摘要: 本文以廣西目前高速公路中的實際施工為實例，簡單介紹了常見在砂墊層法、重錘夯實法、水泥攪拌樁(粉噴樁)和土工格柵等軟基處理方法，為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞: 軟基;砂墊層;沖擊壓實;土工格柵

引言

公路工程路基工程是公路建設(shè)成敗的關(guān)鍵，路基敷設(shè)于天然地基止，自身荷載較大，要求地基應(yīng)具有足夠的承載能力，以保持地基穩(wěn)定，另外，還應(yīng)使某些自然因素，如地下水、坑穴、濕陷、脹縮等不致產(chǎn)生對路基的有害變形。軟基處理應(yīng)盡可能早期進(jìn)行，有充分的間隔時間使軟基達(dá)到沉降穩(wěn)定后方可進(jìn)行填土施工。本文就目前廣西高速公路施工中出現(xiàn)的軟基處理方法進(jìn)行分析，供同類工程作參考。

1軟基處理方法綜述

我區(qū)高速公路地基具有不同程度的濕陷性，主要由粉質(zhì)粘土組成，孔隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)疏松，具有高壓縮性。目前，高速公路公路軟基處理設(shè)計是針對不同地質(zhì)條件、不同的填土高度和各路段的工后沉降要求，采取不同的處治方法，在填土路基地段一般采用砂墊層法，在特殊濕陷性黃土地段采用重錘夯實法，在橋路連接面采用水泥攪拌樁(粉噴樁)，在填挖交界處或橋臺處等較濕軟地段采用土工格柵。

2軟基加固方法的適用范圍及措施

2.1 砂墊層法

砂墊層法用于地表面極軟弱的情況。該法是通過排水、敷設(shè)或增添材料等辦法，提高地表強(qiáng)度，防止地基局部剪切變形，保證施工機(jī)械作業(yè);同時盡可能把填土荷載均勻地分布于地基上。

對于地基上部軟土層極薄且含水量大時，在軟土地基上敷墊0.5～1.2m左右厚的砂墊層。這樣可達(dá)到固結(jié)軟土層，使砂墊層起到上部排水層作用;同時，砂墊層又成為填土內(nèi)的地下排水層，以降低填土內(nèi)的水位;在進(jìn)行填土及地基處理施工時，為施工機(jī)械提供良好的通行條件。

2.1.1 如采用機(jī)械施工，在確定砂墊層厚度時，應(yīng)考慮機(jī)械的重量，輪胎對地面接觸壓力，偏心程度及軟土地基表層強(qiáng)度等。表1 為砂墊層標(biāo)準(zhǔn)厚度。

在極軟地基上，僅用砂墊層來確保大型施工機(jī)械的通行，往往需要較厚的砂墊層，是不經(jīng)濟(jì)的，所以常與表層排水或敷墊材料等法并用。

填土面積大且排水距離長，預(yù)計有多處地下水滲出時，若僅用山砂作砂墊層，不能獲得充分排水效果，應(yīng)采用設(shè)置盲溝，砂墊層內(nèi)的排水距離宜短不宜長。

2.1.2砂墊層施工時應(yīng)設(shè)放樣板。攤鋪作業(yè)一般采用自卸汽車與推土機(jī)聯(lián)合操作。要盡量做到均勻一致。用透水性差的粉土作填料時，其坡腳附近的砂墊層一旦被土覆蓋，就有可能妨礙側(cè)向排水，因此對砂墊層的端部要妥善處理。

2.2 重錘夯實法

重錘夯實法，一般以鋼筋混凝土制成截頭圓錐體(底部墊鋼板)，重量定1.5T或稍重，錘底直徑為1~1.5M，起重設(shè)備的能力為8~15T，落距高一般為2.5~4.5M。目前，采用較多的是沖擊壓實技術(shù)。

2.2.1 現(xiàn)以廣西鐘馬路為例，簡述沖擊壓實技術(shù)在濕陷性黃土中的應(yīng)用方法。第三合同段鉆探結(jié)果在地表以下未見地下水。黃土濕陷性指標(biāo)(見表1):

