基于公路工程路基施工加固的研究
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摘要：随着社会经济的发展不断加快，公路是交通基础的重要部分，承担着正常生活的交通运输任务，所以公路的建设速度也前所未有地加快。本文简要分析公路路基施工的要求，着重介绍了公路路基的加固对策。
公路路基作为路面的基础，没有与行车和外界环境荷载直接发生作用，但承受着来自基层的荷载扩散和环境的影响。路基需要发挥的作用，必须具备足够的强度和稳定性。天然状态下的路基填料结构松散，强度与稳定性都较差，很难满足道路行车和气候荷载的作用要求，因此，对路基必须予以人工再次压实，也就是进行必要的加固，使其达到设计要求的强度与稳定性指标。
一、公路路基施工的技术要求
（一）级配砂砾垫层技术要求。级配砂砾是路面垫层较好的填料，但砂砾本身的质量优劣直接影响到垫层的作用及路面整体的工程质量，所以监理工程师应掌握对砂砾的技术要求，控制级配砂砾垫层的工程质量。这些技术要求包括：级配砂砾中砾石的压碎值应小于30%。砾石含量0.5―5cm的颗粒不得少于50%，最大颗粒不得大于6cm，级配砂砾中0.075mm的粉料数量不应大于7%，且塑性指数不应大于6，鉴于级配砂砾垫层的强度主要与颗粒级配和压实有关，所以对级配砂砾的级配应有所要求。
（二）级配砂砾垫层的施工工艺。级配砂砾垫层的施工可以分为碾压路槽、运输摊平、整形洒水、碾压和初期养护等五个工序。级配砂砾是一种松散材料，为防止遭到行车破坏，监理工程师应提醒施工单位在进行施工组织计划时，要半幅通车半幅施工方法，避免因施工造成行车混乱，使级配砂砾垫层的表面松散、平整度差和延长工期。
（三）水泥稳定砂砾基层根据施工方法。又可以分为厂拌法和路拌法两种形式。底基层可采用路拌法，上基层可采用厂拌法。水泥稳定砂砾作为高等级公路路面的基层，是路面结构中的重要组成部分，关系到路面整体强度的高低和能否保证在路面设计周期内正常使用。
（四）水泥稳定砂砾基层的施工工艺。水泥稳定砂砾基层的施工工艺有两种。路拌法施工水泥稳定砂砾基层，工序分为：初平砂砾料、洒水闷料、摆放水泥、摊平水泥、机械拌合、整型找平、碾压成型洒水养生。厂拌法施工水泥稳定砂砾基层，工序分为砂砾备料、水泥剂量、加水拌和、运料上路、摊铺碾压和洒水养生等。
（五）公路路基的级配砂砾垫层。路基复查，监理工程师在级配砂砾垫层施工前，必须对已竣工的路基进行复查验收，并向路面施工单位进行组织交接手续，交接手续应由驻地监理工程师组织，由路基、路面两个施工单位的项目经理和技术负责人参加，路基竣工后，由路基施工单位进行自检《路基自检报告》；材料试验，路面施工单位必须向监理工程师提交关于级配砂砾的各项材料试验。砂砾颗粒筛选试验，平均每半公里监理工程师在施工段上取料，送交监理工程师审查，满足级配砂砾的技术要求后，路段上的级配砂砾方可使用，砂砾容量试验，重型标准实验室。求得最佳含水量及最大密实度。
二、公路工程路基的加固的对策
（一）机械碾压法
机械碾压法是最常见的一种路基压实加固方法。该方法是用压路机、推土机、平碾、羊足碾或其他碾压机械在路基表面来回开动，利用机械自重把松散的路基土压实加固，以充分发挥路基土的强度，减少路基在行车荷载作用下产生的沉降，增大路基土的不透水性，提高路基的强度稳定性。这种压实方法常用于地下水位以上大面积填土的路基压实以及一般非饱和粘性土和杂填土地基的浅层处理。
1、碾压机理。在泥土中，在一定的压实功能下，当含水量很小时，土颗粒表面仅存在结合水膜，土颗粒间的引力很大，土颗粒间的相对移动困难，土的干密度较小。随着含水量的增加，土颗粒表面水膜逐渐增厚，颗粒间引力逐渐减小，土颗粒相互间在外力作用下容易发生相对移动，达到更密实的程度，干密度随之增加。但当含水量继续增加，超过最佳含水量以后，土颗粒孔隙中几乎充满了自由水，虽然土颗粒易于移动，但多余的水不易排出，在外力作用下，孔隙水压增加，抵消了冲击作用，阻止土粒的移动，土体反而得不到压实，干密度下降。
