徐以強(qiáng)、徐紅

（1.臨沂市公路事業(yè)發(fā)展中心沂水縣中心，山東臨沂 276400；2.臨沂市公路事業(yè)發(fā)展中心臨沭縣中心，山東臨沂 276400）

0 引言

公路在社會(huì)生產(chǎn)、流通、消費(fèi)領(lǐng)域中起著連接紐帶作用，公路運(yùn)輸是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程一個(gè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。公路路基的加固技術(shù)不斷進(jìn)步有效地提升了路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，積極推動(dòng)了公路工程施工質(zhì)量和施工效率的提升。

1 公路工程路基加固的含義、類型及意義

1.1 公路工程路基加固含義

路基施工作為公路工程最為基礎(chǔ)的施工單元，對(duì)于公路工程的質(zhì)量具有決定性的影響。公路路基加固工程，即subgrade strengthening，根據(jù)1996年版《公路交通科技名詞》顯示，公路路基建設(shè)過(guò)程中，由于較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)公路路基填料結(jié)構(gòu)逐漸松散，在天然狀態(tài)下其強(qiáng)度和穩(wěn)定性出現(xiàn)變化，導(dǎo)致公路路基難以滿足公路運(yùn)輸中車輛負(fù)荷需求。尤其某些路段本身處于軟土地基之上，自然環(huán)境作用加劇這一影響，這就有必要通過(guò)各種人工方式對(duì)路基進(jìn)行加固處理，從而保障該路段路基的穩(wěn)定性、延展性和強(qiáng)度達(dá)到指標(biāo)，符合設(shè)計(jì)規(guī)范。此外，也可以對(duì)路基進(jìn)行預(yù)防性加固，因地制宜地選擇措施對(duì)各種天然穩(wěn)定邊坡或人工穩(wěn)定邊坡進(jìn)行加固和支護(hù)，使其在外界環(huán)境溫度持續(xù)變化等長(zhǎng)期影響約束下，大大降低路基破壞的風(fēng)險(xiǎn)概率[1]。

1.2 公路工程路基加固類型

按照路基加固的不同部位，大致可以分為坡面防護(hù)加固方式、邊坡防護(hù)與擋土、濕路面弱防護(hù)、工程基礎(chǔ)防護(hù)與加固等。

1.2.1 坡面防護(hù)加固方式指路基防護(hù)中均有加固作用，主要利用對(duì)路基的邊坡位置進(jìn)行一定的防護(hù)施工，從而起到加固路基。目前來(lái)看該種類型具有一定局限性，而且應(yīng)用效果有待提升。

1.2.2 邊坡支擋加固利用擋土墻、駁岸、護(hù)肩墻、護(hù)腳墻、護(hù)面墻等進(jìn)行路基邊坡支擋，以及利用沁水墻、石籠、拋石等進(jìn)行堤岸支擋，這種方式應(yīng)用的范圍比較廣泛。

1.2.3 濕弱地基加固包含的加固技術(shù)較多，如擠密、換填土、排水固結(jié)、化學(xué)固結(jié)等，相對(duì)于其他加固類型來(lái)說(shuō)效果較好，目前在公路施工應(yīng)用中較為廣泛。

1.3 公路工程路基加固的意義

路基在長(zhǎng)時(shí)間承壓后受到自然環(huán)境、運(yùn)輸壓力、土壤條件等多方面因素的影響，極易出現(xiàn)各種各樣的質(zhì)量問(wèn)題，特別是在軟土路基路段。加固處理可以增強(qiáng)路基結(jié)構(gòu)的承載力，盡可能地將路基的作用發(fā)揮出來(lái)，滿足公路交通發(fā)展的實(shí)際需要。此外，在現(xiàn)有公路規(guī)范規(guī)定的路基安全等級(jí)荷載要求不斷提高的情況下，只有有效保證現(xiàn)有路基的安全加固效果，才能充分適應(yīng)新形勢(shì)下技術(shù)要求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足現(xiàn)有動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性要求和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

