高速公路軟土路基施工技術(shù)研究

何明軍

高速公路軟土路基施工技術(shù)具有一定的復(fù)雜性，對軟土路基沉降程度和固結(jié)情況進(jìn)行有效控制，可為高速公路工程的施工質(zhì)量提供基礎(chǔ)保障，對于高速公路運營的安全性和降低維護(hù)成本具有重要影響。文章介紹了高速公路軟土路基施工的主要特點和相關(guān)技術(shù)，并研究了高速公路軟土路基施工的處理過程。

高速公路;軟土路基;施工

U416.1-A-04-011-3

0?引言

軟土路基的清淤、排水、沉降和固結(jié)的技術(shù)問題一直以來都是高速公路施工中主要面臨的難題，這是由于軟土路基施工區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軟土沉降不均，且多數(shù)軟土結(jié)構(gòu)在沉降過程中表現(xiàn)為無任何規(guī)律，這對高速公路施工提出了較大的挑戰(zhàn)。已有較多專家和學(xué)者開展了多項具體試驗，在高速公路的軟土路基施工中形成了一套獨立的、可行的技術(shù)體系，一方面聚焦在軟土路基的含水量、土質(zhì)強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度上，另一方面嘗試并實施了具體的解決方案，如使用較為先進(jìn)的凍結(jié)技術(shù)、鋪墊技術(shù)等，旨在不斷解決高速公路軟土路基施工中的一系列問題，逐步強(qiáng)化軟土路基的結(jié)構(gòu)載荷能力，保證高速公路工程整體施工的效率和質(zhì)量。

1?高速公路軟土路基施工的主要特點

1.1?含水量較高

軟土一般由黏土顆粒物及淤泥等成分構(gòu)成。軟土路基通常具有較大的孔隙，因此，高速公路軟土路基的施工中含水量較高屬于主要特點，且軟土路基中部分有機(jī)物在各類地質(zhì)結(jié)構(gòu)中呈現(xiàn)為絮狀結(jié)構(gòu)。軟土路基一般含水量在40%～80%左右，由于剪力的作用使得軟土形變較為突出，軟土的固結(jié)沉降將反復(fù)發(fā)生，對高速公路的交通安全帶來十分不利的影響[1]。

1.2?土質(zhì)強(qiáng)度低

軟土路基的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較差，當(dāng)發(fā)生擠壓或震動后，軟土路基的絮狀結(jié)構(gòu)將發(fā)生很大的破壞，使軟土路基的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)一步降低，情況嚴(yán)重時還會發(fā)生流動，在經(jīng)過一定的擾動之后，軟土的強(qiáng)度將隨時間的變化而逐漸恢復(fù)。此外，軟土路基的土質(zhì)結(jié)構(gòu)也具有較高的壓縮性和較差的滲透性等特點，其壓縮模量一般在4 Pa以上，壓縮性和液限指數(shù)成正比關(guān)系。

1.3?抗剪強(qiáng)度低

軟土路基的抗剪強(qiáng)度很低，在自然軟土結(jié)構(gòu)中，非排水的抗剪強(qiáng)度在20 MPa以下，內(nèi)摩擦角一般介于20°～35°之間。因此，載荷情況下或排水固結(jié)情況下的抗剪強(qiáng)度將發(fā)生顯著變化，當(dāng)排水固結(jié)速度變快時，軟土路基抗剪強(qiáng)度將有很大的提升空間。

高速公路軟土路基施工的主要特點如表1所示。

2?高速公路軟土路基施工主要技術(shù)分析

2.1?凍結(jié)技術(shù)

凍結(jié)技術(shù)主要通過添加液態(tài)氮或二氧化碳的措施來使軟土路基膨潤。隨著建筑工程施工技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段出現(xiàn)了密閉式液壓系統(tǒng)技術(shù)，即通過制冷設(shè)備與密閉式液壓系統(tǒng)相連接，實現(xiàn)軟土內(nèi)部冷卻液循環(huán)、流動的過程，進(jìn)而達(dá)到凍結(jié)濕土的目的，這在一定程度上提高了軟土路基的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

對于挖土深度>8 m或較低地下水位的施工，凍結(jié)技術(shù)通常是一種較為有效的措施，在軟土路基的施工中能夠達(dá)到預(yù)期的施工效果[2]。

2.2?鋪墊技術(shù)

在國內(nèi)目前的軟土路基常規(guī)施工中，對于路基表層部分通常使用一定的鋪墊材料，這對土工織物的工程性能提出了較高的要求，例如土工織物應(yīng)具有較高的抗拉度和耐腐蝕性，且應(yīng)具有相應(yīng)的連續(xù)性和便捷性。鋪墊技術(shù)在軟土路基施工中的有效運用，能夠有效減少填方后路基發(fā)生沉降的情況。另外，土工織物的合理鋪墊也能夠增強(qiáng)路基的載荷能力。土工織物主要由土工布以及格柵組成，將土工布和格柵共同鋪墊在軟土路基表層，具有一定的隔離和排水功用，對于反過濾和路基結(jié)構(gòu)性能的增強(qiáng)也具有一定效果。

2.3?外加劑技術(shù)

在黏性土質(zhì)的軟土路基施工中，外加劑的使用較為常見，主要是添加在軟土路基表面的黏土層中。添加劑可提高軟土路基的抗壓縮性能，降低軟土中的含水量，提高軟土的積聚能力，使軟土發(fā)生化學(xué)性固結(jié)，綜合提高軟土路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。常見的添加劑有生石灰、熟石灰和水泥等[3]。

2.4?排水固結(jié)技術(shù)

