公路施工中路基加固處理工藝研究

劉濤

蘇交科集團股份有限公司 江蘇 南京 210000

作為公路建設(shè)工程的核心要素，路基對公路使用壽命與性能方面的積極影響不言而喻，想要在滿足現(xiàn)代化城市道路行車要求的同時，盡量延長公路的使用壽命，就務(wù)必要貼合建設(shè)所在地土質(zhì)特征以及所建設(shè)公路的功能需要，開展科學且合理的路基加工處理作業(yè)。以此全面提升路基乃至整體公路建設(shè)項目的穩(wěn)定性，使建成后的公路質(zhì)量能夠得到保障。得益于科學技術(shù)的發(fā)展以及道路工程建設(shè)技術(shù)與理論的成熟發(fā)展，使得現(xiàn)階段可用于公路路基加固作業(yè)的技術(shù)種類較多。基于此，本研究立足于實際工程，結(jié)合施工的實際需要選擇了水泥粉噴樁技術(shù)，確保加固施工最終呈現(xiàn)出的效果能夠達成理想化的建設(shè)預(yù)期。

1 工程概述

某城市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)需要修建一條新的環(huán)城公路，該公路第一合同段全長12.582km，其中k125+325.5～k126+366.7段為軟弱土質(zhì)。該路段南側(cè)、北側(cè)為城市既有建筑物，西側(cè)與東側(cè)皆為既有道路，貼合施工所在地的具體情況，選擇較為可靠的水泥粉噴樁加固技術(shù)對該路段路基進行加固處理。

項目建設(shè)過程中，利用水泥粉噴樁加固技術(shù)對路基進行處理，能夠有效優(yōu)化地基所在土層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，促使其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的固結(jié)土。結(jié)合既有的施工經(jīng)驗進行分析，可知水泥的主要成分為二氧化硅、有氧化鈣、氧化鋁等，這些物質(zhì)在與水結(jié)合后能夠形成相對穩(wěn)定且堅固的結(jié)合材料。在本路段路基中適當摻雜一定的優(yōu)質(zhì)水泥，有助于快速調(diào)整軟土地基中的水分，提升土層對地基的握裹性，提升地基的強度，為公路工程后續(xù)的建設(shè)作業(yè)夯實基礎(chǔ)。

2 水泥粉噴樁加固技術(shù)

2.1 水泥粉噴樁加固施工的質(zhì)量控制措施

2.1.1 機械設(shè)備選擇與材料制備

機械設(shè)備與材料的選擇是水泥粉噴樁加固作業(yè)中需要重點關(guān)注的環(huán)節(jié)，除去基本的鉆機以及粉體發(fā)射設(shè)備之外，為達成更優(yōu)質(zhì)的加固效果，還需要額外配備空氣壓縮機、攪拌鉆頭等設(shè)備，同時盡量避免現(xiàn)場施工人員基于自身施工經(jīng)驗對設(shè)備的各項參數(shù)進行調(diào)整。機械進場前，應(yīng)該重點對機械設(shè)備的綜合性能進行檢查，保障機械設(shè)備符合工程建設(shè)標準，配備好檢測電流變化的電流表，保障鉆進施工的穩(wěn)定性與質(zhì)量，最后還要配置能夠精準計量水泥噴入量的電子計量設(shè)備[1]。

材料制備方面，需要以行業(yè)標準以及本工程設(shè)計方案為基準，精準開展采購、運輸、存放與現(xiàn)場制備材料等作業(yè)。本工程所應(yīng)用的水泥為硅酸鹽水泥，為保障水泥粉噴樁加固環(huán)節(jié)的穩(wěn)定作業(yè)，施工前需要對水泥的精度進行檢測，剔除紙屑、樹枝等雜質(zhì)。工程噴粉量也需要結(jié)合工程建設(shè)需要以及行業(yè)標準進行合理定量，本工程在進行現(xiàn)場模擬施工試驗后將噴粉量設(shè)定為50kg/m。