2 公路工程路基加固的技術(shù)以及工藝分析

2.1 加固樁基法

在公路工程路基加固過(guò)程中，樁基加固是最常用的方法，所涉及的操作過(guò)程包括兩種：一種是振沖碎石樁加固工藝。振沖碎石樁是復(fù)合路基，是通過(guò)碎石樁對(duì)原路基土的置換，使碎石體在原路基土中起加筋作用。碎石樁的加筋作用要靠樁周土體的被動(dòng)抗力控制樁體的徑向變形，使路基周邊土壤應(yīng)力向碎石樁集中，降低附加應(yīng)力，提高整個(gè)復(fù)合路基承載力。在實(shí)際應(yīng)用中，振沖碎石樁加固工藝操作非常方便，加固效果強(qiáng)，在大型公路工程路基結(jié)構(gòu)加固施工項(xiàng)目中效果評(píng)價(jià)也非常優(yōu)秀和明顯，逐漸開(kāi)始在公路實(shí)踐領(lǐng)域得到更廣泛和有效的技術(shù)應(yīng)用。另一種是生石灰樁路基加固技術(shù)。石灰樁是采用機(jī)械或人工在路基中成孔，將生石灰漿和一些其他工程材料混合配制后，如按一定比例加入粉煤灰、爐渣、火山灰等摻和料及少量外加劑，進(jìn)行振密或夯實(shí)而形成的密實(shí)樁體。這種樁技術(shù)材料具有相對(duì)高、強(qiáng)和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，能充分吸收路基土層多余部分的大量水分，不易被吸水溶解[2]。

2.2 機(jī)械碾壓法

機(jī)械碾壓法是采用碾壓、振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械來(lái)回反復(fù)碾壓，讓路基土壤密實(shí)、強(qiáng)度提高、壓縮性降低，從而使路基得到處理的一種密實(shí)方法。通常采用專業(yè)機(jī)械壓實(shí)路基機(jī)構(gòu)，如推土機(jī)、羊足碾、壓路機(jī)甚至振動(dòng)壓路機(jī)等。從根本上來(lái)說(shuō)，機(jī)械碾壓法屬于淺層處理方法，特別適用于處理大面積素填土地基，對(duì)于公路路基施工實(shí)際操作相對(duì)簡(jiǎn)單，整體施工效果好。為保證機(jī)械碾壓法的壓實(shí)質(zhì)量，經(jīng)?？紤]以下因素：一是碾壓能量。一般來(lái)說(shuō)，混凝土路面施工過(guò)程中，路基南北兩側(cè)的壓實(shí)施工次數(shù)應(yīng)至少為2～4 次，然而如果選擇能量過(guò)小，即使碾壓很多遍也可能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。因此，碾壓能量的選擇必須根據(jù)上部結(jié)構(gòu)處理地基，確保工程的碾壓質(zhì)量。二是填土的虛鋪厚度。虛鋪厚度應(yīng)根據(jù)填土料及所選擇的壓實(shí)能量確定。施工人員一般在攤鋪以及拌和的過(guò)程中對(duì)攤鋪層的厚度進(jìn)行掌控，分層虛鋪厚度一般可取200～300mm。三是土壤顆粒級(jí)配及最佳含水量。填土料要有好的顆粒級(jí)配，還應(yīng)達(dá)到最佳的含水量，這樣的填土料才容易壓實(shí)并獲得較好的密實(shí)度。施工技術(shù)人員在長(zhǎng)期采用機(jī)械碾壓法施工各種路基結(jié)構(gòu)時(shí)，需要考慮全面控制整個(gè)道路結(jié)構(gòu)的自然干燥度。如果道路干燥度已經(jīng)很高（即握緊能成團(tuán)，松手用手指輕彈或掉到地上能散開(kāi)），則可以合理使用機(jī)械噴水施工技術(shù)，全面改善整個(gè)道路結(jié)構(gòu)表面的濕度，使整個(gè)土壤系統(tǒng)的水分持續(xù)處于平衡狀態(tài)。

