摘要 由于山區(qū)特有的濕陷性軟土具有含水量高、孔隙比大等特征，容易導(dǎo)致公路路基發(fā)生變形或沉陷等問題，嚴(yán)重威脅山區(qū)公路的通行安全，對此，文章研究了一種針對山區(qū)公路濕陷性軟土路基防變形的加固施工技術(shù)。通過設(shè)計一種基于動靜力聯(lián)合排水固結(jié)法的軟土路基防變形加固施工方案，利用強(qiáng)夯法進(jìn)行動力排水固結(jié)施工，再采用增設(shè)排水體法進(jìn)行靜力排水固結(jié)施工，實現(xiàn)對山區(qū)公路濕陷性軟土路基的防變形加固處理。實際應(yīng)用結(jié)果表明，濕陷性軟土路基最終沉降量為18.2 cm，滿足山區(qū)公路路基沉降值規(guī)定要求。

關(guān)鍵詞 山區(qū)公路；軟土路基；濕陷性；防變形；加固施工

中圖分類號 U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）04-0105-03

0 引言

在山區(qū)與丘陵地區(qū)，公路施工現(xiàn)場地質(zhì)條件較差、氣候環(huán)境惡劣，易遇到大量的濕陷性軟土路基，為公路路基施工帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。濕陷性軟土是一種在壓力作用下易發(fā)生變形和塌陷的土壤，具有含水量高、強(qiáng)度低、壓縮性大等方面的特征，對公路路基的安全性和穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。受濕陷性軟土地質(zhì)特點的影響，公路路基常出現(xiàn)不均勻沉降、路面開裂、路基塌陷等問題，開展山區(qū)公路濕陷性軟土路基防變形加固施工技術(shù)研究，對于提高公路建設(shè)的質(zhì)量和安全性具有重要的現(xiàn)實意義。王安輝等^[1]人提出利用工業(yè)廢渣基固化劑進(jìn)行軟土路基加固施工，加固效果顯著；鄭莉嬋等^[2]人將陀螺樁技術(shù)與排水固結(jié)法結(jié)合在一起，對軟土地基進(jìn)行加固處理，在抵抗軟基變形方面具有良好表現(xiàn)。從現(xiàn)有研究來看，我國針對軟土路基防變形加固施工技術(shù)的研究已經(jīng)取得一定成果，但從實踐工程施工經(jīng)驗總結(jié)來看，進(jìn)行軟土路基加固施工時還需要綜合考慮成本與環(huán)保等因素。該文以減少成本、保護(hù)環(huán)境及簡易操作為目標(biāo)，研究一種山區(qū)公路濕陷性軟土路基防變形加固施工技術(shù)，希望為同類山區(qū)公路路基的加固施工提供參考。

1 濕陷性軟土路基防變形加固施工技術(shù)設(shè)計

1.1 軟土路基防變形加固方案設(shè)計

山區(qū)公路濕陷性軟土路基防變形加固施工技術(shù)中常采用強(qiáng)夯施工工藝、增設(shè)豎向排水體的加固工藝等^[3]，山區(qū)公路軟土路基土體性質(zhì)復(fù)雜，導(dǎo)致單一的加固施工技術(shù)無法完全滿足山區(qū)公路濕陷性軟土路基的防變形加固處理需求，所以該文在綜合考慮不同加固工藝的前提下，設(shè)計一種基于動靜力聯(lián)合排水固結(jié)法的濕陷性軟土路基防變形加固方案^[4]。排水固結(jié)法是通過一定手段將濕陷性軟土路基土體中的水慢慢排出，促使土體發(fā)生固結(jié)現(xiàn)象，從而達(dá)到防變形加固目的。其中，動力排水固結(jié)法主要包括井點降水、強(qiáng)夯等方法，這類方法雖然可以達(dá)到軟土路基加固目的，但會造成軟土路基土體孔隙水壓力驟升，且短時間內(nèi)無法消除；靜力排水固結(jié)法主要包括增設(shè)排水體、設(shè)置盲溝等方法，這類方法的施工步驟煩瑣且施工周期較長。因此，單一的動力與靜力排水固結(jié)法均不能很好地加固處理軟土路基。綜合考慮山區(qū)公路濕陷性軟土路基防變形加固施工的實際情況以及設(shè)計需求，該文采用了強(qiáng)夯法結(jié)合增設(shè)排水體法的動靜力聯(lián)合排水固結(jié)法，進(jìn)行濕陷性軟土路基防變形加固施工，下面將針對主要施工工序作詳細(xì)描述。