就原狀土的地質(zhì)條件，是不能滿足路堤底部承載力要求的，因此必須消除地表一定深度范圍內(nèi)的濕陷性，以滿足工程質(zhì)量要求。由此制定沖擊壓實技術(shù)方法如下:

a、在正式施工前，選取了沖擊碾壓試驗段，以總結(jié)數(shù)據(jù)資料，確定出濕陷性黃土地基處理所采用的合理機(jī)械組合、行走速度及碾壓遍數(shù)，用以指導(dǎo)大面積機(jī)械化施工。

b、檢測方法及檢測手段

(1)動態(tài)圓錐貫人儀(DCP)測地表下土體不同深度的貫人值(DN)，以及由此計算其它力學(xué)參數(shù)(如:承載比CBR值，彈性模量E，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等)。

(2)地面高程:沖碾地面的下沉量S的觀測。

(3)灌砂法測定地表的干密度P、壓實度K、含水量w 等。

(4)定點試坑的土性指標(biāo)及濕陷系數(shù)。

c、壓實順序及方法

碾壓試驗結(jié)束后+進(jìn)行全面積沖碾壓實+使整個路基清表后碾壓達(dá)到4O遍。壓實方法有兩種，一種是一條碾壓線上反復(fù)碾壓，到40遍后再移動到第二條碾壓線上。另一種是每壓一遍就移到第二條碾壓線上，全面積壓實一遍后再壓第二遍，直到4O遍。實踐證明:第一種壓實方法，浪費壓實機(jī)工救，表面錯臺處理困難，機(jī)械互相干擾，窩工嚴(yán)重。第二種方法能形成流水作業(yè)，即灑水車在前面灑水，壓實機(jī)壓實，平地機(jī)在后面刮平+相互不干擾，工效顯著。因此+施工中采用第二種方法。

d、補壓

補壓試驗段長1 40 m，共分四個車道+每個車道分別沖碾10、20、30、40遍。每個車道在直線段布設(shè)4個點，共l 6個測點，用三邊形壓實機(jī)進(jìn)行碾壓。沖碾時由水車配合進(jìn)行，沖碾完成后再用普通壓路機(jī)靜碾數(shù)遍，以確保表層土的密實。檢測方法及手段與填前碾壓基本相同，需增加測試地下30 cnl、60cm、80cm的干密度P、壓實度K、含水量w等。檢測結(jié)果表明沖擊補壓效果是非常明顯的，大大超過了重型擊實標(biāo)準(zhǔn)。土基的下沉量、干密度、CBR值、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等均有較大幅度的提高經(jīng)過對測試結(jié)果的綜合分析，認(rèn)為分層碾壓后的補壓以20遍為佳+每層補壓厚度以0.8～1.0m 為宜。

2.3粉噴樁

粉噴樁是以水泥為固化劑，利用深層攪拌機(jī)械對原狀軟土進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，經(jīng)水泥與軟弱土之間的離子交換作用、凝結(jié)作用、化學(xué)作用等一系列作用而生成一種特殊的具有較高強(qiáng)度、較好特性和水穩(wěn)定性的混合柱狀體。它與原位軟土層組合成復(fù)合地基，對提高軟土地基承載力，減少地基沉降具有明顯效果。

2.3.1 工藝流程

三通一平一測量(繪樁位圖)一樁基安裝就位一啟動主電機(jī)鉆進(jìn)一啟動空壓機(jī)送氣一檢查

管路堵塞一鉆進(jìn)一在設(shè)計深度停鉆一開送料閥閉氣閥一啟動噴料機(jī)一檢查噴粉情況一提鉆到停粉標(biāo)高時停止噴粉一在樁頂保護(hù)標(biāo)高處停止提鉆，鉆頭繼續(xù)轉(zhuǎn)動一進(jìn)行二次攪拌(復(fù)攪深度應(yīng)大于5 m)一填寫施工記錄一提鉆到地表以上一停空壓機(jī)及主電機(jī)一啟動液壓系統(tǒng)一移動樁機(jī)。

2.3.2關(guān)鍵技術(shù)

關(guān)鍵技術(shù)是噴粉，即將粉體成樁固化劑用壓縮空氣輸送到鉆頭并射到土層中去。噴粉直接關(guān)系著成樁質(zhì)量。噴粉一般在噴氣后進(jìn)行，其操作程序是:開通噴粉球準(zhǔn)備合蝶閥，關(guān)閉噴氣閥，按下無級變速器電機(jī)啟動按鈕，使旋轉(zhuǎn)供料器運料到噴射管，噴入土層。

