公路工程施工中路基加固處理的工藝與技術分析

徐以強、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

公路在社會生產(chǎn)、流通、消費領域中起著連接紐帶作用，公路運輸是社會經(jīng)濟發(fā)展過程一個必不可少的重要環(huán)節(jié)。公路路基的加固技術不斷進步有效地提升了路基結構穩(wěn)定，積極推動了公路工程施工質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的施工單元，對于公路工程的質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，公路路基建設過程中，由于較長時間內公路路基填料結構逐漸松散，在天然狀態(tài)下其強度和穩(wěn)定性出現(xiàn)變化，導致公路路基難以滿足公路運輸中車輛負荷需求。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，這就有必要通過各種人工方式對路基進行加固處理，從而保障該路段路基的穩(wěn)定性、延展性和強度達到指標，符合設計規(guī)范。此外，也可以對路基進行預防性加固，因地制宜地選擇措施對各種天然穩(wěn)定邊坡或人工穩(wěn)定邊坡進行加固和支護，使其在外界環(huán)境溫度持續(xù)變化等長期影響約束下，大大降低路基破壞的風險概率[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加固方式、邊坡防護與擋土、濕路面弱防護、工程基礎防護與加固等。

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

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

1.2.3 濕弱地基加固包含的加固技術較多，如擠密、換填土、排水固結、化學固結等，相對于其他加固類型來說效果較好，目前在公路施工應用中較為廣泛。

1.3 公路工程路基加固的意義

路基在長時間承壓后受到自然環(huán)境、運輸壓力、土壤條件等多方面因素的影響，極易出現(xiàn)各種各樣的質量問題，特別是在軟土路基路段。加固處理可以增強路基結構的承載力，盡可能地將路基的作用發(fā)揮出來，滿足公路交通發(fā)展的實際需要。此外，在現(xiàn)有公路規(guī)范規(guī)定的路基安全等級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，才能充分適應新形勢下技術要求和設計標準，滿足現(xiàn)有動態(tài)穩(wěn)定性要求和結構強度。

2 公路工程路基加固的技術以及工藝分析

2.1 加固樁基法

在公路工程路基加固過程中，樁基加固是最常用的方法，所涉及的操作過程包括兩種：一種是振沖碎石樁加固工藝。振沖碎石樁是復合路基，是通過碎石樁對原路基土的置換，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抗力控制樁體的徑向變形，使路基周邊土壤應力向碎石樁集中，降低附加應力，提高整個復合路基承載力。在實際應用中，振沖碎石樁加固工藝操作非常方便，加固效果強，在大型公路工程路基結構加固施工項目中效果評價也非常優(yōu)秀和明顯，逐漸開始在公路實踐領域得到更廣泛和有效的技術應用。另一種是生石灰樁路基加固技術。石灰樁是采用機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，進行振密或夯實而形成的密實樁體。這種樁技術材料具有相對高、強和穩(wěn)定的化學性質，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 機械碾壓法

機械碾壓法是采用碾壓、振動壓實機械來回反復碾壓，讓路基土壤密實、強度提高、壓縮性降低，從而使路基得到處理的一種密實方法。通常采用專業(yè)機械壓實路基機構，如推土機、羊足碾、壓路機甚至振動壓路機等。從根本上來說，機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，對于公路路基施工實際操作相對簡單，整體施工效果好。為保證機械碾壓法的壓實質量，經(jīng)?？紤]以下因素：一是碾壓能量。一般來說，混凝土路面施工過程中，路基南北兩側的壓實施工次數(shù)應至少為2～4 次，然而如果選擇能量過小，即使碾壓很多遍也可能達不到設計要求。因此，碾壓能量的選擇必須根據(jù)上部結構處理地基，確保工程的碾壓質量。二是填土的虛鋪厚度。虛鋪厚度應根據(jù)填土料及所選擇的壓實能量確定。施工人員一般在攤鋪以及拌和的過程中對攤鋪層的厚度進行掌控，分層虛鋪厚度一般可取200～300mm。三是土壤顆粒級配及最佳含水量。填土料要有好的顆粒級配，還應達到最佳的含水量，這樣的填土料才容易壓實并獲得較好的密實度。施工技術人員在長期采用機械碾壓法施工各種路基結構時，需要考慮全面控制整個道路結構的自然干燥度。如果道路干燥度已經(jīng)很高（即握緊能成團，松手用手指輕彈或掉到地上能散開），則可以合理使用機械噴水施工技術，全面改善整個道路結構表面的濕度，使整個土壤系統(tǒng)的水分持續(xù)處于平衡狀態(tài)。

