公路工程施工中路基加固处理的工艺与技术分析

徐以强、徐红

（1.临沂市公路事业发展中心沂水县中心，山东临沂 276400；2.临沂市公路事业发展中心临沭县中心，山东临沂 276400）

0 引言

公路在社会生产、流通、消费领域中起着连接纽带作用，公路运输是社会经济发展过程一个必不可少的重要环节。公路路基的加固技术不断进步有效地提升了路基结构稳定，积极推动了公路工程施工质量和施工效率的提升。

1 公路工程路基加固的含义、类型及意义

1.1 公路工程路基加固含义

路基施工作为公路工程最为基础的施工单元，对于公路工程的质量具有决定性的影响。公路路基加固工程，即subgrade strengthening，根据1996年版《公路交通科技名词》显示，公路路基建设过程中，由于较长时间内公路路基填料结构逐渐松散，在天然状态下其强度和稳定性出现变化，导致公路路基难以满足公路运输中车辆负荷需求。尤其某些路段本身处于软土地基之上，自然环境作用加剧这一影响，这就有必要通过各种人工方式对路基进行加固处理，从而保障该路段路基的稳定性、延展性和强度达到指标，符合设计规范。此外，也可以对路基进行预防性加固，因地制宜地选择措施对各种天然稳定边坡或人工稳定边坡进行加固和支护，使其在外界环境温度持续变化等长期影响约束下，大大降低路基破坏的风险概率[1]。

1.2 公路工程路基加固类型

按照路基加固的不同部位，大致可以分为坡面防护加固方式、边坡防护与挡土、湿路面弱防护、工程基础防护与加固等。

1.2.1 坡面防护加固方式指路基防护中均有加固作用，主要利用对路基的边坡位置进行一定的防护施工，从而起到加固路基。目前来看该种类型具有一定局限性，而且应用效果有待提升。

1.2.2 边坡支挡加固利用挡土墙、驳岸、护肩墙、护脚墙、护面墙等进行路基边坡支挡，以及利用沁水墙、石笼、抛石等进行堤岸支挡，这种方式应用的范围比较广泛。

1.2.3 湿弱地基加固包含的加固技术较多，如挤密、换填土、排水固结、化学固结等，相对于其他加固类型来说效果较好，目前在公路施工应用中较为广泛。

1.3 公路工程路基加固的意义

路基在长时间承压后受到自然环境、运输压力、土壤条件等多方面因素的影响，极易出现各种各样的质量问题，特别是在软土路基路段。加固处理可以增强路基结构的承载力，尽可能地将路基的作用发挥出来，满足公路交通发展的实际需要。此外，在现有公路规范规定的路基安全等级荷载要求不断提高的情况下，只有有效保证现有路基的安全加固效果，才能充分适应新形势下技术要求和设计标准，满足现有动态稳定性要求和结构强度。

2 公路工程路基加固的技术以及工艺分析

2.1 加固桩基法

在公路工程路基加固过程中，桩基加固是最常用的方法，所涉及的操作过程包括两种：一种是振冲碎石桩加固工艺。振冲碎石桩是复合路基，是通过碎石桩对原路基土的置换，使碎石体在原路基土中起加筋作用。碎石桩的加筋作用要靠桩周土体的被动抗力控制桩体的径向变形，使路基周边土壤应力向碎石桩集中，降低附加应力，提高整个复合路基承载力。在实际应用中，振冲碎石桩加固工艺操作非常方便，加固效果强，在大型公路工程路基结构加固施工项目中效果评价也非常优秀和明显，逐渐开始在公路实践领域得到更广泛和有效的技术应用。另一种是生石灰桩路基加固技术。石灰桩是采用机械或人工在路基中成孔，将生石灰浆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、炉渣、火山灰等掺和料及少量外加剂，进行振密或夯实而形成的密实桩体。这种桩技术材料具有相对高、强和稳定的化学性质，能充分吸收路基土层多余部分的大量水分，不易被吸水溶解[2]。

