淺談高速公路施工中軟基處理關(guān)鍵技術(shù)

黨廣范 中鐵二十三局集團(tuán)第三工程有限公司

1 前言

在國(guó)家的大力支持下，我國(guó)的高速公路建設(shè)工程數(shù)量不斷增多，通車?yán)锍滩粩嘣鲩L(zhǎng)，極大地推動(dòng)了各地社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，方便了人民群眾的出行。高速公路一般會(huì)建設(shè)在地形復(fù)雜、地質(zhì)條件多變的環(huán)境中，軟土地基是高速公路施工中經(jīng)常會(huì)遇到的問(wèn)題，其不僅會(huì)降低高速公路建設(shè)工程的施工效率，還會(huì)導(dǎo)致高速公路發(fā)生病害，縮短使用年限，降低工程效益。因此，必須要加強(qiáng)對(duì)高速公路軟土地基處理技術(shù)問(wèn)題的研究，以便為進(jìn)一步提升高速公路的耐久性、安全性、穩(wěn)定性以及牢固性等提供參考。

2 軟土地基的特點(diǎn)

2.1 軟土地基概述

軟土地基是一種地質(zhì)形式，是指以濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的強(qiáng)度低、具有較高壓縮量的軟弱土層。在軟土地基中，經(jīng)常會(huì)含有一定的有機(jī)物質(zhì)，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)少量的泥炭層。由于軟土天然含水量高、孔隙比大，因而其強(qiáng)度低、沉隱量大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低，同時(shí)，還具有蠕變性、觸變性等特殊工程地質(zhì)性質(zhì)，極易受到擾動(dòng)。一旦受到震動(dòng)或擠壓后，其強(qiáng)度也會(huì)明顯降低。如果處理不當(dāng)，就會(huì)給工程建設(shè)帶來(lái)很大的危害。高速公路一般都建設(shè)在野外、崎嶇等地，施工中遇到的軟質(zhì)地基類型，大多是風(fēng)化松散的巖石、砂土或黏土等，也有一些人工填土或者淤泥。其厚度分布不均勻，具體所含的成分也非常復(fù)雜，物理性狀上都具有結(jié)構(gòu)松散、不夠穩(wěn)定、含水率高等特點(diǎn)。為避免因軟基處理不當(dāng)發(fā)生問(wèn)題，保證高速公路工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)荷載順利傳遞，就需要應(yīng)用技術(shù)手段對(duì)軟基層的物理結(jié)構(gòu)和狀態(tài)進(jìn)行改善，以免發(fā)生路基、邊坡失穩(wěn)、路面結(jié)構(gòu)損壞等情況。這就需要工程施工單位結(jié)合實(shí)際情況，有針對(duì)性地對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，以提升軟土地基的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，保證高速公路的施工質(zhì)量。

2.2 高速公路工程軟基處理要點(diǎn)

第一，土壤含水率高。在高速公路路基建設(shè)過(guò)程中，如果土壤的含水率高，就會(huì)降低工程施工質(zhì)量，同時(shí)，地下水也會(huì)對(duì)高速公路的路基穩(wěn)定性有一定的影響，這就需要嚴(yán)格控制軟基土壤的含水率。

第二，開(kāi)裂現(xiàn)象。由于軟基的土壤一般沉降量都相對(duì)較大，土層孔隙比也大，施工過(guò)程中就會(huì)導(dǎo)致高速公路路基發(fā)生沉降，影響工程質(zhì)量。在工程建設(shè)完畢投入運(yùn)營(yíng)后，高速公路路基也會(huì)發(fā)生不均勻沉降，最終使得高速公路出現(xiàn)路面開(kāi)裂等問(wèn)題。

第三，沉降程度不一。因?yàn)榈乩硪蛩氐挠绊?，高速公路不同路段的軟土的結(jié)構(gòu)、含水率以及粉砂等情況都存在差異，而且，不同路段的水文分布、地形水平度、土層中間組分也不同，這就極大地影響地基土壤的沉降，進(jìn)而影響高速公路的施工質(zhì)量與進(jìn)度。

