何振炬

（廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530000）

0 引言

在公路路基施工中，經(jīng)常會(huì)遇到不同類型的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，如濕土、軟土及濕軟土等，在這些地質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行路基施工，需要采取很多施工措施，而且這些施工措施不相同，如排水、補(bǔ)強(qiáng)等。隨著我國(guó)公路施工技術(shù)的不斷完善，現(xiàn)階段已具備在特殊地質(zhì)環(huán)境中施工的能力，各項(xiàng)工程參數(shù)和指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。公路濕軟土路基施工技術(shù)較復(fù)雜，要綜合考慮工藝、人員、設(shè)備、成本等因素，包括排水階段對(duì)周邊環(huán)境的影響及施工安全等。深入研究濕軟土質(zhì)結(jié)構(gòu)下的公路路基施工技術(shù)，能夠提高公路工程的質(zhì)量和使用年限，對(duì)行車安全性和舒適度具有重要意義［1］。

1 濕軟土質(zhì)結(jié)構(gòu)概述

施工環(huán)境的土質(zhì)受到地下水或地表水的侵蝕，使得地基長(zhǎng)期處于潮濕或過(guò)濕狀態(tài)，但地基本身具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，這種情況下的施工環(huán)境可歸結(jié)為濕土環(huán)境。軟土地質(zhì)結(jié)構(gòu)是指飽和的軟黏土，但不包括飽和的砂性土和液化土，按照成因可分為海洋沿岸、湖畔及河灘沉積；按照物理特性可分為軟黏性土、淤泥質(zhì)土和淤泥、泥炭、雜填土、高壓縮土等。軟土地基自身強(qiáng)度較差，通常需要采取補(bǔ)強(qiáng)等措施。濕軟土兼有濕土和軟土的特征，長(zhǎng)期處于濕潤(rùn)的環(huán)境中，但自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，需要同時(shí)采取排水和補(bǔ)強(qiáng)措施。

在濕軟土質(zhì)環(huán)境下的公路路基施工中，如果不事先對(duì)土質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，則后續(xù)一系列常規(guī)的施工操作將不再適用，這是因?yàn)樵诖朔N環(huán)境下，土質(zhì)結(jié)構(gòu)具有較低的強(qiáng)度和較小的承載力，雖然相關(guān)的力學(xué)、物理學(xué)等定律依然適用，但是工程施工中的各類公式需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的換算才能符合濕軟土質(zhì)條件下的計(jì)算要求。以折算系數(shù)為例，不同的土質(zhì)環(huán)境下折算系數(shù)不同，與土質(zhì)中含水量、孔隙比等很多因素有關(guān)，因此折算與換算過(guò)程非常容易出現(xiàn)差錯(cuò)，相關(guān)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤將給工程施工造成嚴(yán)重影響，包括材料使用量和時(shí)間控制等方面。因此，在路基施工前，對(duì)這類濕軟土質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理尤為必要，而加固的目的就是為了控制地基沉降，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這也是公路路基施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。一方面，通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)路基的沉降情況進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)過(guò)程應(yīng)在較為理想的施工環(huán)境下進(jìn)行，避免在雨天等環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)應(yīng)選用精度較高的儀器，在監(jiān)測(cè)之前應(yīng)查看儀器的質(zhì)檢情況，施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)理人員負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)過(guò)程的協(xié)調(diào)工作。另一方面，當(dāng)路基不再發(fā)生沉降后，可取樣進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的測(cè)試，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)綜合判定路基施工質(zhì)量是否能夠滿足施工的標(biāo)準(zhǔn)要求［2］。

2 濕軟路基常用處理方法

通常，淺層及深層的處理范圍很難界定，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，地面以下大概5 m深度范圍內(nèi)可視作淺層，這種深度的人工地基應(yīng)用由建筑物的荷載值大小決定，同時(shí)與地基土的具體力學(xué)特性有關(guān)。相比深層地基處理，淺層地基在處理過(guò)程中需要的工藝技術(shù)和設(shè)備較簡(jiǎn)單，消耗的施工材料更少。

2.1 淺層處理方法

2.1.1 換填法

換填法又稱作換土法，是指將路基區(qū)域范圍內(nèi)的軟土清除，取而代之的是穩(wěn)定性較好的土、石等材料，將這類土、石回填后再進(jìn)行壓實(shí)或夯實(shí)的過(guò)程。換填施工的難點(diǎn)在于實(shí)際開挖深度和壓實(shí)效果的控制，某種意義上來(lái)講，二者是相輔相成的，最終目的都是為了控制路基的沉降量。