2.3.3 操作方法

a.對正樁位、調(diào)平樁基機(jī)身，保證樁的垂直度，啟動主電機(jī)下鉆，待攪拌鉆頭接近地面時，啟動空壓機(jī)送氣，繼續(xù)鉆進(jìn)。

b.鉆到設(shè)計孔深時，停止鉆進(jìn)，鉆頭反轉(zhuǎn)，但不提升。

c.打開送料閥門，關(guān)閉送氣閥門，噴送加固粉料。

d.確認(rèn)加固粉料已到樁底后，提升攪拌鉆頭。為便于控制成樁質(zhì)量，一般不得使用三檔提升。

e.提升到設(shè)計標(biāo)高時，停止噴粉，停止噴粉深度應(yīng)結(jié)合攪拌提升的速度確定。

f.打開送氣閥，關(guān)閉送料閥，但空壓機(jī)不要停機(jī)，攪拌鉆頭提升到樁頂時，停止提升，在原位轉(zhuǎn)動2 min，以保證樁頭均勻密實。

g.攪拌鉆頭再鉆至設(shè)計樁底深度，進(jìn)行第二次攪拌。

h.將攪拌鉆頭提出地面，停止主電機(jī)、空壓機(jī)，填寫施工記錄。

i.移動樁機(jī)到下一個樁位。

2.4 土工格柵

2.4.1 土工格柵是一種主要的土工合成材料，與其他土工合成材料相比，它具有獨特的性能與功效。土工格柵常用作加筋土結(jié)構(gòu)的筋材或復(fù)合材料的筋材等。土工格柵分為塑料土工格柵、鋼塑土工格柵、玻璃纖維土工格柵和玻纖聚酯土工格柵四大類。

2.4.2 土工格柵處理濕軟路基的施工程序為: 開挖清理路槽——犁翻路槽——碾壓路槽(第一次灣沉值測量) ——平鋪土工格柵——張拉土工格柵——錨固土工格柵——加鋪底基層——碾壓底基層——養(yǎng)生(第二次彎沉值測量)。

a、開挖清理路槽。按照設(shè)計標(biāo)高開挖， 預(yù)留5cm ， 犁翻與拌和建筑垃圾與工業(yè)垃圾至大致均勻，清除特大建筑垃圾及過濕泥漿。

b、碾壓路槽(第一次灣沉值測量)。采用12-15T 壓路機(jī)初壓平整， 試驗路段不過分強(qiáng)調(diào)實度控制， 但要求均勻、平整。路基清理整平后， 采用貝克曼彎沉測定儀， 汽車采用黃河JN - 150， 后軸重10T。按1 個ouml;10m 斷面進(jìn)行彎沉值測量。

c、平鋪土工格柵。本次試驗采用鄭州華瑞塑膠有限公司生產(chǎn)的， 幅寬為2m、長30m 的正六邊形對角線長為3cm 的塑料格柵， 采用縱縫重疊20cm、橫縫重疊50cm 進(jìn)行平鋪。開始對一端采用木樁錨固(間距為20- 30cm ， 楔形木樁長30cm ) ， 另一端用鋼管加焊鋼筋鉤由拖拉機(jī)牽引水平抽拉。而后沿長度1 個ouml;5m 斷面進(jìn)行錨固。質(zhì)量要求平坦， 無拱起， 接縫緊密無錯位。

d、加鋪底基層(二灰土)。按《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行正常施工。

e、碾壓。開始由膠輪壓路機(jī)由邊及里碾壓3遍， 再用12- 15T 鋼輪壓路機(jī)碾壓3 篇， 基層壓實度為95%。

f、養(yǎng)生(第二次彎沉值測量)。二灰土養(yǎng)生時間要求7 天， 外觀檢查不露白， 不脫皮， 無輪跡。養(yǎng)生完成后組織進(jìn)行第二次彎沉值測量， 滿足底基層頂彎沉要求的， 可進(jìn)行基層鋪筑， 否則返工。

