農(nóng)村公路工程中軟土地基處理要點(diǎn)及施工技術(shù)的應(yīng)用

鄒鳳平

（湖南省金達(dá)工程建設(shè)有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410000）

0 引言

在施工過(guò)程中，軟土地基直接影響到公路工程的建成質(zhì)量。當(dāng)軟土地基在外部荷載的作用下，易出現(xiàn)沉陷、塌方等現(xiàn)象。為避免農(nóng)村公路施工中出現(xiàn)路基壓實(shí)度不夠、路基沉陷的問(wèn)題，工程建設(shè)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)將軟土地基地質(zhì)改良工作放在施工過(guò)程的首位，利用CFG樁（長(zhǎng)螺旋成孔）技術(shù)、電滲聯(lián)合真空預(yù)壓技術(shù)、強(qiáng)夯碎石墩加固法等處理技術(shù)保證農(nóng)村公路工程的順利進(jìn)行[1]。

1 工程概況

該文以2021 年寧遠(yuǎn)縣農(nóng)村公路項(xiàng)目為例，項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工工程包括四條公路、三座橋梁工程以及安保工程。主要工程內(nèi)容，公路工程：五龍山瑤族鄉(xiāng)通三級(jí)公路長(zhǎng)28.1 km，天堂至水晶Y341-Y332-S348 旅游公路長(zhǎng)12.433 km，新開(kāi)至柏柑線S229 線旅游公路長(zhǎng)2.406 km，大觀堡至仙姑廟C727-Y704-X021 旅游公路長(zhǎng)10.854 km；橋梁工程：CB08 線觀山橋47.04 m，C362 線新壩橋26.08 m，C702線寨頭嶺橋20.04 m，整體安全施工工程共涉及7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總共是238.53 km。該文主要圍繞該項(xiàng)目建設(shè)中軟土地基的處理技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析。

2 農(nóng)村公路工程中軟土地基處理要點(diǎn)及施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1 軟土地基物理性質(zhì)

該工程軟土地基由松軟土與泥炭土組成，具有空隙較大、壓縮較高、固結(jié)系數(shù)小等特點(diǎn)，其物理特質(zhì)如表1所示。

表1 軟土地基物理特質(zhì)

從表1 中可以看出，該公路工程項(xiàng)目的軟土地基具有高壓縮性、透水性、流動(dòng)性、不均勻性的物理性質(zhì)，直接影響公路的質(zhì)量。第一，軟土地基的壓縮性會(huì)使地基路面穩(wěn)定性不強(qiáng)，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，路面會(huì)出現(xiàn)沉降問(wèn)題，沉降速率可達(dá)到15 mm/d。第二，該軟土地基的透水性導(dǎo)致地基固結(jié)性降低，大量的水積壓在路基中，造成公路開(kāi)裂破損，影響公路的正常使用。第三，當(dāng)車(chē)輛從公路行駛對(duì)路面施加壓力時(shí)，路面地基會(huì)隨著壓力而移動(dòng)，增加發(fā)生交通事故的風(fēng)險(xiǎn)。第四，從軟土地質(zhì)不均勻性的物理性質(zhì)來(lái)看，顆粒含量多導(dǎo)致土質(zhì)分布不均，公路地面的高度不平整，易發(fā)生道路下沉[2]。

2.2 CFG 樁（長(zhǎng)螺旋成孔）技術(shù)處理軟土地基

2.2.1 施工原理

CFG（Cement Fly-ash Grave）樁是由水泥、粉煤灰、碎石或砂與水按照比例混合均勻攪拌形成的高黏度結(jié)合樁，與樁間土、褥墊層相結(jié)合，構(gòu)成復(fù)合基地用于改善軟土地基的承載力，具有功效高、成本低、固結(jié)性強(qiáng)的技術(shù)特點(diǎn)。CFG 樁的組成結(jié)構(gòu)包括樁身、樁板（帽）和褥墊層。在CFG 樁實(shí)際應(yīng)用中，組合形式分為兩種，第一種是樁+板，第二種是樁+帽+褥墊層[3]。