2.3 強夯法

如果路基結構存在大量砂土、碎石土、山皮土、粉煤灰、雜填土、回填土時，則適用強夯法。通過對土體進行動力夯擊，使土體產(chǎn)生強制壓密而減少其壓縮性、提高強度。主要內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。強夯法適用于顆粒粒徑大于0.05mm 的粗顆粒土，但是對飽和的粉土和黏性土無明顯加固效果，無法提高粉土、黏性土軟弱地基的承載力。具體施工操作中流程如下：在正式基礎施工過程的早期階段，施工人員到現(xiàn)場進行清潔和檢查，根據(jù)現(xiàn)場公路條件和公路施工過程中地面路基施工的實際受力情況計算，確定重錘提升高度值。施工過程中，起重機就位，夯錘置于夯點位置，起吊到預定高度，開啟脫鉤裝置，按設計規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標，重復這一步驟直到完成第一遍全部夯點的夯擊。如果路基周圍建筑物及設備有一定振動影響，則必須采取防振、隔振措施[3]。

2.4 深層攪拌法

目前，我國公路路基加固中應用深層攪拌，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，攪拌機械將粉體或漿液等材料與土體強制攪拌，在土體內產(chǎn)生化學反應，顆粒表面的礦物很快與土中水發(fā)生水解和水化反應，含水鋁酸鈣和含水鐵酸鈣等化合物強度和水穩(wěn)性得到很大提高，土團粒之間的空隙基本上被水泥顆粒填滿，與原土體構成復合路基。在使用深層攪拌水泥法加固公路路基的過程中，需要對混凝土路面材料和路面結構進行兩次澆筑，同時使用多種專業(yè)水泥設備進行深層攪拌，才能進一步有效提高路基結構施工的抗震加固效果。

2.5 注漿法

注漿法是將膠結材料配制成漿液，漿液凝結硬化后，起到膠結、堵塞作用，以改善公路路基的物理力學性質，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。注漿法施工設備簡單、加固費用較低，尤其1982年我國研制出AC-MS 漿材，黏度較低，凝膠強度較高。

灌漿管法可用于各種公路橋梁的鋼筋混凝土路基結構工程中，灌注硅酸鈉溶液自動與原始松散和密實的礫石路基土層摩擦和融合，穩(wěn)定性、強度、抗沖擊性有較大提升，有數(shù)據(jù)顯示強度可提高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管理

3.1 制定合理的施工方案

路基改造加固工程的質量提升和最終施工產(chǎn)出效率的最大化，離不開綜合配套施工設計方案的整體護航。施工組織設計是施工現(xiàn)場綱領性文件，資源配置合理、方法和措施要得當。通過分析各分部分項工程的施工特點，確定質量要求、控制環(huán)節(jié)和需要注意的問題等，滿足各項相關規(guī)定的管理要求[4]。

3.2 路基填筑前應進行質量控制

在路基和地面填筑施工驗收初期，應嚴格檢查地面和路基回填材料的質量。路基填筑必須使用合格材料，不得混有草皮、樹根和超大粒徑石塊，更不能使用垃圾腐殖土，確保填筑材料均勻。嚴格控制含水量，根據(jù)壓實工藝合理確定攤鋪厚度，最終促進道路施工和現(xiàn)場質量達到要求。

3.3 碾壓質量控制

壓實機械設備的性能往往會對壓實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，不但可以對整個碾壓輪跡面進行全覆蓋式的實時監(jiān)測與動態(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)質量和效率。工作原理是根據(jù)壓實機具與路基土體之間的相互作用，實現(xiàn)對整個碾壓輪跡面壓實質量的實時動態(tài)監(jiān)測與控制，避免過度壓實且能優(yōu)化碾壓遍數(shù)。在實際組織實施施工時，壓路機要具備自動調節(jié)工藝參數(shù)的能力，如壓路機的激振力、振動頻率、振幅大小以及行走速度等。穩(wěn)定性達到一定的要求后，可以控制路基填筑體性能參數(shù)在壓實水平面上的均勻分布程度。

