公路工程施工不良路段路基加固的處理方法

（六安市交通公路實(shí)業(yè)有限公司，安徽 六安 237000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路工程建設(shè)加快。我國地域廣闊，各地區(qū)地質(zhì)情況不同，軟土地基廣泛分布于沿海山區(qū)等地，軟土具有壓縮性高，滲透性差等特點(diǎn)，在附加應(yīng)力下因壓縮變形產(chǎn)生沉降，往往遇到地基沉降不均，地基承載力低等問題。實(shí)際工程中要加大對(duì)天然地基處理，軟基處理對(duì)工程質(zhì)量有很大影響，關(guān)系到投資單位經(jīng)濟(jì)效益，目前軟基處理主要方法有排水固接等方法，高速公路對(duì)沉降變形提出很高的要求。過大工后沉降造成橋頭調(diào)車等問題，需要針對(duì)工程實(shí)例進(jìn)行設(shè)計(jì)施工檢測(cè)研究。不同成因軟土具有相同性，體現(xiàn)在抗剪強(qiáng)度低，透水性差，天然含水量高【3】。高速公路建設(shè)處理技術(shù)難題是高路堤引起短期難以穩(wěn)定地基沉降，高速公路采用全封閉形式，根據(jù)滬寧等高速公路情況，每200-300m間隔有通道，上海地區(qū)路堤高度超過2.5m，產(chǎn)生明顯沉降，路堤高度2.5-3m為臨界高度，路堤高度在接近6m時(shí)以建橋?yàn)橐恕８呗返烫卣魇浅两荡螅Q于高路堤荷載與地基強(qiáng)度相對(duì)穩(wěn)定。高速公路設(shè)計(jì)路幅寬大于26m，高路堤縱橫分布面積較大，層狀分布軟基剛度對(duì)地基變形產(chǎn)生影響。

1 公路工程軟土地基特性研究

路基是地基上條狀結(jié)構(gòu)物，軟基建造建筑物會(huì)遇到穩(wěn)定等工程問題，個(gè)別路堤對(duì)沉降要求高，不均勻沉降會(huì)造成路面沉陷。地基抗剪強(qiáng)度不足支撐上部結(jié)構(gòu)物自重，使得路堤失穩(wěn)，影響結(jié)構(gòu)物使用。新路基沉降量包括固結(jié)、瞬時(shí)與三次固結(jié)沉降量【1】。固結(jié)沉降量占總量的大部分，計(jì)算成果對(duì)確定重沉降量有重要影響。瞬時(shí)沉降量由于土的剪切變形引起側(cè)向擠出產(chǎn)生附加沉降，要確定路基沉降預(yù)壓時(shí)間，滿足工后沉降量要求下確定路面時(shí)間。

軟土在我國濱海平原，湖盆地周圍有廣泛分布，軟基上修建高速公路需進(jìn)行加固處理，如對(duì)軟基處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致路面失穩(wěn)，軟基處理關(guān)系到工程質(zhì)量進(jìn)度。軟土地基是地基承載力達(dá)不到構(gòu)造物要求承載力，后期使用中由于地基原因使得地基失穩(wěn)。軟土地基包括淤泥質(zhì)黏土，亞砂土組成地基，松散砂土，雜填土及高壓縮性土構(gòu)成特殊地基，處理不當(dāng)會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)物造成不良后果。《港口工程技術(shù)規(guī)范》定義軟土是塑性指數(shù)大于3的粘性土。軟土地基在我國分布廣泛，大多成型于天然，南方地區(qū)江河湖泊等處成為工程軟地基【2】。軟基具有很大危害性，可能造成構(gòu)造物破壞影響使用，許多建筑物遭到破壞原因?yàn)檐浀鼗Ｒ獯罄人_斜塔百年不倒，原因是地基不均勻沉降所致。

公路是一條帶狀的承受動(dòng)靜兩種荷載的特殊人工建筑物，由于使用要求高對(duì)地基要求高，公路建設(shè)會(huì)經(jīng)過大量軟土地區(qū)，軟基處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致路堤失穩(wěn)，路中心沉降過大引起路基路面橫坡變小等問題。從高標(biāo)準(zhǔn)使用要求出發(fā)，合理處理軟基成為公路建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。軟基具有很大破壞性，外在荷載加在土基上可能出現(xiàn)有害過大變形等問題，應(yīng)視為軟基處理，按處理部位分為地基與路堤處理。

