新型公路工程路基加固与防护技术的研发与应用

高仁宇

（岳池县富流滩二线船闸管理站，四川 广安 638300）

0 引言

近年来，我国交通运输工程建设规模持续扩大，新型公路工程里程持续延长，一般公路的路基修建投资占公路总投资的25%～45%，个别地形地貌复杂的地区可达65% 以上，路基施工是工程整体施工中的关键。

然而，当前新型公路工程设计正向大规模、超重载方向发展，公路路基沉降问题时常发生。为降低路基质量引发的公路病害，公路路基防护与加固对提升公路建设质量至关重要。

1 新型公路工程路基加固技术

1.1 强夯加固技术

强夯法能够对土体进行夯实处理，夯锤重量普遍在10～20t 之间，将其吊到合适的高度，让夯锤以自由落体的方式落下，能够利用冲击作用提升土体密实度[1]。

若地基土层普遍较为松软，或者在进行回填的过程中土体密实度不高，利用强夯的方式能够强化土体强度。

在具体施工时需要先提升夯锤，调整高度，在对准处理区域后让夯锤快速下落，将吊钩放下后对锤顶高程进行测量。对下方区域实施填平处理，如果夯实后路基的稳定性和施工设计要求不相符，应再次进行夯实，持续到路基强度达到设计要求。强夯加固前要对施工区域进行清理和打扫，避免施工区域存在杂物，并对施工人员实施安全教育，说明强夯加固存在的风险隐患，要求施工人员站在合适的位置，避免出现安全事故。

1.2 机械碾压加固技术

机械碾压是路基加固的常用手段，主要是利用各类机械设备在路基表面反复碾压，利用机械自重将原有的松散路基土压实，确保加固效果，提升路基强度，常用机械设备包括压路机、推土机等。机械碾压加固可以避免在公路行车荷载影响下引起路基沉降，改善路基透水性，保证路基稳定。机械碾压法适合在地下水位上大面积填土路基的加固处理工程中，或者可以对非饱和黏性土以及杂填土地基实施表层加固。机械碾压法对含水量有一定要求，若土体内水分含量较少，会增加颗粒应力，土颗粒移动难度大，若含水量过高则土颗粒移动幅度过大，其中的水分难以及时排出，并会出现孔隙水压上升的问题，与机械碾压带来的冲击作用相互抵消。以冲击压路机为例，含水量从1%～2%的沙漠颗粒状砂土到含水量达17%的饱和黏土均能利用机械碾压的方式进行处理。在机械碾时需要注意调整混合料配比和摊铺厚度，在实际碾压时按照从外到内、从最低点到最高点的顺序反复碾压。

1.3 换填法加固技术要点

新型公路工程在使用过程中外部环境也会不断变化，例如，在工程附近建设引水设施或者池塘，会提升路基结构附近土体的含水量，从而影响路基结构稳定性。

土体硬度下降路基便会松动，直接影响公路工程的使用安全性，需要利用换填法及时更换土体，进而对路基实施加固[2]。

换填法是一种操作简单的加工方法，适合对小区域特殊土质进行处理，否则如果换填范围过大会增加施工压力，且换填后的废弃土方难以进行有效处理。换填时需要先将原有的软弱土体挖除，随后在土方中放入矿渣、矿石等其他高硬度材料作为软弱土体的替代。换填法加固要考虑到不同换填材料的性能，要求性能稳定且不容易被腐蚀，尽可能延长路基结构使用时间，省去后续换填所需要投入的资金和资源，形成全新的土层结构。

在完成填充后尽快对土壤进行压实处理，将土壤内的水分排出，促进新土层和旧土层的有效结合，防止新旧土层间出现物理反应。

1.4 桩基加固技术要点

桩基加固是利用制孔机械设备钻孔，在孔内添加加固混合料制作成桩体，适合对软土地基进行加固处理，桩体和软土之间会形成复合地基，能够有效解决软土地基存在的水分含量大、承载力低的问题。