1.2 動力排水固結(jié)施工

在山區(qū)公路濕陷性軟土路基防變形加固的動力排水固結(jié)施工工序中，該文采用了強(qiáng)夯法^[5]。首先選擇履帶吊車、推土機(jī)、裝載機(jī)及夯錘作為強(qiáng)夯施工的主要設(shè)備。然后根據(jù)山區(qū)公路濕陷性軟土路基防變形加固施工現(xiàn)場實際情況，確定強(qiáng)夯施工的主要參數(shù)，一是夯錘的落距，該文主要依照式（1）所求最佳夯擊能來確定落距：

式中，f——山區(qū)公路濕陷性軟土路基強(qiáng)夯施工的最佳夯擊能；G——夯擊錘的重量；H——夯擊錘的落距；S——夯擊錘的底面積；σ——軟土路基土體的干容重。在實際施工中，如果將夯擊錘提升至不同的高度進(jìn)行夯擊，那么錘體對軟土路基土體造成的夯擊能也是不同的，所以該文根據(jù)所選夯擊錘設(shè)計參數(shù)與最佳夯擊能，即可求出夯擊錘的落距。二是夯擊次數(shù)與遍數(shù)，這兩個參數(shù)對軟土路基土體的夯擊加固效果影響明顯，通常夯擊次數(shù)與遍數(shù)越多，軟土路基土體的夯實效果越強(qiáng)，但如果夯擊次數(shù)與遍數(shù)過高，土體壓縮至極限后不再變化，會影響夯擊加固施工效率。所以，該文結(jié)合山區(qū)公路濕陷性軟土路基防變形加固的實際需求，采用兩遍點夯、一遍滿夯相結(jié)合的方式進(jìn)行夯擊施工，再根據(jù)土體有效夯實系數(shù)最終確定夯擊的次數(shù)，再按照上述設(shè)計參數(shù)，對山區(qū)公路濕陷性軟土路基開展強(qiáng)夯施工^[6]。先以點夯的形式在軟土路基施工現(xiàn)場沿著夯擊點進(jìn)行一遍夯擊，一遍夯擊結(jié)束后，再沿著與第一遍夯擊點位置不同的點位進(jìn)行第二遍的點夯，這兩次點夯的夯點具體如圖1所示。

在兩遍點夯完成后，即可在山區(qū)公路濕陷性軟土路基防變形加固施工區(qū)域內(nèi)進(jìn)行一遍滿夯，滿夯過程中各夯印之間相互搭接1/3。當(dāng)夯錘的夯擊次數(shù)與夯擊遍數(shù)達(dá)到設(shè)計要求，并且能夠同時滿足夯坑周圍地面不過度隆起的條件后，即可停止夯擊施工。后續(xù)再對山區(qū)公路濕陷性軟土路基防變形加固施工現(xiàn)場進(jìn)行檢查，確保路基的土層結(jié)構(gòu)未被破壞后，才能進(jìn)行下一道工序的施工。

1.3 靜力排水固結(jié)施工

在山區(qū)公路濕陷性軟土路基防變形加固的靜力排水固結(jié)施工工序中，該文采用了增設(shè)排水體法的施工方案^[2]。首先進(jìn)行排水體的選擇，一般情況下，針對山區(qū)公路濕陷性軟土路基加固處理施工中都會采用袋裝砂井與塑料排水板作為排水體，但袋裝砂井對砂料質(zhì)量要求嚴(yán)格且固結(jié)質(zhì)量比較難以控制。但由于塑料排水板是一種由芯板、濾膜等部件構(gòu)成的排水體，它不僅排水效果極佳，而且質(zhì)量更容易得到控制，所以該文選擇塑料排水板作為山區(qū)公路濕陷性軟土路基防變形加固的排水體^[7]。然后，確定排水體的布置形式與布置間距，綜合考慮山區(qū)公路濕陷性軟土路基的特征和山區(qū)環(huán)境的實際情況，擬選擇梅花形的方式予以布置，具體如圖2所示。

基于圖2所示的排水體布置形式，該文根據(jù)式（2）來計算排水體的布置間距，計算公式為：

式中，D₀——塑料排水板的有效排水直徑；D₁——塑料排水板的間距；w、h——塑料排水板的寬度與厚度。通過式（2）的聯(lián)立計算即可獲取排水體的間距。確定了排水體的布置形式與間距后，即可進(jìn)行插設(shè)塑料排水板施工。首先檢驗排水板質(zhì)量，確保無問題后將塑料排水板與插板機(jī)進(jìn)行安裝，再進(jìn)行施工現(xiàn)場的樁位測量放樣，然后控制插板機(jī)移機(jī)定位。為了避免排水板插設(shè)出現(xiàn)問題，需要確保插板機(jī)的垂直度滿足施工標(biāo)準(zhǔn)，在插板機(jī)定位精度達(dá)到要求后，即可開啟插板機(jī)進(jìn)行塑料排水板的插設(shè)，再將排水板樁管下插至軟土路基的不透水層位置，上拔樁管至下端離地1 m左右的位置。在排水板插入軟土路基后，還應(yīng)將外露多余的排水板進(jìn)行切割，只需留下0.2 m左右的控制長度，最后，進(jìn)行排水板樁孔的回填處理。