2.2 机械碾压法

机械碾压法是采用碾压、振动压实机械来回反复碾压，让路基土壤密实、强度提高、压缩性降低，从而使路基得到处理的一种密实方法。通常采用专业机械压实路基机构，如推土机、羊足碾、压路机甚至振动压路机等。从根本上来说，机械碾压法属于浅层处理方法，特别适用于处理大面积素填土地基，对于公路路基施工实际操作相对简单，整体施工效果好。为保证机械碾压法的压实质量，经常考虑以下因素：一是碾压能量。一般来说，混凝土路面施工过程中，路基南北两侧的压实施工次数应至少为2～4 次，然而如果选择能量过小，即使碾压很多遍也可能达不到设计要求。因此，碾压能量的选择必须根据上部结构处理地基，确保工程的碾压质量。二是填土的虚铺厚度。虚铺厚度应根据填土料及所选择的压实能量确定。施工人员一般在摊铺以及拌和的过程中对摊铺层的厚度进行掌控，分层虚铺厚度一般可取200～300mm。三是土壤颗粒级配及最佳含水量。填土料要有好的颗粒级配，还应达到最佳的含水量，这样的填土料才容易压实并获得较好的密实度。施工技术人员在长期采用机械碾压法施工各种路基结构时，需要考虑全面控制整个道路结构的自然干燥度。如果道路干燥度已经很高（即握紧能成团，松手用手指轻弹或掉到地上能散开），则可以合理使用机械喷水施工技术，全面改善整个道路结构表面的湿度，使整个土壤系统的水分持续处于平衡状态。

2.3 强夯法

如果路基结构存在大量砂土、碎石土、山皮土、粉煤灰、杂填土、回填土时，则适用强夯法。通过对土体进行动力夯击，使土体产生强制压密而减少其压缩性、提高强度。主要内容是使用十几吨至上百吨的重锤，从几米至几十米的高处自由落下，以自由落体的方式将其下落到土层，从而使路基迅速固结。强夯法适用于颗粒粒径大于0.05mm 的粗颗粒土，但是对饱和的粉土和黏性土无明显加固效果，无法提高粉土、黏性土软弱地基的承载力。具体施工操作中流程如下：在正式基础施工过程的早期阶段，施工人员到现场进行清洁和检查，根据现场公路条件和公路施工过程中地面路基施工的实际受力情况计算，确定重锤提升高度值。施工过程中，起重机就位，夯锤置于夯点位置，起吊到预定高度，开启脱钩装置，按设计规定的夯击次数及控制标，重复这一步骤直到完成第一遍全部夯点的夯击。如果路基周围建筑物及设备有一定振动影响，则必须采取防振、隔振措施[3]。

2.4 深层搅拌法

目前，我国公路路基加固中应用深层搅拌，主要是在深层公路碎石路基土中加入一定比例的石灰砂和水泥砂，搅拌机械将粉体或浆液等材料与土体强制搅拌，在土体内产生化学反应，颗粒表面的矿物很快与土中水发生水解和水化反应，含水铝酸钙和含水铁酸钙等化合物强度和水稳性得到很大提高，土团粒之间的空隙基本上被水泥颗粒填满，与原土体构成复合路基。在使用深层搅拌水泥法加固公路路基的过程中，需要对混凝土路面材料和路面结构进行两次浇筑，同时使用多种专业水泥设备进行深层搅拌，才能进一步有效提高路基结构施工的抗震加固效果。

2.5 注浆法

注浆法是将胶结材料配制成浆液，浆液凝结硬化后，起到胶结、堵塞作用，以改善公路路基的物理力学性质，施工主要目的是防渗、堵漏、加固。常用方法包括水泥注浆法、碱液法、灌浆管法、硅化法等。注浆法施工设备简单、加固费用较低，尤其1982年我国研制出AC-MS 浆材，黏度较低，凝胶强度较高。

灌浆管法可用于各种公路桥梁的钢筋混凝土路基结构工程中，灌注硅酸钠溶液自动与原始松散和密实的砾石路基土层摩擦和融合，稳定性、强度、抗冲击性有较大提升，有数据显示强度可提高20%～25%，最高可到35%，可以有效加固公路中一些薄弱和易变形的路面部分。

3 公路工程施工路基加固防护管理

3.1 制定合理的施工方案

路基改造加固工程的质量提升和最终施工产出效率的最大化，离不开综合配套施工设计方案的整体护航。施工组织设计是施工现场纲领性文件，资源配置合理、方法和措施要得当。通过分析各分部分项工程的施工特点，确定质量要求、控制环节和需要注意的问题等，满足各项相关规定的管理要求[4]。

3.2 路基填筑前应进行质量控制

在路基和地面填筑施工验收初期，应严格检查地面和路基回填材料的质量。路基填筑必须使用合格材料，不得混有草皮、树根和超大粒径石块，更不能使用垃圾腐殖土，确保填筑材料均匀。严格控制含水量，根据压实工艺合理确定摊铺厚度，最终促进道路施工和现场质量达到要求。