2.2.2 施工流程圖

CFG 樁（長(zhǎng)螺旋成孔）技術(shù)處理軟土地基的施工流程圖如圖1 所示。

圖1 CFG 樁工藝流程圖

2.2.3 施工順序

（1）地表處理。CFG 樁技術(shù)施工前，施工團(tuán)隊(duì)首先要處理地表，清除場(chǎng)地雜物，保證施工場(chǎng)地平整。其次確定CFG 樁頂標(biāo)高，以50～60 cm 范圍最佳，并在其標(biāo)高以上設(shè)立工作墊層。最后以場(chǎng)地總面積的3%作為排水橫坡，在機(jī)器周?chē)诔? 條排水溝，保證基底固結(jié)效率。

（2）進(jìn)行測(cè)量放樣。施工團(tuán)隊(duì)參照CFG 樁的平面設(shè)置圖，利用測(cè)量?jī)x、經(jīng)緯儀恒定中心線位置及表尺確定每個(gè)樁柱內(nèi)打入鋼釬位置，做好標(biāo)號(hào)記錄。

（3）調(diào)整鉆桿的垂直度。鉆機(jī)就位后，CFG 樁桿要垂直打入地面，誤差度不超過(guò)1%。設(shè)定專業(yè)垂直度檢測(cè)員，利用鉆機(jī)自帶垂直檢測(cè)儀，當(dāng)CFG 樁滿足垂直要求后，才可開(kāi)始鉆孔。

（4）成孔。CFG 樁在鉆孔初始時(shí)，鉆孔速度先快后慢，鉆進(jìn)速度以1～1.5 m/min 為宜，避免鉆孔附近土質(zhì)塌陷。當(dāng)鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高的高度時(shí)，即刻停止鉆孔工作。若在鉆孔過(guò)程中，鉆桿出現(xiàn)劇烈的搖晃狀態(tài)，施工人員要立刻降低鉆孔速率，防止鉆桿的劇烈搖晃影響鉆孔的垂直度。

（5）灌注混凝土。當(dāng)鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，停止進(jìn)鉆，向鉆桿芯管輸送混凝土。當(dāng)鉆芯桿內(nèi)含有定量的混凝土后，施工人員先將鉆桿提起，同時(shí)向下方壓灌混合料，兩步必須同時(shí)進(jìn)行，攪拌時(shí)間大于1 min 以上。施工人員要根據(jù)鉆進(jìn)地質(zhì)情況隨時(shí)調(diào)整鉆桿鉆進(jìn)速率，例如，鉆進(jìn)硬度較高的地質(zhì)時(shí)，降低鉆桿速率，采用低檔慢進(jìn)的工作狀態(tài)。當(dāng)混凝土灌注到CFG 樁頂標(biāo)高以上時(shí)，施工人員要核定混凝土的灌注體積，確保其體積不少于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)加超灌樁頭的體積。

（6）清土。進(jìn)場(chǎng)40 臺(tái)小型挖掘機(jī)，將CFG 樁鉆孔附近的鉆泥清除。鉆泥清除時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：第一，不能接觸樁頂標(biāo)高以上的樁間原土；第二，不能破壞已經(jīng)成型的CFG 樁鉆孔。

（7）樁頭處理。樁頭處理在CFG 樁灌注完成后混凝土凝固之前。采用小挖掘機(jī)將樁頭混凝土和鉆泥一起清理出去，留40～60 cm不截，強(qiáng)度達(dá)到80%后，使用小挖掘機(jī)（斗寬0.6 m）開(kāi)挖樁間土，使用改裝后的切割機(jī)進(jìn)行切割，減少對(duì)樁體的破壞，保證切割完成后，斷面平整。

（8）質(zhì)量檢驗(yàn)。CFG 樁質(zhì)量檢驗(yàn)表如表2 所示。

表2 CFG 樁質(zhì)量檢驗(yàn)表

施工團(tuán)隊(duì)在針對(duì)CFG 樁技術(shù)的工作質(zhì)量檢測(cè)中，以應(yīng)檢盡檢為檢測(cè)原則，依據(jù)工程進(jìn)度，隨機(jī)抽查工作質(zhì)量，針對(duì)硬性的標(biāo)準(zhǔn)樁體垂直度、樁位的橫縱向、樁體有效直徑的檢查要建立專業(yè)的監(jiān)察小組，使用精密的儀器，確保鉆孔、成孔的準(zhǔn)確度，以此保障改善軟土地基的工作效率和工作質(zhì)量[4]。