我國軟土按成因分為四大類，國內(nèi)外各行業(yè)對(duì)軟土定義不同，廣義上軟土是強(qiáng)度低的軟弱土層，以天然孔隙比為特征結(jié)合其他指標(biāo)分類。我國各地

2 公路軟基加固施工技術(shù)

軟土地基在地表荷載下沉降需較長時(shí)間，施加荷載初期沉降速率加大，隨著時(shí)間延長沉降趨于穩(wěn)定，高路堤沉降具有沉降速率增大階段，高路堤施工中荷載不斷加大，路堤達(dá)到設(shè)計(jì)高度沉降速率減小。根據(jù)高路堤特點(diǎn)，軟基破壞主要是路堤邊坡滑動(dòng)失穩(wěn)，大多由于路堤邊坡過陡等原因引起【4】。高速公路高路堤施工較慢，可滿足地基超孔隙水壓力消散，邊坡過陡產(chǎn)生較大剪切變形，應(yīng)對(duì)路堤邊坡范圍內(nèi)地基加固，提高地基抗剪切能力。

根據(jù)工程需要，軟基處理理論不斷發(fā)展，常見地基處理方法包括換填發(fā)，強(qiáng)夯法，灰土樁法等。由于高路堤特點(diǎn)，地基處理面積較大，并非所有地基處理方法都在高路堤工程中適用。軟土在我國濱海平原，河口三角洲等地有廣泛分布，軟基上修建高速公路需要進(jìn)行加固處理，否則會(huì)導(dǎo)致路基過量沉陷。軟基處理方法按滑動(dòng)破壞處置與按沉降處置區(qū)分，穩(wěn)定性處治方法分為墊層處理法，慢速加載法等；沉降處治方法有路堤加載法，垂直排水法等。穩(wěn)定處治方面有效的有擠密砂樁法，加固土樁等。

墊層處理施工通常采用松軟過濕地表面，由于地基表面采用排水使地表層強(qiáng)度增加，保證重型機(jī)械通行。在軟基上鋪0.5m厚排水層，形成填土底層排水，提高地基強(qiáng)度，軟土層頂面鋪設(shè)排水砂層，使軟基在填土荷載下加速排水固結(jié)。排水砂層對(duì)基底應(yīng)力分布無顯著影響，但可縮短固結(jié)過程。砂墊層適用范圍為入土層不厚，砂墊層厚度為0.6-1m，根據(jù)軟土層厚度確定。砂墊層材料宜采用潔凈粗砂，將其中植物清除；采用天然級(jí)配砂礫料，礫石強(qiáng)度不低于四季。砂墊層施工中對(duì)砂粒灑水，壓實(shí)厚度適宜為15-20cm，采用砂礫石砂墊層應(yīng)寬出路基坡角0.5-1cm。

施工中填土使土基產(chǎn)生滑動(dòng)破壞達(dá)不到要求時(shí)，填方路堤平衡反壓填土，利用反壓護(hù)道法用地寬度增加，在用地困難，難以得到廉價(jià)填土材料下不經(jīng)濟(jì)，大多用于施工中明顯出現(xiàn)不穩(wěn)定填方時(shí)作為應(yīng)急措施。控制填土速度可期望隨著地基固結(jié)增加地基抗剪切強(qiáng)度，由于不需特殊施工機(jī)械，工期足夠情況下慢速加載方法經(jīng)濟(jì)。垂直排水法原理是軟基在路堤荷載下水從孔隙中排出，隨著超靜水壓力擴(kuò)散，地基土強(qiáng)度增大。垂直排水法用于解決軟基沉降問題，可使公路運(yùn)營期間不發(fā)生過大沉降。垂直排水法由排水與堆載系統(tǒng)組成，堆載系統(tǒng)為路堤填料填筑，可采用真空預(yù)壓法用于軟黏土地基。