2.1.2 現(xiàn)場施工管理

在具體施工環(huán)節(jié)中落實設(shè)計技術(shù)方案是路基加固工序的重點與難點，同樣也是保障整體施工質(zhì)量的關(guān)鍵工作。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)對水泥粉噴樁加固技術(shù)進行深入剖析，同時對實施該技術(shù)的工藝流程進行優(yōu)化，著重分析技術(shù)要點，保障水泥粉噴樁加固的應(yīng)用價值最大化，為后續(xù)的工程建設(shè)項目夯實基礎(chǔ)。同時，施工人員應(yīng)對現(xiàn)階段最新的公路建設(shè)標準以及技術(shù)規(guī)范進行研究，在相關(guān)標準的指導下，對施工工藝、材料以及現(xiàn)場施工人員進行必要的管理。重點分析施工路段以及建設(shè)全過程中可能出現(xiàn)的風險隱患，如極端天氣、人為破壞、材料影響等，針對不同的風險隱患做好相對應(yīng)的防范與化解措施，保證施工技術(shù)方案能夠貫徹落實[2]。

2.2 施工流程分析

第一，在施工現(xiàn)場組裝噴粉樁機，為保障組裝工作的質(zhì)量與效率，需要技術(shù)人員在正式組裝噴粉樁機之前對樁機各部位的連接狀態(tài)進行科學檢驗，以此保障施工的可靠性。相對而言，水泥粉噴樁機的構(gòu)成比較復雜，其中包含諸如電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等多個精巧、繁復的系統(tǒng)，因此要求相關(guān)技術(shù)人員能夠全面掌握不同子系統(tǒng)的特性。并且還需要對樁機各個噴粉管路的密封狀態(tài)進行測試與調(diào)整，以此保障其能夠正常工作，達成最優(yōu)質(zhì)的施工效果[3]。排除樁機中可能存在的隱患故障之后，應(yīng)科學地設(shè)置樁機的位置，樁機就位并校驗合格后便可以啟動主電機進行樁機下鉆，過程中需要輔以空氣壓縮機對樁機進行送氣，以此提升樁機的鉆進質(zhì)量；

第二，鉆機鉆進至設(shè)計深度之后不宜立刻停止鉆進，而是應(yīng)當結(jié)合實際鉆進情況適當滯留一定的時間，具體時長以工程實際需求為準，尋常工程滯留2～3min便可以得到較好的鉆進效果。鉆進過程中應(yīng)精準控制鉆進的速度與角度，配合邊旋轉(zhuǎn)邊提升的模式，避免鉆進過程中出現(xiàn)塌孔的問題。此后，在向攪動的土體中噴粉時應(yīng)注意攪拌的時間與力度，要保障土體與水泥的充分融合，促進樁頂達到設(shè)計標準高度；

第三，注意保障一次成樁，如果成樁期間受外界因素影響而中斷，后續(xù)的施工中便可以利用重疊接樁的模式保障路基基樁的強度與穩(wěn)定性，但過程中需要注意接樁的密度，新樁與舊樁的重疊密度應(yīng)在50cm以上[4]。假設(shè)在施工階段中因故中斷一次成樁后的3h之內(nèi)未能及時接樁，便需要在下次施工之前拆卸輸漿管路，并對其徹底的清洗，保障管道內(nèi)無殘留凝固漿液與雜質(zhì)后，在既有樁位的旁邊進行有效補樁；

第四，鉆頭提升到500mm左右的高度后，便可以正式開始噴粉作業(yè)，作業(yè)過程中以及結(jié)束后都需要進行必要的質(zhì)量控制與檢測措施，一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格的情況，就需要重復攪拌至樁底，保障水泥與土體攪拌均勻且與樁體徹底融合；

第五，科學控制樁機鉆頭的垂直度與設(shè)計深度，嚴格依照設(shè)計標準確定軸線位置，并落實下落深度、鉆頭垂直度等參數(shù)。需要重點注意的是，必須要保障鉆機與樁孔軸線的一致性，實際施工過程中的橫豎向偏差不得高于100mm，鉆桿傾斜度不得超過1%[5]。

2.3 水泥粉噴樁加固處理工藝

2.3.1 合理控制噴灰量

水泥粉噴樁加固施工過程中，想要保障最終的加固效果能夠達到設(shè)計標準，便需要對噴灰量進行科學的控制，如此才能有效增強樁身的強度，促進加固作業(yè)的穩(wěn)定開展與竣工。相關(guān)工作人員一旦發(fā)現(xiàn)噴灰量不足的問題，便需要采用復噴或者補噴的操作。并且在正式施工的過程中出現(xiàn)了施工路段土體密實程度影響噴灰量的情況，便需要合理調(diào)整送灰裝置的參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、荷載等，以此促進實際施工質(zhì)量與既有土體加固需求之間的匹配程度[6]。施工全過程中需要委派專業(yè)監(jiān)管人員對實際噴灰量以及相關(guān)工作人員的施工作業(yè)標準進行檢查，針對需要調(diào)整的情況及時作出指導，并科學記錄相關(guān)數(shù)據(jù)信息，以此為后續(xù)的施工夯實數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.3.2 樁徑變小的原因與調(diào)整措施