2、施工方法。公路填方应从最低处开始，由下向上整个路基宽度水平分层碾压。为了提高碾压效率，在碾压机械碾压之前用推土机铺土、推平，低速预压4～ 5 遍，以保证表面平实。然后用压路机采用“薄填、慢驶、多次”的方法碾压，填土厚度不得超过30 cm；碾压方向从两边逐渐压向中间，碾轮每次碾压与前次碾压后轮轮迹重叠一半左右；碾压时要控制行使速度，压实遍数不少于6 遍。每碾压完1 层后（以轮子下沉量不超过2 cm 为度），用人工或推土机拉毛，以保证层间的接合，然后继续填土碾压。当土层表面太干时，洒水湿润，使其含水量达到最佳，以保证上下土层结合良好。在路基边缘处，碾压机无法碾压之处应采用人工夯实并注意其质量控制。
（二）强夯法
加固机理。早些的理论认为，由于强夯时巨大的冲击能量，使土体产生强烈的震动和应力，从而导致土中孔隙压缩，土体局部液化，夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水顺利逐出，土体迅速固结以达到减少沉降提高承载能力的目的。目前，除了该理论对强夯机理作了解释外，还有振动波理论。振动波理论认为：强夯的特点是将机械能转换为势能，再变为动能作用于土体。在重锤作用于地基一瞬间，使土体产生强烈震动，类似了地震的震源，在地基土中产生震动波，从震源向四周传播。
（三）注浆法
注浆法是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以充填、渗透和挤密等方式赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土料或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学元素稳定性好的“结石体”。注浆方法目前常用的有4 种，分别为渗透注浆、劈裂注浆、压密注浆、喷射注浆。
注浆法的加固机理。目前，关于注浆法的加固机理有以下4 类理论.（1）渗入性注浆理论：在注浆压力作用下，浆液克服各种阻力而渗入孔隙和裂隙，压力越大，吸浆量及浆液扩散距离就越大。（2）劈裂注浆：在注浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石或土体结构的破坏和扰动，使地层中原有的孔隙或裂隙扩张，或形成新的孔隙或裂隙，从而使低透水性地层的可注性和浆液扩散距离增大。
（四）桩基加固法
桩基加固是利用制孔机械设备在软土路基中钻孔，填入加固料制成桩，桩和软土构成复合地基。加固料和土体共同作用，增加地基承载力。根据填入孔中加固料不同而分为碎石桩、生石灰桩、挤密砂桩等。
1、碎石桩。碎石桩根据成桩方式不同分锤击式碎石桩、预配式碎石桩和振冲碎石桩等。振冲碎石桩与前两种桩相比具有操作简单、施工方便、成桩效率高等特点，被广泛采用。碎石桩加固软土地基的机理是软土和碎石桩组成复合地基，一般桩体应力要比土体应力高3～5倍。碎石桩的直径一般为80～ 90cm，桩长视软土层厚度而定，一般桩长为6～8m，间距按要求的承载力通过计算确定，常按梅花或方形排列。粒径小于8cm 的碎石、卵石、砾石、矿碴等均可作为桩体填料。碎石桩顶部铺以0.5～ 1.0 m 厚的碎石垫层，一方面均布基底应力，另兼作横向排水通道。
2、挤密砂桩。挤密砂桩是在软土地基制成的孔中灌人中、粗混合砂料或砂与角砾的混合料，以振动或冲击方式挤密形成砂桩。密实的砂桩挤密了软土层形成复合地基。挤密砂桩施工若置换率很大时应避免产生地面隆起和侧向挤出，这种情况一般发生在砂桩设置于约束力很小的超软土层中。遇此情况，一是采用砂和角砾摩擦力较大的回填材料；二是采用间隔挤密的方法。
三、结语
路基施工技术难度不大，但工艺比较复杂。在施工中，会遇到各种各样不同的环境条件的制约，只要始终坚持技术标准，注意加强施工管理，强化质量意识，就一定会提高路基路面的耐久性。