2.3 強(qiáng)夯法

如果路基結(jié)構(gòu)存在大量砂土、碎石土、山皮土、粉煤灰、雜填土、回填土?xí)r，則適用強(qiáng)夯法。通過(guò)對(duì)土體進(jìn)行動(dòng)力夯擊，使土體產(chǎn)生強(qiáng)制壓密而減少其壓縮性、提高強(qiáng)度。主要內(nèi)容是使用十幾噸至上百噸的重錘，從幾米至幾十米的高處自由落下，以自由落體的方式將其下落到土層，從而使路基迅速固結(jié)。強(qiáng)夯法適用于顆粒粒徑大于0.05mm 的粗顆粒土，但是對(duì)飽和的粉土和黏性土無(wú)明顯加固效果，無(wú)法提高粉土、黏性土軟弱地基的承載力。具體施工操作中流程如下：在正式基礎(chǔ)施工過(guò)程的早期階段，施工人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清潔和檢查，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)公路條件和公路施工過(guò)程中地面路基施工的實(shí)際受力情況計(jì)算，確定重錘提升高度值。施工過(guò)程中，起重機(jī)就位，夯錘置于夯點(diǎn)位置，起吊到預(yù)定高度，開(kāi)啟脫鉤裝置，按設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)，重復(fù)這一步驟直到完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊。如果路基周圍建筑物及設(shè)備有一定振動(dòng)影響，則必須采取防振、隔振措施[3]。

2.4 深層攪拌法

目前，我國(guó)公路路基加固中應(yīng)用深層攪拌，主要是在深層公路碎石路基土中加入一定比例的石灰砂和水泥砂，攪拌機(jī)械將粉體或漿液等材料與土體強(qiáng)制攪拌，在土體內(nèi)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，顆粒表面的礦物很快與土中水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，含水鋁酸鈣和含水鐵酸鈣等化合物強(qiáng)度和水穩(wěn)性得到很大提高，土團(tuán)粒之間的空隙基本上被水泥顆粒填滿，與原土體構(gòu)成復(fù)合路基。在使用深層攪拌水泥法加固公路路基的過(guò)程中，需要對(duì)混凝土路面材料和路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行兩次澆筑，同時(shí)使用多種專業(yè)水泥設(shè)備進(jìn)行深層攪拌，才能進(jìn)一步有效提高路基結(jié)構(gòu)施工的抗震加固效果。

2.5 注漿法

注漿法是將膠結(jié)材料配制成漿液，漿液凝結(jié)硬化后，起到膠結(jié)、堵塞作用，以改善公路路基的物理力學(xué)性質(zhì)，施工主要目的是防滲、堵漏、加固。常用方法包括水泥注漿法、堿液法、灌漿管法、硅化法等。注漿法施工設(shè)備簡(jiǎn)單、加固費(fèi)用較低，尤其1982年我國(guó)研制出AC-MS 漿材，黏度較低，凝膠強(qiáng)度較高。

灌漿管法可用于各種公路橋梁的鋼筋混凝土路基結(jié)構(gòu)工程中，灌注硅酸鈉溶液自動(dòng)與原始松散和密實(shí)的礫石路基土層摩擦和融合，穩(wěn)定性、強(qiáng)度、抗沖擊性有較大提升，有數(shù)據(jù)顯示強(qiáng)度可提高20%～25%，最高可到35%，可以有效加固公路中一些薄弱和易變形的路面部分。

3 公路工程施工路基加固防護(hù)管理

3.1 制定合理的施工方案

路基改造加固工程的質(zhì)量提升和最終施工產(chǎn)出效率的最大化，離不開(kāi)綜合配套施工設(shè)計(jì)方案的整體護(hù)航。施工組織設(shè)計(jì)是施工現(xiàn)場(chǎng)綱領(lǐng)性文件，資源配置合理、方法和措施要得當(dāng)。通過(guò)分析各分部分項(xiàng)工程的施工特點(diǎn)，確定質(zhì)量要求、控制環(huán)節(jié)和需要注意的問(wèn)題等，滿足各項(xiàng)相關(guān)規(guī)定的管理要求[4]。

