劉孟良

(惠州交投公路建設(shè)有限公司,廣東 惠州 516000)

高速公路作為連接各地經(jīng)濟(jì)交流的重要紐帶,在促進(jìn)區(qū)域發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。隨著高速公路車流量的不斷增加,部分路段急需改造升級。某項(xiàng)目地處廣東,降水較多,土地含水量較高。受自然因素的影響,表面道路較厚,軟土呈不均勻下沉。為了避免土地固化導(dǎo)致施工成本增大或無法施工等問題,需采用就地固化方式對公路進(jìn)行施工。

1 工程概況

1.1 地區(qū)特征

該公路項(xiàng)目地處南亞熱帶,為華南沿海臺風(fēng)區(qū),屬海洋性季風(fēng)氣候,夏季天氣炎熱,降水較多,冬天氣候干燥溫和,全年溫度較高,平均氣溫為21.8 ℃左右,年降水量達(dá)1700 mm左右。施工地區(qū)大多為池塘和水田(如圖1所示),表層淤泥層達(dá)2～5 m,路基填土高度達(dá)2～4 m,地勢較為平坦,施工范圍與魚塘梗高差約為3～4 m,主要為粉質(zhì)黏土、軟塑黏土。沿線分布河流交錯,地下水分布受巖性、構(gòu)造、地貌、植被等因素的影響。地下水含量較高,軟土容易引起不均勻沉降,土地設(shè)計(jì)能力較差,施工難度較大[1]。

圖1 施工地形Fig.1 Construction terrain

1.2 設(shè)計(jì)要求

項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)為雙向8車道,總長度約為350 m。采用修建高速公路的材料,安全等級為一級,對公路軟土進(jìn)行加固處理,通過就地固化縮短改造時(shí)間,節(jié)約人力、物力成本,減少對周邊居民造成的影響,提升施工質(zhì)量。

2 軟土地基固化設(shè)計(jì)方案

利用機(jī)器將水泥、石灰、小石子等攪拌后用于施工場地,對軟土地進(jìn)行加厚,使其更加穩(wěn)定,便于車輛通行。就地固化材料的厚度,設(shè)備與一般的軟土地不同,需根據(jù)施工現(xiàn)場條件及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行配比設(shè)計(jì),主要設(shè)備如表1所示,材料如表2所示。

表1 主要機(jī)械設(shè)備配備

表2 主要材料

水泥重量350×60×4×1.8×4%=6048 t,粉煤灰重量350×60×4×1.8×2%=3024 t。

2.1 設(shè)計(jì)流程

先進(jìn)行測量放樣,再對場地進(jìn)行清潔排水,檢測軟基,如果檢測結(jié)果不合格需重新劃分區(qū)域,進(jìn)行固化劑調(diào)配,就地進(jìn)行攪拌施工,完成后再移步下一塊區(qū)域,重復(fù)此步驟,待區(qū)域施工完畢后進(jìn)行壓實(shí)、整平養(yǎng)護(hù),并對地形進(jìn)行試驗(yàn)檢測[2]。進(jìn)行材料配合比設(shè)計(jì),結(jié)合軟土性質(zhì)、材料及機(jī)械性質(zhì),合理配比小石子、水泥等材料。軟土施工與處理方式有關(guān),處理的土地厚度要根據(jù)施工現(xiàn)場土地的物理性質(zhì)、車流量及承載壓力進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃,確保施工效果。確定科學(xué)合理的施工方式,包括水泥攪拌機(jī)、碾路機(jī)的選擇是否合適,是否與施工方法相匹配,明確施工中的加水時(shí)間、攪拌時(shí)長、碾壓次數(shù)及配比量。

2.2 施工前準(zhǔn)備

清除施工區(qū)域的雜質(zhì),清除對下沉攪拌有影響的雜物。做好臨時(shí)排水措施,確保施工區(qū)域能夠順利排水。進(jìn)行橫斷面測試,劃分出固定區(qū)域,如圖2所示。按照橫斷面進(jìn)行現(xiàn)場放樁,找準(zhǔn)就地固化的使用寬度。在施工公路安裝設(shè)備,對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試,確認(rèn)系統(tǒng)可以帶動設(shè)備進(jìn)行攪拌,控制好誤差量能。設(shè)備啟動前,確定所有零件安裝到位,保證齒輪箱、密封油、排水管的安裝位置正確,壓力不超過設(shè)定要求,將攪拌頭與挖掘機(jī)之間的電纜接好,令發(fā)動機(jī)運(yùn)動,通過不同角度的測試保證機(jī)械及轉(zhuǎn)筒正常工作,轉(zhuǎn)筒停止攪拌時(shí)熄滅載體的機(jī)械動力,確保液壓系統(tǒng)不會泄露,電機(jī)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)確定連接電路正確,調(diào)整供料系統(tǒng)及攪拌設(shè)備,保證上升下沉的攪拌要求。

