公路施工中軟土路基的施工技術(shù)處理方法

李 勁

(黑龍江省高速公路服務(wù)中心，黑龍江 哈爾濱 150090)

軟土在我國(guó)的分布極為廣泛，這使得公路工程建設(shè)過程中難免遇到軟土路基，若直接將路基修筑在軟土之上，則承載力無法滿足荷載要求，導(dǎo)致路基在施工中或完成施工后產(chǎn)生明顯的沉降，對(duì)施工造成加大的影響，還會(huì)引起路基或路面結(jié)構(gòu)破壞。因此，在公路施工中必須采取有效措施處理軟土。

1 井點(diǎn)降水施工

井點(diǎn)降水可分為三種，即輕型井點(diǎn)降水、噴射井點(diǎn)降水與電滲井點(diǎn)降水，其中，輕型井點(diǎn)降水還可細(xì)分成干式真空泵、射流泵與隔膜泵三種，不同降水方法所用設(shè)備有所不同，功率與有效降水范圍也存在差異，就目前來看，在公路軟基處理方面以干式真空泵最為常用。輕型井點(diǎn)降水主要在土層滲透系數(shù)相對(duì)較小的情況下使用，有效降水深度在3～6 m范圍內(nèi)，可滿足工程的超前降水要求。

降水目標(biāo)主要包括以下幾點(diǎn)：在路槽開挖過程中使邊坡保持穩(wěn)定，避免發(fā)生滑坡與塌方；使槽底保持穩(wěn)定，避免影響到路基的承載力，同時(shí)預(yù)防隆起及管涌等現(xiàn)象；對(duì)天然降水與滲入水進(jìn)行引排；將施工范圍內(nèi)的地下水位降至路槽底部下方適當(dāng)位置，同時(shí)超前降水適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，能減小路槽土體自身含水量，為之后的施工創(chuàng)造一個(gè)干燥且堅(jiān)實(shí)的作業(yè)面[1]。

輕型井點(diǎn)降水實(shí)際上就是降低區(qū)域的地下水位，沿路線方向按照適當(dāng)間隔距離設(shè)置井點(diǎn)管，并在地面上沿水平方向鋪設(shè)集水總管，以此將不同井點(diǎn)管相連，同時(shí)選擇適當(dāng)?shù)奈恢貌贾谜婵毡?，在啟?dòng)真空泵以后，地下水受到真空吸力作用后，由濾管進(jìn)入到井點(diǎn)管中，最終通過總管排出，實(shí)現(xiàn)地下水位的降低。

輕型井點(diǎn)降水施工需要用到很多設(shè)備，具體包括以下幾種：井點(diǎn)管，其長(zhǎng)度在6～7 m，直徑一般為100 mm，每排布置50根；濾管，其長(zhǎng)度在1.0～1.2 m范圍內(nèi)，直徑一般為100 mm；集水總管，直徑一般為150 mm，每排總長(zhǎng)50 m；此外還需配備真空水泵、沖槍、出水管和動(dòng)力裝置。

井點(diǎn)降水施工前應(yīng)先做好如下各項(xiàng)準(zhǔn)備工作：根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)總體布置將排水渠道、真空水泵和動(dòng)力裝置均準(zhǔn)備妥當(dāng)，并對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行清理與平整；準(zhǔn)確測(cè)量并放出井點(diǎn)管和總管的具體位置；對(duì)井點(diǎn)管、濾管、連接管和總管進(jìn)行組裝，同時(shí)通過檢驗(yàn)確定密封性能否達(dá)到要求。