3.2 路基填筑前應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量控制

在路基和地面填筑施工驗(yàn)收初期，應(yīng)嚴(yán)格檢查地面和路基回填材料的質(zhì)量。路基填筑必須使用合格材料，不得混有草皮、樹(shù)根和超大粒徑石塊，更不能使用垃圾腐殖土，確保填筑材料均勻。嚴(yán)格控制含水量，根據(jù)壓實(shí)工藝合理確定攤鋪厚度，最終促進(jìn)道路施工和現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量達(dá)到要求。

3.3 碾壓質(zhì)量控制

壓實(shí)機(jī)械設(shè)備的性能往往會(huì)對(duì)壓實(shí)層的厚度造成直接影響，因此現(xiàn)在大多采用路基智能連續(xù)壓實(shí)，不但可以對(duì)整個(gè)碾壓輪跡面進(jìn)行全覆蓋式的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)控制，而且可以施工同步，效率高，不干擾施工，提高整體施工作業(yè)質(zhì)量和效率。工作原理是根據(jù)壓實(shí)機(jī)具與路基土體之間的相互作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)碾壓輪跡面壓實(shí)質(zhì)量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制，避免過(guò)度壓實(shí)且能優(yōu)化碾壓遍數(shù)。在實(shí)際組織實(shí)施施工時(shí)，壓路機(jī)要具備自動(dòng)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)的能力，如壓路機(jī)的激振力、振動(dòng)頻率、振幅大小以及行走速度等。穩(wěn)定性達(dá)到一定的要求后，可以控制路基填筑體性能參數(shù)在壓實(shí)水平面上的均勻分布程度。

4 公路路基工程加固防護(hù)施工管理

4.1 公路路基沖刷防護(hù)

就公路養(yǎng)護(hù)工作來(lái)說(shuō)，其對(duì)于保證公路路基質(zhì)量能夠起到積極的作用。要想保證公路養(yǎng)護(hù)工作的效果，就需要?jiǎng)?chuàng)建完善的排水系統(tǒng)。施工人員需要對(duì)路基防排水工作加以側(cè)重關(guān)注，從而切實(shí)保證公路路基的排水效果，盡可能地延長(zhǎng)公路的使用時(shí)長(zhǎng)。

4.1.1 直接保護(hù)。此類設(shè)計(jì)方法一般適用于公路堤岸或其他路堤的加固設(shè)計(jì)，可進(jìn)一步有效提高現(xiàn)有公路邊坡設(shè)施的整體抗沖刷性能。在公路工程的某些特定保護(hù)區(qū)，施工管理企業(yè)通?？梢钥紤]采用人工砌體直接防護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)施防護(hù)施工。

4.1.2 間接保護(hù)。與直接保護(hù)技術(shù)相比，這種類型的保護(hù)和加固手段也具有明顯的功能差異。通常主要采用阻流設(shè)計(jì)和防回流防護(hù)施工技術(shù)等技術(shù)形式，對(duì)公路路基邊坡流進(jìn)行防護(hù)、加固和處理，實(shí)現(xiàn)路面水流結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化配置和整體改善，邊坡水流可以隨時(shí)完全遠(yuǎn)離原本流向公路的防護(hù)和加固路段，從而充分有效地減少邊坡水流方式對(duì)公共路側(cè)邊坡穩(wěn)定性的破壞。

4.2 公路路基防護(hù)

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施路基擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變更時(shí)，要求相關(guān)施工作業(yè)人員充分關(guān)注現(xiàn)有路基路段的基本結(jié)構(gòu)特征，并調(diào)整擋土墻設(shè)施的設(shè)置。此外，要求施工單位的設(shè)計(jì)和研究人員積極開(kāi)展路基和抗滑樁支撐的完整設(shè)計(jì)，以充分保證路基抗滑樁墩身與混凝土主體連接的完整性。