3不同加固方法出現(xiàn)問題及對策

3.1、沖擊壓實技術(shù)可能出現(xiàn)的問題應(yīng)對措施

3.1.1目前，尚無國產(chǎn)的沖擊壓實機(jī)，我國相關(guān)部門正在研制這種高能量的沖擊壓實機(jī)械+該產(chǎn)品的研制成功與推廣應(yīng)用，將對提高我國高速公路及其它工程的基礎(chǔ)施工質(zhì)量具有重大意義。

3.1.2因地質(zhì)條件差異，考慮到我國暫時沒有相應(yīng)的規(guī)范作為參考。因此，在大規(guī)模機(jī)械化施工前，應(yīng)選取沖擊壓實試驗段，確定合理的機(jī)械組合、行走速度及碾壓遍數(shù)，用以指導(dǎo)大面積機(jī)械化施工。

3.2、水泥粉體攪拌樁施工可能出現(xiàn)的問題應(yīng)對措施

結(jié)合我們在蒼梧至郁南高速公路上粉噴樁的施工情況來看，粉噴樁施工可能出現(xiàn)的問題主要有以下幾點:

3.2.1 每米噴粉量不均勻

根據(jù)TB10113-96《粉體噴攪法加固軟弱土層技術(shù)規(guī)范》之3.2.8 條規(guī)定“粉噴樁噴粉量不應(yīng)強(qiáng)求上下一致，樁下部可適當(dāng)減少噴粉量，樁上部可適當(dāng)增加噴粉量以及攪拌次數(shù)。一般情況下可按設(shè)計樁長的1/3 進(jìn)行復(fù)攪，以求得最佳經(jīng)濟(jì)效益及加固效果”。

規(guī)范的上述敘述闡明了粉噴樁的基本原則與施工要求，但在實際施工當(dāng)中，噴粉量的控制因操作環(huán)節(jié)如記錄儀瞬間顯示結(jié)果和粉體發(fā)送器手動節(jié)流閥間相互配合協(xié)調(diào)等影響也使其噴粉量存在著多多少少的變化。這主要是熟練過程以及對當(dāng)?shù)赝临|(zhì)的了解，經(jīng)過兩三根樁的摸索，一般都會逐步掌握起來。

3.2.2 鉆頭噴粉口堵塞

在開始施工時，我們屢次遇到噴粉中斷需處理的情況。提升鉆桿后，發(fā)現(xiàn)是水泥袋中的紙袋碎片堵塞了噴粉口(噴粉口直僅為5cm)。后來在灰罐上安裝了一張2×2cm 的篩子，有效地杜絕了此類情況的再次發(fā)生。

此外，水泥要妥善保管，嚴(yán)防受潮結(jié)塊及變質(zhì)堵塞噴粉口。同時在開工前對地下及地表障礙物必須清除。地下障礙物例如大石塊、樹根、地下管線等將會使鉆機(jī)無法下鉆，甚至損壞鉆頭。

3.2.3 卡鉆或樁體下陷不成樁

在石灰?guī)r發(fā)育地區(qū)，由于地下水可能形成溶洞等空間，而鉆頭是螺旋葉片，所以鉆頭很容易卡住。司鉆手若不注意控制檔位，很容易折損鉆桿—我們在該部位的施工中就折斷過三根鉆桿，掉鉆頭兩個。這種情況要求司鉆手集中注意力，嚴(yán)密掌握鉆進(jìn)情況，并留心觀察主機(jī)電流變化。當(dāng)主機(jī)電流超過時，應(yīng)立即停機(jī)檢查并設(shè)法排除困難;另外就是在鉆進(jìn)和提升時鉆機(jī)檔位均不應(yīng)高于3 檔。

4結(jié)論

公路軟土地基路堤施工技要規(guī)范對粉噴樁、土工格柵等方法加固軟基有技術(shù)要求和適用范圍的規(guī)定，都有成功的實例，但由于工程地形、地質(zhì)情況不同，施工中難免出現(xiàn)一些技術(shù)問題。有的技術(shù)如土工格柵、沖擊夯實法等技術(shù)國內(nèi)還在研討，關(guān)鍵是機(jī)械設(shè)備和料源。但是我們可以預(yù)測，隨著高速公路建設(shè)的飛速發(fā)展，公路技術(shù)等的提高，包括地基加固在內(nèi)的路基防護(hù)與加固，在理論和實踐上必將有新的發(fā)展的突破。

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