2 實際工程應(yīng)用分析

2.1 工程概況

該文研究的軟土路基防變形加固施工技術(shù)實際應(yīng)用區(qū)域位于重慶市黔江區(qū)正陽至青杠二級公路建設(shè)工程項目，公路路基寬度為12 m，其中，ZK2+100～ZK2+500段的路基穿越農(nóng)田地段，需要處理的軟弱路基長度為400 m。根據(jù)前期地勘資料及實地勘察得知，場地土層巖性特征復(fù)雜，屬第四紀(jì)沖洪積層，具體土層巖性特征與物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

如表1所示，該段路基施工現(xiàn)場土層的地質(zhì)條件復(fù)雜，第Ⅱ?qū)印⒌冖髮蛹暗冖魧拥奶烊缓颗c孔隙比均較大，屬于濕陷性軟弱土層，嚴(yán)重威脅公路路基的安全與穩(wěn)定性，所以應(yīng)用該文研究的施工技術(shù)，按照文中上述內(nèi)容展開該山區(qū)公路濕陷性軟土路基的防變形加固施工。

2.2 加固效果檢測

在利用該文研究的施工技術(shù)進(jìn)行山區(qū)公路濕陷性軟土路基的防變形加固施工時，為檢測軟土路基的加固效果，從而判斷該文研究的施工技術(shù)是否具有合理性與實用性，需要進(jìn)行施工監(jiān)測。結(jié)合工程的實際情況，該文以路基沉降量為變形監(jiān)測指標(biāo)，并采用式（3）計算出軟土路基的理論沉降量：

式中，Y_t——在t時的軟土路基沉降量實測值；η——經(jīng)驗系數(shù)；t——工期；Y₀——待定的山區(qū)公路濕陷性軟土路基理論沉降量。如式（3）所示，軟土路基理論沉降量Y₀為未知數(shù)據(jù)，將獲取的實測數(shù)據(jù)Y_t代入公式，即可求出任意工期下的軟土路基沉降量理論值?；谏鲜鰞?nèi)容，該次山區(qū)公路濕陷性軟土路基的防變形加固施工的沉降監(jiān)測歷時500 d，要求每隔50 d進(jìn)行一次監(jiān)測，以統(tǒng)計軟土路基沉降量的實測值并計算理論值，具體數(shù)據(jù)如圖3所示。

根據(jù)圖3所示的山區(qū)公路濕陷性軟土路基沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)可以得知，在動、靜力聯(lián)合作用下的排水固結(jié)法施工過程中，由于濕陷性軟土路基會受到外力作用影響，導(dǎo)致其沉降量會隨工期的推移而逐漸增長，但總體增長趨勢會越來越小，直至趨于穩(wěn)定狀態(tài)即停止，表示此時的軟土路基土體已經(jīng)達(dá)到了固結(jié)穩(wěn)定狀態(tài)，路基沉降量也已經(jīng)達(dá)到了最大值，最終軟土路基沉降量的實測值為18.2 cm，與理論值之間相差極小，誤差值僅為0.4 cm。由此可以說明，山區(qū)公路濕陷性軟土路基加固施工質(zhì)量良好，進(jìn)一步表明該文研究的施工技術(shù)可以有效防止軟土路基的變形。

3 結(jié)束語

該文對山區(qū)公路濕陷性軟土路基的防變形加固施工技術(shù)進(jìn)行了深入研究，提出了基于動、靜力聯(lián)合排水固結(jié)法的防變形加固方案和施工技術(shù)措施。文中詳細(xì)介紹了軟土路基防變形加固施工工序，并依托黔江區(qū)正陽至青杠二級公路建設(shè)工程實際項目，對設(shè)計的軟土路基防變形加固施工技術(shù)的可行性進(jìn)行了驗證，得出了該文研究的基于動、靜力聯(lián)合排水固結(jié)法的防變形加固措施不僅可以有效提高山區(qū)公路濕陷性軟土路基的安全性和穩(wěn)定性，也可以為同類型山區(qū)公路路基的加固施工提供有益參考。

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收稿日期：2023-12-06

作者簡介：曾華明（1965—），男，本科，高級工程師，研究方向：道路與橋梁施工質(zhì)量監(jiān)督管理。