解決措施：公路路基施工中，通常采用開挖換填天然砂礫的方法，將影響路基穩(wěn)定的軟土或淤泥用挖掘機(jī)清除，使用天然砂礫換置，實(shí)際的開挖換填深度應(yīng)控制在2 m以內(nèi)，使用分層回填、分層壓實(shí)和分層壓實(shí)度檢測(cè)的方法，進(jìn)而提高地基的承載力、抗形變和穩(wěn)定性等工程指標(biāo)，換填過(guò)程中應(yīng)充分考慮天然砂礫中碎石的含量、粒徑和級(jí)配參數(shù)，認(rèn)真做好試驗(yàn)檢測(cè)工作，避免壓實(shí)效果不佳而引起沉降。換填法的作用是根據(jù)土中附加應(yīng)力的分布情況，使墊層承擔(dān)較大的荷載，而軟土層則承受較小的荷載，達(dá)到持力層具有較高承載能力的目的，在一定程度上加速了軟土層排水固結(jié)的速度，弱化了膨脹土的形變趨勢(shì)，并減少了沉降量。

2.1.2 拋石擠淤法

拋石擠淤法是指用片石投入軟土使淤泥擠出的方法。該方法在施工過(guò)程中不用挖淤、抽水，施工工藝簡(jiǎn)單易用，能夠使片石在軟土中沉底，在表面無(wú)硬塊、厚度很薄的稀疏軟土（軟土層厚度小于3 m）中使用較多，填料的屬性、拋填的順序及回填過(guò)程是該施工方法的難點(diǎn)。

解決措施：此種工法在填料過(guò)程中應(yīng)使用弱風(fēng)化石料進(jìn)行擠淤，粒徑尺寸小于30 cm的石料含量應(yīng)控制在20%以內(nèi)，在軟土層相對(duì)較為平坦時(shí)，應(yīng)沿路中線向前方拋填，并逐漸向路兩側(cè)擴(kuò)展，當(dāng)片石從軟土面拋出后，可使用粒徑較小的石塊進(jìn)行填塞、墊平，隨后使用重型機(jī)械進(jìn)行碾壓，并于其上方鋪設(shè)反濾層，最后回填土石方，回填施工過(guò)程應(yīng)分層填筑、分層碾壓。

2.1.3 砂墊層法

砂墊層法屬于一種常用的軟土路基處理方法，通過(guò)砂（碎石）墊層將地基的持力層軟土直接置換，施工過(guò)程中挖出基底一定深度的軟土，使用砂、碎石或其他硬度較大的材料分層填筑，然后進(jìn)行夯實(shí)、振密。砂墊層法因施工技術(shù)簡(jiǎn)單易用而得到了廣泛的使用，在多數(shù)軟土路基施工中為首選。砂墊層法對(duì)提高路基持力層的荷載能力具有明顯的效果，并可減少路基沉降，在加速軟土層的排水固結(jié)能力方面也具有一定作用，可提高地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，防止地基土受到塑性破壞，砂墊層厚度的控制是該工法的難點(diǎn)所在。

解決措施：砂墊層厚度通?？刂圃?.5～1.0 m，墊層太厚會(huì)給施工帶來(lái)不便，墊層太薄則施工效果較差。砂料中應(yīng)以粗砂為主且級(jí)配良好，粗砂顆粒不均勻系數(shù)應(yīng)小于5，含泥量應(yīng)控制在5%以內(nèi)。該工法可就地取材，施工便利、成本較低，適用于淤泥質(zhì)土、素填土、雜填土及濕陷性黃土的淺層地基處理，此外也適用于類似土質(zhì)結(jié)構(gòu)的暗溝、暗塘等地基處理。

2.1.4 土工合成材料墊層法

工合成材料墊層法多用于路基底部軟土地基施工，鋪設(shè)的土工合成材料加筋后形成復(fù)合式土體結(jié)構(gòu)，起到排水、反濾、隔離、加固和補(bǔ)強(qiáng)等作用，該工法可提高路基結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性并減少路基沉降。該工法的施工難點(diǎn)是土工格柵部分，特別是格柵的規(guī)格、位置及搭接寬度等參數(shù)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。

解決措施：在土工合成材料墊層法施工中，當(dāng)進(jìn)行土工格柵鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)將格柵拉緊，禁止發(fā)生褶皺，用鋼釘將格柵固定在底面上，將土工格柵強(qiáng)度較高的位置垂直于路基的軸線方向，且相鄰兩組格柵搭接寬度應(yīng)為20 cm，使用φ0.9 mm的鋼筋將搭接處綁扎牢固。應(yīng)保證鋪設(shè)土工格柵材料的地面平整無(wú)雜物，禁止使用施工機(jī)械碾壓土工格柵，完成土工格柵的鋪設(shè)后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行填筑，以防止長(zhǎng)時(shí)間的陽(yáng)光暴曬或雨水浸泡［3］。

