公路工程軟基處理技術分析

崔振剛

（京秦高速遷西支線事務中心，河北 唐山 064300）

0 引言

軟弱地基會影響公路工程的不穩(wěn)定性，對道路交通工程的質量造成嚴重影響。軟基處理技術是公路工程中用于解決復雜地質條件下軟弱地基問題的一類施工方法。

軟基處理技術在改善地基的力學性質和工程性能，提高地基的承載力和穩(wěn)定性，減少地基沉降和變形，改善地基的排水性能和抗液化能力等方面有重要作用。在公路基礎施工中，根據(jù)不同的軟基類型，合理選擇處理技術，優(yōu)化工藝流程，對保障公路工程的安全性和穩(wěn)定性有重要意義。

1 公路工程軟基危害

在公路工程中，軟基指的是地質條件較差、土壤層較松軟或含水量較高的地基。軟基在公路工程中會帶來相關危害，需要加以重視、妥善處理。

1.1 地基沉降

軟基地區(qū)土壤的壓縮性和可塑性較高，這也是地基沉降現(xiàn)象的主要原因之一。軟基地區(qū)的土壤通常由黏土、淤泥和濕性土壤組成，這些土壤的顆粒之間存在較大的孔隙度，水分含量較高。

受公路施工與車輛荷載影響，軟弱地基中的土壤顆粒排列結構會發(fā)生變化，導致土壤壓縮和沉降。地基沉降會引發(fā)路面下沉或傾斜，導致道路幾何形狀變化，使車輛行駛不平穩(wěn)，增加行駛阻力，降低行車舒適性和安全性。

此外，地基沉降還會引起路基變形和破壞，導致路面產(chǎn)生裂縫、坑洼等缺陷，影響行車的平穩(wěn)性、降低路面的使用壽命[1]。

1.2 地基變形

軟基地區(qū)土壤的可變性指的是在不同水分含量和荷載作用下，土壤會發(fā)生較大變形。由于軟基土壤的顆粒結構和孔隙特性較為特殊，因此其對水分含量和荷載變化非常敏感，容易發(fā)生壓縮、膨脹和剪切等變形。這種可變性在公路工程中容易引發(fā)一系列問題。

第一，軟基土壤受到交通荷載影響時，會發(fā)生較大的變形，導致路基沉降和扭曲，以及路面出現(xiàn)裂縫和變形，會嚴重影響道路的平整度和行車舒適性。

第二，軟基土壤的可變性會影響道路的承載力。當軟基土壤發(fā)生變形時，其密實度和強度會受到影響，導致道路的承載能力下降。

因此，在軟基地區(qū)進行公路工程施工時，需要采取額外的加固處理措施，以確保道路能夠承受交通荷載并保持穩(wěn)定。

1.3 土壤液化

在地震或水文條件變化等極端情況下，軟基地區(qū)土壤會面臨液化的危險。液化是指土壤失去承載能力，表現(xiàn)為土壤變成類似液體的流態(tài)狀態(tài)，這種現(xiàn)象會給公路工程的穩(wěn)定性和安全性帶來嚴重影響。發(fā)生地震或水文條件發(fā)生變化時，軟基地區(qū)土壤中的水分含量和孔隙水壓力會發(fā)生劇烈變化，導致土壤顆粒間的摩擦力減小，土壤失去抗剪強度，進而引發(fā)液化現(xiàn)象。

土壤液化會導致路基沉降和變形，道路表面出現(xiàn)裂縫或斷裂，橋梁和涵洞損壞，甚至導致土體滑坡等災害。這些問題會嚴重影響公路的通行安全和使用壽命，給交通運輸帶來嚴重的風險和經(jīng)濟損失[2]。

2 工程概況

某公路工程項目全長200km，沿途分布河谷堆積地貌和丘陵地貌，沿線有山間洼地、水田及水塘，因地勢低洼且地下水豐富，這些區(qū)域土質軟化，淤泥質軟土廣泛分布。

3 軟基處理方式及控制要點

在路基施工中，軟基處理有重要意義，如果處理不當會造成路基不均勻沉降或其他不良情況。為此，施工單位應做好精細化管理，在科學規(guī)范的施工組織下高質量推進工程施工。