桩基加固技术在应用时需要根据不同的施工情况选择桩体，常用桩体包括以下3 种：

第一，碎石桩桩体制作材料主要为碎石，利用高强度桩体对原有的软弱地基进行更换，提高地基强度，并通过置换的方式改变路基结构。在桩体施工时由于挤压作用会给桩体周围的土体带来挤压力，促进周围土体强度的提升[3]。同时，碎石桩也可以加快排水速度，以缩短地基土排水渗流的渗径，加快地基土体固结速度。

第二，石灰桩主要制作材料为生石灰、粉煤灰等不同类型的掺和料，在桩孔内进行分层夯实，构建竖向增强体，形成复合地基。生石灰难以溶解，且和水会发生水化反应，进而生成熟石灰，熟石灰可以及时吸收土体内的水分，降低土层内水分含量，从而达到改善土层性能的目的。

第三，挤密砂桩会在桩孔内注入中、粗混合砂料或砂与角砾的混合料，通过振动、冲击的手段成桩，适合在软土地基、人工填土和松散砂土等情况下应用。

1.5 注浆加固技术要点

注浆法主要是利用注浆管将具有固化土体作用的浆液注入地层结构内，主要是以液压、气压或电化学原理为基础进行施工。在注浆之后浆液会通过不同的方式清除土颗粒间或者岩石裂隙间的水分空气，占据其原有的位置，主要包括填充、渗透和挤密3 种形式。

通过人工方式对其进行干预，能够利用浆液的作用将土料以及裂隙相结合，形成完整且稳定的整体，能提升路基结构强度以及防水性能，并改善化学元素不稳定的问题[4]。

常用的注浆加固技术主要包括4 种类型：

第一，渗入性注浆通过注浆压力促使浆液能够逐渐渗入路基结构内的空隙以及裂隙之间，压力和吸浆量、浆液扩散距离之间成正比关系。

第二，劈裂注浆是要求浆液能够克服地层初始应力、抗拉强度，干扰原有土体以及岩石的状态。促进孔隙裂隙进一步扩张，或者利用浆液的作用制造新的孔隙或裂隙，适合应用在低透水性地层中。

第三，压密注浆利用钻孔的方式完成注浆施工，在钻孔中土体密实度增加，浆液不断挤入其中会于注入的主体附近产生灯泡形空间，同时生成辐射状上抬力，促进地层局部区域向上隆起。

第四，喷射注浆同样需要先钻孔，将带有喷嘴装置注浆管插在合适的位置，利用高压设备提升浆液喷射强度，通过冲击作用破坏原有土体结构。土颗粒在冲击力、离心力和重力等多重作用下会与注浆液体形成紧密贴合，使浆土按照全新的方式进行排列。

2 新型公路工程路基防护技术要点

2.1 挡土墙防护技术要点

挡土墙防护效果较好，在新建公路工程项目建设中加筋挡土墙较为常用。加筋挡土墙在土体内放入拉筋，通过拉筋以及土体间产生的摩擦作用能够对土体的变形条件进行优化，提升土体稳定性[5]。

加筋挡土墙属于一种柔性结构物，即使地基出现轻微变形也能够尽快适应，地基处理方便且快速，同时兼具较好的抗震性能。在防护技术施工时需要先开挖基槽，铺设排水设施，浇筑基础结构后安装预制构件，随后铺设筋带，对填料进行压实处理。加筋挡土墙适用于平坦宽敞的公路施工路段，如果地形较为陡峭或者正处于挖方路段，则需要选择其他的施工防护方法。

