农村公路工程中软土地基处理要点及施工技术的应用

邹凤平

（湖南省金达工程建设有限公司,湖南 长沙 410000）

0 引言

在施工过程中，软土地基直接影响到公路工程的建成质量。当软土地基在外部荷载的作用下，易出现沉陷、塌方等现象。为避免农村公路施工中出现路基压实度不够、路基沉陷的问题，工程建设团队应将软土地基地质改良工作放在施工过程的首位，利用CFG桩（长螺旋成孔）技术、电渗联合真空预压技术、强夯碎石墩加固法等处理技术保证农村公路工程的顺利进行[1]。

1 工程概况

该文以2021 年宁远县农村公路项目为例，项目设计施工工程包括四条公路、三座桥梁工程以及安保工程。主要工程内容，公路工程：五龙山瑶族乡通三级公路长28.1 km，天堂至水晶Y341-Y332-S348 旅游公路长12.433 km，新开至柏柑线S229 线旅游公路长2.406 km，大观堡至仙姑庙C727-Y704-X021 旅游公路长10.854 km；桥梁工程：CB08 线观山桥47.04 m，C362 线新坝桥26.08 m，C702线寨头岭桥20.04 m，整体安全施工工程共涉及7个乡镇，总共是238.53 km。该文主要围绕该项目建设中软土地基的处理技术进行详细分析。

2 农村公路工程中软土地基处理要点及施工技术的应用

2.1 软土地基物理性质

该工程软土地基由松软土与泥炭土组成，具有空隙较大、压缩较高、固结系数小等特点，其物理特质如表1所示。

表1 软土地基物理特质

从表1 中可以看出，该公路工程项目的软土地基具有高压缩性、透水性、流动性、不均匀性的物理性质，直接影响公路的质量。第一，软土地基的压缩性会使地基路面稳定性不强，随着时间延长，路面会出现沉降问题，沉降速率可达到15 mm/d。第二，该软土地基的透水性导致地基固结性降低，大量的水积压在路基中，造成公路开裂破损，影响公路的正常使用。第三，当车辆从公路行驶对路面施加压力时，路面地基会随着压力而移动，增加发生交通事故的风险。第四，从软土地质不均匀性的物理性质来看，颗粒含量多导致土质分布不均，公路地面的高度不平整，易发生道路下沉[2]。

2.2 CFG 桩（长螺旋成孔）技术处理软土地基

2.2.1 施工原理

CFG（Cement Fly-ash Grave）桩是由水泥、粉煤灰、碎石或砂与水按照比例混合均匀搅拌形成的高黏度结合桩，与桩间土、褥垫层相结合，构成复合基地用于改善软土地基的承载力，具有功效高、成本低、固结性强的技术特点。CFG 桩的组成结构包括桩身、桩板（帽）和褥垫层。在CFG 桩实际应用中，组合形式分为两种，第一种是桩+板，第二种是桩+帽+褥垫层[3]。

2.2.2 施工流程图

CFG 桩（长螺旋成孔）技术处理软土地基的施工流程图如图1 所示。

图1 CFG 桩工艺流程图

2.2.3 施工顺序

（1）地表处理。CFG 桩技术施工前，施工团队首先要处理地表，清除场地杂物，保证施工场地平整。其次确定CFG 桩顶标高，以50～60 cm 范围最佳，并在其标高以上设立工作垫层。最后以场地总面积的3%作为排水横坡，在机器周围挖出4 条排水沟，保证基底固结效率。

（2）进行测量放样。施工团队参照CFG 桩的平面设置图，利用测量仪、经纬仪恒定中心线位置及表尺确定每个桩柱内打入钢钎位置，做好标号记录。

（3）调整钻杆的垂直度。钻机就位后，CFG 桩杆要垂直打入地面，误差度不超过1%。设定专业垂直度检测员，利用钻机自带垂直检测仪，当CFG 桩满足垂直要求后，才可开始钻孔。

