公路工程軟弱地基處治技術(shù)探討

摘要 文章闡述了公路工程軟弱地基處治基本原則，結(jié)合自貢至隆昌高速公路成自瀘赤與樂自高速公路連接線施工項目，分析了公路工程軟弱地基處治的四種主要處治技術(shù)方法，并提出了各方法使用中需注意的問題及質(zhì)量控制措施。通過對這些施工方法的總結(jié)，可以有效提高公路工程軟弱地基處治手段和施工質(zhì)量，提出的施工技術(shù)對今后同類條件施工項目具有重要參考價值。

關(guān)鍵詞 公路工程；軟弱地基；基礎(chǔ)換填；面層施工；處治技術(shù)

中圖分類號 U416.1 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）04-0126-03

0 引言

公路工程中，軟弱地基是一種常見的地質(zhì)問題。軟弱地基是指地基土層強度較低、壓縮性較高、滲透性較小，難以滿足工程要求的地基。在公路工程中，軟弱地基可能會導(dǎo)致路面開裂、下沉等問題，嚴重影響公路的使用性能和安全性。因此，對軟弱地基進行有效的處治顯得尤為重要。該文將介紹一些公路工程軟弱地基處治技術(shù)，并對其適用范圍、施工工藝和優(yōu)缺點進行探討。

1 項目概況

自貢至隆昌高速公路成自瀘赤與樂自高速公路連接線，起于威遠縣界牌鎮(zhèn)成自瀘高速公路（K0+000=CZLK153+569.947），止于貢井區(qū)橋頭鎮(zhèn)樂自高速（K19+823.004-LZK94+066.923）。路線全長20.024 km（長鏈204.908 m），采用四車道高速公路標(biāo)準建設(shè)，設(shè)計速度為80 km/h，路基寬度24.5 m，橋梁寬度2×12 m。

該項目工程區(qū)所屬地貌類型以深、淺丘為主，工程地質(zhì)條件較為單一，構(gòu)造作用不強，巖層產(chǎn)狀平緩，巖體完整性較好，且高陡斜坡甚為少見，沖溝的縱坡較緩，匯水面積均比較小，因此，工程區(qū)不存在大型滑坡、泥石流等典型不良地質(zhì)現(xiàn)象。不良地質(zhì)現(xiàn)象及特殊路基主要表現(xiàn)為丘間溝槽形成的軟弱地基。

2 軟弱地基處理原則

在軟弱基礎(chǔ)上修建公路，極易造成路基發(fā)生不均勻沉降，從而引發(fā)公路路面開裂、路面下沉、路面斷裂等病害。因此，在公路地基處理時應(yīng)遵循的原則如表1所示。

3 軟弱地基處治技術(shù)分析

該項目路線經(jīng)過丘間谷地時，因地勢低洼且多為水田，地表水長期排泄不暢，其間沉積的低（高液限）黏（粉）土，粉質(zhì)黏土，多呈軟—可塑狀。為了查明沿線的軟弱路基的分布范圍、厚度及其工程地質(zhì)性質(zhì)，主要采用了靜力觸探手段。通過地質(zhì)調(diào)查，該段軟弱路基厚度大多3～6?m，最大達到10 m左右，地基承載力一般50～100 kPa，這類土體以飽和度高，空隙比大，抗剪強度低，壓縮性高和沉降固結(jié)緩慢為主要特征，形成軟弱地基。當(dāng)填方路堤高度較大時，其沉降和穩(wěn)定性均不能滿足規(guī)范要求。

該項目軟土大面積分布在水田、魚塘，其分布范圍廣、厚度大，主要為淤泥質(zhì)低液限黏土，考慮該項目軟土分布廣泛的特點，根據(jù)填土高度、地基承載力要求值的具體要求，采用多種地基措施，具體有換填處理、片石排水溝處理、塑料排水板處理、碎石擠密樁處理等^[1]。

3.1 換填處理技術(shù)