2.3 電滲聯(lián)合真空預(yù)壓技術(shù)處理軟土地基

2.3.1 施工原理

該技術(shù)通過(guò)在軟土地基中釋放直流電廠，將軟土中的水由陽(yáng)極轉(zhuǎn)移到陰極，并在陰極設(shè)立排水板，通過(guò)真空預(yù)壓排出地基中的水分，利用陰陽(yáng)極的定時(shí)互換，達(dá)到排水效果。電滲聯(lián)合真空預(yù)壓技術(shù)的排水速率與電滲透系數(shù)ke 有關(guān)，隨著電滲透系數(shù)的增加，排水速率加快，并且較于其他預(yù)壓技術(shù)，電滲聯(lián)合真空預(yù)壓技術(shù)具有節(jié)省預(yù)壓資料、固結(jié)快、工期短、施工方式較為簡(jiǎn)潔等特點(diǎn)，所以廣泛用于改善軟土地基工程。其滲透效果也受土體中含水量、含鹽量、含酸量等因素的影響[5]。

2.3.2 施工順序

（1）整理場(chǎng)地。施工團(tuán)隊(duì)要依據(jù)場(chǎng)地面積，平均劃分4個(gè)基本固化單元。4個(gè)單元的固化深度分別為2 m、4 m、5～6 m 和6 m 以上。每個(gè)單元之間采用不同的處理方法，如5 m 以下的單元采用不同分層方法處理，間距設(shè)置為2.1 m；5～6 m 的單元分為2 層處理，間距設(shè)置為2 m；6 m 以上的單元分為3 層處理，間距設(shè)置為1.5 m。

（2）插打塑料排水板。在4個(gè)單元周?chē)O(shè)立塑料排水板，外圍設(shè)置兩圈，外圈為陰極，內(nèi)圈為陽(yáng)極，單獨(dú)連接單元，形成止水幕。在插打塑料排水管時(shí)，將四個(gè)單元依次連接并向上分層通電，確保各單元的地基真空度在80 kPa 左右，最大限度發(fā)揮真空預(yù)加的作用。

（3）安裝真空排水系統(tǒng)。該次工程的排水系統(tǒng)由排水主管和排水支管依次通過(guò)三通或四通連接而成，在保證排水支管處于垂直狀態(tài)的同時(shí)，構(gòu)建閉合性系統(tǒng)。連接間距與排水板間距相同。

（4）通電排水。在通電排水過(guò)程中將導(dǎo)電插塑板的預(yù)留段用絕緣布固定在PVC 螺旋增強(qiáng)鋼絲濾管上，再用絕緣電線接頭將導(dǎo)電插塑板與通電系統(tǒng)連接，使直流電源正向流入。通電前進(jìn)行通電測(cè)試，保證通電系統(tǒng)正常工作后打開(kāi)電滲壓設(shè)備，同時(shí)啟動(dòng)真空泵提高排水效率。

（5）檢驗(yàn)檢測(cè)。電滲聯(lián)合真空預(yù)壓技術(shù)檢驗(yàn)工作中，監(jiān)控人員要做到地基真空度、地面沉降速度等數(shù)據(jù)記錄，以3個(gè)小時(shí)為階段檢查通電系統(tǒng)和排水系統(tǒng)，避免出現(xiàn)漏電、漏水的情況，影響施工效果。

（6）檢測(cè)合格。核定軟土地基的地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，符合要求后停止施工，合理回收設(shè)備。

2.4 強(qiáng)夯碎石墩加固法處理軟土地基

2.4.1 施工原理

強(qiáng)夯碎石墩加固法的工作原理是在強(qiáng)夯軟土地基形成的深坑內(nèi)填入塊石、碎石、砂、鋼渣、礦渣、建筑垃圾或其他硬質(zhì)的粗顆粒材料，采用不斷夯擊和不斷填料的方法使之形成一個(gè)柱形狀的置換體，達(dá)到改善軟土地基地質(zhì)的效果[6]。

2.4.2 施工順序

（1）排水。施工前做好軟土地基周?chē)潘ぷ鳌Ｃ看螐?qiáng)夯前將地基附近的積水清除干凈；若遇到雨后施工的情況，待土中水分蒸發(fā)后方可進(jìn)行施工。

（2）確定夯擊順序。強(qiáng)夯碎石墩加固法的夯擊順序要采用隔行隔排跳打的方法，將軟土地基的中軸線作為兩側(cè)夯錘的起始點(diǎn)，分別向外夯擊，處于同一水平線的夯實(shí)點(diǎn)采用間隔跳打法，防止因同時(shí)受力而造成地基沉陷，保證各夯實(shí)點(diǎn)地基的穩(wěn)固。嚴(yán)格控制夯錘的落距在1～2 m 之間、夯擊在50 次左右，夯點(diǎn)位置按照設(shè)計(jì)圖嚴(yán)格落實(shí)、夯擊范圍偏差不得大于±8 cm。

