軟土路基處理方法與應(yīng)用技術(shù)研究

張 志 強(qiáng)

(山西遠(yuǎn)方路橋(集團(tuán))有限責(zé)任公司,山西 大同 037006)

0 引言

當(dāng)代交通的快速發(fā)展，促進(jìn)了公路工程的建設(shè)，在近些年對(duì)公路施工技術(shù)的廣泛應(yīng)用更是促進(jìn)了路基施工理論和工藝的發(fā)展。然由于現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，在特殊地質(zhì)中進(jìn)行施工時(shí)稍有不慎便會(huì)引起工程質(zhì)量問題，拖延施工進(jìn)度。為此，越來越多的專家學(xué)者投入大量精力對(duì)特殊地質(zhì)尤其是軟土路基的處治措施進(jìn)行研究分析，提出了許多新的施工工藝。以下對(duì)軟土路基施工技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

1 軟土路基的特點(diǎn)分析

由于地質(zhì)條件的不同造成路基施工的環(huán)境復(fù)雜多樣，在山西省進(jìn)行公路建設(shè)施工時(shí)遇到的技術(shù)難題主要表現(xiàn)為軟土路基的處理。路基的施工質(zhì)量直接決定公路工程的質(zhì)量和使用年限。因此如何確保軟土中路基施工的強(qiáng)度和穩(wěn)定性成為了公路施工的重中之重。為加強(qiáng)對(duì)施工要點(diǎn)的把控，現(xiàn)對(duì)軟土的特性進(jìn)行概括。

軟土的含水量、孔隙比較大，黏性土(例如淤泥、淤泥質(zhì)土、軟黏土)在自然狀態(tài)下一般呈現(xiàn)為軟塑或流塑狀態(tài)。軟土的抗剪強(qiáng)度和承載能力都較低，并且在施工中極易發(fā)生蠕變。由于其壓縮系數(shù)較高，因此若是在施工中不采取措施對(duì)其進(jìn)行處治往往會(huì)導(dǎo)致路基過度沉降，發(fā)生失穩(wěn)致使公路不能正常使用。

2 軟土路基處理方法的技術(shù)要點(diǎn)

目前對(duì)軟土路基的處理方法從原理上可分為滑動(dòng)破壞處治和沉降處治。為加強(qiáng)軟土路基的穩(wěn)定性，一般采用墊層處理法、慢速加載法和反壓護(hù)道法對(duì)軟土進(jìn)行處理。為控制路基沉降一般采用垂直排水法進(jìn)行處理。對(duì)沉降和穩(wěn)定控制都較為有效的處理辦法是擠密砂樁法、振動(dòng)置換法和加固土樁等。下面對(duì)這些方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.1 墊層處理法的簡(jiǎn)述

山西某高速公路建設(shè)中，由于勘測(cè)發(fā)現(xiàn)某段土質(zhì)為高液限、弱膨脹的紅黏土，該段路線中紅黏土的分布極為廣泛，其局部的厚度較大，地下水位的幅度變化也較大。因此，針對(duì)該地質(zhì)的特殊性，為減少水位變化對(duì)路基的破壞作用，提高路基底部的透水性，決定在施工時(shí)采用片石、碎石墊層對(duì)路基進(jìn)行處理。其機(jī)械準(zhǔn)備如表1所示，人員配置如表2所示。

表1 機(jī)械用量表

表2 人員配備情況

施工前首先對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行校核，并對(duì)中線和坡腳進(jìn)行復(fù)核、驗(yàn)收。之后將路基范圍內(nèi)原有的樹根、地表土等進(jìn)行清理。之后為避免施工中路基泛水，還采用推土機(jī)、壓路機(jī)進(jìn)行了整平和碾壓。待路基的頂面達(dá)到穩(wěn)定不再發(fā)生下沉且無明顯的輪跡時(shí)可進(jìn)行片石墊層的鋪設(shè)。由于現(xiàn)場(chǎng)中土質(zhì)情況的差異性，因此通常根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)路段的壓實(shí)遍數(shù)進(jìn)行確定。為施工運(yùn)輸方便，對(duì)片石材料料源的距離應(yīng)進(jìn)行控制，以不中斷鋪設(shè)施工為原則。在進(jìn)行施工時(shí)應(yīng)注意石塊的級(jí)配問題，當(dāng)級(jí)配較差、粒徑較大時(shí)，需在石塊的縫隙間填入石渣，務(wù)必保證將縫隙填滿。之后進(jìn)行碎石填筑，碎石一般由巖石或礫石軋制而成，需保證碎石墊層的潔凈性并具有較高的強(qiáng)度。在路基施工中應(yīng)保證石料強(qiáng)度的一致性，杜絕摻和軟質(zhì)巖石。碎石層鋪設(shè)時(shí)需要根據(jù)壓實(shí)度要求，進(jìn)行分層鋪設(shè)。為保證碎石層的施工質(zhì)量，需安排專業(yè)人員對(duì)施工過程進(jìn)行監(jiān)督，并對(duì)壓實(shí)沉降、空隙進(jìn)行檢測(cè)。