（4）成孔。CFG 桩在钻孔初始时，钻孔速度先快后慢，钻进速度以1～1.5 m/min 为宜，避免钻孔附近土质塌陷。当钻孔至设计标高的高度时，即刻停止钻孔工作。若在钻孔过程中，钻杆出现剧烈的摇晃状态，施工人员要立刻降低钻孔速率，防止钻杆的剧烈摇晃影响钻孔的垂直度。

（5）灌注混凝土。当钻孔至设计标高时，停止进钻，向钻杆芯管输送混凝土。当钻芯杆内含有定量的混凝土后，施工人员先将钻杆提起，同时向下方压灌混合料，两步必须同时进行，搅拌时间大于1 min 以上。施工人员要根据钻进地质情况随时调整钻杆钻进速率，例如，钻进硬度较高的地质时，降低钻杆速率，采用低档慢进的工作状态。当混凝土灌注到CFG 桩顶标高以上时，施工人员要核定混凝土的灌注体积，确保其体积不少于设计桩长加超灌桩头的体积。

（6）清土。进场40 台小型挖掘机，将CFG 桩钻孔附近的钻泥清除。钻泥清除时要注意以下两点：第一，不能接触桩顶标高以上的桩间原土；第二，不能破坏已经成型的CFG 桩钻孔。

（7）桩头处理。桩头处理在CFG 桩灌注完成后混凝土凝固之前。采用小挖掘机将桩头混凝土和钻泥一起清理出去，留40～60 cm不截，强度达到80%后，使用小挖掘机（斗宽0.6 m）开挖桩间土，使用改装后的切割机进行切割，减少对桩体的破坏，保证切割完成后，断面平整。

（8）质量检验。CFG 桩质量检验表如表2 所示。

表2 CFG 桩质量检验表

施工团队在针对CFG 桩技术的工作质量检测中，以应检尽检为检测原则，依据工程进度，随机抽查工作质量，针对硬性的标准桩体垂直度、桩位的横纵向、桩体有效直径的检查要建立专业的监察小组，使用精密的仪器，确保钻孔、成孔的准确度，以此保障改善软土地基的工作效率和工作质量[4]。

2.3 电渗联合真空预压技术处理软土地基

2.3.1 施工原理

该技术通过在软土地基中释放直流电厂，将软土中的水由阳极转移到阴极，并在阴极设立排水板，通过真空预压排出地基中的水分，利用阴阳极的定时互换，达到排水效果。电渗联合真空预压技术的排水速率与电渗透系数ke 有关，随着电渗透系数的增加，排水速率加快，并且较于其他预压技术，电渗联合真空预压技术具有节省预压资料、固结快、工期短、施工方式较为简洁等特点，所以广泛用于改善软土地基工程。其渗透效果也受土体中含水量、含盐量、含酸量等因素的影响[5]。

2.3.2 施工顺序

（1）整理场地。施工团队要依据场地面积，平均划分4个基本固化单元。4个单元的固化深度分别为2 m、4 m、5～6 m 和6 m 以上。每个单元之间采用不同的处理方法，如5 m 以下的单元采用不同分层方法处理，间距设置为2.1 m；5～6 m 的单元分为2 层处理，间距设置为2 m；6 m 以上的单元分为3 层处理，间距设置为1.5 m。

（2）插打塑料排水板。在4个单元周围设立塑料排水板，外围设置两圈，外圈为阴极，内圈为阳极，单独连接单元，形成止水幕。在插打塑料排水管时，将四个单元依次连接并向上分层通电，确保各单元的地基真空度在80 kPa 左右，最大限度发挥真空预加的作用。

（3）安装真空排水系统。该次工程的排水系统由排水主管和排水支管依次通过三通或四通连接而成，在保证排水支管处于垂直状态的同时，构建闭合性系统。连接间距与排水板间距相同。

（4）通电排水。在通电排水过程中将导电插塑板的预留段用绝缘布固定在PVC 螺旋增强钢丝滤管上，再用绝缘电线接头将导电插塑板与通电系统连接，使直流电源正向流入。通电前进行通电测试，保证通电系统正常工作后打开电渗压设备，同时启动真空泵提高排水效率。