3 高速公路工程施工中軟基處理關(guān)鍵技術(shù)

軟基問(wèn)題會(huì)極大地影響高速公路工程施工，因?yàn)檐浕陟o載下，其壓縮和沉降空間都是比較大的，而高速公路施工中，路面靜載會(huì)不斷加大，這就會(huì)導(dǎo)致軟基發(fā)生不均勻沉降，使得路基、路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂隙或失穩(wěn)。同時(shí)，軟基所處區(qū)域的地下水水位相對(duì)于其他區(qū)域來(lái)說(shuō)偏高，就會(huì)導(dǎo)致地基土層含水率比較高，而承載力比較低，會(huì)嚴(yán)重影響樁基、路塹等的施工效率與質(zhì)量，降低路基和路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與耐久性。能否對(duì)軟質(zhì)地基進(jìn)行有效處理，成為影響高速公路工程建設(shè)質(zhì)量的重要因素。

3.1 添加劑和表層排水技術(shù)

在高速公路軟土地基中，適當(dāng)使用水泥等添加劑，可以有效降低軟土黏度。因?yàn)樘砑觿┡c軟土路基土壤充分融合后，土壤中的含水量就會(huì)減少，還會(huì)提高土壤的固結(jié)效應(yīng)，從而有效縮短土壤固結(jié)時(shí)間，使軟土路基整體的穩(wěn)定性得到大幅提升。表層排水技術(shù)也是高速公路軟土地基處理常用的技術(shù)，其通過(guò)對(duì)土壤表層排水功能改善，可以將地表水盡快排除，保證施工機(jī)械正常運(yùn)行，也減少工程建成后的路面積水。含水率偏高是高速公路軟質(zhì)基底容易發(fā)生沉降變形的主要原因，這也會(huì)導(dǎo)致其承載力不足。如果排除其中的水分，就能將巖土顆粒間的孔隙進(jìn)行壓縮，使其在自重與外力作用下變得擠嵌密實(shí)，從而形成相對(duì)穩(wěn)固的整體結(jié)構(gòu)。在開(kāi)挖溝槽時(shí)，回填所用的材料應(yīng)當(dāng)是性能良好的砂石，為了進(jìn)一步提高軟土地基處理的整體效果，還要同步進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)施工，通過(guò)這些措施，可使高速公路施工質(zhì)量得到整體提高。

3.2 鋪墊材料及鋪砂墊層技術(shù)

為使高速公路軟土地基排水固結(jié)性能得到優(yōu)化，就需要應(yīng)用鋪砂墊層方法，來(lái)加快排水固結(jié)整體速度，提升地下水排水效果。通過(guò)這種措施，還能快速減少軟土中的水分，確保軟土地基抗剪強(qiáng)度增強(qiáng)。這是最簡(jiǎn)便有效的軟基處理方法，能使基底更加穩(wěn)定和密實(shí)，降低基底的含水率，減少水分對(duì)路基與路面結(jié)構(gòu)的侵蝕和影響，增強(qiáng)路基承載力和穩(wěn)定性。選擇鋪墊材料、砂石時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇平均顆粒不均勻的砂石，盡可能地選擇中砂或者粗砂。此外，土工織物也是高速公路軟土地基常用的鋪墊材料，選擇時(shí)應(yīng)重視考量材料的抗拉性能，以保證軟土地基強(qiáng)度和抗拉力得到提高。施工過(guò)程中，要依據(jù)土層結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境特點(diǎn)選擇合適的填料，科學(xué)控制碎石等材料的級(jí)配，如果有需要，還應(yīng)鋪設(shè)土工格柵或土工布，再進(jìn)行碾壓，使之變得更加密實(shí)，這樣可以提高軟質(zhì)基底的力學(xué)性能，起到抗?jié)B、隔離的作用。

3.3 動(dòng)態(tài)夯實(shí)技術(shù)