做好上述各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后方可開始沖點(diǎn)下管，其施工環(huán)節(jié)包括定位、沖孔、清孔、下管、填料與檢試，其中，定位時(shí)將沖水管吊起，與測(cè)放處的點(diǎn)位對(duì)準(zhǔn)后沿垂直方向向下插入；沖孔時(shí)需注意在沖孔的同時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膿u晃、抽拔與旋轉(zhuǎn)；清孔是指在沖孔到設(shè)計(jì)要求的位置后(濾管底部下方50 cm左右)，靜待一段時(shí)間，然后將底部存在泥漿完全沖去；下管是指將沖管拔出后，沿垂直方向?qū)⒕c(diǎn)管向下插入，同時(shí)需利用支架進(jìn)行固定，對(duì)井點(diǎn)管的頂部做好臨時(shí)封堵；填料是指在井點(diǎn)管的周圍采用分層的方法均勻填灌粗砂或砂礫，直到地下水位下方0.5 m，開始使用普通土進(jìn)行填灌，在到達(dá)與地面相距1 m的位置后使用粘土進(jìn)行填灌，并將其搗實(shí)；檢試是指將井點(diǎn)管封頂結(jié)束，并平整達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，將臨時(shí)封堵措施擰開，通過井點(diǎn)管不斷灌水，當(dāng)清水注入后發(fā)現(xiàn)水位迅速下滲時(shí)，說明該點(diǎn)降水成功，在填充濾料的過程中，若管中的泥水發(fā)生上溢，則說明濾網(wǎng)正常工作，反之亦然[2]。

完成以上沖點(diǎn)下管施工后，開始安裝出水，對(duì)包含連接管、總管、真空水泵和動(dòng)力裝置在內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行組裝，期間注意保持良好密封，然后開啟泵機(jī)進(jìn)行抽水，在抽水的過程中應(yīng)時(shí)刻注意檢查出水量，以確定是否正常。將地下水位降至設(shè)計(jì)要求的程度后，即可停止抽水，將井點(diǎn)管抽出，并拆除總管和真空水泵，將其移動(dòng)到下一個(gè)工作面采用相同的方法施工。

以兩幅寬度為7.5 m，長(zhǎng)度為100 m的路段為例，將處理深度確定為80 cm實(shí)施效益分析。方案一為石灰砂樁，單位面積需設(shè)置12根，樁徑為10 cm，樁長(zhǎng)為80 cm；方案二為擠密砂樁，單位面積需設(shè)置16根，樁徑為10 cm，樁長(zhǎng)為80 cm；方案三為碎樁墊層，層厚按40 cm控制，需開挖至少40 cm的土體；方案四為5%石灰土墊層，層厚按40 cm控制，需開挖至少40 cm的土體；方案五為土工布，上層和下層砂墊層的總厚度為50 cm；方案六為輕型井點(diǎn)降水，共50根，總施工周期為8 d，需考慮安裝、拆除和使用方面的成本，不同處理方法的施工成本對(duì)比如表1所示。從表1的對(duì)比結(jié)果可以看出，與其它各種處理方式相比，輕型井點(diǎn)降水的施工成本較低，這對(duì)工程的建設(shè)方與施工方而言都是十分有利的。

表1 不同處理方法施工成本對(duì)比 單位：元

2 路基強(qiáng)夯施工

強(qiáng)夯法也是公路工程中常用的軟基處理方法，其施工需按照以下工藝流程進(jìn)行：確定強(qiáng)夯處理范圍→確定主要夯擊點(diǎn)的位置→移動(dòng)夯機(jī)就位→夯擊處理→確定副夯點(diǎn)具體位置→移動(dòng)夯機(jī)就位→夯擊處理→回填壓實(shí)沉降補(bǔ)差→移動(dòng)夯機(jī)就位→滿夯處理→檢測(cè)地基承載力。強(qiáng)夯施工的具體步驟為：將施工場(chǎng)地整平并清理干凈；準(zhǔn)確標(biāo)記第一遍強(qiáng)夯施工的位置，同時(shí)對(duì)場(chǎng)地的高程進(jìn)行測(cè)量；將起重機(jī)移動(dòng)到指定位置，確保夯錘與標(biāo)記的夯點(diǎn)位置完全對(duì)準(zhǔn)；夯擊開始前測(cè)量夯錘頂部高程；將夯錘起吊至設(shè)計(jì)要求的高度，然后使夯錘脫鉤進(jìn)行自由落地運(yùn)動(dòng)，接著將吊鉤放下，再次對(duì)夯錘頂部的高程進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)由于夯坑底部?jī)A斜導(dǎo)致夯錘發(fā)生歪斜時(shí)，需立即將夯坑底部整平；根據(jù)設(shè)計(jì)要求的夯擊次數(shù)與相關(guān)控制標(biāo)準(zhǔn)將一個(gè)夯擊點(diǎn)所有夯擊過程完成；重復(fù)以上夯擊過程，直到第一遍夯擊結(jié)束；利用推土機(jī)對(duì)夯坑進(jìn)行填筑，同時(shí)對(duì)場(chǎng)地的高程進(jìn)行測(cè)量；按照時(shí)間間隔要求，采用以上步驟主次完成所有夯擊，并在最后使用較低的能量實(shí)施滿夯，使軟土達(dá)到密實(shí)，對(duì)夯擊完成后的場(chǎng)地高程進(jìn)行測(cè)量[3]。