2.2 深層處理方法

2.2.1 排水固結(jié)（預(yù)壓）法

排水固結(jié)法施工的目的：①減少結(jié)構(gòu)體地基沉降，使地基沉降在預(yù)壓階段基本結(jié)束，最終使結(jié)構(gòu)體在正常使用過(guò)程中不再發(fā)生沉降。②加速地基土抗剪強(qiáng)度的變化，提高結(jié)構(gòu)體地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性。③在一定程度上消除欠固結(jié)軟弱地基中負(fù)摩阻力，也可減少工后地基沉降范圍。而土體結(jié)構(gòu)中的孔隙水一般較難徹底排出，該工法的施工難點(diǎn)在于砂井及排水墊層的設(shè)置。

解決措施：根據(jù)排水固結(jié)的原理，在地基土內(nèi)部設(shè)置砂井進(jìn)行豎向排水，鋪設(shè)排水墊層，使用建筑物自重分級(jí)加載，或在建筑物施工前先行預(yù)壓以排出土體結(jié)構(gòu)中的孔隙水，分層固結(jié)使地基發(fā)生下沉，待地基穩(wěn)固后其強(qiáng)度可達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)要求。排水固結(jié)法比較適用于淤泥質(zhì)土、沖填土和黏性土的路基施工處理中。

2.2.2 粉噴樁法

粉噴樁施工法屬于深層地基加固方法的一種，也稱為加固土樁法，該工法在飽和軟黏土地基的加固中被廣泛使用，屬于一種新型的深層攪拌法。粉噴樁法施工使用專用的機(jī)械設(shè)備，施工過(guò)程包括樁位放樣、鉆機(jī)就位、樁基檢測(cè)、機(jī)體調(diào)整、鉆進(jìn)預(yù)定深度、打開噴粉孔、提鉆噴水泥、達(dá)到標(biāo)高停止噴粉、復(fù)噴等［4］。該工法的施工難點(diǎn)在于固化劑原料的選用和搭配，以及完成軟土凝結(jié)后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的驗(yàn)證。

解決措施：使用水泥、石灰等原料作為固化劑的主要成分，由特定的拌和設(shè)備將軟土和固化劑進(jìn)行攪拌，軟土和固化劑在混合攪拌過(guò)程中會(huì)發(fā)生一系列的物化反應(yīng)，軟土在經(jīng)此過(guò)程后發(fā)生凝結(jié)，凝結(jié)后的軟土具有足夠的整體性、水穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，能夠滿足路基施工的要求。

3 工程案例應(yīng)用與分析

3.1 工程概況

以廣西崇左市某段公路工程為例，該施工區(qū)濕軟土路基共計(jì)10段，總長(zhǎng)度為1 256 m，其中挖淤泥和軟土共106 842 m3，拋石擠淤量為 925 614 m3，回填砂巖及透水性砂巖量為 115 436 m3，處理面積為 61 564.3 m2，工程中對(duì)濕軟土路基處理是重點(diǎn)工作內(nèi)容，這對(duì)保證路基的施工質(zhì)量和工期具有重要意義。將ZKL5+580～ZKL5+600和ZKL7+400～ZKL7+540段表土清除，使路基置于巖體上，實(shí)際換填深度為2 m，同時(shí)清除ZKL7+940～ ZKL8+036段表土，使路基置于巖體上，實(shí)際換填深度為3 m，其余路段的換填深度為1.5 m，拋石擠淤深度為2 m。

3.2 存在的問(wèn)題

該施工段中濕軟土路基范圍較大，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，在進(jìn)行路基處理時(shí)存在諸多不確定性，包括很多風(fēng)險(xiǎn)因素及環(huán)保因素，因此應(yīng)選擇合適的濕軟土路基處理方法。經(jīng)地質(zhì)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)，該施工區(qū)域水系發(fā)育，臨近農(nóng)田和池塘，不宜使用排水固結(jié)法進(jìn)行濕軟土路基的處理，否則會(huì)給附近的環(huán)境帶來(lái)污染。如果使用水泵進(jìn)行疏排水，需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送，會(huì)增加額外的施工成本且效果不理想。此外，濕軟土質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行路基處理經(jīng)常會(huì)發(fā)生不均勻沉降現(xiàn)象，施工后路基含水量、孔隙比、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等指標(biāo)很難達(dá)到要求，這些因素給該區(qū)域的路基施工帶來(lái)了一定的困難。