圖2 最終劃分區(qū)域Fig.2 Final zoning

圖3 施工人員準(zhǔn)備措施Fig.3 Preparation measures of construction personnel

2.3 攪拌固化

為了控制好施工現(xiàn)場,需根據(jù)設(shè)定的計(jì)劃目標(biāo)確定現(xiàn)場施工面積的大小,按照區(qū)域劃分進(jìn)行施工,在一片區(qū)域施工完成時(shí),需使用測試機(jī)器對其進(jìn)行檢測,再繼續(xù)下一段區(qū)域施工,不斷重復(fù)。明確每個區(qū)域的攪拌頭、挖掘機(jī)、儲料設(shè)備數(shù)量,提升工程質(zhì)量。完成一塊區(qū)域施工后,需從整體進(jìn)行翻攪,保證完整的固體化,避免漏攪,加速土地固化。要及時(shí)對土地進(jìn)行養(yǎng)護(hù)及觀察,保證施工區(qū)域的固體化符合設(shè)計(jì)需要,觀測頻率如表3所示。

表3 沉降觀測頻率

2.4 固化劑設(shè)計(jì)

采用漿劑型固化劑,結(jié)合施工材料及經(jīng)驗(yàn),根據(jù)科學(xué)方式計(jì)算,運(yùn)用固化劑對地基進(jìn)行加固。施工前對地段材料進(jìn)行提取,測量土地濕度是否滿足施工要求。固化劑的主要成分是水泥、粉煤灰等,施工地段含水量約為57.5%,按照設(shè)計(jì)要求軟土路段的含水量最多為70%,需確保固化劑滿足方案需要,提升固化效率。漿液應(yīng)均勻融入土地,保證固化劑的充分運(yùn)用,減少施工誤差[3]。

2.5 場地處理

該項(xiàng)目所處地的水田、池塘、河流較多,需按照傳統(tǒng)方式進(jìn)行道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),故固化處理工作量較大。為確保水田池塘固化后與周圍地面相平,需確認(rèn)施工加固范圍,抽出軟土中的水,清除雜質(zhì),進(jìn)行填埋。處理非主干道時(shí),需清理表面,保持土地表面平整。通過現(xiàn)場測試得出加固處理面積,根據(jù)科學(xué)計(jì)算得出固化深度。

2.6 調(diào)試固化設(shè)備

對固化設(shè)備進(jìn)行安裝調(diào)試,其主要裝置為攪拌頭,可對漿劑進(jìn)行自動計(jì)算。對固化設(shè)備進(jìn)行試用,保證設(shè)備穩(wěn)定施工,觀察設(shè)備對周邊環(huán)境的影響。在進(jìn)行挖機(jī)動力系統(tǒng)測試時(shí),確保合理使用攪拌頭,提升攪拌能力。在計(jì)量機(jī)上進(jìn)行給漿劑配比時(shí),應(yīng)嚴(yán)格按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,確定漿劑比例。嚴(yán)格檢查系統(tǒng)裝置,確保連接準(zhǔn)確,零部件安裝牢固。檢查設(shè)備施工時(shí)齒輪軸是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn),尤其是油箱是否存在缺油情況,及時(shí)排查,避免出現(xiàn)問題。檢查設(shè)備的排水管是否安裝到位,確保管內(nèi)裝置不超過規(guī)定要求。檢查轉(zhuǎn)筒是否能夠安全運(yùn)轉(zhuǎn),確保出漿口的液壓管正常移動,符合器械安裝標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行配料系統(tǒng)測試時(shí),按照規(guī)定進(jìn)行用料配比,合理計(jì)算使用量,確保土地固化效果及攪拌頻率符合設(shè)計(jì)要求。