3.3 碾压质量控制

压实机械设备的性能往往会对压实层的厚度造成直接影响，因此现在大多采用路基智能连续压实，不但可以对整个碾压轮迹面进行全覆盖式的实时监测与动态控制，而且可以施工同步，效率高，不干扰施工，提高整体施工作业质量和效率。工作原理是根据压实机具与路基土体之间的相互作用，实现对整个碾压轮迹面压实质量的实时动态监测与控制，避免过度压实且能优化碾压遍数。在实际组织实施施工时，压路机要具备自动调节工艺参数的能力，如压路机的激振力、振动频率、振幅大小以及行走速度等。稳定性达到一定的要求后，可以控制路基填筑体性能参数在压实水平面上的均匀分布程度。

4 公路路基工程加固防护施工管理

4.1 公路路基冲刷防护

就公路养护工作来说，其对于保证公路路基质量能够起到积极的作用。要想保证公路养护工作的效果，就需要创建完善的排水系统。施工人员需要对路基防排水工作加以侧重关注，从而切实保证公路路基的排水效果，尽可能地延长公路的使用时长。

4.1.1 直接保护。此类设计方法一般适用于公路堤岸或其他路堤的加固设计，可进一步有效提高现有公路边坡设施的整体抗冲刷性能。在公路工程的某些特定保护区，施工管理企业通常可以考虑采用人工砌体直接防护设计实施防护施工。

4.1.2 间接保护。与直接保护技术相比，这种类型的保护和加固手段也具有明显的功能差异。通常主要采用阻流设计和防回流防护施工技术等技术形式，对公路路基边坡流进行防护、加固和处理，实现路面水流结构的整体优化配置和整体改善，边坡水流可以随时完全远离原本流向公路的防护和加固路段，从而充分有效地减少边坡水流方式对公共路侧边坡稳定性的破坏。

4.2 公路路基防护

现场实施路基挡土墙结构设计变更时，要求相关施工作业人员充分关注现有路基路段的基本结构特征，并调整挡土墙设施的设置。此外，要求施工单位的设计和研究人员积极开展路基和抗滑桩支撑的完整设计，以充分保证路基抗滑桩墩身与混凝土主体连接的完整性。

4.3 公路路基排水

如果一个公路路基结构同时存在大量严重病害和积水，那么将间接影响整个项目施工作业的施工和最终验收质量。例如，排水系统不完善，在雨雪时节就会在路面上形成积水；在地下水的长时间侵蚀下，会使路基变得松动；雨水的长时间的冲刷会造成路面下降、坍塌等事故的出现。因此，为了有效促进整个公路路基工程的设计和施工质量达到相应的施工标准，必须高度重视路基的排水工程。路基排水是为保证路基稳定而采取的汇集、排除地表或地下水的措施，施工办法包括渗沟排水、盲沟排水、深边沟排水、隔离层排水等，主要原理是在路基与水沟之间构成一个统一的排水系统，将土路基中的水分顺利排出路基外。

4.4 公路路基坡面防护

首先，植草防护和天然草皮植被覆盖防护系统都是当前的新型公路防护技术模式，主要用于干线公路桥梁的建设，有以下优点：可以在更短的时间内快速重塑该地区的道路和其他绿色景观，以避免边坡侵蚀。然而，由于实施这种新的植被保护技术系统的维护成本通常很高，并且该系统很难确保长期绿色，因此不适合保护具有野生山地特征的森林道路，也不适合高边坡植物保护项目，在设计道路边坡生物多样性保护的研究过程中，必须优先考虑与当地动植物生长和繁殖环境的生态保护相适应的保护植物类型，避免以牺牲边坡其他自然生态资源为代价实现的道路边坡植被保护。目前，公路边坡生物防护措施主要采用三维植被网护坡法和网喷技术[5]。

其次，通过工程保护路基坡面。在岩石表面边缘附近的陡坡地面上很难直接种植斜坡植物的情况下，可以尝试使用多种工程植物保护和加固措施，综合使用各种水泥、砂子、石灰粉等保护材料进行物理保护和处理，并逐步对公路边坡进行物理密封和防渗处理，从而促进现有公路边坡环境的基本稳定。工程防护通常采用喷浆、勾缝、抹灰等方法。对于相对平坦稳定的坡面，需要专业的施工和维护人员采取抹灰等施工和维护方法进行支护作业，充分整合和利用现有的四种复合土，并考虑在土壤中添加一定量的天然草籽，以确保为边坡建立更稳定和持久的天然保护层。

5 结语

公路工程是重要的基础设施，路基更是公路工程基础中的基础，公路交通运输全面提高，必然离不开对公路路基稳定性和整体坚固性的要求。因此，应重视公路路基的施工质量，确保施工技术和施工方案的合理性，选择适合的路基加固处理技术，有效确保项目的顺利实施，促进现有公路基础设施的安全、可持续和稳定发展。