公路工程軟土路基施工技術研究

魏志遠

(新疆生產建設兵團第九師公路養護管理所，新疆 塔城 834601)

0 引 言

隨著基礎交通設施地不斷完善，公路工程的建設步伐日益加快，同時對其質量控制也更加嚴格。相比于一般路段而言，軟土地基含水量高、抗剪強度低、壓縮性大。在軟土地區填筑路基，地基處理方案的確定及工后沉降監測對路基施工質量控制起關鍵作用。目前國內外學者及工程技術人員也針對軟土地區公路路基施工展開了一些研究，如張澤豐等對不同軟土地基處理方案的適用條件、工程造價等方面進行了比較，并利用數值模擬軟件PLAXIS軟土地基了軟土地基的變形機理和變形規律及沉降過程，同時計算了拋石擠淤處理前后軟土地基的沉降量、空隙水壓力、地基承載力的變化；劉廣等以膠州灣某環城高速公路為研究對象，歸納了軟土地基破壞形式，并針對項目實際情況分析了軟土地基處理及路基施工的重點難點；郇翔天等依托某新建二級公路工程，研究了CFG樁處治軟土地基后的沉降變形規律，對比了雙曲線擬合法、指數曲線擬合法等預測路基沉降精度，并基于BP神經網絡優化算法提出了一種新的預測軟土地基工后沉降的曲線預測函數。因此，研究軟土地區公路路基施工技術具有十分重要地工程意義。

1 工程實例

本文以某軟土地區一級公路為研究對象，從地基處理方案選取入手，針對地基處理施工技術、路基填筑、工后沉降監測等方面對軟土路基施工關鍵環節展開了詳細地分析。該高速公路全長26.68 km，設計標準是雙向四車道，路面結構采用瀝青混凝土。該一級公路工程沿線存在的軟弱土深度較大(2～40 m)，以池塘淤泥、淤泥質土、有機質土、軟塑～流塑狀態黏性土為主，路基土石方為26.367 8萬m3，軟土地基處理長度為0.867 5 km。同時，軟土地基承載力不符合路基填筑要求，需要對其進行加固處理。公路工程的其它技術指標見表1。

表1 軟土地基各土層物理力學參數

2 軟土路基地基處理技術

2.1 地基加固范圍及深度

根據該巖土工程勘察報告，該公路軟土地基主要處理地表以下的回填土層、游泥、游泥質亞粘土層等。軟土處理層時應當確保穿透軟土層。如果局部軟土層厚度較大，且中間夾層較厚，則以處理上層軟土為主。此外，本項目在進行軟土地基處理時以路基橫斷面寬度范圍內的軟土為主要處治對象，處理到路基坡腳線3 m。

2.2 軟土地基處治措施選擇

目前公路工程軟土地基加固常用措施一般包括有換填、強夯、拋石擠淤、真空預壓、碎石樁等方法。在選擇具體處治措施時應當綜合考慮地基狀況、道路功能及等級、施工條件，工程造價等因素。鑒于此，筆者確定了該一級公路地基加固措施為：如果地基軟土深度小于3 m，對一般路段落就將基底軟土全部清除，換填透水性好的碎(礫)石土。如果軟土路段存在積水，應當先設置臨時圍堰，排干圍堰積水后再處理軟基；如果軟土深度超過15 m，采用CFG樁進行處理，其中CFG樁選擇三角形布置，樁徑取400 mm，樁間距取4倍樁徑(1.6 m)，CFG樁的面積置換率為0.042。

2.3 地基處理后效果分析

在對軟土地基進行CFG樁處理后，開展了現場荷載試驗對其承載力及樁頂沉降進行了分析，試驗結果可知，軟土地基處理后樁間土的承載能力，達到550 KPa，符合公路路基設計規范(JTG D30-2015)的地要求。同時，加載和卸載回彈階段每級荷載下地樁頂變形及累計變形見圖1。