樁徑變小亦屬于水泥噴粉樁施工中常見的技術(shù)隱患，受到樁徑變化的影響，路基單樁的承載力會出現(xiàn)大幅度的下降，這不僅會對當下的施工效率造成影響，如若無法及時整改還會對后期的公路建設(shè)整體效果產(chǎn)生難以挽回的負面影響。實際工程中，出現(xiàn)樁徑變小情況的主要原因可以概括為如下幾方面：首先是由于空壓機壓力參數(shù)不符合技術(shù)標準的問題。這一情況會影響噴粉過程的氣流范圍，進而導致樁徑無法達到設(shè)計標準[7]。想要從根源上避免或者解決這一問題，便需要結(jié)合實際工程需求配置功率更高的空氣壓縮機，并且要在施工中精準調(diào)節(jié)空氣壓縮機的壓力、送風量等參數(shù)，進一步控制好刮灰機的轉(zhuǎn)速，以此保障施工的效率與質(zhì)量；其次，鉆進過程中一旦出現(xiàn)樁基周邊土體密度過高的情況，相關(guān)裝置所噴出的粉體顆粒所受到的阻力也會有所增加，進而也會導致樁徑變小的情況。針對這一問題，需要結(jié)合現(xiàn)場施工的實際情況，采用換土、調(diào)整土體的方式降低粉體顆粒的阻力，維護工程的穩(wěn)定建設(shè)；最后，因鉆頭嚴重磨損而導致的噴嘴直徑、噴粉范圍變大的問題，這一問題會引發(fā)如壓力下降、樁徑變小等一系列問題，需要相關(guān)施工人員與管理人員定期對鉆頭進行檢查，在有需要的情況下更換磨損程度過高的鉆頭。借助這種方式將樁徑的磨耗程度控制在20mm的范圍內(nèi)。同時需要相關(guān)施工人員注意的是，一旦樁徑的磨耗程度接近或大于20mm的范圍，便需要對空氣壓縮機性能、周邊土體以及鉆頭進行檢查，并對不符合建設(shè)標準的樁基進行優(yōu)化處理[8]。

2.3.3 斷灰與短樁的原因與處理措施

斷灰以及短樁也是水泥粉噴樁加固施工過程中出現(xiàn)概率較大的質(zhì)量隱患，在實際工程中一旦出現(xiàn)上述兩種情況，便會導致樁基的實際荷載難以滿足設(shè)計標準的情況，進而為后期的作業(yè)環(huán)節(jié)留下隱患。實際施工過程中，因樁體局部缺少噴灰所導致樁長小于設(shè)計標準數(shù)值的情況便屬于短樁問題，這種短樁的實際效益較小，其無法高效率地傳遞荷載，從而弱化整體地基的承載效果，致使公路項目難以滿足現(xiàn)代化居民出行的需求。

能夠引發(fā)斷灰以及短樁問題的原因如下：①水泥漿攪拌不均、水泥漿中存在紙屑、大直徑石塊等情況都會導致短樁問題；②下沉過程中送氣不足所引發(fā)的噴嘴堵塞嚴重，加之工作人員缺乏經(jīng)驗與專業(yè)素養(yǎng)等因素，會出現(xiàn)提早提升鉆具的情況，最終導致施工無法達成理想的效果；③填土含水量過低的情況下也會出現(xiàn)短樁的問題，實際施工過程中相關(guān)技術(shù)人員一旦發(fā)現(xiàn)無法有效成樁的情況，可以對填土進行檢查，在明確是填土水分不足之后便可以通過對填土部分范圍加水亦或是復噴填土的方法合理提升成樁的品質(zhì)；④結(jié)合工程設(shè)計標準嚴格控制下鉆的深度，由監(jiān)理人員基于實際情況科學設(shè)置停灰面的設(shè)計標準，并控制后續(xù)施工過程中的粉噴長度，一旦發(fā)現(xiàn)長度不達標的情況便需要進行強制鉆機提升操作。