換填法是一種通過更換地基土層來提高地基承載能力的方法。該方法適用于處理淺層軟弱地基和不良地基。軟土底面埋深不超過3 m的一般軟基路段，可采用換填處理。施工工藝包括清除表層土、確定換填材料、鋪設(shè)換填材料、壓實等步驟。換填法的優(yōu)點是處理效果顯著、施工簡單等；缺點是成本較高，需要大量換填材料^[2-3]。

換填材料盡量就近取材，優(yōu)先采用挖方石渣，母巖飽和單軸抗壓強度不小于15 MPa，碎石最小粒徑不小于2 cm，粒徑大于10 cm或小于10 cm各占50%，砂礫、碎石屑等透水性好的材料也可作為換填材料使用。在換填施工中，需分層壓實，每層壓實厚度一般為30 cm，每層填筑、碾壓均應(yīng)達到規(guī)定的壓實度。

3.2 片石排水溝處理技術(shù)

在軟弱基礎(chǔ)厚度小于3 m部位，一般可通過挖臨時排水溝排除地表積水，有淤泥部位還需作清除處理。其施工流程包括：①進行水溝基坑開挖、掛線、整平。②選取合適的片石并進行修整。③拌制砂漿并鋪設(shè)砌筑。④進行砌筑及填縫、找平。⑤安裝泄水孔。⑥進行整理及養(yǎng)護。

施工中，對所用石材強度也有一定要求，一般不得小于MU25，同時為保證排水暢通，一般排水溝溝底縱坡應(yīng)設(shè)置為不小于1%，通過排水溝橫縱相連，排除積水。

3.3 塑料排水板處理技術(shù)

（1）平整、疏干場地。清除表層土，做好場地平整，并將田坎平整成一定坡度的斜面。當(dāng)有水塘?xí)r，應(yīng)挖排水溝，排除水塘水，待晾曬后，鋪設(shè)排水墊層。

（2）排水墊層。主要起排水作用，同時能提高地基強度，有利于施工機械進場。碎石墊層中的碎石粒徑≤30 mm，通過5 mm篩孔的粒徑大于50%，小于0.315 mm篩孔的細料不大于8%，含泥量小于5%，且無雜物和有機質(zhì)混入，墊層厚度50 cm。路堤坡腳設(shè)干砌片石護腳，以利于地下水排出。軟基段地表土質(zhì)一般較軟，透水墊層易陷入泥中，而起不到透水作用，需先在原地面上鋪一層厚0.3～0.5 m的路基填料，適當(dāng)碾壓后再鋪排水墊層。

（3）標(biāo)記孔位。做好排水墊層后，應(yīng)開展測量放樣，根據(jù)設(shè)計情況確定定位，標(biāo)記孔位，且應(yīng)用帶有標(biāo)記顏色或標(biāo)志物的物件進行標(biāo)志，要明顯而不被破壞。

（4）塑料排水板。芯板應(yīng)具有足夠的抗拉強度和垂直排水能力，其抗拉強度不應(yīng)小于130 N/cm，當(dāng)周圍土體壓力在15 m深度范圍內(nèi)不大于250 kN/m²或在大于15 m范圍內(nèi)不大于350 kN/m²條件下，其排水能力應(yīng)不低于30 cm³/m。

（5）插板。將塑料排水板端部穿過預(yù)制靴頭固定架，對折帶子長約10 cm，固定連接。固定塑料排水板，在排水板下沉過程中要防止泥沙進入套管內(nèi)，在施工過程中，一般采用專用插板機進行施工。

3.4 碎石擠密樁處理技術(shù)

碎石擠密樁是一種地基處理方法^[4]，主要用于提高軟弱地基的承載力和穩(wěn)定性。主要是通過振沖器在地基上成孔，填筑碎石或卵石，進行擠壓成樁，使周圍的土體被擠壓而變得更加密實，從而改善地基的物理性質(zhì)，主要工藝流程如圖1所示。

