基于公路桥梁施工的软土路基施工技术研究

焦安迪

（山东省路桥集团有限公司，山东 济南 250000）

0 引言

《2022 年交通运输行业发展统计公报》显示，当前我国公路里程已经达到了535.48 万km，其中高速公路里程为17.73 万km，全国公路交通网络的覆盖范围大幅度提升。然而，在公路桥梁建设过程中，经常会遭遇软土路基问题。软土路基通常指一些强度较低的软弱土层，具有渗透性差、压缩性高、含水量大等一系列特性。同时，软土路基也是引发道路塌陷、开裂、错位等病害的主要因素，对交通安全形成极大威胁。针对这一情况，公路桥梁施工单位在进行现场作业时需要积极采取有效手段对其进行处理，同时严格把控现场作业期间的各项操作细节，以有效提高工程质量。

1 工程概况

某高速公路项目起讫桩号为K69+316—K85+938，为双向四车道设计，路基宽度为25.5m，总长度为16.62km，通行速度为100km/h，其中包含一段长为10.02km 的连接线道路，路基施工要求以深挖高填为主，预计填方量为164.7m3，挖方量超过679.1m3。通过对现场进行前期调查，发现该项目具有线路覆盖长、建设规模大、环保要求高、施工工期紧、涵盖专业广等一系列特点，特别是沿线地质构成较为复杂，勘测结果显示合同段K69+230、K74+890、K77+130 三处路段均为软土路基，且公路沿线还有桥梁项目。地质勘测结果如表1 所示。

表1 K69+316—K85+938 路段的地质勘测结果

2 软土路基处理方案

2.1 加固方案选择

该项目在具体实施过程中，出于施工范围、周期、成本、进度、质量等多方面因素考量，拟定采用强夯置换工艺对现场软土路基路段进行处理，以确保有效提高工程施工质量，为后续的公路桥梁施工奠定良好基础。

在结合现场前期勘测数据的基础上，现场技术人员决定采用5.5m 与6.5m 两种规格的置换墩进行软土加固，其间要求成墩直径至少为3m。在进行置换墩布设的过程中，要求其处理范围需要延伸至路堤坡脚线以外3m 左右，同时以成墩中心为标准，控制桩间距大小为5m，桩与桩之间需要保持正三角形排列形式。用于置换回填的材料应采用粗颗粒碎石，具体粒径需要以锤头和地面的接触范围为标准，最大不可超过重锤底部直径的20%，且需要保证粒径在300mm 以上的石料占比不可超过填料总量的30%。在回填作业之前需要对材料进行性能测试，保证其含泥量控制在10%以下，材料硬度需要符合现场施工要求。强夯置换作业后的路基强度要求如表2 所示。

表2 强夯置换作业后路基强度要求

2.2 施工参数计算

2.2.1 锤头规格

根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2002)要求，置换桩的计算直径可以参照锤头直径的110%～120%进行计算。该项目在制订施工方案时要求单桩直径为3m，因此经过换算可以将锤头规格设置为直径2.5m 的圆形夯锤。此外，为了保证强夯施工质量，要求锤底与作业面之间的静接地压力值不得小于80kPa。因此结合夯锤与地面之间的接触面积，可以确定锤头重量应保持在40t 左右，如此才能够获得理想的施工效果[1]。

2.2.2 夯锤落距

夯锤落距数值直接影响着重锤单次夯击能够影响的最大深度，因此工作人员需要根据现场加固需求合理计算其相关数值，以确保获得最佳施工效果。在参数设计过程中，可采用式（1）进行计算：

式（1）中：H 为重锤单次夯击最大影响深度的计算值；α为当前土质条件下的修正系数，此次施工过程中设定值为0.5～0.75；ω 为重锤产生的能量；h 为重锤落距。由于已经确定重锤规格为直径2.5m 的圆形夯锤，重量为40t，因此根据施工设定方案进行计算，确定现场单次夯击需要影响的最大深度值至少为8m，经过公式进一步计算可以确认，在施工期间需要保持夯锤落距在15～20m 之间，单次夯击能不得小于6000～8000kN·m。

2.2.3 夯击方案

在现场作业过程中，夯击次数不足会影响路基加固效果，使其无法达到项目设计要求；然而，夯击次数过多则会诱发土层液化现象，并导致单桩周围地面隆起，从而降低路基处理质量。因此，在制订现场施工计划时，要求路基累计夯沉量数值达到桩身长度的150%～200%，同时最后两次的夯沉量数值不可超过150mm。在随机选取试点展开试夯后，决定控制单点夯击次数为20～30 次，完成第一遍作业之后需要间隔14～21d 进行第二遍夯实作业。要求完成夯实之后的路基土层中不可存在孔隙水压力，同时对于部分渗透性较差的路基路段，需要适当减少夯击次数，以防止路基土出现翻浆软弹现象。

2.3 夯前准备工作

在确定各项强夯基本参数之后，工作人员需要着手展开现场处理工作。

首先，对场地进行初步整平，采用人工配合机械的方式将路基表面的石块、垃圾等残留杂物运送至场外指定地点。

其次，为了避免设备在作业期间由于路基失稳导致偏移、倾斜现象，应使用置换料对场地进行加固修整，以确保其能够满足现场施工要求。

最后，为了确保作业期间各项施工参数能够得到精准控制，技术人员应使用水平仪、全站仪、GPS 定位系统等测量设备建立现场平面控制网，要求控制网规格至少为90m×90m，随后按照18m 间距分别设置横向与纵向的水准网点。并以此为基准记录现场标高以及每个墩位的高程数据[2]。