3 公路工程施工路基加固防護管理

3.1 質(zhì)量檢驗

水泥粉噴樁加固施工結(jié)束后，需要及時開展質(zhì)量檢測作業(yè)，以此全面排除前置施工環(huán)節(jié)中留下的風險隱患，為后續(xù)的施工工序做好準備。其檢測要求可以參考如下標準。首先，需要在施工全過程中落實對樁位的充分檢查，定期對樁身的垂直度、水泥用量等進行檢測，在發(fā)現(xiàn)問題的情況下需要及時與監(jiān)理人員進行溝通，協(xié)商解決措施；其次，相關(guān)人員需要重視對每一根樁的質(zhì)量檢測，落實全施工過程的數(shù)據(jù)記錄工作，嚴格控制噴灰量、樁長等各項指標。

本環(huán)節(jié)竣工后，可以利用靜載試驗檢測法對工程質(zhì)量進行分析。開展靜載試驗時，相關(guān)人員需要結(jié)合工程各項參數(shù)設(shè)置直徑與重量皆適宜的圓形承壓板，并將承壓板放置于樁頂之上，而后通過千斤頂施加壓力進行試驗。這一過程中需要著重觀測樁頂中心的沉降情況，同時科學評估單樁容許的承載力，分析其承載力是否符合本路段的交通運輸車輛負載需求。

3.2 公路路基排水

一旦公路路基結(jié)構(gòu)中存在大量積水，那么整體公路建設(shè)項目的進度與效率乃至最終效益都會有所下降。例如，在公路排水系統(tǒng)有所缺失的情況下，因降雨在路面形成的積水在滲透至路面下并無法及時排出后，便有可能造成路基松動、路面沉降、路面坍塌等事故。同理，在地下水無法被及時排出的情況下，路基的施工質(zhì)量以及道路的運行質(zhì)量也會受到影響。因此，實際工程中想要達成更高質(zhì)量的公路路基養(yǎng)護效果，進而全面強化路基的強度，便需要貼合工程實際情況創(chuàng)建相對更完善的排水系統(tǒng)。可以選用滲溝排水、盲溝排水、深邊溝排水、隔離層排水等措施，完善排水系統(tǒng)的主要原理在于在路基與排水系統(tǒng)之間構(gòu)建相對統(tǒng)一的排水設(shè)施，以此及時將路基中的水分排出路基，保障路基的長遠效益。

3.3 優(yōu)化加固前期準備工作

首先，施工企業(yè)需要對參與公路路基加固作業(yè)的技術(shù)人員進行施工技能以及施工素養(yǎng)等方面的培養(yǎng)，落實階段性的安全文明施工培訓工作。以此為基礎(chǔ)還需要明確參建人員責任范圍，協(xié)調(diào)設(shè)計方、承建方與監(jiān)理人員，進行技術(shù)交底。避免因工序銜接不當而引發(fā)的路基加固質(zhì)量問題；

其次，需要做好安全檢查工作。項目負責人應(yīng)全面加強對路基加固技術(shù)以及各個施工環(huán)節(jié)的認知，并貼合不同的施工需要面向施工人員做好安全教育，定期對施工人員的勞動備品以及安全防護裝置進行檢查，在項目具體施工前，管理人員還需要對施工線路、防護標志的使用情況進行復核，落實以人為本的施工原則，在保障施工安全的基礎(chǔ)上再強調(diào)施工的效率與質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，為保障公路建設(shè)項目建設(shè)過程中以及建成后的質(zhì)量與效益，公路建設(shè)企業(yè)以及相關(guān)學術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員、學者應(yīng)全面加強對多元化路基加固技術(shù)的應(yīng)用與研究。同時在現(xiàn)場施工方面做好精細化的管理，保障施工全過程都處于相對穩(wěn)定、高效率的狀態(tài)之中，以此在保障公路項目施工進度與質(zhì)量的基礎(chǔ)上，最大程度地提升公路建設(shè)項目的經(jīng)濟收益與社會效益，助力相關(guān)企業(yè)的持續(xù)發(fā)展，借助更扎實的交通運輸基礎(chǔ)推動社會經(jīng)濟的不斷進步。