對(duì)公路工程軟基處理技術(shù)的探討

中山市交通項(xiàng)目建設(shè)有限公司 廣東省 528403

摘要：在公路工程施工中，軟基處理是路基施工的重要內(nèi)容。軟基處理質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)公路工程整體質(zhì)量及安全起著關(guān)鍵性的作用，甚至直接影響著建筑業(yè)及國(guó)家的利益。

關(guān)鍵詞：軟基特性；重要性；軟基處理技術(shù)

1、引言

隨著我國(guó)公路建設(shè)迅速發(fā)展，對(duì)道路的要求增高，為了確保路基及其外側(cè)建筑物等的安全，必須對(duì)軟基進(jìn)行處理。在公路工程建沒(méi)中，軟基處治問(wèn)題已成為影響工程造價(jià)和道路使用質(zhì)量的主要因素之一。

2、軟基的特性

（1）軟基對(duì)外部荷載的敏感程度高

外部荷載對(duì)于軟基的作用主要表現(xiàn)在土層的形態(tài)變化上，在沒(méi)有受到外力作用時(shí)軟土層的形態(tài)不會(huì)因?yàn)樽陨斫Y(jié)構(gòu)的問(wèn)題發(fā)生變化，然而一旦感受到外部荷載的壓迫，由于軟土層的耐受強(qiáng)度比較低，就會(huì)導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生不可逆的轉(zhuǎn)變，從而產(chǎn)生土層向一側(cè)坍塌、土層整體下陷或者土層中部?jī)A頹四周凸起的現(xiàn)象。

（2）軟基具有較強(qiáng)的抗?jié)B透能力

評(píng)定一個(gè)土層的土質(zhì)是否適宜道路工程建設(shè)，該土層的透水性能是一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)。軟土的透水性能普遍都比較弱，一般而言，其縱向滲透系數(shù)都在100上下，極度不利于土中水的縱向滲透。此外，在公路工程施工時(shí)，因?yàn)檐浲林械目紫扼w積較大，導(dǎo)致其受道路荷載的壓縮空間比較大，地基沉降系數(shù)比較高，使得公路施工中等待沉降的時(shí)間大大延長(zhǎng)。

（3）軟基的可塑性比較強(qiáng)

依據(jù)實(shí)驗(yàn)室對(duì)軟基可塑性的試驗(yàn)結(jié)果可知，軟基對(duì)外部荷載的承受能力有一個(gè)明顯的臨界點(diǎn)。當(dāng)外部荷載小于臨界點(diǎn)的壓力時(shí)，軟基的體積變化情況一直保持在一個(gè)比較平緩的狀態(tài)；一旦外部荷載超過(guò)了臨界點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力，軟基就會(huì)急劇發(fā)生壓縮變形現(xiàn)象，即使將壓力逐漸減小到臨界點(diǎn)范圍以下，軟基的體積也無(wú)法恢復(fù)到原來(lái)的水平。由此可見(jiàn)，軟土與重塑土不同的是，由于軟土顆粒間的孔隙比較多，空隙的體積比較大，在相同的外部荷載下，軟土顆粒間會(huì)形成緊密的粘合狀態(tài)，從而導(dǎo)致軟基的密度減小變得更加困難。

（4）軟基的抗剪強(qiáng)度低

軟基的抗剪強(qiáng)度跟荷載的施加速度以及排水固結(jié)條件有著緊密的關(guān)聯(lián)。根據(jù)三軸不排水試驗(yàn)，可知軟土的抗剪強(qiáng)度非常小，并且和側(cè)壓力的大小值沒(méi)有關(guān)聯(lián)，也就是說(shuō)其內(nèi)摩擦角趨近于零，粘聚力往往小于20KPa。直剪快剪內(nèi)摩擦角通常小于50度，粘聚力在10Kpa左右。在排水條件下的抗剪強(qiáng)度與其固結(jié)度成線性正相關(guān)關(guān)系，固結(jié)快剪的內(nèi)摩擦角最低可達(dá)到80度，最高不大于120度，其粘聚力通常為20KPa左右。

（5）軟基的含水量高

一般而言，軟土的含水量往往在34%～72%之間，淤泥和淤泥質(zhì)土的含水量多為50%～70%，而泥炭的含水量則可達(dá)到200%以上，均大于液限指數(shù)。軟土的含水量與土的抗剪強(qiáng)度和壓縮性有著直接的關(guān)系，軟土的天然含水量越高，就意味著其地基承載力越低。松軟軟土的孔隙比通常在1.0～2.0之間，泥炭土和個(gè)別淤泥的孔隙比甚至可以達(dá)到6.0以上。此外，軟土在天然狀態(tài)下的孔隙比一般會(huì)比同樣狀態(tài)下的重塑土高出大概0.2～0.4。壓縮性高天然軟土的壓縮系數(shù)與土的液限系數(shù)和天然含水量呈正相關(guān)，土的液限和天然含水量越大，其壓縮性越高。一般而言，天然軟土的壓縮系數(shù)在0.7～1之間，最高時(shí)可以達(dá)到4.5。對(duì)于沿海灘徐等新近沉積的欠固結(jié)軟土，在重力作用下還會(huì)發(fā)生持續(xù)的固結(jié)沉降。