（5）检验检测。电渗联合真空预压技术检验工作中，监控人员要做到地基真空度、地面沉降速度等数据记录，以3个小时为阶段检查通电系统和排水系统，避免出现漏电、漏水的情况，影响施工效果。

（6）检测合格。核定软土地基的地质标准，符合要求后停止施工，合理回收设备。

2.4 强夯碎石墩加固法处理软土地基

2.4.1 施工原理

强夯碎石墩加固法的工作原理是在强夯软土地基形成的深坑内填入块石、碎石、砂、钢渣、矿渣、建筑垃圾或其他硬质的粗颗粒材料，采用不断夯击和不断填料的方法使之形成一个柱形状的置换体，达到改善软土地基地质的效果[6]。

2.4.2 施工顺序

（1）排水。施工前做好软土地基周围排水工作。每次强夯前将地基附近的积水清除干净；若遇到雨后施工的情况，待土中水分蒸发后方可进行施工。

（2）确定夯击顺序。强夯碎石墩加固法的夯击顺序要采用隔行隔排跳打的方法，将软土地基的中轴线作为两侧夯锤的起始点，分别向外夯击，处于同一水平线的夯实点采用间隔跳打法，防止因同时受力而造成地基沉陷，保证各夯实点地基的稳固。严格控制夯锤的落距在1～2 m 之间、夯击在50 次左右，夯点位置按照设计图严格落实、夯击范围偏差不得大于±8 cm。

（3）确定防震范围。因强夯碎石墩加固法的震慑范围较广，在正式开始施工前要保证强夯碎石所产生的震动不会对周围建筑物产生影响，若强夯力度过大，必须在周围采用防震或隔震措施，如采用基础滑移的隔震加固、远离夯击点等。

（4）水准测量控制。在强夯碎石过程中，水准仪摆放点应与夯击点平行，确保距离夯击点30 m 以上，避免测量数据被夯击震荡影响。当水准仪的测量数据显示夯锤大于35°时，施工团队必须用填料整平夯坑后，再次进行夯击。

（5）填充填料。当夯锤落地较深时，提锤就较为困难。出现此情况应及时填充填料，从已夯完的填实面均匀采取，每次填料后重新放置墩位，保证夯锤落点的准确性。

（6）质量检验。每强夯3个小时后检验施工质量。第一，采用地质雷达扫描法，检测碎石墩质量，要求碎石墩数量的95%着下卧持持力层。利用雷达仪产生的高频窄脉冲电磁波通过天线定向往大地发射，接收检测反射信号，收集反射数据，确定施工质量。第二，现场压板载荷试验，测定地基的承载力，阶段总结软土地基的改良效果。

（7）碎石墩材料铺设与控制。清除软土地基场内40 cm的土层，在顶面铺设厚度为60 cm 工作垫层，用推土机碾平，保证材料铺层的密度，降低软土地基土间空隙。

（8）收锤离场。结束夯锤工作的工作标准通过夯锤最后两击的平均夯沉量判定，若平均夯沉量小于10 cm，夯锤点并占总夯点85%以上，达到此标准就说明软土地基地质改良已达到标准，最后收锤离场[7]。

3 结语

综上所述，在农村公路工程建设中，施工团队要明确该道路阶段的软土地基特性，结合施工区域的施工特点制定科学合理的应对策略。现阶段，常见的农村公路工程软土地基的处理技术共有CFG 桩（长螺旋成孔）技术、电渗联合真空预压技术、强夯碎石墩加固法三种。其中CFG 桩技术的技术性能最强，可荷载压力传递到公路的深层地基中；电渗联合真空预压技术的设备设计更加灵活，对现场条件没有特殊要求，可操作性极高；强夯碎石墩加固法的适用范围广，加固效果显著，并且对施工机具要求较为简单，符合绿色环保的建筑理念。以上三种技术方法各有优势，公路施工团队要结合施工区域的道路特点选择最佳的技术手段，改良软土地基地质，实现农村公路的高效建设。