公路軟基處理技術及其加固效果分析

紀林海

（招遠市地方公路建設養護中心，山東招遠 265400）

0 引言

隨著我國公路建設事業的迅速發展，對于公路施工中軟基處理技術的要求也越來越高。公路工程施工中，軟基處理技術是其關鍵部分，因此對公路工程施工中的軟基處理技術進行分析具有重要的意義。軟基處理技術包括很多，如排水固結法、高壓噴射注漿法、強夯法和拋石擠淤法等，每種方法的應用能夠起到不同的加固效果。本文通過分析對比各類軟基處理技術，希望在今后的應用中能夠有效地提高公路路基的穩定性和承載能力，延長公路的使用壽命，減少后期維修費用。

1 換填法的適用范圍和優點

這種方法適用于較淺層的軟弱地基，其原理是通過在路堤下方挖設足夠深度的換填土溝，并在挖出的土溝上填土、夯實、鋪筑路面。換填法施工所使用的材料有多種，主要包括片石、塊石和其他碎石等。其中，片石可以選擇片石粒徑為3～10cm 的花崗巖、片石粒徑為2～5cm 的石灰巖，塊石可以選擇碎石、礫石和卵石等，這些材料都具有良好的透水性，同時也具有良好的承載能力。在進行換填法施工時，首先應將路堤下軟弱土層清除干凈，然后將天然級配良好的碎石、礫石、石灰巖和片石等材料均勻地鋪填在路基底部，并通過碾壓來提高其強度和穩定性。在進行換填施工時，應合理安排施工順序，從路堤坡腳向上逐層填筑材料，并完成整條路基的施工。

由于換填施工時所挖開的土溝一般是比較淺的，因此對于較淺層軟弱地基來說，換填法的優點體現在施工難度較小，且施工比較簡單且方便，同時也能取得良好的效果。

2 排水固結法的具體施工方法及效果

排水固結法是指在公路路基施工中，通過在軟土層中埋設排水系統，并借助地基自身的滲透、排水等作用，將路基內部的孔隙水排出，從而使地基土的強度得到提升。排水固結法的主要原理是通過加快路基施工中軟土層的固結速率，降低地基土的壓縮變形量。

排水固結法適用于含水量較高、壓縮性較大、強度較低的軟基，其加固效果取決于施工工藝和施工設備。排水固結法一般可分為兩類：一是真空預壓法；二是豎向排水體加載預壓法。

2.1 真空預壓法

真空預壓法是在軟土層中設置豎向排水體，并利用豎向排水體形成的真空系統進行抽氣，從而使軟基中的孔隙水加速排出，以此降低軟基的壓縮變形量。該方法施工簡單、造價低、效果好，適用于含水量較高、壓縮性較大、強度較低的軟基處理。

預壓前期，在軟土層中埋設豎向排水體，并利用真空泵抽氣進行加固，使軟土地基內部形成負壓環境，并通過抽真空產生的負壓差對軟土層進行固結。預壓期間，應通過鋪設砂墊層、鋪設塑料排水板等方式對地基進行加固。此方法可以在土層中形成封閉的排水系統，降低地下水對軟土地基的影響，通過在砂墊層中鋪設塑料排水板，可有效避免軟土地基表面的過大沉降。預壓后期，利用真空泵抽氣，對軟土地基中的孔隙水進行排水，使土體內部的孔隙水壓力得到釋放，從而降低地基的壓縮性[1]。

2.2 豎向排水體加載預壓法

豎向排水體加載預壓法是指在公路路基施工中，采用豎向排水系統，并利用豎向排水設備對地基進行加固，以此使地基的含水率得到改善。該方法主要分為兩個階段：第一階段是在公路路基施工前，在軟土層中埋設豎向排水體，利用豎向排水設備將地基土中的孔隙水排出；第二階段是在公路路基施工后，在軟土層中埋設豎向排水體，利用豎向排水體將地基中的孔隙水排出。

豎向排水體是路基施工的關鍵，其設計要求為主要排水體具有足夠的強度，能夠滿足施工要求，便于施工操作并與地基緊密接觸。豎向排水體的埋設方式通常有兩種：一種是在軟土中直接埋設排水體；另一種是先將軟土挖除，再埋設排水體。這兩種方式各有優劣，前者的加固效果較好，但施工周期較長；后者的施工速度較快，但加固效果不如前者。

