淺談高速公路工程施工中軟基處理關(guān)鍵技術(shù)

黨廣范 中鐵二十三局集團第三工程有限公司

1 前言

在國家的大力支持下，當(dāng)前高速公路建設(shè)工程數(shù)量不斷增多，通車?yán)锍滩粩嘣鲩L，極大地推動了各地社會經(jīng)濟的發(fā)展，方便了人民群眾的出行。高速公路一般會建設(shè)在地形復(fù)雜、地質(zhì)條件多變的環(huán)境中，軟土地基問題是高速公路施工中經(jīng)常會遇到的問題，其不僅會降低高速公路建設(shè)工程的施工效率，還會導(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，必須要加強對高速公路軟土地基處理技術(shù)問題的研究，以便為進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

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、河灘沉積的強度低、具有較高壓縮量的軟弱土層。在軟土地基中，經(jīng)常會含有一定的有機物質(zhì)，有時還會出現(xiàn)少量的泥炭層。由于軟土天然含水量高、孔隙比大，因而其強度低、沉隱量大、壓縮性高、抗剪強度低，同時，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。一旦受到震動或擠壓后，其強度也會明顯降低。如果處理不當(dāng)，就會給工程建設(shè)帶來很大的危害。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。為避免因軟基處理不當(dāng)發(fā)生問題，使高速公路工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)荷載順利傳遞，就需要應(yīng)用技術(shù)手段來對軟基層的物理結(jié)構(gòu)和狀態(tài)進行改善，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)合實際情況，有針對性地對軟土地基進行處理，以提升軟土地基的穩(wěn)定性和強度，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

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

第二，開裂現(xiàn)象。由于軟基的土壤一般沉降量都相對較大，土層孔隙比也大，施工過程中就會導(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)完畢投入運營后，高速公路路基也會發(fā)生不均勻沉降，最終使得高速公路出現(xiàn)路面開裂等問題。

第三，沉降程度不一。高速公路施工中，因為地理因素的影響，高速公路不同路段的軟土，其結(jié)構(gòu)、含水率以及粉砂等情況都是存在差異的。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，這就會極大地影響地基土壤的沉降，進而影響高速公路施工質(zhì)量與進度。

3 高速公路工程施工中軟基處理關(guān)鍵技術(shù)

軟基問題會極大地影響高速公路工程施工，因為軟基在靜載下，其壓縮和沉降空間都是比較大的，而高速公路施工中，路面靜載會不斷加大，這就會導(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，軟基所處區(qū)域的地下水水位相對其他區(qū)域來說偏高，這就會導(dǎo)致地基土層含水率比較高，而承載力比較低，會嚴(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。能否對軟質(zhì)地基進行有效處理，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。因為添加劑與軟土路基土壤充分融合后，土壤中的含水量就會減少，還會提高土壤的固結(jié)效應(yīng)，從而有效縮短土壤固結(jié)時間，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)，其通過對土壤表層排水功能改善，可以將地表水盡快排除，保證施工機械正常運行，也減少工程建成后路面積水。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行壓縮，使其在自重與外力作用下變得擠嵌密實，從而形成相對穩(wěn)固的整體結(jié)構(gòu)。在開挖溝槽時，回填所用的材料應(yīng)當(dāng)是性能良好的砂石，為了進一步提高軟土地基處理的整體效果，還要同步進行預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)施工，通過這些措施，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，來加快排水固結(jié)整體速度，提升地下水排水效果。通過這種措施，還能使軟土中的水分快速減少，確保軟土地基抗剪強度增強。這是最簡便有效的軟基處理方法，能使基底更加穩(wěn)定和密實，降低基底的含水率，減少水分對路基與路面結(jié)構(gòu)的侵蝕和影響，增強路基承載力和穩(wěn)定性。選擇鋪墊材料、砂石時，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，應(yīng)重視考量材料的抗拉性能，以保證軟土地基強度和抗拉力得到提高。施工過程中，要依據(jù)土層結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境特點選擇合適的填料，科學(xué)控制碎石等材料的級配，如果有需要，還應(yīng)鋪設(shè)土工格柵或土工布，再進行碾壓，使之變得更加密實。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 動態(tài)夯實技術(shù)

該種技術(shù)就是通過對地基結(jié)構(gòu)進行高強度沖擊，以達到夯實加固、擠壓路基周邊浮土的母的。動態(tài)夯實技術(shù)主要分為三類：一是動態(tài)替換。這種形式可分為樁替換和整體替換兩種，通過替換廢渣、碎石、灰土等低壓縮材料，可以將路堤浮土夯實，再澆筑砂礫和礫石樁，就能提升路基穩(wěn)定性。二是動態(tài)合并。夯實帶來的強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，進而達到凝固軟土的目標(biāo)。三是動態(tài)壓實。由于土層與地基之間會存在一定的微小距離，通過動態(tài)壓實，就會提高路基強度。

3.4 深層土振動擠密技術(shù)

通過對軟土地基的深層土進行振動擠密，能夠提高土壤的密實度，增強基底承載力，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，利用打樁機來沖散人工填土或者砂性土，并且通過高速振動成孔的方式提高砂料灌填構(gòu)成形狀。在深層土振動的過程中，為了保證砂性土緊密的效果或者是提高振密的作用，必須要增強土體的密度，促進砂土穩(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題，減少軟土地基濕陷性的問題。在工程實踐的過程中通過擠密砂樁技術(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)地基加固施工中進行應(yīng)用。其依據(jù)水泥加固物理化學(xué)反應(yīng)，將水泥噴入軟土地基中，通過機械設(shè)備進行不同深度的攪拌，來增強水泥基土中水解水化反應(yīng)的質(zhì)量，再通過凝膠體來提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，形成程度較高的復(fù)合地基。在水泥攪拌樁加固基礎(chǔ)施工過程中，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，而且施工快捷簡單，質(zhì)量較高。在施工前，需要進行全面、深入的水文與工程地質(zhì)勘查和分析，根據(jù)分析結(jié)果，來對施工工藝進行合理設(shè)計。

4 結(jié)語

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的情況，為保證高速公路工程施工質(zhì)量，必須要結(jié)合實際情況，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。在實踐中，應(yīng)基于全面地質(zhì)勘查與實驗分析確定施工技術(shù)方案，按照試驗段施工與實驗獲得的參數(shù)嚴(yán)格管理現(xiàn)場施工，確保軟基處理效果達到預(yù)期。