高速公路軟土路基施工技術(shù)與沉降監(jiān)測試驗(yàn)研究

梁剛

摘要：文章介紹了軟土路基施工的主要技術(shù)，研究了高速公路軟土路基部分的施工方案，并以廣西某臨江高速公路建設(shè)為工程案例，分兩個周期進(jìn)行了軟土路基沉降的監(jiān)測試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，所布置的4個監(jiān)測點(diǎn)位中獲取的48個沉降數(shù)據(jù)符合施工標(biāo)準(zhǔn)要求，驗(yàn)證了該沿江高速公路軟土路基施工方案的可行性。

關(guān)鍵詞：軟土路基;施工;高速公路;研究

U416 1 A 040104

0 引言

高速公路工程的建設(shè)一般周期較長、投資較大，涉及到的施工技術(shù)較復(fù)雜，不同類型的高速公路所用到的施工技術(shù)不同。例如在沿海、臨江高速公路工程中，施工區(qū)域的地質(zhì)多為軟土結(jié)構(gòu)，附近水系比較豐富，加劇了高速公路施工中軟土路基的下沉趨勢。因此，在這類高速公路工程中，需要充分重視軟土路基的施工，制定合理的方案，確定標(biāo)準(zhǔn)的施工技術(shù)，保證高速公路工程各部分路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和投入運(yùn)營后的行車安全性[1]。

1 軟土路基施工主要技術(shù)

常用的軟土路基的施工技術(shù)主要包括以下幾種：強(qiáng)夯技術(shù)、墊層技術(shù)、拋石擠淤技術(shù)、深層攪拌加固技術(shù)和排水固結(jié)技術(shù)等。

（1）強(qiáng)夯技術(shù)

強(qiáng)夯技術(shù)也稱為動力固結(jié)技術(shù)，在國內(nèi)的工程施工中被廣泛應(yīng)用。該技術(shù)的特點(diǎn)是：設(shè)備簡單、節(jié)省物料、施工周期短、施工費(fèi)用低。該技術(shù)將20～40 t左右的重錘提升到指定高度后使其自由下落，多次重復(fù)該動作來夯擊路基，達(dá)到提高路基強(qiáng)度、降低壓縮性的目的。該技術(shù)在碎石和細(xì)粒度路基施工中較為常見，在填海路基施工中也有很多成功的應(yīng)用案例，但該技術(shù)不適用于厚度較大的淤泥土質(zhì)。

（2）墊層技術(shù)

在軟土路基頂部鋪設(shè)砂墊層來作為持力層，墊層的厚度應(yīng)根據(jù)路堤的高度以及軟土地層的厚度來決定，并充分考慮到軟土地質(zhì)的壓縮性，土質(zhì)過厚會給施工帶來困難，太薄則會影響施工效果。綜合路基的強(qiáng)度對各方向的壓力進(jìn)行分散，在最大程度上減小形變量。應(yīng)處理好軟土結(jié)構(gòu)上部的排水層，加速沉降的速度和固結(jié)過程。該技術(shù)對于3 m范圍內(nèi)的軟弱黏土、透水性較強(qiáng)的黏土以及淤泥質(zhì)土路基的處理具有較好的效果，特點(diǎn)是施工便捷、質(zhì)量可控、安全可靠，適用于砂石物料較充足的區(qū)域施工以及各類建筑物基礎(chǔ)部分的處理。

（3）拋石擠淤技術(shù)

拋石擠淤技術(shù)屬于一種強(qiáng)迫式換土方法，使用直徑>30 cm的碎石片在路堤中間向兩側(cè)進(jìn)行拋投，擠出多余的泥漿和軟土，后期使用小石塊墊平，用重型壓路機(jī)壓實(shí)，以提高土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。拋石擠淤技術(shù)一般包括散式擠淤、整式擠淤兩種。江河湖海附近的施工通常使用散式擠淤技術(shù)。在厚度為5 cm以下的軟土地質(zhì)或大范圍積水的洼地區(qū)域施工較為適用。該技術(shù)使路基具有一定的載荷能力且形變量較小，而要求附近石料充足、運(yùn)輸距離短是該技術(shù)的弊端。

（4）深層攪拌加固技術(shù)

深層攪拌加固技術(shù)通過水泥和石灰作為固化劑，適用軟土強(qiáng)力攪拌的特種設(shè)備。此過程在路基深處完成，使軟土固結(jié)后提高硬度和強(qiáng)度。其特點(diǎn)是加固效果明顯、方式靈活、適用范圍廣和施工周期短。完成軟土的加固后便可實(shí)現(xiàn)載荷能力達(dá)到施工要求的目的，天氣和環(huán)境對施工過程的影響較小。