3 公路軟基施工工藝

軟土地基處理方法有很多，具體工程地質(zhì)條件變化對(duì)地基處理要求不同，施工部門采用機(jī)具材料不同，應(yīng)從地基條件，處理范圍等方面綜合考慮確定合適的處理方法。軟基處置工程費(fèi)昂貴，選擇方法錯(cuò)誤達(dá)不到良好效果。需注意選擇經(jīng)濟(jì)施工方法，深厚軟土地基可鋪筑臨時(shí)路面。施工中需注意施工質(zhì)量檢驗(yàn)，施工期間按要求做好監(jiān)測(cè)工作，在開發(fā)新地基處理方法時(shí)，在大硅膠模施工前進(jìn)行現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)可靠性。

軟基處置包括詳細(xì)檢查，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等環(huán)節(jié)。首先要做好施工材料控制，生石灰最大粒徑小于0.2cm，氧化鎂含量不小于85%；水泥采用普通水泥，嚴(yán)禁使用國企受潮劣質(zhì)水泥；粉煤灰化學(xué)成分中要求二氧化硅含量大于70%，石膏粉作為摻加劑有利于提高強(qiáng)度，固化劑需通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)符合設(shè)計(jì)要求。漿液固化劑與粉體不同，漿液固化劑主機(jī)為深層攪拌機(jī)，配套機(jī)械有灰漿拌制機(jī)，灰漿泵等。粉體固化劑主要為粉體發(fā)送器等，鉆機(jī)要求動(dòng)力大，適合大直徑鉆頭成樁，具有翻轉(zhuǎn)提升功能。粉體發(fā)送器要求滿足定時(shí)發(fā)送粉體材料，空氣壓縮機(jī)根據(jù)工程地質(zhì)條件選型，風(fēng)量不宜過大，攪拌鉆頭保證反向旋轉(zhuǎn)提升對(duì)柱中土體有壓密作用。

軟基處理施工工藝包括定位，預(yù)攪下沉，鉆桿提升等。首先調(diào)整導(dǎo)軌垂直度，啟動(dòng)電機(jī)，空氣機(jī)送氣，注意工作中電流不大于額定電流；粉體發(fā)送器送灰至噴灰口，按規(guī)定提升速度提升同時(shí)攪拌。為保證軟土與固化劑攪拌均勻，關(guān)閉灰漿泵后將鉆桿下沉至設(shè)計(jì)要求深度。施工中應(yīng)注意漿液固化劑按預(yù)定配比拌制，制備漿液不得停置時(shí)間過長；泵送漿液前管路保持超時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)制漿配備專人記錄固化劑泵送始終時(shí)間；保持送漿連續(xù)性，為防止?jié){液凝結(jié)堵管應(yīng)拆卸輸漿管清洗。

4 公路不良路段施工處理方法

4.1 安徽沿江公路工程概況

安徽沿江公路建設(shè)中遇到復(fù)雜工程問題，針對(duì)不良地質(zhì)水文情況，惡劣山區(qū)筑路環(huán)境進(jìn)行實(shí)踐探索。沿江公路是安徽公路路網(wǎng)重要部分，全長153.78km，通過路線復(fù)測(cè)了解地質(zhì)不良路段多，全線共39.78km，大部分處于新線，路線最大挖深32.2m，施工難度大，所經(jīng)地區(qū)地表多為較厚腐殖土，下層0.5-4.0m為風(fēng)化砂粒，由于沿線地處山嶺重丘地區(qū)，坡積物分布較多，涎流冰等病害較多。路線所經(jīng)地帶地面主要為地表水，地下水以潛水為主，河灘覆蓋中砂等，影響路基穩(wěn)定。