強(qiáng)夯施工結(jié)束后，應(yīng)對(duì)強(qiáng)夯區(qū)域的沉降量與壓實(shí)度進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)。檢測(cè)將加固影響深度作為主要依據(jù)，加固影響深度和強(qiáng)夯工藝存在密切關(guān)系，一般采用梅那氏(法)公式進(jìn)行估算，其中要確定適宜的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，該系數(shù)的取值主要和土體性質(zhì)有關(guān)，當(dāng)為飽和軟土?xí)r，需在0.45～0.50范圍內(nèi)取值，當(dāng)為飽和砂土?xí)r，需在0.50～0.60范圍內(nèi)取值，當(dāng)為填土?xí)r，需在0.60～0.80范圍內(nèi)取值，當(dāng)為黃土?xí)r，需在0.40～0.50范圍內(nèi)取值。

一般使用12 t的夯錘，落高18 m，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)按0.5取值，經(jīng)計(jì)算得影響深度為7.35 m。采用直徑為2.5 m夯錘，按5 m間距來布置夯擊點(diǎn)。對(duì)高于8 m的填方段，每4 m夯實(shí)一層，夯后壓實(shí)度指標(biāo)提高1個(gè)百分點(diǎn)，即壓實(shí)度達(dá)到94%，以提高路堤的質(zhì)量。強(qiáng)夯施工完成后，應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探等原位測(cè)試，測(cè)量地基的夯后承載能力是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

第一遍主夯點(diǎn)每擊夯沉量隨著擊數(shù)的增加逐漸減少，一般主點(diǎn)采用8擊，具體擊數(shù)以最后兩擊下沉量不大于5 cm為限，采用水準(zhǔn)儀法檢測(cè)場(chǎng)地平均沉降量。將水準(zhǔn)儀架設(shè)在固定點(diǎn)，在夯錘的頂部邊緣用紅油漆標(biāo)記一個(gè)點(diǎn)，夯錘就位后，將塔尺立在油漆標(biāo)記的點(diǎn)上，測(cè)量記錄原始數(shù)據(jù)，每夯擊一次記錄一次，計(jì)算夯擊沉降量，直至夯擊滿足設(shè)計(jì)為止。第二遍副夯點(diǎn)每擊夯沉量隨著擊數(shù)的增加逐漸減少，一般主點(diǎn)采用8擊，具體擊數(shù)以最后兩擊下沉量不大于5 cm為限，采用水準(zhǔn)儀法檢測(cè)場(chǎng)地平均沉降量。將水準(zhǔn)儀架設(shè)在固定點(diǎn)，在夯錘的頂部邊緣用紅油漆標(biāo)記一個(gè)點(diǎn)，夯錘就位后，將塔尺立在油漆標(biāo)記的點(diǎn)上，測(cè)量記錄原始數(shù)據(jù)，每夯擊一次記錄一次，計(jì)算夯擊沉降量，直至夯擊滿足設(shè)計(jì)為止。第三遍滿夯在第一、二次主副夯完成后，推土機(jī)對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整并壓實(shí)，進(jìn)行第三次滿夯處理，滿夯點(diǎn)彼此搭接1/4。滿夯處理完，隨意選擇強(qiáng)夯范圍內(nèi)的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行沉降量檢測(cè)，處理后的地基承載力不小于設(shè)計(jì)要求[4]。