（5）排水固結(jié)技術(shù)

排水固結(jié)技術(shù)主要應(yīng)用于軟黏土和淤泥質(zhì)土等路基施工。在軟土路基中搭建排水系統(tǒng)，可設(shè)置排水板或者砂井等，通過路基排水固結(jié)特點(diǎn)，分層級逐步向路基施加載荷以使軟土中的水排出，進(jìn)而增強(qiáng)土質(zhì)的結(jié)構(gòu)性能，提高載荷能力。為盡可能降低軟土路基施工后的沉降范圍，可進(jìn)行過載預(yù)壓施工[2，3]。

軟土路基施工主要技術(shù)和特點(diǎn)分析如表1所示。

2 高速公路軟土路基施工方案研究

2.1 施工前期準(zhǔn)備

施工前期應(yīng)組織相關(guān)施工部位的技術(shù)人員對施工圖紙進(jìn)行會審，制定施工作業(yè)指導(dǎo)書并進(jìn)行技術(shù)交底，備好質(zhì)量合格的GPS、全站儀及鋼尺等測量工具，復(fù)核相關(guān)的水準(zhǔn)點(diǎn)及坐標(biāo)點(diǎn)，復(fù)測工程原地面，對進(jìn)場施工的各類原料和設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，相關(guān)試驗(yàn)儀器、工器具也應(yīng)檢驗(yàn)合格。

2.2 施工流程制定

在高速公路軟土路基施工中，噴粉樁施工是重點(diǎn)工序。在大范圍進(jìn)行噴粉樁施工之前，應(yīng)先進(jìn)行試驗(yàn)路段的噴粉樁施工，確定合理的提鉆速度以及復(fù)噴、復(fù)攪時間。以0.5 m/min的提鉆速度為例，當(dāng)達(dá)到齡期后取芯進(jìn)行檢測。噴粉樁施工流程如圖1所示。首先進(jìn)行樁機(jī)的就位，試運(yùn)后正轉(zhuǎn)下沉、試噴灰、噴灰，然后進(jìn)行鉆桿提升，將鉆頭提升到樁頂部之后停止噴灰，進(jìn)行復(fù)噴和復(fù)攪，移出鉆桿后成樁，必要時進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)。

及時檢查并調(diào)整刻度盤的指針，使其與鉆進(jìn)提升同步，送灰器數(shù)據(jù)與實(shí)際送灰量一致，全部檢查項(xiàng)目達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行施工。各部分設(shè)備應(yīng)安裝可靠，樁機(jī)就位后的誤差應(yīng)在5 cm以內(nèi)[4]。

2.3 工藝質(zhì)量控制

（1）樁位和標(biāo)高控制

使用GPS和全站儀確定道路中線位置，取土后沿道路中線進(jìn)行填筑，填筑面應(yīng)高出樁頂部50 cm左右。若淤泥較厚時，填筑面高度應(yīng)能滿足施工車輛作業(yè)要求，而填筑面的寬度具體應(yīng)考慮外側(cè)噴粉樁的實(shí)際位置確定，留給鉆機(jī)足夠的空間施工。

（2）固化劑用量控制

經(jīng)檢驗(yàn)合格的固化劑方可入場用于施工，做好相關(guān)物料的檢驗(yàn)記錄，控制好每延米固化劑用量。通常情況下，每延米用于噴粉樁的固化劑為50 kg左右，控制好固化劑的用量能夠在一定程度上避免偷工減料。

（3）樁長控制

控制樁長的目的是為了保證樁體的穩(wěn)定性，可確認(rèn)鉆塔上的標(biāo)志來判斷樁長。例如當(dāng)鉆機(jī)就位后，如果鉆頭處于樁頂部的標(biāo)高位置時，可在鉆桿上確定樁長，并使用油漆在鉆桿和塔機(jī)位置標(biāo)記，鉆桿下鉆到標(biāo)準(zhǔn)高度后停止，在與塔機(jī)同等高度的鏈條上掛一條紅布，當(dāng)觀察到紅布與塔機(jī)標(biāo)識位置重合時，說明樁已具有足夠的長度[5]。