3 粉噴樁技術的施工方法和加固效果分析

粉噴樁是利用水泥等粉狀材料作為固化劑，通過專用設備，在地基中就地將軟土和固化劑（通常為水泥）強制拌和，以此使軟土和固化劑在一定條件下生成具有一定強度和穩定性的水泥土加固體。粉噴樁可以有效地加固軟弱地基，提高地基承載力。粉噴樁的適用范圍很廣，包括淤泥、淤泥質土、粉土、黏土和一般黏性土等。由于其具有施工機械簡單、施工工藝簡單、工期短等特點，因此在公路工程軟基處理中應用得越來越廣泛。但粉噴樁施工也存在一些問題：其一，粉噴樁施工對地基土體擾動較大，容易造成地基土體結構破壞；其二，粉噴樁樁身強度不足；其三，施工過程中可能出現縮頸現象；其四，粉噴樁在軟土地基處理中的加固效果受到多種因素的影響[2]。

3.1 粉噴樁施工技術

粉噴樁施工過程中的關鍵技術環節包括：第一，鉆機就位時應確定樁位，并嚴格控制鉆機就位和鉆孔的垂直度；第二，鉆機鉆進；第三，噴射提升，應邊噴粉邊攪拌，嚴格控制噴粉和噴氣時間；第四，停噴、復攪，并重復噴射提升與攪拌。粉噴樁施工的基本流程為：準備工作—鉆機就位、鉆進—鉆進至設計深度—噴粉、提升、復攪—停粉、提升。

3.2 加固效果分析

根據以上分析，在設計粉噴樁加固公路軟基時，需要對地基進行全面檢測，檢測內容包括：第一，粉噴樁加固地基后的強度；第二，粉噴樁加固地基后的沉降；第三，粉噴樁樁身的質量；第四，粉噴樁加固地基后的荷載傳遞性能[3]。

對于加固效果的分析，可以通過以下幾種方法：第一，現場載荷試驗；第二，現場沉降觀測；第三，標準貫入試驗（擊數）；第四，室內土工試驗；第五，樁體強度檢測。以上方法是對粉噴樁加固公路軟基效果進行綜合評價的主要方法。

在粉噴樁加固軟基中，應采用多種方法綜合評價，以便對軟基處理方案進行優化設計。

3.3 粉噴樁的局限性

粉噴樁在處理軟基的過程中，其優點是設備簡單、施工方便、工期短、對周圍環境影響小，但其也存在一定局限性：首先，該方法在淤泥和淤泥質土層使用時，樁體強度較低，當樁體強度低于3MPa 時，樁體無法承受上部荷載；其次，當樁間土的強度較低時，樁體會出現縮頸現象；最后，粉噴樁對土層的預壓應力較低，不能滿足公路工程軟基處理的要求。同時，粉噴樁處理軟土地基時需要較高的費用和較長的時間，且施工過程中會產生一定的噪聲和粉塵污染[4]。

4 強夯法應用于軟基處理中的注意事項及關鍵環節

強夯法是在地基上通過重錘連續往下沖擊，再利用沖擊波使地基產生很大的壓力，從而提高地基承載力。強夯法適用于軟基處理中的淺層加固，其原理是利用強夯的力量將路基軟土層擊碎，并在地基表面形成一個堅硬、密實的硬殼層，從而提高地基強度和承載能力。這種方法適合公路路基軟土層厚度較小的情況，可以有效地縮短公路工期。強夯的施工工藝如下：第一，強夯前應檢查夯錘，確認其是否符合設計要求；第二，夯擊點的位置、間距應符合設計要求；第三，強夯前應按設計要求進行試夯，以確定夯擊方案，并在施工過程中進行優化；第四，強夯施工前應根據現場條件計算夯擊能和落距，并制訂相應的強夯施工方案和技術措施，此后編制詳細的強夯施工組織設計；第五，強夯宜采用滿夯，即將錘頂起離地面一定高度后落下，再以相同高度起錘重擊；第六，強夯施工過程中應設專人觀測夯點的沉降情況，發現問題及時采取措施；第七，強夯完成后應及時清除場地的松散土石，并采用其他方式進行地基加固。在應用強夯法處理公路軟基時，應注意以下問題。