4 公路路基工程加固防護施工管理

4.1 公路路基沖刷防護

就公路養(yǎng)護工作來說，其對于保證公路路基質量能夠起到積極的作用。要想保證公路養(yǎng)護工作的效果，就需要創(chuàng)建完善的排水系統(tǒng)。施工人員需要對路基防排水工作加以側重關注，從而切實保證公路路基的排水效果，盡可能地延長公路的使用時長。

4.1.1 直接保護。此類設計方法一般適用于公路堤岸或其他路堤的加固設計，可進一步有效提高現(xiàn)有公路邊坡設施的整體抗沖刷性能。在公路工程的某些特定保護區(qū)，施工管理企業(yè)通?？梢钥紤]采用人工砌體直接防護設計實施防護施工。

4.1.2 間接保護。與直接保護技術相比，這種類型的保護和加固手段也具有明顯的功能差異。通常主要采用阻流設計和防回流防護施工技術等技術形式，對公路路基邊坡流進行防護、加固和處理，實現(xiàn)路面水流結構的整體優(yōu)化配置和整體改善，邊坡水流可以隨時完全遠離原本流向公路的防護和加固路段，從而充分有效地減少邊坡水流方式對公共路側邊坡穩(wěn)定性的破壞。

4.2 公路路基防護

現(xiàn)場實施路基擋土墻結構設計變更時，要求相關施工作業(yè)人員充分關注現(xiàn)有路基路段的基本結構特征，并調整擋土墻設施的設置。此外，要求施工單位的設計和研究人員積極開展路基和抗滑樁支撐的完整設計，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

如果一個公路路基結構同時存在大量嚴重病害和積水，那么將間接影響整個項目施工作業(yè)的施工和最終驗收質量。例如，排水系統(tǒng)不完善，在雨雪時節(jié)就會在路面上形成積水；在地下水的長時間侵蝕下，會使路基變得松動；雨水的長時間的沖刷會造成路面下降、坍塌等事故的出現(xiàn)。因此，為了有效促進整個公路路基工程的設計和施工質量達到相應的施工標準，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成一個統(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

首先，植草防護和天然草皮植被覆蓋防護系統(tǒng)都是當前的新型公路防護技術模式，主要用于干線公路橋梁的建設，有以下優(yōu)點：可以在更短的時間內快速重塑該地區(qū)的道路和其他綠色景觀，以避免邊坡侵蝕。然而，由于實施這種新的植被保護技術系統(tǒng)的維護成本通常很高，并且該系統(tǒng)很難確保長期綠色，因此不適合保護具有野生山地特征的森林道路，也不適合高邊坡植物保護項目，在設計道路邊坡生物多樣性保護的研究過程中，必須優(yōu)先考慮與當?shù)貏又参锷L和繁殖環(huán)境的生態(tài)保護相適應的保護植物類型，避免以犧牲邊坡其他自然生態(tài)資源為代價實現(xiàn)的道路邊坡植被保護。目前，公路邊坡生物防護措施主要采用三維植被網(wǎng)護坡法和網(wǎng)噴技術[5]。

其次，通過工程保護路基坡面。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和加固措施，綜合使用各種水泥、砂子、石灰粉等保護材料進行物理保護和處理，并逐步對公路邊坡進行物理密封和防滲處理，從而促進現(xiàn)有公路邊坡環(huán)境的基本穩(wěn)定。工程防護通常采用噴漿、勾縫、抹灰等方法。對于相對平坦穩(wěn)定的坡面，需要專業(yè)的施工和維護人員采取抹灰等施工和維護方法進行支護作業(yè)，充分整合和利用現(xiàn)有的四種復合土，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層。

5 結語

公路工程是重要的基礎設施，路基更是公路工程基礎中的基礎，公路交通運輸全面提高，必然離不開對公路路基穩(wěn)定性和整體堅固性的要求。因此，應重視公路路基的施工質量，確保施工技術和施工方案的合理性，選擇適合的路基加固處理技術，有效確保項目的順利實施，促進現(xiàn)有公路基礎設施的安全、可持續(xù)和穩(wěn)定發(fā)展。