刘凯斌
(中铁十一局集团第四工程有限公司,武汉430074)
公路路基需要承载自重、路面重量、行车载荷,施工的工艺水平会对公路工程性能、寿命等产生影响。而填方段软弱地基的处理是公路工程施工建设中的重难点,通过分析道路填方段特点及相关技术要求,总结软弱地基施工技术问题及解决措施,促使道路填方路基施工向规范化方向发展。
软弱地基的主要特征包括抗剪强度低、压缩性强、稳定性差3 个方面。软弱地基的抗剪强度与排水固结条件、加荷速度等存在较为紧密的联系。排水条件一致的情况下,软弱地基固结程度与抗剪强度呈正比关系,若固结程度降低,则软弱地基的抗剪强度也会降低。软弱地基的压缩特性会随填方段水量的增加而增强,这也是道路填方段软土地基承受较大载荷出现形变的主要原因。在天气较差的时候,软弱地基会出现较大沉降,加之道路运营过程中,外部载荷会造成道路填方段出现不均匀沉降,若不能有效处理,会存在较为严重的病害及隐患[1]。
2.2.1 造成沉降
在道路填方段软弱地基施工过程中,如果不能对道路填方段软弱地基进行妥善处理,便很容易使路基出现不均匀沉降,无形中提高了各类安全事故的发生概率。在施工过程中,必须要提升道路填方段软弱地基的压实度。但纵观当前公路工程行业的实际发展情况,可以发现不少施工企业对道路填方段软弱地基压实度未能进行有效控制,直接影响道路填方段软弱地基的稳定性,特别是在部分多雨区域,雨水经常会对公路工程造成腐蚀,出现水土流失等问题,严重降低路堤的整体强度,最终导致路面沉降问题。
2.2.2 造成侵蚀
由于部分施工企业对于道路填方段软弱地基的施工处理重视程度不足,相关处理工作不能针对现场实际情况和问题,导致公路路面受到侵蚀,增加了各类质量隐患问题的出现概率。而且,在部分道路填方段软弱地基处理施工作业过程中,所使用的材料性能受外部因素影响,对道路填方段路面质量产生影响,造成路面侵蚀。
2.2.3 造成硬化
道路填方段软弱地基处理不当会造成公路路面出现硬化问题,严重制约了公路工程整体施工质量。由于路面混凝土施工所涉及的材料存在质量问题或配比问题,因此,造成路面出现沉陷、膨胀等问题,进而造成路面硬化,降低公路工程安全性能。而且,由于受到道路填方段路面的影响,路桥施工效益及质量也会受到严重影响,给后续公路工程运营埋下安全隐患。所以,必须充分了解道路填方段软弱地基施工技术,以便提升公路工程整体运营安全。
对道路填方段软弱地基土层进行换填,就是使用优质土壤将道路填方段软弱土层置换掉。在道路填方段施工中,可以使用专用设备将软土挖出,然后使用强度较高、压缩性较好的砂石进行替换,所使用的替换材料要确保良好的水渗透力,采用从中心向两边填满处理的方式,将填充厚度控制在15cm 范围。使用材料进行置换后,要及时进行压实处理,通过充分的挤压处理,将道路填方段软弱地基土层中多余的水分排出,确保材料替换顺利进行。若采用人工方式进行压实,必须关注置换材料的强度,避免人工处理影响土层强度。这种对道路填方段软弱地基进行施工处理的方式较为简单,应用范围较为广泛,比较适用于深度在5m 以内的路基处理。
利用水泥作为固化剂,通过机械搅拌将水泥与道路填方段软弱地基中的土层混合成整体的水泥加固土,形成复合地基,提高道路填方段软弱地基承载能力。在施工前需要通过勘察、计算确定水泥的用量,确保道路填方段软弱地基处理的稳定性和强度。采用水泥搅拌桩的处理方式不需要固结时间,道路填方段软弱地基强度提升显著,由于工艺较为成熟,其成本能够控制在较低水平,但这种处理方式的深度有限,一般情况下浆喷桩处理深度不大于20m,粉喷桩处理深度不大于12m,加之受到水泥搅拌桩桩身强度限制,采用这种处理方式时,填土高度不宜过高,因为,填土高度较高的路段复合地基无法满足施工要求,而且道路填方段软弱地基厚度超过理想处理深度会加大水泥搅拌桩的成桩难度。
采用加载法处理道路填方段软弱地基,就是在道路填方段施工前就做好准备,采取有效措施减弱填土造成的沉降、塌陷等问题。一般情况下,增强地基强度的方式应用较多,主要包括:降低地下水、填土加载。在道路填方段软弱地基施工前对施工区域及周边环境进行勘测,了解这部分区域地下水分布、蕴藏量等情况,采取有效措施改变地下水流动路径,减少通过道路填方段软弱地基的地下水量,避免地下水流经地基改变土壤性质,提高道路填方段软弱地基的稳定性及硬度;或者在道路填方段软弱地基施工完成后,采用填土加载法提高地基强度,确保道路填方段软弱地基稳定性满足工程建设要求。
对道路填方段软弱地基进行强夯处理的方式是非常成熟的技术类型,在公路工程建设期间应用较为广泛。这种处理方式通过重物垂直下落将道路填方段软弱地基进行压实,降低地基的压缩性,缩小土质中的缝隙,提升道路填方段软弱地基的承载能力。
采用强夯处理的方式进行道路填方段软弱地基处理施工,操作较为简便,最大可处理10m 深度的道路填方段软弱地基,较大程度上减轻了公路工程形变问题,但强夯处理技术还存在一定问题,如重物下降会造成较大震动,需要设置相应的隔声、减震措施来降低强夯处理过程中存在的不利影响。
公路工程建设期间,原有的地基承载能力会发生变化,在地基设计时需要考虑道路填方段软弱地基承载能力,减少对软弱地基的破坏。若填方段地基出现沉降问题,需要将其控制在合理范围内,避免道路出现形变。道路填方段正式施工前必须提前做好现场勘查,了解施工区域的水文地质、地形地貌等条件,确立科学、合理的施工方案,降低施工环境对道路填方段软弱地基的不利影响。道路填方段软弱地基施工处理的技术种类较多,具体实践期间,需要设计、施工人员综合道路等级、地基条件等因素进行考量,选择最为适宜的施工技术类型,确保公路工程建设的整体质量。
在公路工程施工过程中,需要针对填方段软弱地基的实际情况做好现场勘察,选择科学、合理的处理方案,严格依照道路填方段软弱地基处理工艺流程及标准开展工作,提升软土地基密实程度,改善道路填方段的承载能力,确保公路工程施工顺利开展,在保障公路工程施工质量的基础上大大延长道路使用寿命,有效降低道路安全事故发生概率,为人们提供更加安全的出行条件。