公路養(yǎng)護(hù)中路基路面維修的軟基處理技術(shù)研究

王垚山

（貴州省都勻公路管理局，貴州 黔南州 558000）

0 引言

公路是我國(guó)重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，其質(zhì)量的好壞直接影響著人們的出行質(zhì)量和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但公路在完成建設(shè)后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)營(yíng)，容易受自然環(huán)境、地質(zhì)條件以及人為破壞等因素影響，其路基路面出現(xiàn)沉陷、開(kāi)裂等病害。因此，在公路養(yǎng)護(hù)中，對(duì)路基路面進(jìn)行維修極為重要，而其中，軟基處理一直是難點(diǎn)，也是影響公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的重要因素。這就要求施工單位在開(kāi)展路基路面維修時(shí)，必須結(jié)合公路路基路面的實(shí)際情況合理選用軟基處理技術(shù)。因此，本文將結(jié)合實(shí)際案例對(duì)軟基處理技術(shù)在路基路面維修中的應(yīng)用進(jìn)行研究，從而為公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的提升提供保障。

1 軟基的概念及特點(diǎn)

軟基主要是指由水下沉積所形成的軟弱黏土，或者成分以淤泥為主的地層，有些軟土地基存在泥炭層以及腐泥層。在自身結(jié)構(gòu)自重以及外部荷載等多方面共同作用下，軟土地基極易產(chǎn)生沉降問(wèn)題，一旦發(fā)生沉降，將會(huì)導(dǎo)致公路路面出現(xiàn)裂縫、沉陷等病害，不僅會(huì)影響公路的使用壽命，還會(huì)影響人們的出行安全。因此，有必要采取合適的軟基處理技術(shù)對(duì)公路路基路面進(jìn)行維修。軟基主要包括以下幾個(gè)特點(diǎn)：首先，軟基的抗剪強(qiáng)度比較低，其內(nèi)部的孔隙比較大，軟基壓縮系數(shù)提升，會(huì)造成軟基缺乏充足的承載力；其次，軟基的流動(dòng)性和觸變性較為明顯，軟基容易受外部荷載以及自重等因素作用，伴隨時(shí)間的推移，軟基發(fā)生的變化會(huì)越來(lái)越明顯，當(dāng)變化達(dá)到一定程度后會(huì)產(chǎn)生形變，當(dāng)情況比較嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成路面坍塌；再次，軟基具有較高的含水量，一般為50%～70%，在地質(zhì)條件較為特殊的情況下甚至?xí)_(dá)到200%，同時(shí)，軟基具有較大的孔隙，會(huì)嚴(yán)重影響土壤強(qiáng)度，造成承載作用喪失[1]；最后，軟基的滲透能力比較差，一些軟土層中包含細(xì)砂、薄層等力學(xué)性能不足的地層，與垂直向滲透性對(duì)比而言，水平向具有更強(qiáng)的滲透性，說(shuō)明軟基的滲透性不佳。

2 公路養(yǎng)護(hù)中軟基的主要處理技術(shù)

目前，針對(duì)軟基采用的處理技術(shù)主要包括排水固結(jié)法、預(yù)壓法、強(qiáng)夯法、水泥攪拌樁法以及添加劑法。

2.1 排水固結(jié)法

該方法主要是采取一定手段有效排除軟基之中賦存的積水，從而降低軟基含水量，促使軟基得以固結(jié)成形，使軟基承載力得到有效提升。這種方法又可劃分若干處理方法，例如，砂井加固法、砂墊層處理法等。雖然各種處理方法在形式上存在不同，但其基本思路主要是降低軟土中的含水量，使軟土性能以及狀態(tài)得以改善。

2.2 預(yù)壓法

該方法主要是借助軟土以及排水體所具備的透水性，通過(guò)地表荷載作用力使地基水分得以排出，伴隨含水量的持續(xù)降低，軟基密實(shí)度會(huì)隨之提升，從而使強(qiáng)度獲得有效保證。采取預(yù)壓法處理軟基的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在，可以通過(guò)低成本獲取理想的加固效果，但也存在工期過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，在項(xiàng)目工期比較緊張的情況下，也會(huì)出現(xiàn)缺乏可行性研究的問(wèn)題，如果未能采取有效措施進(jìn)行控制，路面則非常容易出現(xiàn)沉降問(wèn)題[2]。