墊層處理法主要應(yīng)用于施工現(xiàn)場(chǎng)中存在地表水或土層松軟過濕，其原理是加快軟土層的固結(jié)速度，加速地基沉降，從而加強(qiáng)地表層的強(qiáng)度，防止地基局部受剪發(fā)生變形。

2.2 垂直排水法

目前垂直排水法施工工藝中主要使用塑料排水板進(jìn)行排水。塑料排水板的單孔過水?dāng)嗝婧艽螅潘^程較為暢通，且具有很好的耐久性。在高速公路某標(biāo)段也采用了該措施對(duì)軟土路基進(jìn)行了處理。其施工工序如下：首先使用專業(yè)的插板機(jī)將塑料排水板用套管壓入土中，待到達(dá)預(yù)定的深度后，松開排水板并將套管向上拔起，將排水管留在水中，并在地面20 cm處將排水板切斷。在插入排水板的過程中應(yīng)留意排水板的濾水膜，避免濾水膜的損壞影響到路基的施工質(zhì)量。之后需用砂將剛才施工中留下的孔洞進(jìn)行回填。需注意不得使用土來完成回填，以免影響到排水板的排水效果。

2.3 擠密砂樁法

擠密砂樁是極為有效果的軟土處治方法，具有施工周期短、穩(wěn)定性高、沉降小的特點(diǎn)。主要是通過較強(qiáng)的沖擊力將砂、石等強(qiáng)度較強(qiáng)的材料打入軟土中，從而形成復(fù)合型基礎(chǔ)，整體改善了軟土地基的強(qiáng)度，減少了公路施工和運(yùn)營(yíng)期間的沉降量。比塑料固結(jié)的方法更為有效，施工時(shí)間更短。但對(duì)材料和施工有著較高的要求。其材料主要是風(fēng)化的碎石或砂礫石，具有很低的含泥量。在施工前還需通過成樁試驗(yàn)來確定水壓、電流等相關(guān)參數(shù)來完成對(duì)施工的控制。在施工中對(duì)質(zhì)量的要求如表3所示。

表3 碎石樁施工質(zhì)量要求

其中密實(shí)度檢測(cè)的頻率不小于2%，并采用動(dòng)力觸探進(jìn)行測(cè)試，擊數(shù)和貫入量要求分別為5次和100 mm。

除上述介紹外有時(shí)還會(huì)采用換填、拋石填筑、盲溝、石灰淺坑等方法對(duì)軟土進(jìn)行處理，在此不再一一詳述。

3 軟土路基處理方法的建議

軟土路基由于其含水量大、固結(jié)系數(shù)大、容易受到擾動(dòng)發(fā)生較大的沉降，因此不能直接應(yīng)用于路基填筑。但由于軟土路基的種類較多，因此在實(shí)際的工程中還需根據(jù)實(shí)際的條件、路基的形式及當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境，選擇合適的措施對(duì)軟土進(jìn)行處理?，F(xiàn)總結(jié)了幾點(diǎn)施工建議，希望能為同行提供借鑒。

1)在施工進(jìn)行前需對(duì)地基進(jìn)行測(cè)量，確定軟土的含水率及其覆蓋面積。若是發(fā)現(xiàn)地基中存在液化現(xiàn)象，必須對(duì)其進(jìn)行壓實(shí)和排水，需從整體上改善軟土性質(zhì)，提高軟土地基的承載力。

2)需根據(jù)道路等級(jí)和性質(zhì)的不同，根據(jù)相應(yīng)的施工技術(shù)規(guī)范要求，對(duì)路基進(jìn)行處理。對(duì)于等級(jí)較高的路基需嚴(yán)格進(jìn)行沉降的控制并按照施工工序進(jìn)行施工。但對(duì)于低等級(jí)的路基可先進(jìn)行路面的鋪設(shè)，待沉降達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后再采取措施加強(qiáng)路基的穩(wěn)定性。

3)必須充分考慮到施工環(huán)境和施工條件對(duì)路基質(zhì)量的影響。在公路建設(shè)期內(nèi)應(yīng)嚴(yán)格地對(duì)施工材料、機(jī)械進(jìn)行管理，并不定時(shí)地進(jìn)行抽查。而且由于軟土地基容易受到周圍環(huán)境的干擾致使結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使承載能力發(fā)生變化，因此需注意周邊環(huán)境的噪聲和振動(dòng)情況。綜合分析后再根據(jù)適用性原則對(duì)地基進(jìn)行處理。