（3）確定防震范圍。因強(qiáng)夯碎石墩加固法的震懾范圍較廣，在正式開(kāi)始施工前要保證強(qiáng)夯碎石所產(chǎn)生的震動(dòng)不會(huì)對(duì)周?chē)ㄖ锂a(chǎn)生影響，若強(qiáng)夯力度過(guò)大，必須在周?chē)捎梅勒鸹蚋粽鸫胧绮捎没A(chǔ)滑移的隔震加固、遠(yuǎn)離夯擊點(diǎn)等。

（4）水準(zhǔn)測(cè)量控制。在強(qiáng)夯碎石過(guò)程中，水準(zhǔn)儀擺放點(diǎn)應(yīng)與夯擊點(diǎn)平行，確保距離夯擊點(diǎn)30 m 以上，避免測(cè)量數(shù)據(jù)被夯擊震蕩影響。當(dāng)水準(zhǔn)儀的測(cè)量數(shù)據(jù)顯示夯錘大于35°時(shí)，施工團(tuán)隊(duì)必須用填料整平夯坑后，再次進(jìn)行夯擊。

（5）填充填料。當(dāng)夯錘落地較深時(shí)，提錘就較為困難。出現(xiàn)此情況應(yīng)及時(shí)填充填料，從已夯完的填實(shí)面均勻采取，每次填料后重新放置墩位，保證夯錘落點(diǎn)的準(zhǔn)確性。

（6）質(zhì)量檢驗(yàn)。每強(qiáng)夯3個(gè)小時(shí)后檢驗(yàn)施工質(zhì)量。第一，采用地質(zhì)雷達(dá)掃描法，檢測(cè)碎石墩質(zhì)量，要求碎石墩數(shù)量的95%著下臥持持力層。利用雷達(dá)儀產(chǎn)生的高頻窄脈沖電磁波通過(guò)天線定向往大地發(fā)射，接收檢測(cè)反射信號(hào)，收集反射數(shù)據(jù)，確定施工質(zhì)量。第二，現(xiàn)場(chǎng)壓板載荷試驗(yàn)，測(cè)定地基的承載力，階段總結(jié)軟土地基的改良效果。

（7）碎石墩材料鋪設(shè)與控制。清除軟土地基場(chǎng)內(nèi)40 cm的土層，在頂面鋪設(shè)厚度為60 cm 工作墊層，用推土機(jī)碾平，保證材料鋪層的密度，降低軟土地基土間空隙。

（8）收錘離場(chǎng)。結(jié)束夯錘工作的工作標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)夯錘最后兩擊的平均夯沉量判定，若平均夯沉量小于10 cm，夯錘點(diǎn)并占總夯點(diǎn)85%以上，達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)就說(shuō)明軟土地基地質(zhì)改良已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，最后收錘離場(chǎng)[7]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在農(nóng)村公路工程建設(shè)中，施工團(tuán)隊(duì)要明確該道路階段的軟土地基特性，結(jié)合施工區(qū)域的施工特點(diǎn)制定科學(xué)合理的應(yīng)對(duì)策略。現(xiàn)階段，常見(jiàn)的農(nóng)村公路工程軟土地基的處理技術(shù)共有CFG 樁（長(zhǎng)螺旋成孔）技術(shù)、電滲聯(lián)合真空預(yù)壓技術(shù)、強(qiáng)夯碎石墩加固法三種。其中CFG 樁技術(shù)的技術(shù)性能最強(qiáng)，可荷載壓力傳遞到公路的深層地基中；電滲聯(lián)合真空預(yù)壓技術(shù)的設(shè)備設(shè)計(jì)更加靈活，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件沒(méi)有特殊要求，可操作性極高；強(qiáng)夯碎石墩加固法的適用范圍廣，加固效果顯著，并且對(duì)施工機(jī)具要求較為簡(jiǎn)單，符合綠色環(huán)保的建筑理念。以上三種技術(shù)方法各有優(yōu)勢(shì)，公路施工團(tuán)隊(duì)要結(jié)合施工區(qū)域的道路特點(diǎn)選擇最佳的技術(shù)手段，改良軟土地基地質(zhì)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村公路的高效建設(shè)。