2.3 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法的原理是采用特定裝置所產(chǎn)生的沖擊力，對(duì)在處理狀態(tài)下的軟基進(jìn)行沖擊，改變?cè)瓉?lái)的土層結(jié)構(gòu)，并對(duì)軟基處理區(qū)域進(jìn)行擠壓，使之形成密實(shí)性較高的夯坑。該方法實(shí)施的關(guān)鍵是必須使用合適的強(qiáng)夯裝置，尤其是強(qiáng)夯裝置的噸位以及提升高度必須符合要求。強(qiáng)夯法從技術(shù)層面分為動(dòng)力密實(shí)、動(dòng)力固結(jié)、動(dòng)力置換三種主要形式。其中，動(dòng)力密實(shí)主要是通過(guò)外力對(duì)土體孔隙作用，從而提升軟基強(qiáng)度[3]。動(dòng)力固結(jié)是借助外部沖擊力在土層結(jié)構(gòu)的合理范圍之內(nèi)進(jìn)行破壞，促使軟基形成排水裂隙，從而使軟基內(nèi)的水能夠有效流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)排水，進(jìn)而使軟土得到固結(jié)。動(dòng)力置換主要分為整式置換與樁式置換兩種，整式置換是通過(guò)外力擠壓碎石，使碎石進(jìn)入淤泥中，并且形成墊層，從而實(shí)現(xiàn)加固；樁式置換主要是借助外力作用促使碎石與軟土之間實(shí)現(xiàn)緊密結(jié)合，使組合狀態(tài)得以發(fā)生變化，確保其具備穩(wěn)定性。強(qiáng)夯法的操作非常簡(jiǎn)單便捷，并且具有一定的經(jīng)濟(jì)性，適用范圍也比較廣，但如果未能合理控制，將會(huì)導(dǎo)致軟基轉(zhuǎn)變?yōu)閺椈赏?，使軟基處理失效，這就需要工程技術(shù)人員熟練掌握該技術(shù)的應(yīng)用。強(qiáng)夯法應(yīng)用流程見(jiàn)圖1。

2.4 水泥攪拌樁法

該方法是將水泥作為施工材料，通過(guò)攪拌之后可以同現(xiàn)場(chǎng)軟土之間相互結(jié)合，從而形成水泥攪拌樁，并使軟基得以凝固，但水泥攪拌樁法在應(yīng)用時(shí)要嚴(yán)控?cái)嚢杷俣?，同時(shí)還要嚴(yán)格把關(guān)水泥等原材料的質(zhì)量，從而提升樁質(zhì)量[4]。

2.5 添加劑法

軟基承載力比較弱，在未對(duì)其進(jìn)行直接處理的情況下，軟基很難承載往來(lái)車輛荷載及公路結(jié)構(gòu)自重。為了使該問(wèn)題得到合理解決，在開(kāi)展軟基處理時(shí)可以使用添加劑法，以軟基特性為依據(jù)，應(yīng)用外加材料，提升地基強(qiáng)度以及抗壓能力。在實(shí)際應(yīng)用中，水泥是常用的添加劑，對(duì)軟基可發(fā)揮有效的固結(jié)作用。

3 案例分析

3.1 工程概況

黔南州某公路開(kāi)展路面修復(fù)性養(yǎng)護(hù)工程，該公路的國(guó)道G321 線K989+965—K1025+900 段，自2012 年通車以來(lái)，長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)，路面已出現(xiàn)不同程度的裂縫、坑槽、車轍、網(wǎng)裂、沉陷、麻面等瀝青路面的典型病害。2012 年—2022 年，采取的養(yǎng)護(hù)措施為瀝青灌縫、瀝青面層修補(bǔ)等。根據(jù)管養(yǎng)單位提供的資料，最近一次是2018 年對(duì)該路段的局部路段進(jìn)行大中型工程結(jié)構(gòu)性和功能性修復(fù)。修復(fù)后運(yùn)行4 年，該路段又出現(xiàn)沉陷、裂縫、坑槽等病害。經(jīng)專家分析，這些病害產(chǎn)生的原因主要與該路段處于軟基區(qū)域密切相關(guān)，因此，必須采取適當(dāng)、有效的軟基處理技術(shù)對(duì)該路段的路基路面進(jìn)行維修保養(yǎng)。