3.3 解決對(duì)策

為保證該土質(zhì)情況下路基具有較好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，本施工案例中使用拋石擠淤的方法處理施工區(qū)的軟基。首先進(jìn)行表層淤泥和軟土的開挖工作，換填開挖應(yīng)從縱向的施工便道其中的一側(cè)開始，開挖時(shí)應(yīng)保證機(jī)械設(shè)備在已填實(shí)的便道上行進(jìn)，配合一定數(shù)量的自卸車，邊挖邊進(jìn)行收運(yùn)，在指定位置集中存放棄土。施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配有專職監(jiān)理人員來(lái)協(xié)調(diào)設(shè)備及施工進(jìn)度，當(dāng)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，通知監(jiān)理等相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行驗(yàn)槽，工程參數(shù)符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后用挖掘機(jī)或推土機(jī)進(jìn)行平整、碾壓，然后使用小石塊填塞、墊平，最后使用壓路機(jī)碾壓密實(shí)。當(dāng)軟土地質(zhì)呈流動(dòng)狀時(shí)，填筑過(guò)程應(yīng)沿路基中心線以三角形的方式向前投放片石，并逐漸向兩側(cè)區(qū)域擴(kuò)展。當(dāng)軟土地層的橫坡坡度超過(guò)1∶10時(shí)，應(yīng)從高處逐漸向低處進(jìn)行填筑，并于低處的坡腳外適當(dāng)寬度范圍內(nèi)同時(shí)進(jìn)行片石拋填，拋填片石后再填充墊層，采取逐步推進(jìn)的方式進(jìn)行。

沿濕軟路基的縱向每隔100～160 m設(shè)置斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)，保證至少有3個(gè)斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在填挖分界處增設(shè)穩(wěn)固的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。用于位移監(jiān)測(cè)的邊樁可設(shè)置在公路兩側(cè)，坡腳位置最佳，也可設(shè)置在坡腳外4 m處，在滑裂或失穩(wěn)度較大位置應(yīng)增加監(jiān)測(cè)點(diǎn)，一般情況下應(yīng)在坡腳外布設(shè)位移邊樁，具體范圍在3～9 m，數(shù)量為3～4個(gè)，同時(shí)位移邊樁應(yīng)確保安全、可靠。斷面邊樁應(yīng)以同一軸線為設(shè)置原則，并不定期對(duì)作業(yè)基本面進(jìn)行校核，樁基面需有穩(wěn)妥的保護(hù)措施，地面位移監(jiān)測(cè)設(shè)備的測(cè)角精度為2″，測(cè)距的精度誤差為±5 mm，濕軟路基橫向上的位移監(jiān)測(cè)重點(diǎn)位置是公路采空區(qū)或土質(zhì)條件較差的路段。

在進(jìn)行沉降情況監(jiān)測(cè)前，應(yīng)在路基的中心、路肩及坡腳的基底處預(yù)先埋設(shè)沉降板，以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些位置高程變化的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，進(jìn)而對(duì)濕軟路基的具體沉降情況有所掌握，可通過(guò)水平位移標(biāo)點(diǎn)樁或校核基點(diǎn)樁的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)量精度要求為1 mm/km，應(yīng)事先做好標(biāo)點(diǎn)邊樁的埋設(shè)工作，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)監(jiān)測(cè)并做好記錄，為濕軟路基的處理和施工提供數(shù)據(jù)支持。此外，應(yīng)充分利用其他工程設(shè)備對(duì)路基的沉降情況進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，如分層沉降儀、地表沉降板等，這些專用監(jiān)測(cè)儀器能夠較好地反映路基的沉降速率，保證路基施工的順利進(jìn)行［5］。

3.4 施工質(zhì)量評(píng)估

本工程案例中使用了拋石擠淤法進(jìn)行濕軟路基施工，使施工區(qū)域內(nèi)淤泥發(fā)生整體剪切破壞，兩側(cè)淤泥向上翻涌并逐漸隆起，在淤泥中形成連續(xù)滑動(dòng)面，使得土石填筑體能夠擠開淤泥而不斷下沉到一定深度?？梢姡潦钪w及重型施工車輛的壓力，使填筑體和淤泥達(dá)到新的平衡狀態(tài)，待此平衡狀態(tài)靜置一段時(shí)間后，對(duì)該施工段的地基強(qiáng)度等工程指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)可知，由少量淤泥及填筑體構(gòu)成的新的地基結(jié)構(gòu)，其含水量較低、孔隙比較小、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，符合濕軟土質(zhì)結(jié)構(gòu)路基施工后的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。本案例的成功應(yīng)用，證明了拋石擠淤法在濕軟土質(zhì)情況下提高路基整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的可行性。

4 結(jié)束語(yǔ)

拋石擠淤法的實(shí)質(zhì)是向流塑狀、高濕軟度的淤泥質(zhì)土中集中拋填土石料，通過(guò)填筑體自重或施工機(jī)械的壓力，將淤泥擠出基底并由填筑體占據(jù)，以達(dá)到置換濕軟土的目的，并以此增強(qiáng)地基的荷載能力。本文深入研究了濕軟土質(zhì)結(jié)構(gòu)下公路路基施工技術(shù)，特別是在淤泥土質(zhì)情況下的換填開挖、運(yùn)輸和拋石擠淤等工作，對(duì)減小路基沉降、提高路基整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有重要作用。