3、公路工程中軟基處理技術(shù)應(yīng)用的重要性

軟土在我國(guó)的分布十分廣闊，具有壓縮性高、含水量大、承載力低等特點(diǎn)，如果直接進(jìn)行公路施工，施工中很容易變形，影響公路的穩(wěn)定性，并降低公路的質(zhì)量，對(duì)公路通行安全造成嚴(yán)重的干擾。如果在公路運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生破損，不僅需要花費(fèi)大量的資源進(jìn)行維修，并對(duì)交通安全通行造成很大的影響。

一般情況下，公路施工遇到軟基，如果沒(méi)有事先對(duì)軟基進(jìn)行處理，就會(huì)對(duì)公路路基的沉降造成影響，并使公路正常功能受到影響，還會(huì)引發(fā)一系列的后續(xù)問(wèn)題，包括：（1）路基的抗剪力降低，導(dǎo)致公路邊坡外側(cè)發(fā)生隆起現(xiàn)象，而路堤發(fā)生滑動(dòng)；（2）路堤與人工構(gòu)造物連接的地方差異性明顯，導(dǎo)致跳車(chē)；（3）路堤發(fā)生變形，導(dǎo)致公路路面受到破壞。這就需要在軟基公路施工中，首先對(duì)軟基進(jìn)行處理，改變軟基的性質(zhì)，提高軟基的抗剪力度以及抗液化能力，滿足公路施工對(duì)沉降的具體要求，確保公路施工的安全，提高公路施工企業(yè)的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

4、公路工程軟基處理技術(shù)

（1）砂墊層和砂石墊層換填

在公路工程軟土路基施工中，因?yàn)檐浲谅坊哂胁环€(wěn)固性，導(dǎo)致施工難度不斷加大。基于此，在施工過(guò)程中為有效解決這一問(wèn)題，施工企業(yè)可以選用砂礫層鋪設(shè)的方法進(jìn)行有效處理，鋪設(shè)操作結(jié)束后要進(jìn)行夯實(shí)作業(yè)，這樣可以增加路基的穩(wěn)固性。這種換填施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)承載力要求的滿足及優(yōu)化路基表層的排水效果，不會(huì)出現(xiàn)積水現(xiàn)象，減少路基軟化現(xiàn)象的出現(xiàn)。在軟土路基施工中，為確保公路工程的質(zhì)量，必須嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行換填材料的選擇，一般情況下，都會(huì)選用大顆粒沙礫石，有時(shí)也可以將鵝卵石摻入。我們可以根據(jù)設(shè)計(jì)方案選取顆粒比較大的沙礫石，必要時(shí)可以摻入鵝卵石，可以依據(jù)施工地點(diǎn)的具體情況而定。路基溝槽施工時(shí)可以采用沙礫石對(duì)其進(jìn)行處理，如溝槽內(nèi)有積水情況，應(yīng)先進(jìn)行排水工作，再填入已經(jīng)配置好的沙礫石。沙礫石填筑時(shí)，要注意一層一層地夯實(shí)，對(duì)填充料中的含水量進(jìn)行良好控制，通常在10%―20%的范圍內(nèi)進(jìn)行控制。

（2）夯實(shí)法

當(dāng)軟基主要是由碎石土、粉土、砂土、或者低飽和度的粘土、雜填土等組成時(shí)，可以考慮采用夯實(shí)法進(jìn)行軟基處理夯實(shí)法的作用原理是利用機(jī)械物理碾壓的方法把表層地基土壓密，或利用強(qiáng)夯產(chǎn)生的夯擊沖能在地基中產(chǎn)生劇烈的動(dòng)應(yīng)力，促使土基固結(jié)壓實(shí)利用夯實(shí)法進(jìn)行軟基處理時(shí)，需要將重錘起重至一定的高度，然后在自重作用下自由下落，對(duì)地基進(jìn)行反復(fù)夯打，以達(dá)到提高軟基強(qiáng)度、降低其壓縮性能的目的一般而言，夯實(shí)法的夯實(shí)深度最深可以達(dá)到1.2m當(dāng)使用重錘進(jìn)行夯擊時(shí)，尤其要注意土基的含水量只有在土的最優(yōu)含水量條件下，使用夯實(shí)法才能得到最佳的夯實(shí)效果。