3.1 換填處理與排水固結軟基處理

在軟基處理中，軟弱土層的厚度不超過2m 時可采用換填處理與排水固結方式，即將原有的軟弱土層挖除，然后填充更堅實的土石材料，以增加地基的承載能力和穩(wěn)定性，以及通過合理的排水設計，將地表積聚的水分迅速排除，從而提升地基的穩(wěn)定性。

3.1.1 軟弱土層厚度確定

在公路工程淺層軟基處理中，在設計階段，需要通過地質勘察和試驗，確定軟弱土層的分布和性質，然后結合設計荷載和地基承載能力要求，確定軟弱土層厚度，之后換填處理與排水固結方式提升軟基承載力，避免公路在施工過程中出現(xiàn)沉降或變形問題。

3.1.2 塑料排水板選型

路基加固應采用SPB-1 或SVD-1 型塑料排水板，且芯板抗拉指數(shù)應達到1.7N/mm，濾膜孔徑應控制在0.44mm 以下，延伸率保持在2%～10% 范圍內，滲透率一般不小于10-3mL/s，滲透系數(shù)應不小于10-9m/s。

3.1.3 主要施工方法

第一，清理原地基，構建出符合既定要求的排水系統(tǒng)，為軟土地基的合理處理提供有利條件。所用到的砂料應達到既定的質量要求，并進行相關參數(shù)計算，為施工做好準備。

第二，制作準確的方格網(wǎng)圖并進行現(xiàn)場放樣，合理確定插板的位置和間距。

第三，將插板機調整到施工范圍內，注意機架的平整性和垂直度，特別是排水板的垂直度，應注意將誤差控制在可允許范圍內。

第四，排水板的進尺長度應滿足設計要求，切忌使用搭接延續(xù)的板材，確保排水板入土的深度合理，為基層結構的穩(wěn)固性提供保障。

第五，完成一個區(qū)域的施工后，應將相關機械設備移除，而后整平砂墊進行后續(xù)施工[3]。

3.1.4 施工重點

第一，施工前需對土地進行平整處理，并合理開挖橫縱向排水溝，并科學合理地布置排水結構，確保積水得以有效排放。

第二，施工過程中需填充50cm 的天然砂礫石墊層，對于田埂等部分，應構造成斜面，以確保砂礫墊層填充的連續(xù)性。將塑料排水板的尺寸誤差控制在15cm 以內，露出砂墊層的長度應小于20cm。

第三，用于墊層的砂礫石不應含有有機質和黏土塊，最大粒徑應限制在50mm 以內，含泥量應不超過5%。有序地進行土方填筑，并進行壓實等處理。在操作過程中，需進行精細觀測，嚴格控制填筑速率，以保證施工質量。

3.2 粉噴樁施工

針對軟弱地基厚度超過4m 的情況，可采用振動沉管粒料樁或粉噴樁處理方式，該公路工程采用粉噴樁處理技術。粉噴樁是一種通過深層攪拌加固地基的方法，使粉體狀固化劑（水泥、石灰等材料）與軟土反應后形成高質量的地基結構。在具體的操作過程中，需要特別注意以下幾點：

第一，應嚴格控制水泥的用量，這對施工效果有很大影響。通常情況下，水泥的摻加量應不小于50kg/m。

第二，做好噴粉和停粉標高的精細控制，且應注意施工過程中對各項參數(shù)的嚴格把控。

第三，在施工過程中，鉆機的性能必須符合設計要求，且當鉆桿鉆頭提升到地面以下30cm 的位置時，需要及時進行檢查，查看樁孔是否滿足設計要求。同時應采取人工回填的方法，將適量的填土或灰漿填充到30cm 以下的位置，以保持基層結構的穩(wěn)固性，防止鉆桿在鉆進過程中帶出過多的灰漿或泥漿，避免地基松散和不穩(wěn)定[4]。

第四，第一次噴粉攪拌整個樁體后，需要對樁頂2m 范圍進行再次噴粉。這一步驟旨在有效地將混合料填充到樁體中，消除空隙，增強樁體的均勻性和密實度，確保其具備一致的強度和穩(wěn)定性。

