高速公路工程軟土路基的施工技術(shù)研究

班定成

摘 要：在科技不斷進步、不斷發(fā)展的時代，由于汽車軸載也逐漸向重型化發(fā)展，以至于高速公路上的軟土路基成為了影響安全的重要隱患。為引起高速公路工程施工方的足夠重視，文章針對目前軟土路基工程施工的現(xiàn)狀，深入研究軟土路基的施工技術(shù)，根據(jù)高速公路中軟土路基的特殊性，對施工技術(shù)的現(xiàn)狀和技術(shù)要求，以及幾種技術(shù)施工方法等進行深入分析，提高了高速公路的工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：凍結(jié)法 豎向排水固結(jié)法 軟土路基

1.高速公路工程軟土路基概況

1.1概念闡述

軟土路基主要由粘土和粉土等細微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機質(zhì)土、泥炭以及松散砂等土層構(gòu)成。一般有以下兩種情況會導(dǎo)致公路路基軟化：（1）公路路基的排水系統(tǒng)不完善，有時甚至存在高度差的問題，這就導(dǎo)致在高速公路路基施工中，極有可能在路基中存有外界水例如雨水等的情況，因外界水長時間的堆積導(dǎo)致路基的內(nèi)部出現(xiàn)滲漏，內(nèi)部結(jié)構(gòu)長時間受外界水的浸潤，致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最終軟化。（2）公路路基周邊存在很高的地下水位。由于極多的水分存在于軟土路基的內(nèi)部，地下水在軟土結(jié)構(gòu)中排出或者迅速地流動，導(dǎo)致其土質(zhì)逐漸軟化。軟土路基與常規(guī)路基相比，軟土路基更容易變形。因此，在施工過程中，必須對軟土路基進行長時間、大力度的碾壓，確保施工路基的密實程度。

1.2解析影響到軟土路基的重要因素

1.2.1路基的因素

在制定軟土路基的作業(yè)施工方案時，必須要清楚的了解、熟悉路基的實際情況，并對軟土進行細致、嚴謹?shù)胤治?。在處理具有粘性的路基軟土?xí)r，為了最大限度地降低對路基的作用效果，增強路基的沙土性，一般選用壓實法來處理。對于處理砂土層期間的軟土，一般選用擠密砂樁法進行處理。

1.2.2道路的因素

隨著經(jīng)濟、社會的發(fā)展，道路建設(shè)的質(zhì)量在當(dāng)今社會顯得尤為重要。只有提升軟土路基的施工質(zhì)量，才會更好地提升道路施工的質(zhì)量。相對于那些偏僻、車流量少的道路，并且沒有規(guī)定特殊要求，出于對施工成本的考慮，一般采用簡單鋪設(shè)的方法來進行簡易路面的鋪設(shè)。除此之外，還必須認真考慮交通道路的寬度、路堤的高度，還有道路路基的粘土層等因素。大多數(shù)情況下，路基高度的高低直接影響道路路基的沉降。

1.2.3周圍環(huán)境的因素

在施工階段，需要重點對周圍環(huán)境中的噪聲、振動、地下水位等因素進行逐項分析，確保施工現(xiàn)場的安全。如果在施工的現(xiàn)場有建筑物的存在，通常情況下，一定要正確地遵循科學(xué)的施工標(biāo)準，把控好路基的沉降量，最大限度地避免出現(xiàn)路面隆起的問題。如果在施工階段出現(xiàn)了道路沉降、路面隆起等的狀況，要盡可能地縮小影響范圍。并要做好當(dāng)?shù)孛癖姷慕忉?、協(xié)調(diào)、安撫工作，綜合考慮，選擇一個科學(xué)、合理、利民的解決方案。

2.高速公路軟土路基的成分構(gòu)成及主要特征

由于軟土路基主要由粘土顆粒群和淤泥構(gòu)成，因此，其具有孔隙度大、含水量高的特征，少部分還會含有有機物。在地質(zhì)環(huán)境的差異下，這些物質(zhì)將下沉，變?yōu)樾鯛罱Y(jié)構(gòu)。一般情況下，軟土路基的孔隙比大約在1～2的范圍內(nèi)，并且含水量大約會達到35～80%左右。同時，軟土路基還會在剪應(yīng)力的作用下出現(xiàn)剪切變形，嚴重造成抗剪強度的下降，具有明顯的流變性，并且會在結(jié)束軟土路基的固結(jié)沉降之后，很容易再次發(fā)生軟土的固結(jié)沉降，也大大增加了施工的難度。