重力式挡土墙也是常用的防护方式之一，多数是利用浆砌片石砌筑，操作更为方便，能够做到就地取材，应用范围较广。

2.2 锚杆框架防护施工技术要点

锚杆框架防护施工应先清理坡面的杂物，随后使用浆砌石片对空洞进行填补，封闭原有的坡面缝隙，在修整之后进行平整和密实处理[6]。

施工时要对锚孔、框架进行精准定位，挖出竖梁、横梁肋大致轮廓，其中坡面一定要刻槽。在锚孔钻进的过程中使用无水干钻技术，避免由于钻进施工给坡体地质造成不利影响，同时安排专门人员负责记录地质以及钻进进度，如果发现地质结构特殊需要立即停止钻进[7]。

在完成钻孔作业后利用高压风对孔内进行清理，要求孔壁上方未附着黏土或粉砂。拼装框架模板要遵循平整、严密原则，明确净空尺寸，并在模板表面涂抹隔离剂，为后期脱模提供便利[8]。对模板进行支撑，固定模板后再进行混凝土浇筑作业。框架需要以分片原则为基础进行施工，框架组成包括立柱、横梁、顶梁三部分，每个框架立柱数量在2～3 个之间即可。两个相邻框架的接触位置应当提前预留伸缩缝，宽度为2cm 即可，根据框架端头尺寸挑选合适的木板进行填塞[9]。

2.3 路基路面排水技术要点

为确保路基防护效果需要及时做好路基路面排水，避免水渗入地下影响路基稳定性[10]。对地面积水进行集中排水处理，可以通过设置边沟、截水沟等手段完成排水处理，但需要注意不能穿过排灌涵洞。路面上的积水会逐渐渗入路基结构中，会直接影响路基质量，因此，需要重视做好路面排水[11]。

在集中排水时选择在路肩外侧增设混凝土预制块，或者也可以通过现浇混凝土的方式设置拦水带[12]。硬化路肩路面会形成三角形集水槽，每20～50m 设置一个泄水口，能有效提升雨水集中排除效率[13]。

2.4 生物防护技术要点

2.4.1 三维草处理技术

三维草处理技术能够改变路基坡度不整洁的现象，主要是在所需要进行防护的剖面位置种植植物[14]，相关人员可以结合美观性和当地自然环境特点选择合适的植物，将草、灌木、花以及乔木进行合理搭配[15]。优先选择乡土植物品种，能够有效提升植物适应能力，避免后期出现死亡、枯萎的现象，影响外部美观性，降低防护效果[16]。在施工时要清理坡面的杂物和碎石，处理坡面径流以及涌水问题，让平台水能够从坡面的两端位置及时排出。但需要注意剖面不能过于平滑，会影响植物的正常生长，此时应当适当建造粗糙面，避免出现基材流失的问题。在三维网搭接时需要控制搭接宽度，为15cm 即可，能够确保三维网和坡面形成紧密结合的状态，避免出现三维网悬空的问题。在挂网固定后播种植物种子，覆盖好无纺布即可[17]。

2.4.2 客土喷播处理

客土喷播技术需要先将各种物质混合在一起，放入车载型客土喷播机械设备中，利用压缩空气或者泵的作用将其喷播在施工区域上，形成一层适合植物生长发育的营养基层，一般情况下厚度在8～10cm之间[18]。

在施工时混合物主要包括植壤土、有机基材、肥料、保水剂、黏合剂等，适合在风化边坡、土质边坡中使用。在喷播时需要选择正面施工，确保喷播的全面性，防止出现漏喷问题，如果在施工时所设计的喷播厚度稍大，可以通过多次施工的方式进行处理。

客土喷播处理技术操作方便，施工效果较好，在完成喷播后在其上方覆盖无纺布，并对植物进行养护管理，要求坡面保持湿润状态，促进植物发芽，落实施工目标[19]。

3 结语

经济发展速度的不断加快，对交通运输事业发展起到推动作用，公路目前通行压力持续增加，对于地基的承载能力要求也日渐提高，新型公路工程建设要重视加强路基建设，尤其是新型公路工程路基加固与防护技术的实际应用方面。未来，应重视积极研发新型加固材料，优化加固工艺流程，促进加固技术与防护技术持续创新，以满足公路建设高速、重载需求。