4.3 公路路基排水

如果一個(gè)公路路基結(jié)構(gòu)同時(shí)存在大量嚴(yán)重病害和積水，那么將間接影響整個(gè)項(xiàng)目施工作業(yè)的施工和最終驗(yàn)收質(zhì)量。例如，排水系統(tǒng)不完善，在雨雪時(shí)節(jié)就會(huì)在路面上形成積水；在地下水的長(zhǎng)時(shí)間侵蝕下，會(huì)使路基變得松動(dòng)；雨水的長(zhǎng)時(shí)間的沖刷會(huì)造成路面下降、坍塌等事故的出現(xiàn)。因此，為了有效促進(jìn)整個(gè)公路路基工程的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量達(dá)到相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)，必須高度重視路基的排水工程。路基排水是為保證路基穩(wěn)定而采取的匯集、排除地表或地下水的措施，施工辦法包括滲溝排水、盲溝排水、深邊溝排水、隔離層排水等，主要原理是在路基與水溝之間構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的排水系統(tǒng)，將土路基中的水分順利排出路基外。

4.4 公路路基坡面防護(hù)

首先，植草防護(hù)和天然草皮植被覆蓋防護(hù)系統(tǒng)都是當(dāng)前的新型公路防護(hù)技術(shù)模式，主要用于干線公路橋梁的建設(shè)，有以下優(yōu)點(diǎn)：可以在更短的時(shí)間內(nèi)快速重塑該地區(qū)的道路和其他綠色景觀，以避免邊坡侵蝕。然而，由于實(shí)施這種新的植被保護(hù)技術(shù)系統(tǒng)的維護(hù)成本通常很高，并且該系統(tǒng)很難確保長(zhǎng)期綠色，因此不適合保護(hù)具有野生山地特征的森林道路，也不適合高邊坡植物保護(hù)項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)道路邊坡生物多樣性保護(hù)的研究過(guò)程中，必須優(yōu)先考慮與當(dāng)?shù)貏?dòng)植物生長(zhǎng)和繁殖環(huán)境的生態(tài)保護(hù)相適應(yīng)的保護(hù)植物類型，避免以犧牲邊坡其他自然生態(tài)資源為代價(jià)實(shí)現(xiàn)的道路邊坡植被保護(hù)。目前，公路邊坡生物防護(hù)措施主要采用三維植被網(wǎng)護(hù)坡法和網(wǎng)噴技術(shù)[5]。

其次，通過(guò)工程保護(hù)路基坡面。在巖石表面邊緣附近的陡坡地面上很難直接種植斜坡植物的情況下，可以嘗試使用多種工程植物保護(hù)和加固措施，綜合使用各種水泥、砂子、石灰粉等保護(hù)材料進(jìn)行物理保護(hù)和處理，并逐步對(duì)公路邊坡進(jìn)行物理密封和防滲處理，從而促進(jìn)現(xiàn)有公路邊坡環(huán)境的基本穩(wěn)定。工程防護(hù)通常采用噴漿、勾縫、抹灰等方法。對(duì)于相對(duì)平坦穩(wěn)定的坡面，需要專業(yè)的施工和維護(hù)人員采取抹灰等施工和維護(hù)方法進(jìn)行支護(hù)作業(yè)，充分整合和利用現(xiàn)有的四種復(fù)合土，并考慮在土壤中添加一定量的天然草籽，以確保為邊坡建立更穩(wěn)定和持久的天然保護(hù)層。

5 結(jié)語(yǔ)

公路工程是重要的基礎(chǔ)設(shè)施，路基更是公路工程基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，公路交通運(yùn)輸全面提高，必然離不開(kāi)對(duì)公路路基穩(wěn)定性和整體堅(jiān)固性的要求。因此，應(yīng)重視公路路基的施工質(zhì)量，確保施工技術(shù)和施工方案的合理性，選擇適合的路基加固處理技術(shù)，有效確保項(xiàng)目的順利實(shí)施，促進(jìn)現(xiàn)有公路基礎(chǔ)設(shè)施的安全、可持續(xù)和穩(wěn)定發(fā)展。