第五，如果在施工過程中遭遇停電或機器故障，需在恢復供電或修復機器后進行復噴，第二次噴粉接樁的噴粉重疊長度不得小于1m。

第六，儲灰缸單次的儲粉量應控制在一根樁的用量以上，且應在噴粉過程中持續(xù)補充，以免影響后續(xù)施工。

第七，鉆孔施工過程中應及時檢查鉆頭的磨損情況，如果出現(xiàn)性能嚴重下降的情況應及時更換部件，為穩(wěn)定安全的施工提供支持。

第八，通常情況下，粉噴樁施工應按照由外圍向中間的順序進行，從外圍開始施工可以有效控制混合料的噴射方向和噴射壓力，確保樁體的均勻性和質量。在粉噴樁施工中，打樁處理非常重要，應注意打樁的力度和位置，以確保樁的垂直度和平面位置的準確性。平面位置偏差應保持在±5cm 范圍內，以保證樁的整體布局的準確性。垂直度偏差應控制在不大于1.5%內，以確保樁體的穩(wěn)定性和承載能力[5]。

第九，通常情況下，成樁一周后應及時地組織技術人員進行取樣檢測，按照2%～5%的頻率分別割取5×5×5（cm）的試件進行相應的檢測，以獲取7d 及28d 齡期的無側限抗壓強度，為后續(xù)的技術處理提供相應的指導。

第十，安全控制。在施工現(xiàn)場，要嚴格遵循安全操作規(guī)范，確保人員的安全。應設立明確的禁止入內標識，避免非相關人員進入機械操作區(qū)域。同時，設置安全防護設施，如圍欄、安全帶等，防止人員誤入危險區(qū)域。操作人員必須佩戴個人防護裝備，如安全帽、手套、防護服等，以確保施工過程中的安全。粉噴樁施工涉及噴粉和攪拌等操作，操作人員必須嚴格按照工藝流程進行，避免操作不當引發(fā)意外。噴粉時應保持一定的距離，防止噴粉物料濺到人體，并避免與噴粉設備接觸。攪拌操作需要注意設備啟停的平穩(wěn)，避免攪拌過程中產(chǎn)生機械振動或異常。在緊急情況下，操作人員必須迅速采取措施，執(zhí)行事先制訂的應急方案，先將設備停機，并及時通知相關負責人。工作完成后，要及時清理施工現(xiàn)場，清除雜物和殘渣，防止滑倒和絆倒等意外事故。

3.3 沉降觀測

在公路工程軟基處理中，沉降觀測是確保路基穩(wěn)定性和工程質量的關鍵步驟。沉降觀測的目的在于監(jiān)測路基在施工和使用過程中可能發(fā)生的沉降變化，及時掌握變形情況，采取必要的措施以確保工程的安全和可靠性。

第一，沉降觀測點應覆蓋整個路基區(qū)域，包括不同地質條件和填筑層次，以全面反映軟基的沉降變化情況。監(jiān)測點的設置要考慮地質特點、工程布置和施工工藝等因素，以確保監(jiān)測部位具有代表性。

第二，監(jiān)測儀器設備包括水準儀、全站儀、GNSS（全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)）等。不同的儀器在監(jiān)測原理、適用范圍和精度方面有所差異，應根據(jù)具體情況選擇適合的儀器設備進行監(jiān)測。在實際監(jiān)測中，需要建立監(jiān)測基準面，以確定監(jiān)測點的高程變化，并準確地記錄路基沉降情況。監(jiān)測頻率需根據(jù)工程階段和土質特點進行調整，一般來說，初始階段的監(jiān)測頻率需要更頻繁，隨著時間推移逐漸降低監(jiān)測頻率。

第三，監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集應按照預定的時間表進行，確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性和一致性。采集到的數(shù)據(jù)需要進行準確的處理和分析，得出沉降速率和總沉降量等關鍵指標，用于評估軟基的變形情況和工程穩(wěn)定性。

第四，如果發(fā)現(xiàn)沉降超出了設計允許范圍，應立即進行調查分析，并采取相應的加固措施、修復方法，以保證路基的穩(wěn)定性和工程質量。

4 結語

綜上所述，公路工程軟基處理技術能夠有效解決軟弱地基問題。采用適當?shù)能浕幚砑夹g，可以改善地基的力學性質和工程性能，確保公路工程的安全和穩(wěn)定。此外，軟基處理技術還能改善地基的排水性能，提高地基的抗液化能力。通過不斷探索和優(yōu)化創(chuàng)新軟基處理技術，公路工程能夠更好地應對復雜地質條件的挑戰(zhàn)，提高工程建設的效率和質量。在今后的公路工程建設中，軟基處理技術將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，為交通工程可持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新提供可靠的基礎支撐。