在飽和度較大的軟土路基施工中，排水固結(jié)技術(shù)較為常用。排水固結(jié)技術(shù)主要是通過在天然地基設(shè)置排水措施，由建筑結(jié)構(gòu)的自重來分層增壓，逐漸排除軟土中的孔隙水，使軟土達(dá)到固結(jié)和均勻沉降的施工效果。該技術(shù)是穩(wěn)固軟土地質(zhì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的有效方法，綜合排水固結(jié)技術(shù)和密閉式加壓技術(shù)能夠使軟土路基中的水分快速排出，提高排水的效率，增強(qiáng)軟土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，減少軟土路基的不均勻沉降，提高載荷能力。此外，常用的固結(jié)技術(shù)還包括真空預(yù)壓技術(shù)、堆載預(yù)壓技術(shù)以及電滲排水技術(shù)等。

2.5?振密擠密技術(shù)

振密擠密技術(shù)是一種傳統(tǒng)的施工技術(shù)，使用爆破、振動和夯實等措施使土質(zhì)結(jié)構(gòu)密實，增強(qiáng)軟土路基的抗剪強(qiáng)度。振密擠密技術(shù)分為縱向和橫向兩個分支，對于滲透性較差的軟土路基施工十分適用。施工過程中對于設(shè)備的要求不高，加固施工材料用量較少，是軟土路基施工中首選的固結(jié)技術(shù)。但振密擠密技術(shù)在軟土路基的施工過程中可能引發(fā)對周邊環(huán)境的各類不良影響，如造成施工周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞等[4]。

高速公路軟土路基施工主要技術(shù)分析如表2所示。

3?高速公路軟土路基施工處理及驗收流程

3.1?軟土路基施工處理

結(jié)合上述高速公路軟土路基施工的主要特點和技術(shù)，在高速公路軟土路基的施工處理過程中，應(yīng)考慮施工區(qū)域的淤泥厚度，采用適合的軟土路基施工技術(shù)。具體來說，高速公路的軟土路基施工處理過程分為施工的準(zhǔn)備階段和處理階段。在高速公路軟土路基的處理中應(yīng)對所用的施工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)檢查，包括施工機(jī)械的運行工況、質(zhì)檢報告等，保證工程的順利進(jìn)行，杜絕使用不合格的施工機(jī)械設(shè)備入場施工。對高速公路軟土路基的施工填料進(jìn)行抽樣監(jiān)測，以保證施工原料的質(zhì)量。對于高速公路軟土路基的施工流程應(yīng)進(jìn)行規(guī)范，明確各個施工階段的具體分工和任務(wù)，明確相關(guān)單位和責(zé)任人的具體職能，保障

工期節(jié)點進(jìn)度和施工效率，做好施工前期的規(guī)劃工作，為工程整體質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。對于高速公路路基施工過程中遇到的一些難題，如淤泥厚度大、水位高等影響施工現(xiàn)場排水的因素，應(yīng)做好以下施工預(yù)防措施：

（1）施工前應(yīng)認(rèn)真做好軟土路基淤泥處理，必要時設(shè)置臨時排水溝將積水及時排出。

（2）在填鋪碎石過程中應(yīng)注意分批次、有序填鋪，確保路基的整體平整度。

（3）綜合分析軟土路基淤泥具體厚度，采用合適的排淤和加固措施。

（4）嚴(yán)格履行工后試驗及質(zhì)檢流程，對于施工中不合格項應(yīng)及時提出并限期整改完成。

3.2?軟土路基質(zhì)量驗收

為保證軟土路基施工階段的質(zhì)量符合工程標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)嚴(yán)格履行軟土路基施工質(zhì)量驗收流程。高速公路軟土路基施工的質(zhì)量驗收流程如圖1所示。

圖1有關(guān)高速公路軟土路基施工質(zhì)量的驗收流程僅從幾個主要的施工環(huán)節(jié)方面進(jìn)行了大致分析，意在針對軟土路基整體工程的施工質(zhì)量進(jìn)行宏觀把控，而在路基填料的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)壓實標(biāo)準(zhǔn)及沉降數(shù)值監(jiān)測等微觀質(zhì)量控制方面，尚未展開詳細(xì)論述，這些方面的相關(guān)內(nèi)容將在后續(xù)軟土路基質(zhì)量控制方案的研究中進(jìn)行深入論述[5]。

4?結(jié)語

高速公路工程主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性是衡量工程質(zhì)量的主要標(biāo)準(zhǔn)，軟土路基的施工質(zhì)量直接影響高速公路的工程總體質(zhì)量。本文深入研究了高速公路軟土路基施工中的主要技術(shù)，包括凍結(jié)技術(shù)、鋪墊技術(shù)、外加劑技術(shù)、排水固結(jié)技術(shù)及振密擠密技術(shù)，從應(yīng)用范圍、主要原理和適用條件等幾方面對這類主流、核心的軟土路基施工技術(shù)進(jìn)一步闡述，為高速公路的優(yōu)質(zhì)、高效施工提供相應(yīng)的理論依據(jù)。

[1]曹海鋒.簡析公路施工中軟土路基的施工技術(shù)的處理[J].江西建材，2016（18）：188.

[2]賀?昆.以江西某公路工程為例淺析公路工程軟土路基施工技術(shù)[J].珠江水運，2014（11）：74-75.

[3]李志凱.關(guān)于高速公路軟土地基處理措施研究[J].山西建筑，2018，44（17）：159-160.

[4]孫中緒.高速公路施工中軟土路段路基的施工技術(shù)[J/OL].建筑技術(shù)開發(fā)，2019（1）.

[5]鄧明鏡，余?婕.軟土地基處理技術(shù)在高速公路工程中的應(yīng)用[J].交通世界（中旬刊），2018（10）：103-104.