該種技術(shù)就是通過(guò)對(duì)地基結(jié)構(gòu)進(jìn)行高強(qiáng)度沖擊，以達(dá)到夯實(shí)加固、擠壓路基周邊浮土的目的。動(dòng)態(tài)夯實(shí)技術(shù)主要分為三類：一是動(dòng)態(tài)替換。這種形式可分為樁替換和整體替換兩種，通過(guò)替換廢渣、碎石、灰土等低壓縮材料，可以將路堤浮土夯實(shí)，再澆筑砂礫和礫石樁，就能提升路基穩(wěn)定性。二是動(dòng)態(tài)合并。夯實(shí)帶來(lái)的強(qiáng)大沖擊力可破壞土層結(jié)構(gòu)，使土層結(jié)構(gòu)中的水充分排出，進(jìn)而達(dá)到凝固軟土的目標(biāo)。三是動(dòng)態(tài)壓實(shí)。由于土層與地基之間會(huì)存在一定的微小距離，通過(guò)動(dòng)態(tài)壓實(shí)，就會(huì)提高路基強(qiáng)度。

3.4 深層土振動(dòng)擠密技術(shù)

通過(guò)對(duì)軟土地基的深層土進(jìn)行振動(dòng)擠密，能夠提高土壤的密實(shí)度，增強(qiáng)基底承載力，保證土壤的固結(jié)效率。這種方法適用于15m以下厚度的軟基處理，利用打樁機(jī)來(lái)沖散人工填土或者砂性土，并且通過(guò)高速振動(dòng)成孔的方式提高砂料灌填構(gòu)成形狀。在深層土振動(dòng)的過(guò)程中，為了保證砂性土緊密的效果或者是提高振密的作用，必須要增強(qiáng)土體的密度，促進(jìn)砂土穩(wěn)定性和承載能力的不斷改良，這樣也可以有效避免沉降地基的產(chǎn)生，消除深層土液化的問(wèn)題，減少軟土地基濕陷性的問(wèn)題。在工程實(shí)踐的過(guò)程中通過(guò)擠密砂樁技術(shù)，在擠密砂土地基中能夠更好地改善軟土地基的整體性能，通過(guò)聯(lián)合預(yù)壓法的方式，也可以提高軟基的整體質(zhì)量，在施工后應(yīng)檢測(cè)復(fù)合地基的承載力。

3.5 水泥攪拌樁加固技術(shù)

這種方式是當(dāng)前最可靠和高效的軟基處理技術(shù)，可在幾乎所有類型的軟質(zhì)地基加固施工中進(jìn)行應(yīng)用。其依據(jù)是水泥加固物理化學(xué)反應(yīng)，將水泥噴入軟土地基中，通過(guò)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行不同深度的攪拌，以增強(qiáng)水泥基土中水解水化反應(yīng)的質(zhì)量，再通過(guò)凝膠體來(lái)提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，形成密度較高的復(fù)合地基。在水泥攪拌樁加固基礎(chǔ)施工過(guò)程中，主要有粉噴法和漿噴法兩種，粉噴法非常適合用于含水量≥30%的軟土地基，漿噴法的應(yīng)用范圍更加廣泛，而且施工快捷簡(jiǎn)單，質(zhì)量較高。在施工前，需要進(jìn)行全面、深入的水文與工程地質(zhì)勘查和分析，根據(jù)分析結(jié)果，合理設(shè)計(jì)施工工藝。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高速公路工程施工沿線地基土質(zhì)多變，軟土地基是高速公路工程施工中常見(jiàn)的情況。為保證高速公路工程施工質(zhì)量，必須要結(jié)合實(shí)際情況，合理應(yīng)用軟土地基處理關(guān)鍵技術(shù)，以提高地基強(qiáng)度和路面穩(wěn)定性，保障高速公路工程施工的整體質(zhì)量。在實(shí)踐中，應(yīng)基于全面地質(zhì)勘查與實(shí)驗(yàn)分析確定施工技術(shù)方案，按照試驗(yàn)段施工與實(shí)驗(yàn)獲得的參數(shù)嚴(yán)格管理現(xiàn)場(chǎng)施工，確保軟基處理效果達(dá)到預(yù)期。