4.1 合理選擇強夯法的施工參數

強夯施工參數是決定強夯法處理效果的關鍵因素，必須嚴格按照施工工藝和操作規程進行選擇。通常情況下，強夯施工的主要參數包括：

第一，夯點布置：強夯法處理軟基時，可采用單排或雙排夯點，每一夯點的面積不宜小于1m2，且夯坑底面積不宜小于0.5m2，相鄰兩夯點的水平距離不宜小于5m。

第二，夯擊能：強夯施工時的夯擊能應根據現場條件、土層性質、地基承載力和設備能力等因素確定，一般可采用4000kN·m、6000kN·m 或8000kN·m 三種。施工時應先試驗確定具體的施工參數。

第三，落距：落距是指在水平方向上兩錘所處的位置，一般為5～10m，但在某些情況下也可適當增大，夯擊能與落距成正比關系。落距越大，夯擊能量越大，但過大的落距會導致地基土被擾動和破壞。

第四，夯擊遍數：根據工程需要、施工工藝及機具設備能力等因素確定。對于砂土、碎石土、低飽和度粉土和輕度黏性土等密實度較好的地基，第一遍夯擊應為滿夯，第二遍夯擊的遍數可根據土質情況及施工設備能力確定。夯前夯后標慣擊數見表1。

4.2 掌握好施工過程中的關鍵技術環節

第一，應合理安排施工時間，避免因連續作業影響工期。一般應在最后一遍夯擊完成后7d 內進行下一遍施工，以保證路基在這段時間內的沉降穩定。

第二，應選擇好夯擊能和落距。當采用的夯擊能小于8kN·m 時，其落距宜控制在3m 左右；當采用的夯擊能大于8kN·m 時，其落距宜控制在4m 左右。

第三，應根據場地條件選擇合適的夯擊點布置方式。

第四，強夯施工過程中，應隨時監測地基土的干密度及含水率等指標，若發現異常情況應及時采取措施。

第五，強夯施工結束后應對場地進行詳細檢查，包括夯擊區域的沉降情況、夯坑及周邊土體的變形情況等，并進行復夯施工。若發現有過大的變形或未達到設計要求，則應對原地基進行處理。

強夯法處理路基軟土地基主要是通過重錘對地基的沖擊來實現地基加固的目的。因此，在對其進行處理時，要根據具體情況選擇合適的方法，并嚴格按照相關技術標準進行施工，從而確保地基的強度和穩定性。

5 混凝土置換法的特點分析

混凝土置換法是將被置換對象用混凝土或水泥砂漿進行替換，以形成具有一定強度的置換層，以此使地基具備更強的承載能力，進而提高地基的穩定性和安全性。混凝土置換法一般適用于淤泥質土、黏性土等淤泥質地基，其施工工藝較為簡單。該方法的主要特點是施工方便，具有較好的效果。但是，在應用該方法處理時，需要將原結構物或建筑物全部或部分拆除，此舉會影響到建筑物的穩定性和安全性。

混凝土置換法處理軟基有以下幾個特點：第一，采用該方法后，地基承載力較高，同時還具有較好的穩定性；第二，該施工方法較為簡單，只需將被置換物取出后替換新的混凝土或水泥砂漿即可；第三，混凝土置換法可以處理地基中的局部軟弱層，但需要注意對表層土進行加固處理時不能應用該方法。

混凝土置換法在使用時會出現以下幾個問題：第一，混凝土置換法不能有效地提高地基強度；第二，置換后需要進行加固處理。該方法是一種比較常見的軟基處理技術，但由于其施工工藝較為復雜，所以在施工前需要對施工過程進行詳細分析和規劃。

6 結語

本文對公路軟基處理技術的應用和加固效果進行了分析，并指出各種軟基處理技術的優缺點，在此基礎上提出幾點建議和措施。如在公路建設過程中，要綜合考慮軟基特點、地質條件、施工環境等因素，選擇合理的軟基處理技術。希望通過研究能為公路軟基處理技術的優化和改進提供一些參考，從而促進我國公路建設質量的提高，為我國經濟發展提供更好的服務。