圖1 加載及卸載回彈下CFG樁樁頂的沉降變形

單樁豎向靜載試驗結果表明：在加載階段，CFG樁樁頂變形量隨著荷載的增加而增加，且增加速率逐漸加快。當試驗最大荷載達到1 468 KN時，CFG樁樁頂累計沉降最大值達到10.65 mm，且該級荷載下樁頂變形值為2.29 mm；在卸載回彈階段，CFG樁在卸載為0時，其樁頂變形回彈量為5.25 mm，變形回彈率達到了46.8%，樁頂殘余變形量為5.81 mm，且在最后一級卸載時沉降量回彈速率最大。

3 軟土路基填筑及工后沉降監測

3.1 路基填料選擇

為了保證軟土地基填筑質量，降低工程造價，縮短公路建設工期，擬采用“吹砂法”開展路基填筑作業。路基填筑所需砂料可以從附近河流內抽取，砂料中粒徑小于75 μm的顆粒重量不宜大75%。現場取砂料之后，試驗室應該取樣進行顆粒分析、相對密度等室內土工實驗，取樣頻率為立方米次。砂料試驗合格之后，方能用作路基填筑。

3.2 路基填筑施工質量控制

建筑垃圾材料路基修筑之前首先要綜合考慮路基施工時間、各分部分項工程的作業工序、最終完工時間及各因素之間的內在聯系等來制定綜合性、系統性的施工組織計劃。同時，在路基填筑期間，應協調好施工作業人員、施工機械、原材料等之間的關系，并根據路基填筑的實際工況，及時調整施工組織計劃。建筑垃圾材料路基的施工質量控制關鍵環節一般體現在運輸、碾壓、質量檢測等方面來開展。具體如下：第一，裝料前，應當計算每層路基填筑所需的壓實方量，并采用挖掘機裝料，盡量使填料能夠混合均勻，盡可能地避免大粒徑填料集中裝運的現象；第二，在公路路基修筑時，應當修筑試驗段來確定碾壓設備及其組合、碾壓遍數等參數，碾壓時按照“先邊緣后中間，先慢后快”的原則進行，壓實路線縱向互相平行，反復碾壓，碾壓由兩邊向中間進行，形成2%～3%的路拱橫坡，利于排水。

3.2 路基工后沉降監測

(1)路基沉降監測要求

在軟土地基建設公路工程時，應當重點關注路基的穩定性及工后沉降變形，故路基填筑完成后應當進行沉降觀測，以確保路基工后沉降滿足規范要求。軟土路基沉降監測可以選擇沉降板(尺寸大于500 mm×500 mm×30 mm)，觀測精度不小于1 mm。同時，當路基沉降的兩次讀數差超過2 mm時必須重新觀測，知道滿足精度要求為止。

(2)監測斷面布置

路基穩定性較好的地段，可以間距100～200 m選擇一個沉降監測斷面。而對于橋頭路基、高填路堤、軟土厚度較大地路段，應當對沉降監測斷面加密，監測斷面控制在100 m左右。在確定路基穩定控制標準參考了規范及多條公路監測經驗，具體如表2。

表2 軟土路基沉降監測控制標準

4 結 語

本文某軟土地區一級公路為研究對象，針對地基處理施工技術、路基填筑質量控制、工后沉降監測等方面對軟土路基施工技術要點展開了研究，主要得到以下結論。

(1)軟土地基沉降處治措施主要有換填、強夯、拋石擠淤、真空預壓、CFG樁等，在選擇時要綜合考慮適用范圍、處治深度、道路性質、施工條件等因素；

(2)采用“吹砂法”用于路基填筑作業時，砂料粒徑小于75 μm的顆粒重量不宜大75%，且現場取砂料之后要進行室內土工實驗，砂料試驗合格之后，方能用作路基填筑；

(3)CFG樁加固軟土地基后，地基承載力及沉降變形均得到了很大程度改善；

(4)路基穩定性較好的地段，沉降監測斷面可取100～200 m。而對于橋頭路基、高填路堤、軟土厚度較大地路段，監測斷面控制在100 m左右。