因為軟土具有明顯的結(jié)構(gòu)性，所以在震動或擠壓的作用下，軟土?xí)ν寥乐械男鯛罱Y(jié)構(gòu)造成了一定破壞，并且在一定程度上降低了土壤的強度，甚至?xí)霈F(xiàn)土壤流動的狀態(tài)。在受到破壞后，隨著時間的逐漸發(fā)展，軟土的強度也會慢慢恢復(fù)到原先的狀態(tài)。通常情況下，軟土的液限指數(shù)與其壓縮性是呈正比的聯(lián)系，所以，一些壓縮性好但滲透性不太理想的軟土，在經(jīng)過一定的時間后，其重量和負荷才會得到一定程度的恢復(fù)。我國軟土的一般抗剪強度不太理想，天然軟土在不排水的情況下抗剪強度通常要<20kPa，但軟土內(nèi)的摩擦角大概在>20°且<30°的范圍之內(nèi)。一般來說，軟土固結(jié)的速度與抗剪強度呈正比，軟土路基通過荷載的作用，可以達到排水固結(jié)的效果，同時軟土路基的抗剪強度也會大大增加，通常情況下，排水固結(jié)的速度越快，相對應(yīng)的強度效果就越好。

3.軟土路基的施工技術(shù)措施

3.1凍結(jié)法

凍結(jié)法是利用人工制冷技術(shù)，使地層中的水結(jié)冰，把天然的巖土變成凍土，增加其強度和穩(wěn)定性，隔絕地下水與地下工程的聯(lián)系，以便在凍結(jié)壁的保護下進行施工。其工作原理是采用二氧化碳膨潤土和液態(tài)氮等方式，或采用液壓系統(tǒng)與機械制冷設(shè)備相互連接，讓冷卻液在土壤中進行流動，促使軟濕土逐漸進行凍結(jié)，在提升土體的強度的同時，極大地降低了土壤的壓縮性。凍結(jié)法可以應(yīng)用于各類土壤得施工之中，在挖掘深度>7～8m或者地下水位偏低的時候，這種方法極大地提高了施工效率。

3.2鋪墊材料的方法

通常在軟土路基施工中，為了提升路基的承載能力，降低路基出現(xiàn)不均勻沉降的概率，會考慮將土工織物作為鋪墊材料，將其鋪墊在軟土路基的表面。土工織物是一種具有連續(xù)性良好、耐腐蝕性而且抗拉強度高的材料，大部分的土工格柵和機織土工布都可以運用于軟土路基的施工鋪墊上，而且其具有分離、排水、反過濾等功能。

3.3添加劑方法

在軟土路基施工過程中，針對軟土路基中以粘性土壤為主要成分的部分，在施工時可以將添加劑摻進粘土土壤中，通過添加添加劑，不僅提高了軟土路基的強度，還將路基土的壓縮性提高。生石灰作為一種公認的添加劑，在軟土路基的施工中應(yīng)用廣泛，這不僅僅可以促進軟土的固結(jié)，還可以減少土壤的含水量，從而使軟土路基逐漸穩(wěn)定。

3.4豎向排水固結(jié)法

在軟土路基施工過程中，遇到填土地基或者大密度飽和軟土的問題，可以選用排水固結(jié)的方式進行處理。有效防止了軟土地基的不均勻沉降問題，大大提高了土壤的強度和土體的承載能力。排水固結(jié)法的原理是地基在荷載的作用下，工作人員通過布置豎向排水井，同時啟動加壓系統(tǒng)，配合使用壓力吸抽氣的滲流電場，使土中的孔隙水被慢慢排出，孔隙比減小，地基發(fā)生固結(jié)變化，地基土的強度逐漸增長。常見的排水固結(jié)方法有堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、電滲排水法等。

3.5水泥攪拌樁加固方法

在施工過程中，還可以運用水泥攪拌樁加固法進行路基加固。其工作原理是：利用水泥作為固化劑，通過特制的攪拌機械，在地基深處將軟土和固化劑強制攪拌，使固化劑與軟土之間產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，形成高強度的復(fù)合地基，并加強對高度、深度以及水平面深度的控制，使攪拌機在接樁中與噴粉樁重疊并且高度達到1m以上，同時，還要把固化劑用量控制在1%之內(nèi)。使軟土結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質(zhì)凝膠顆粒。這種方法在很大程度上提升了土體的整體強度，并保障了軟土地基的承載能力。在施工完畢后，首先將鉆頭提離地面，然后打開空氣壓縮機，清理管道內(nèi)部與噴嘴的殘留物，最后移動樁機。水泥攪拌樁法按照施工方式的差別分為干法施與室濕法。

3.6振密、擠密法

在進行軟土路基處理中，可以運用機械夯實和機械壓縮的方法壓實土壤，還可以通過打樁機振動或沖擊人工填土或松散的砂性土，從而將土壤內(nèi)的填充材料變?yōu)闃扼w，同時，在擠壓周圍砂性土壤的同時，還可以達到振動壓實周圍土壤的效果，進而提升軟土密實度和土體的密度，不僅避免了地基發(fā)生不均勻沉降，還有效提升了路基土的穩(wěn)定性與承載力。

4.結(jié)束語

綜上所述，在高速公路施工期間，軟土路基大大提高了公路建設(shè)的難度。因此，應(yīng)該針對高速公路中的軟土路基進行科學(xué)的改造，相關(guān)的工作人員還要加強理論知識的學(xué)習(xí)，并在實際施工過程中積累經(jīng)驗，敢于創(chuàng)新，應(yīng)用更加科學(xué)的施工技術(shù)進行高速公路工程軟土路基的施工，努力提升高速公路的工程質(zhì)量。

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