（1）施工準備：施工前應(yīng)采用原位測試方法（靜力觸探、十字板剪切儀）對擬處治區(qū)域軟土層的深度及抗剪強度進行復(fù)查。

（2）成樁擠密試驗（試樁）：正式施工前，需開展試樁施工，一般是在大于7 m×7 m的范圍內(nèi)開展試樁，并根據(jù)設(shè)計要求確定縱橫樁間距，在成樁完成的28 d后還需要及時開展檢驗工作。

（3）成孔：確定孔位，采用沖擊鉆或振動鉆進行成孔作業(yè)，成孔深度應(yīng)達到設(shè)計要求。成孔過程中應(yīng)控制好垂直度，豎向偏斜不得大于1%，避免出現(xiàn)偏斜或塌孔等問題。

（4）成樁：將準備好的碎石填入成孔中，填碎石時應(yīng)分層填筑，每層填筑高度不宜過大，一般不超過30 cm。

在填筑完一層碎石后，應(yīng)采用機械夯實或振動壓實等方法將碎石夯實。夯實過程中應(yīng)注意控制好夯實的質(zhì)量和密實度，避免出現(xiàn)漏夯或夯實不均勻等問題。

（5）質(zhì)量檢測：在施工完成后，應(yīng)對碎石擠密樁的質(zhì)量進行檢測。一般采用抽樣檢測的方法，檢測內(nèi)容包括樁身密實度、樁位偏差、樁長等方面。如檢測發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，應(yīng)及時采取補救措施進行處理。

4 軟弱地基處治中需注意的問題及質(zhì)量控制措施

4.1 換填處理需注意的問題及質(zhì)量控制

換填土路基的質(zhì)量控制措施主要有以下幾個方面^[5]：

（1）在路基施工過程中，回填材料選擇是最為重要的，也是最需注意的問題。在施工過程中要注意回填料的壓實度和含水量是否符合要求。需確保選擇換填石材強度滿足設(shè)計要求。

（2）在路基施工過程中，應(yīng)做好路塹邊坡的保護，特別是深基礎(chǔ)開挖易引起路塹邊坡的局部失穩(wěn)。

（3）路基填筑至設(shè)計高度后，要進行分層碾壓密實，以保證路基的整體穩(wěn)定。

4.2 片石排水溝處理需注意的問題及質(zhì)量控制

片石排水溝處理需注意的問題及質(zhì)量控制包括以下幾個方面：

（1）片石排水溝應(yīng)以片石為主，以人工夯實為輔，嚴禁使用水泥砂漿等剛性材料壓實。

（2）施工過程中要注意防止片石脫落，在雨季施工時應(yīng)注意及時排除積水。

（3）片石排水溝的中心線與路基邊坡應(yīng)保持水平，邊線應(yīng)與路堤的邊線重合。

（4）片石排水溝應(yīng)做成斜坡狀，斜坡角度應(yīng)大于30 °，在坡頂及坡腳附近應(yīng)設(shè)置防護欄桿。

（5）片石排水溝與路面接縫處宜采用水泥砂漿抹面，抹面厚度不小于5 mm，抹面必須平順，不得有凸凹不平現(xiàn)象。

4.3 塑料排水板處理需注意的問題及質(zhì)量控制

（1）質(zhì)量控制及監(jiān)控。①塑料排水板留出孔口長度不小于20 cm，使其與砂礫石墊層貫通。②打設(shè)完畢后應(yīng)立即攤鋪一層路基填料，以防塑料排水板老化。③路基應(yīng)均勻填筑，填筑過程中也應(yīng)及時進行沉降和穩(wěn)定觀測，控制填筑速度。

（2）沉降和穩(wěn)定觀測。在進行插板處理的路段中，為了準確掌握排水固結(jié)速率并防止因填筑速度過快導(dǎo)致的滑動現(xiàn)象，從路堤初始填筑階段就必須進行沉降和穩(wěn)定性的觀測。觀測點的位置及數(shù)量必須符合以下要求：

