正在研制這種高能量的沖擊壓實機械+該產(chǎn)品的研制成功與推廣應用，將對提高我國高速公路及其它工程的基礎施工質(zhì)量具有重大意義。

3.1.2因地質(zhì)條件差異，考慮到我國暫時沒有相應的規(guī)范作為參考。因此，在大規(guī)模機械化施工前，應選取沖擊壓實試驗段，確定合理的機械組合、行走速度及碾壓遍數(shù)，用以指導大面積機械化施工。

3.2、水泥粉體攪拌樁施工可能出現(xiàn)的問題應對措施

結(jié)合我們在蒼梧至郁南高速公路上粉噴樁的施工情況來看，粉噴樁施工可能出現(xiàn)的問題主要有以下幾點:

3.2.1 每米噴粉量不均勻

根據(jù)TB10113-96《粉體噴攪法加固軟弱土層技術規(guī)范》之3.2.8 條規(guī)定“粉噴樁噴粉量不應強求上下一致，樁下部可適當減少噴粉量，樁上部可適當增加噴粉量以及攪拌次數(shù)。一般情況下可按設計樁長的1/3 進行復攪，以求得最佳經(jīng)濟效益及加固效果”。

規(guī)范的上述敘述闡明了粉噴樁的基本原則與施工要求，但在實際施工當中，噴粉量的控制因操作環(huán)節(jié)如記錄儀瞬間顯示結(jié)果和粉體發(fā)送器手動節(jié)流閥間相互配合協(xié)調(diào)等影響也使其噴粉量存在著多多少少的變化。這主要是熟練過程以及對當?shù)赝临|(zhì)的了解，經(jīng)過兩三根樁的摸索，一般都會逐步掌握起來。

3.2.2 鉆頭噴粉口堵塞

在開始施工時，我們屢次遇到噴粉中斷需處理的情況。提升鉆桿后，發(fā)現(xiàn)是水泥袋中的紙袋碎片堵塞了噴粉口(噴粉口直僅為5cm)。后來在灰罐上安裝了一張2×2cm 的篩子，有效地杜絕了此類情況的再次發(fā)生。

此外，水泥要妥善保管，嚴防受潮結(jié)塊及變質(zhì)堵塞噴粉口。同時在開工前對地下及地表障礙物必須清除。地下障礙物例如大石塊、樹根、地下管線等將會使鉆機無法下鉆，甚至損壞鉆頭。

3.2.3 卡鉆或樁體下陷不成樁

在石灰?guī)r發(fā)育地區(qū)，由于地下水可能形成溶洞等空間，而鉆頭是螺旋葉片，所以鉆頭很容易卡住。司鉆手若不注意控制檔位，很容易折損鉆桿—我們在該部位的施工中就折斷過三根鉆桿，掉鉆頭兩個。這種情況要求司鉆手集中注意力，嚴密掌握鉆進情況，并留心觀察主機電流變化。當主機電流超過時，應立即停機檢查并設法排除困難;另外就是在鉆進和提升時鉆機檔位均不應高于3 檔。

4結(jié)論

公路軟土地基路堤施工技要規(guī)范對粉噴樁、土工格柵等方法加固軟基有技術要求和適用范圍的規(guī)定，都有成功的實例，但由于工程地形、地質(zhì)情況不同，施工中難免出現(xiàn)一些技術問題。有的技術如土工格柵、沖擊夯實法等技術國內(nèi)還在研討，關鍵是機械設備和料源。但是我們可以預測，隨著高速公路建設的飛速發(fā)展，公路技術等的提高，包括地基加固在內(nèi)的路基防護與加固，在理論和實踐上必將有新的發(fā)展的突破。

參考文獻:

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