沿江公路地處山嶺重丘區(qū)，不良地基較多，特征體現(xiàn)在不良地基土質(zhì)多為淤泥黏土，具有強(qiáng)度低，有機(jī)質(zhì)多等特性；地質(zhì)不良地基多分布于山區(qū)山澗谷底低洼地帶，地表植被多為樹木等天然植物；淤泥厚度多在3米以內(nèi)；土質(zhì)不良含水量大的軟基受到地基受自然因素影響，冒泡導(dǎo)致路基失穩(wěn)。80年代前高等級(jí)公路建設(shè)規(guī)模小，已建成公路使用效果較好，但因基礎(chǔ)處理方法不當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重破壞現(xiàn)象。90年代高等級(jí)公路建設(shè)規(guī)模加大，新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范出臺(tái)，施工機(jī)械化水平提高，對(duì)提高地基處理質(zhì)量起到重要作用。公路開工初期通過詳查了解到地質(zhì)不良路段多，建設(shè)指揮部為完成復(fù)雜隱蔽工程對(duì)不良地基處理，組織有關(guān)人員按路線縱斷面到不良路段現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況。

4.2 高速公路不良路基處理方法

根據(jù)施工前地勘報(bào)告，工程填方路段地質(zhì)特征為泥質(zhì)填方段，含水量大，填方路段路基為軟基。在不良路段施工中，為保證工程質(zhì)量，針對(duì)挖方路段不良地質(zhì)狀況采取處理措施。根據(jù)施工出現(xiàn)情況，對(duì)填方路段采用袋裝砂井排水法地基處理，為保證砂并打設(shè)質(zhì)量，施工中遵守有關(guān)施工技術(shù)規(guī)范要求。采用直接填筑墊層，換填處理，拋石擠淤超載壓力反壓護(hù)渣等技術(shù)措施有效處理工程不良地段。

軟土是近代水下沉積飽和粘性土，具有滲透性弱，壓縮性高等特性，天然含水量Wn≥w1，壓縮模量Es＜4000kpa，不排水抗壓剪度Cu＜30kpa，天然孔隙比e0＞1，軟基處理是控制物理力學(xué)指標(biāo)，袋裝砂漿等排水固結(jié)法可解決軟基問題。軟黏土固結(jié)所需時(shí)間與排水距離平方成正比，加速地基固結(jié)有效方法是增加土層排水路徑。在含水量大，壓縮性高的軟土地基中打入砂帶為排水通道，縮短排水距離。上部荷載下產(chǎn)生附加應(yīng)力使孔隙水通過砂井排出地層外，大大加速地基固結(jié)。排水固結(jié)法是處理黏土地基的有效方法，沉降問題是使地基沉降在加載預(yù)壓期間基本完成，使構(gòu)筑物不產(chǎn)生不利沉降。穩(wěn)定問題是加速地基抗剪強(qiáng)度增長，提高地基承載力。袋裝砂井排水法優(yōu)點(diǎn)是成本低。

袋裝砂漿排水施工考慮砂井兩端頭灌砂打結(jié)需要，灌砂逐段灌滿，預(yù)裝砂井便于質(zhì)量檢驗(yàn)，過去一些砂井質(zhì)量問題由于灌砂率不足，導(dǎo)致排水效果不理想。樁管斷面尺寸要減小，壁厚不小于8mm，減少施插對(duì)土層擾動(dòng)，軟土導(dǎo)層施工時(shí)可使用雙管機(jī)，施工中雙管機(jī)效率不高，由于機(jī)組人員配備少，雙管機(jī)缺點(diǎn)是土層中有試塊難以施插影響打設(shè)速度。為防止泥漿擠入管內(nèi)采用定裝置，使用樁靴根據(jù)土質(zhì)情況確定，必要時(shí)需配合適當(dāng)樁頭，達(dá)到防止地下泥漿注入管內(nèi)現(xiàn)象。換填處理適用于路基填土高度在2m以下矮路堤，挖除深度控制在60-80cm厚滲水性較好山皮石，每層填料厚度不超過30cm分層填筑。

5 結(jié)語

公路地質(zhì)不良地基處理按淤泥實(shí)際長度進(jìn)行挖出處理，分層回填天然砂石，煤矸石等隔水性好的粗顆粒材料，有的用重型光面壓路機(jī)補(bǔ)壓，由于提前處理，填筑路堤，未發(fā)生變形等情況。采用袋裝砂井排水法處理軟基路段，從處理前后路基密實(shí)度實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果分析，施工方法具有簡單高效等優(yōu)點(diǎn)。泥質(zhì)粉砂巖挖方路段，可采用透水性材料置換法，必須與排水滲溝結(jié)合，避免被置換區(qū)形成水囊。