2.7 就地?cái)嚢?/h3>

就地?cái)嚢枰话悴捎么怪鄙舷聰嚢璧姆绞?施工方式如圖4所示。使用挖掘機(jī)翻松土地表層的土體,使用合適的攪拌頭對土地進(jìn)行攪拌。將攪拌設(shè)備垂直插入土地中進(jìn)行攪拌,要把握好攪拌頭的攪拌深度,令攪拌頭不會垂直到距離地底太深的位置,攪拌頭緩慢向下,直至到達(dá)最初預(yù)設(shè)的深度。為了保證底部攪拌效果,在即將靠近底部時(shí)適當(dāng)放慢攪拌頭的速度,令攪拌頭停留在底部進(jìn)行固化。

圖4 就地?cái)嚢枋┕し绞紽ig.4 In situ mixing construction method

圖5 固化處理方式Fig.5 Curing method

2.8 施工質(zhì)量驗(yàn)收

為了確保施工符合土地固化設(shè)計(jì)要求,施工完畢后需進(jìn)行工藝效果測試。采取靜力觸碰試驗(yàn),確保施工的實(shí)際厚度與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的偏差不超過20 cm。確定了固化范圍后,可使用量尺對道路的長和寬進(jìn)行測量,確保道路施工差值不超過10 cm。加大對池塘水田處的測試力度,保證施工符合標(biāo)準(zhǔn)要求。完成道路固化處理后,對地基承載壓力進(jìn)行測試,利用荷載板測定土地承載力及固化土地的受力面積,測試結(jié)果合格,說明固化土中的固化劑分布均勻,與設(shè)定值偏差不大,可投入正常使用[4]。

3 處理效果

3.1 固化軟土的性能

為了使固化土的物理性能達(dá)到最佳含水率及最大干密度,需確保固化劑摻量,與水泥進(jìn)行配比試驗(yàn)。在對水的穩(wěn)定性進(jìn)行測試時(shí),需分析最佳配比固化劑水穩(wěn)定性的系數(shù)。固化劑中的物質(zhì)會對土地產(chǎn)生一定的影響,對土地起到填充及穩(wěn)定的作用,隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加,公路密實(shí)度增加,對公路的下沉作用減少。需對抗凍能力進(jìn)行測量,當(dāng)氣溫下降時(shí),路基強(qiáng)度下降,可能出現(xiàn)公路斷裂的情況。在公路中摻入一定的固化劑可使公路抗凍能力增加,相同的固化劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長,抗凍指數(shù)越高,抗凍性越強(qiáng)[5]。

3.2 測試結(jié)果

道路施工結(jié)束后,軟土固化程度增加,填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有所提升,道路穩(wěn)定性更優(yōu),達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)。采用重型設(shè)備將路面壓實(shí)[6],由現(xiàn)場測驗(yàn)可知,道路施工數(shù)據(jù)處于合理范圍,使用效果較好,可提升道路穩(wěn)定性。在保證項(xiàng)目施工正常運(yùn)行的情況下,工業(yè)廢渣及水泥用量均有所減少,固化效果良好,施工過程更環(huán)保,實(shí)現(xiàn)了資源再利用。為了保證固化劑的配比調(diào)整不影響施工效率,對攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整,通過改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)保證固化劑的充分?jǐn)嚢琛?/p>

采用就地固化進(jìn)行處理,與傳統(tǒng)方法相比,施工過程更簡單,縮短了工期,降低了固化成本。軟土地固化項(xiàng)目通過驗(yàn)收,測試結(jié)果與預(yù)期偏差不大,施工過程更安全,施工質(zhì)量及工作效率得到了提升,避免了運(yùn)輸造成的環(huán)境污染問題,令工業(yè)廢渣得到了重新利用。該技術(shù)將綠色環(huán)保理念貫穿于施工過程,提升了施工項(xiàng)目的社會效益。

4 結(jié)束語

就地固化可使軟土地路基處理更加方便,降低施工成本,對公路施工具有重要意義。探討了公路軟土路基就地固化設(shè)計(jì)方案及處理效果。固化處理應(yīng)結(jié)合周邊環(huán)境綜合考慮,避免對周邊環(huán)境、居民造成影響,確保就地固化的順利實(shí)施,滿足綠色環(huán)保要求,實(shí)現(xiàn)綠色施工。