①對于每段長度小于50 m的軟基路段，至少應(yīng)設(shè)置一個觀測橫斷面以確保監(jiān)測的覆蓋面。②當(dāng)軟基路段的長度大于50 m時，至少應(yīng)設(shè)立兩個觀測橫斷面。首先，主觀測橫斷面的設(shè)置至關(guān)重要，它應(yīng)位于軟土層最厚且填方高度最高或次高的位置，通常設(shè)在溝渠的中心線上。其次，副觀測橫斷面應(yīng)設(shè)在從主觀測橫斷面到軟基起始（或終止）點樁號的1/2處，以提供補充數(shù)據(jù)。③每個觀測橫斷面上的觀測點數(shù)量不應(yīng)少于9個。其中沉降觀測點應(yīng)設(shè)置5個，分別位于路中線、兩側(cè)路肩以及兩側(cè)填方坡腳，以便全方位監(jiān)測沉降情況。水平位移觀測點4個，分別在兩側(cè)邊溝外緣及邊溝外距離邊溝10 m處，旨在精確測量可能發(fā)生的水平位移。

4.4 碎石擠密樁處理需注意的問題及質(zhì)量控制

（1）施工注意事項。①在進行正式施工階段，必須嚴格遵循設(shè)計規(guī)范中規(guī)定的各項參數(shù)，包括樁長、樁徑、樁間距、碎石灌入量等核心指標(biāo)。同時，也需要按照試驗所確定的特定施工參數(shù)來進行操作，這些參數(shù)包括但不限于樁管的提升高度和速度、擠壓次數(shù)、振動保持時間，以及電機的工作電流。通過精確控制和監(jiān)控這些施工參數(shù)，可以有效地實現(xiàn)地基加固的目標(biāo)，并滿足工程設(shè)計的要求。②施工時應(yīng)間隔打樁，孔內(nèi)碎石量不應(yīng)少于設(shè)計值的95%；碎石樁樁體密度主要靠貫入度控制，貫入度控制就是在保證樁長和投石量的前提下，每米樁要見到“不進錘”（即在錘擊行程大于3 m，一次錘擊后樁面下降小于5 cm的這一錘）。③填料采用碎石，碎石常用粒徑為2～5 cm，碎石含泥量不大于3%，且不得含黏土塊。④為避免縮徑或斷樁，必須控制每米樁長投石量，實際每米樁身投石量不得小于計算投石量的1.15倍。

（2）質(zhì)量控制。①在采用振動法進行施工時，為確保擠密的均勻性和樁身施工的連續(xù)性，需要根據(jù)沉管和擠密的狀態(tài)來調(diào)控多項參數(shù)。這些參數(shù)包括但不限于碎石的填充量、提升的高度和速度、擠壓的次數(shù)和持續(xù)時間，以及電機的工作電流。②在將樁管下沉至預(yù)定深度后，工序涉及在樁管內(nèi)部灌注碎石。隨后，利用設(shè)在樁架上的振動器進行上下錘擊操作，同時以1～1.5 m/min的拔管速度緩慢提升樁管。此過程中，碎石會因振動而留在樁孔中，形成密集的碎石擠密樁。為了保證物料的順暢排出和高效的擠密效果，施工中應(yīng)選用適宜的樁尖結(jié)構(gòu)。③對于碎石擠密樁的施工順序，建議采取從中間向外圍或按隔排方式進行。這樣的施工順序有助于優(yōu)化整體的地基處理效果和工程質(zhì)量。

5 結(jié)語

公路工程中軟弱地基處治技術(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)實際情況綜合考慮。每種處治技術(shù)都有其適用范圍、優(yōu)缺點和施工工藝，需要根據(jù)工程地質(zhì)條件、環(huán)境要求和預(yù)算等因素進行選擇。在實際工程中，應(yīng)結(jié)合多種處治技術(shù)使用，以達到最佳的處理效果。

參考文獻

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收稿日期：2023-11-20

作者簡介：代佳鑫（1991—），男，本科，工程師，從事項目施工管理工作。