3.2 病害維修方案

通過(guò)路況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分路段存在少量的坑槽、龜裂等病害，這是因?yàn)槁坊擒浕?，且公路在日常使用時(shí)受到車輛往來(lái)和公路路面自重雙重荷載下所致?？紤]到此類病害若不及時(shí)處理易導(dǎo)致雨水下滲，使病害面積擴(kuò)大，造成路面結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞。因此，對(duì)于輕度面積類病害（如網(wǎng)裂、坑槽、沉陷等），需挖除瀝青面層，使用普通瀝青AC-13C 進(jìn)行回填，在碾壓后，應(yīng)該保證路面的標(biāo)高同原標(biāo)高一致。銑刨瀝青面層后，如基層局部松散，則要挖出松散基層，回填水穩(wěn)并壓實(shí)。對(duì)于重度面積類病害，銑刨瀝青面層和基層后，分別回填水穩(wěn)和普通瀝青AC-13C 混合料至瀝青面層標(biāo)高。對(duì)于坑槽、修補(bǔ)較密集的路段推薦銑刨重鋪瀝青混凝土；若坑槽、修補(bǔ)平均間距＜10m 即采用銑刨重鋪措施；若坑槽唧漿只是單獨(dú)存在，周邊無(wú)裂縫，或者坑槽病害較輕，坑槽深度＜25mm，坑槽面積≤1m2，則直接進(jìn)行臺(tái)階式開(kāi)挖，四個(gè)方向臺(tái)階設(shè)置均為25cm，開(kāi)挖深度為上、中面層，下面層是否開(kāi)挖視現(xiàn)場(chǎng)情況而定。

3.3 軟基處理技術(shù)的實(shí)施

3.3.1 坑槽挖補(bǔ)

局部坑槽所用的修補(bǔ)材料主要有：成品料（熱拌瀝青混合料）、乳化瀝青、石屑或細(xì)砂、冷補(bǔ)料，上述材料必須滿足裂縫修補(bǔ)的要求。冷補(bǔ)料方面，必須保證在保質(zhì)期之內(nèi)，并且級(jí)配類型也要與原路面的級(jí)配一致。普通瀝青AC-13C 礦料級(jí)配通過(guò)率范圍如表1 所示。

表1 普通瀝青AC-13C 礦料級(jí)配通過(guò)率范圍

該項(xiàng)目挖槽使用的機(jī)械設(shè)備包括風(fēng)鎬、切割機(jī)、壓實(shí)機(jī)械、平板夯等。挖槽施工嚴(yán)格按照上述方案開(kāi)展。

3.3.2 原材料應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求

該項(xiàng)目使用的瀝青均為標(biāo)號(hào)70 號(hào)的石油瀝青，其等級(jí)為A 級(jí)。具體的技術(shù)要求如表2 所示。粗集料碎石必須保證其石質(zhì)堅(jiān)硬，并且集料表面清潔、無(wú)風(fēng)化顆粒，粒徑必須在2.36mm 以上。可以使用石灰?guī)r石料，同時(shí)使用反擊式破碎機(jī)將石料進(jìn)行軋制，控制細(xì)長(zhǎng)、扁平一類的顆?？偤?，嚴(yán)控粗集料質(zhì)量。

表2 普通瀝青應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求

3.3.3 施工流程

該項(xiàng)目軟基處理施工流程如圖2 所示。

圖2 軟基處理施工流程圖

3.3.4 施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）貯存成品料

采用瀝青混合料拌和樓生產(chǎn)的熱混合料，若為冬季施工，或拌和場(chǎng)未生產(chǎn)，可采用冷補(bǔ)料。

（2）現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

在修補(bǔ)施工開(kāi)展前，必須在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)出現(xiàn)的松散、坑槽等問(wèn)題進(jìn)行測(cè)量，確定修補(bǔ)位置、面積以及所需混合料數(shù)量；坑槽病害的修補(bǔ)形狀按照“圓洞方補(bǔ)、斜洞正補(bǔ)”的原則確定，劃出所需修補(bǔ)病害的輪廓線，處理范圍應(yīng)根據(jù)當(dāng)前病害適當(dāng)進(jìn)行擴(kuò)大處理；兩個(gè)坑槽修補(bǔ)面積的邊界距離不超過(guò)20cm 時(shí)可一并處理。