2.4 排水施工

在强夯作业展开之前对现场地下水过高的区域进行排水处理，以避免影响路基加固质量和引发施工安全事故。该项目工作人员在经过现场考察之后，决定采用铺设砂垫层与塑料排水管的方式降低现场土层的含水量，具体措施如下。

首先，现场作业人员提前在作业面表面挖设排水沟渠，一方面将地表水及时引流到作业面以外；另一方面配合抽水设备加快现场排水进度。在清除地表水之后，在路基表面设置一层0.6～1m 厚的砂石垫层，确保能够借助孔隙压力将土层中的水分排出。为了保证现场施工质量，要求铺设砂垫层所用的材料应为中粗砂，水平渗透系数需要控制在5×10-3cm／s，最大含泥量不可超过5%。且为了防止水分回流，需要在垫层表面加铺一层黏土，以提高土层排水效果。

其次，工作人员提前制作正方形排水板，其表面按照0.9m×0.9m 间隔布设PVD 塑料管材。随后使用插板机将排水板插入地下18m 左右，要求排水板垂直度误差控制在1.5%以下，地表裸露长度为600mm，与作业面边界距离不可小于0.5m。在插板过程中，施工人员需要尽可能减少排水板回带现象，一旦回带距离超过500mm，则需要对其进行补插操作，并且需要保证路基排水作业期间现场回带数量不可超过总量的5%。

2.5 夯击作业

完成现场处理之后，工作人员可以正式展开现场夯击作业。该项目采用800 型液压履带式强夯机，夯锤最大落距为20m。在设备抵达现场指定位置之后，工作人员需要对其底座进行固定，避免设备工作过程中出现位移，随后检测设备脱钩与滑轮组件是否能够正常工作，确认无误之后方可正式展开作业。在夯击过程中，工作人员需要时刻检测锤头落下的垂直度，避免发生倾斜错位现象，一旦发现夯点偏差过大，除了需要及时进行矫正之外，还需要将夯坑倾斜位置填平重新施工。同时，工作人员需要在设备起吊钢丝绳上做好标记，确保每次提锤的最大误差范围不超过200mm。

在连续夯击直至夯坑形成之后，工作人员需要立刻清除夯坑周围被击出的软土，并检测夯坑规格是否符合施工要求。在确认各项参数满足设计标准之后，可以分2～3 次向坑内投入填料，每次回填厚度需要保持在2.5～3m 之间，确保夯坑始终保持2m 以上的深度余量。在这一过程中，工作人员需要严格控制每一夯坑的填料数量，通常每个置换墩填料量应为39～46m3，预计完成施工后的地面抬高值为0.93～1.09m。

3 特殊路段软土路基处理方案

除了常规路段之外，施工过程中还存在部分特殊路段的软土路基处理需求。需要施工人员根据现场实际情况灵活制订施工计划，以有效提高施工质量。该项目在施工期间采取了以下措施。

3.1 桥台路基施工

合同段K80+480—K80+620 为桥梁工程，全长140m，由于所处地势环境较为特殊，因此在进行路基处理的过程中需要采取其他方案，以确保提高桥梁施工效果，避免后期出现不均匀沉降现象。

为此，在现场作业过程中，该项目采用了渗水性较为出色的填筑材料配合部分高强度轻量化工业废料进行台背回填，避免桥梁在施工过程中受自身重量影响而出现沉降过快的现象。并且在台背填筑过程中，该项目工作人员采用桥涵两侧同步作业的方式，以确保精准控制填筑标高参数，避免在后期出现不均匀沉降的问题。除此之外，桥台回填应采用分层填筑模式，回填厚度控制在30cm，完成压实作业之后剩余摊铺厚度以25cm 为宜。在台背施工的同时，需要设置一道0.15m 厚的无砂混凝土渗水墙，并沿墙体底部安装多个水平渗水管，以控制台后过渡段的含水量，并进一步提高桥台路基的稳定性。

3.2 横向半填半挖地段

项目K74+950 为陡坡路段，整体坡度较大，在对其路基部分进行处理的过程中需要采用横向半填半挖施工。具体实施期间需要重点展开路面压实施工，以避免路基部分出现纵向裂缝。

为此，该项目工作人员在现场施工期间采用了台阶拼接工艺，沿半填断面设置台阶，每层台阶宽度控制在2m 左右，同时保持横坡数据为1∶25～1∶5，并向台阶内侧制造2%～4%的倾斜坡度。随后在现场回填的过程中，工作人员以填方最终高度为准，设置2 道土工格栅（回填高度超过6m 的需设置3 道），随后采用分层回填工艺进行填筑施工。回填方案如表3 所示。

表3 K74+950 横向半填半挖路段路基回填方案

3.3 低填浅挖路段处理

标段内合计有8 处低填浅挖路基，其中低填路段在进行路基处理时需要在路床基础上超挖300mm 以上，随后向其基底部分填入碎石，并保证其压实率为94%以上；浅挖路段需要超挖800mm，对路基进行压实后填筑碎石，并控制其压实率为96%。

施工过程中工作人员需要首先确认作业面的中桩与边位线，并以此为参照将作业面划分为5m×6m的单元格，按照预计方案完成路基处理与回填之后，现场作业人员使用225D-3 振动压路机对作业面进行压实，要求设备最大行进速度控制在3km/h，作业期间需要保持强振数值为33.7t，弱振数值为18.2t，静压不得小于80kg/cm3。为了保证施工质量，需要使用水准仪等设备全程进行作业面标高控制。

4 结语

综上所述，本文通过对公路桥梁项目软土路基施工技术展开深入研究，强调在施工过程中不仅需要严格控制施工参数，还需要根据现场实际情况灵活调整技术方案，以有效提高施工质量，为人们创造理想的交通出行条件。