（3）加載法

其實(shí)加載法的運(yùn)用是為了使換填法的效果達(dá)到最佳。換填法是用以質(zhì)地堅(jiān)硬，性能高，穩(wěn)固強(qiáng)的土質(zhì)換掉原來(lái)一定范圍內(nèi)的軟土，而加載法則是防止填土或埋入的構(gòu)造物發(fā)生沉降而造成破壞，預(yù)先促進(jìn)軟基的沉降，以達(dá)到增強(qiáng)地基的強(qiáng)度。加載法主要的可分為三種，一種就是填土加載法，用土去荷載，另一種就是大氣壓加載法，它通過(guò)在地表面鋪砂，并覆蓋上不透水膜，使之形成真空，這樣依靠大氣壓力來(lái)加載促進(jìn)固結(jié)。第三種就是減低地下水法，利用井點(diǎn)、豎井等輔助工具降低地下水?？傮w上這三種方法都是不單獨(dú)用的，但是第一種方法也就是用填土法加載時(shí)要特別注意地基的穩(wěn)定性，降低水位法和大氣壓加載法則因種種限制，同時(shí)需要擔(dān)心地基受損，使用的特別少，基本上是不采用的。

（4）添加劑法

對(duì)于表層為粘性土?xí)r，在表層粘性土內(nèi)滲入添加劑，改善地基的壓縮性能和強(qiáng)度特性，以保施工機(jī)械的行駛。同時(shí)也可達(dá)到提高填土穩(wěn)定及固結(jié)的效果。添加材料通常使用的是生石灰、熟石灰和水泥。石灰類添加材料通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)拌和或廠拌，除了降低土壤含水量、產(chǎn)生團(tuán)粒效果外，對(duì)被固結(jié)的土隨著時(shí)間的推移會(huì)發(fā)生化學(xué)性固結(jié)，使黏土成分發(fā)生質(zhì)的變化，從而促進(jìn)土體穩(wěn)定。

（5）固化法

所謂固化法處理軟基，就是利用化學(xué)溶液或膠結(jié)劑的化學(xué)性質(zhì)，采取灌入或拌合加固的方法使其與軟基充分融合，通過(guò)一系列的物理化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)加固軟基目的的一種處理方法固化法的主要工作原理是通過(guò)將水泥、水玻璃、紙漿液或丙烯酸氨紙漿液等膠結(jié)材料充填于孔隙體中，以增加軟土顆粒間的粘結(jié)力，進(jìn)而提高軟土的強(qiáng)度和坑壓能力經(jīng)過(guò)固化法處理的地基一般都具有很高的強(qiáng)度和較低的滲水性能根據(jù)所使用的方法不同，可以將固化法具體劃分為壓力灌漿法、旋噴法及深層攪拌法等幾種在實(shí)際的軟基處理工程案例中，粉體噴射攪拌樁法取得了普遍的應(yīng)用，它是以水泥粉或者生石灰粉等粉體材料作為材料，通過(guò)空壓機(jī)制造風(fēng)源，把水泥粉或者是石灰粉等加固材料呈霧狀的噴入軟基中，在鉆頭的攪拌作用下使其與軟基土產(chǎn)生充分的接觸，通過(guò)一系列的物理化學(xué)反應(yīng)使地基硬結(jié)固化，形成具有一定強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的地基。

（6）施工觀測(cè)法

在軟基上施工時(shí)，應(yīng)對(duì)路面進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)，主要包括：沉降和穩(wěn)定的觀測(cè)。有必要時(shí)須結(jié)合實(shí)際情況設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)。像對(duì)地基條件較差，地形變化很大，出現(xiàn)的問(wèn)題較多的地段部位設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)是必要的。對(duì)于觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置需在時(shí)間和空間上合理的分配，時(shí)間上主要是和施工同步進(jìn)行，施工的同時(shí)進(jìn)行觀測(cè)跟蹤，空間上主要是針對(duì)不同的觀測(cè)重點(diǎn)，將觀測(cè)點(diǎn)至于不同的橫斷面上，這樣從不同的點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，采集數(shù)據(jù)，不僅是某種意義上的監(jiān)督和保護(hù)，還便于數(shù)據(jù)分析，利于工程的順利進(jìn)行。

5、結(jié)束語(yǔ)

軟基處理技術(shù)是在公路工程中一項(xiàng)比較重要的專項(xiàng)技術(shù)，軟基處理質(zhì)量關(guān)系著公路工程的整體質(zhì)量，為了確保公路工程項(xiàng)目施工順利進(jìn)行，打造優(yōu)質(zhì)的公路工程作品，需重視公路施工中軟基的處理工作，結(jié)合公路施工地基的實(shí)際情況選擇合適的地基處理方法。

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