3 沉降監(jiān)測試驗(yàn)與結(jié)果分析

3.1 工程概況

廣西某臨江新建高速公路全長135 km，設(shè)計(jì)時速為120 km/h，采用雙向八車道。由于該高速公路附近水系密集，施工區(qū)域附近多為軟土地質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此，施工過程中的沉降監(jiān)測是軟土路基施工中非常重要的環(huán)節(jié)，沉降情況對于后續(xù)施工的計(jì)劃和調(diào)整具有直接影響作用。在完成噴粉樁的施工之后，布置沉降監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測點(diǎn)位置通常布置在高填方路段、涵洞頂部以及淤泥較厚處，一般上述位置發(fā)生的沉降量較大，對這些位置沉降情況仔細(xì)分析能夠得出附近施工區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性等狀況，能夠檢驗(yàn)該段路基的施工質(zhì)量[6]。

3.2 沉降監(jiān)測試驗(yàn)

軟土路基施工質(zhì)量檢測的主要指標(biāo)為沉降量。在路基填方高度3～5 m的路段中，當(dāng)填到2/3高度后進(jìn)行監(jiān)測，而其他路段接近標(biāo)高50 cm時進(jìn)行監(jiān)測，通常每隔2 d監(jiān)測1次，如此反復(fù)監(jiān)測2個周期后取均值，10 d為1個監(jiān)測周期，分析各監(jiān)測點(diǎn)的沉降情況。如果連續(xù)2個周期內(nèi)沉降范圍都在1 cm以下時，表明該路段路基結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，沉降值符合施工標(biāo)準(zhǔn)要求，可進(jìn)行下一階段的施工。該高速公路工程中K2+070～K2+075試驗(yàn)段第Ⅰ周期內(nèi)路基沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)如表2所示，第Ⅱ周期內(nèi)路基沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)如表3所示。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

在試驗(yàn)中選取K2+071左、K2+072右、K2+073右和K2+074右共4個點(diǎn)位進(jìn)行沉降監(jiān)測，2019年7月8～18日為Ⅰ期試驗(yàn)，2019年7月20～30日為Ⅱ期試驗(yàn)。Ⅰ、Ⅱ期試驗(yàn)沉降點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線如圖2、圖3所示。

圖2、圖3中沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)真實(shí)地體現(xiàn)了各監(jiān)測點(diǎn)位在試驗(yàn)期間的沉降情況。試驗(yàn)Ⅰ期各點(diǎn)位沉降累計(jì)值分別為2.85 cm、2.85 cm、2.25 cm和2.48 cm;試驗(yàn)Ⅱ期各點(diǎn)位沉降累計(jì)值分別為2.96 cm、3.02 cm、3.01 cm和2.11 cm。K2+070～K2+075段路基沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)均值為0.45 cm（≤1 cm），如表4所示，符合路基施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求[7]。

4 結(jié)語

在沿?；蚺R江高速公路施工中，由于施工區(qū)域附近水系較密集，軟土地質(zhì)結(jié)構(gòu)十分常見，因此，軟土路基的施工質(zhì)量直接影響到高速公路整體工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本文以廣西某新建沿江高速公路工程為例，在路基填筑到一定高度后，分兩期（每期10 d）進(jìn)行了軟土路基的沉降試驗(yàn)，在歷經(jīng)20 d的試驗(yàn)監(jiān)測后，共獲得4個點(diǎn)位、48個沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，沉降均值為0.45 cm，符合高速公路施工軟土路基沉降標(biāo)準(zhǔn)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈媛媛.高速公路軟土地基處理方法的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].安徽建筑，2001，8（6）：48-49.

[2]趙維炳.砂井地基固結(jié)分析半解析方法的改進(jìn)[J].巖土工程學(xué)報，1991，13（4）：51-58.

[3]洪文霞.強(qiáng)夯法處理海灘地區(qū)公路[J].工業(yè)建筑，2004，34（8）：87-89.

[4]趙 霆.青島濱海公路強(qiáng)夯置換地基處理設(shè)計(jì)與施工[J].山西建筑，2007，33（6）：315-316.

[5]楊高升，劉家豪.塑料板排水預(yù)壓法加固軟基設(shè)計(jì)與施工概淪[A].塑料排水學(xué)術(shù)委員會.塑料板排水法加固軟基工程實(shí)例集[C].北京：人民交通出版社，1999.

[6]李 平，陳立群.拋石擠淤在軟土地基處理中的應(yīng)用[J].湘潭師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，31（2）：103-106.

[7]陳殿強(qiáng)，高達(dá)志.深層攪拌法地基處理技術(shù)問題探討[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2006（S2）：165-167.

作者簡介：[HT9.XH]梁 剛（1979—），工程師，主要從事公路橋梁施工工作。