（3）切縫及鑿除病害路面

用切割機(jī)沿修補(bǔ)面積進(jìn)行切縫，切縫深度在4cm左右，切縫應(yīng)為閉合矩形。處理病害路面時(shí)，可使用輪胎式小型挖機(jī)挖除病害位置切槽內(nèi)路面材料。開(kāi)挖時(shí)應(yīng)有技術(shù)人員在場(chǎng)，指導(dǎo)開(kāi)挖深度（基層是否開(kāi)挖）及范圍。也可采用液壓鎬或風(fēng)鎬刨除病害位置路面廢料，并進(jìn)行人工清除。同時(shí)，還要清除槽底、槽壁的松動(dòng)部分及粉塵、雜物等。

（4）噴灑乳化瀝青及填料

使用乳化瀝青對(duì)槽底和槽壁進(jìn)行噴灑，施工時(shí)應(yīng)避免過(guò)量噴灑或者噴灑不足的情況發(fā)生。之后，向坑槽內(nèi)人工填加熱拌混合料，添加的數(shù)量要保證準(zhǔn)確無(wú)誤，不要出現(xiàn)材料浪費(fèi)問(wèn)題。為確保壓實(shí)效果，挖槽回填熱拌混合料溫度必須≥140℃。

（5）攤鋪整平和壓實(shí)

用直尺刮平槽內(nèi)混合料，在人工進(jìn)行攤鋪整平時(shí)，還要充分考慮松鋪系數(shù)，一般為1.1～1.2，以確保修補(bǔ)路面能夠與原路面之間保持高度的平順性。完成攤鋪整平之后，對(duì)于出現(xiàn)的小坑槽可以使用振動(dòng)夯進(jìn)行碾壓，而對(duì)于大坑槽，則必須使用雙鋼輪壓路機(jī)完成碾壓。針對(duì)鋪筑較厚路段，應(yīng)對(duì)瀝青混合料進(jìn)行分層攤鋪和壓實(shí)，壓實(shí)時(shí)應(yīng)注意邊部壓實(shí)以及對(duì)周邊部分造成的振動(dòng)松散。針對(duì)坑槽病害，碾壓修補(bǔ)混合料時(shí)必須先壓兩（四）邊，并且保證每次相錯(cuò)1/2 輪，然后向坑槽中間進(jìn)行逐步碾壓，最后采用封縫膠進(jìn)行封邊處理。

3.3.5 質(zhì)量驗(yàn)收

對(duì)于坑槽修補(bǔ)的位置，必須達(dá)到平整密實(shí)、線條順直、路拱適度等要求，同時(shí)要保證外觀不會(huì)出現(xiàn)松散、裂縫、推移等情況，顏色要保證均勻，平整度應(yīng)控制在5mm 之內(nèi)，修補(bǔ)處和原路面之間的高差控制在2mm 之內(nèi)，橫坡度誤差應(yīng)≤±0.3%，以保證壓實(shí)度達(dá)到預(yù)定要求。壓實(shí)度應(yīng)該采用雙控指標(biāo)，保證馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)密度對(duì)應(yīng)的壓實(shí)度≥98%，面層的實(shí)測(cè)空隙率必須達(dá)到3%～7%。滲水系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該≤100mL/min，滲水系數(shù)合格率必須≥80%，如果合格率＜80%，必須加倍進(jìn)行頻率檢測(cè)，若檢測(cè)的結(jié)果依然＜80%，必須對(duì)該段面層進(jìn)行有效處理。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)中，路基路面維修是重點(diǎn)內(nèi)容，而軟基處理又是路基路面維修的難點(diǎn)和重點(diǎn)，因此，必須掌握軟基處理技術(shù)，且合理應(yīng)用，從而保證軟基處理效果。通過(guò)保障軟基處理的質(zhì)量，提升路基路面的穩(wěn)定性，進(jìn)而提升公路養(yǎng)護(hù)效果，延長(zhǎng)公路的使用壽命，保證行車安全，因此，做好軟基處理具有重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。