采用沉降法進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果：壓實(shí)度須均滿足94%要求。強(qiáng)夯對(duì)周圍建筑的影響安全夯距可采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，計(jì)算時(shí)同樣要確定經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般為夯錘重量的1.1～1.2倍，經(jīng)計(jì)算確定的安全距離為建筑物和夯點(diǎn)之間的最小距離，若建筑和夯點(diǎn)之間的距離小于該值，則建筑有可能受到夯擊的影響。

3 路基排水施工

路基地表排水根據(jù)設(shè)計(jì)要求及路基所處地理位置、地質(zhì)情況、地下水發(fā)育情況、路基周邊原有排水系統(tǒng)等可采取路基邊溝、天溝排水措施，改河(溝)排水措施，路基橫向排水溝排水措施，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求及實(shí)際情況采取一種相應(yīng)有效的排水措施[5]。

3.1 路基邊溝、天溝排水措施

路基在施工前，應(yīng)根據(jù)路基所在段的具體地理情況綜合考慮，在路基開挖線以外及填土范圍以外的地方做好排水邊溝或天溝，以防止路基施工過程中地表水對(duì)路基施工范圍的影響。在選擇路基邊溝、天溝等地表排水設(shè)施位置時(shí)，應(yīng)充分考慮該排水設(shè)施與天然溝渠和相鄰的橋涵、隧道、車站等排水設(shè)施及路基面排水、坡面排水、電纜溝槽兩側(cè)排水銜接，組成完整的排水系統(tǒng)。路基施工前應(yīng)核對(duì)全線排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否完備和妥善。路基排水工程應(yīng)及時(shí)實(shí)施，防止在施工期間因地表水及地下水的侵入而造成路基松軟和坡面坍塌[6]。

3.2 改河(溝)排水措施

路基工程在施工前，對(duì)于路基周邊的河(溝)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行改移，若設(shè)計(jì)沒有要求的，可根據(jù)實(shí)際調(diào)查，對(duì)路基以后存在安全、質(zhì)量影響的，應(yīng)及時(shí)提出變更設(shè)計(jì)。在河(溝)的改移施工過程中要注意以下幾點(diǎn)：改河(溝)工程應(yīng)在枯水期施工。旱季不能完成時(shí)，應(yīng)妥善做好渡洪措施。河道(溝)開挖應(yīng)先挖中段，再挖下游段，最后必須經(jīng)檢查確認(rèn)新河(溝)床已符合要求后，方可挖通其上游河段。利用開挖新河道(溝)的土石填平舊河道(溝)時(shí)，在新河道(溝)未通流，不得堵斷舊河道(溝)。通流時(shí)，改河(溝)上游進(jìn)口河(溝)段的河(溝)床縱坡應(yīng)稍大于設(shè)計(jì)坡度[7]。

3.3 路基橫向排水溝排水措施

路基橫向排水溝應(yīng)與路基兩測(cè)排水溝相接，組成完整的排水系統(tǒng)，水路暢通無隱患。水溝基底處理應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，基底應(yīng)密實(shí)、平整，且無草皮、樹根等雜物，無積水。橫向排水溝的基礎(chǔ)與基坑邊坡應(yīng)密實(shí)、平整。如為預(yù)制時(shí)，預(yù)制件拼裝應(yīng)平順、穩(wěn)定，接縫咬合完好，并與基礎(chǔ)和邊坡密貼無空洞。橫向排水溝蓋板安裝應(yīng)平整[8]。橫向排水溝溝底坡度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，并與路基兩側(cè)排水溝相接，且溝底相接處不產(chǎn)生積水。

4 結(jié) 語

綜上所述，輕型井點(diǎn)降水和強(qiáng)夯施工是當(dāng)前常用的兩種軟基處理方法，此外在做好軟基處理的同時(shí)，還需在路基施工中加強(qiáng)地表排水，采用適宜的排水措施，進(jìn)而確保路基處在良好狀態(tài)，為之后的路面施工奠定良好基礎(chǔ)。