高速公路軟基地段高填方路基施工技術分析

陳晨

（石家莊市公路橋梁建設集團，石家莊050000）

1 高速公路軟基地段高填方路基處理機理

軟土路基含水量逐漸增大并趨于飽和時，路基中的孔隙結構會呈現(xiàn)出氣封閉狀態(tài)，路基受到外部壓力作用時，氣封閉的孔隙結構不具備排水條件，孔隙中的自由水就會產(chǎn)生孔隙壓力，對骨架土顆粒產(chǎn)生壓力作用而形成有效應力。土體的總應力保持不變，超孔隙水壓力會對土體的壓縮變形產(chǎn)生決定性作用，這種條件下，土體要發(fā)生固結，必須保證土體中空隙水壓力慢慢消散、土顆粒有效應力慢慢增加，這樣才能提高土體抗剪強度。高速公路路基寬度一般在30～40m，施工過程中多采用機械化操作，高填方區(qū)施工時通常會在自然地面鋪1層30～50cm的厚碎石，再分層鋪土碾壓，這種情況下下層軟弱土層的排水條件較差，路基越鋪越高，軟弱土層受到的壓力作用也就越大【1】。但軟弱土體含水量遠遠大于普通土體，空隙水壓力快速增加，增加的速度遠遠大于土顆粒上有效應力增加的速度，因此，隨著施工進度的不斷推進，高填方路基的土顆粒有效應力卻始終保持著較低水平，無法徹底壓實軟弱土層，施工完成后下層軟弱土層中的孔隙水承擔了大部分填土路基的自重，土體的固結速度過緩會使路基發(fā)生不穩(wěn)定變形。在處理高填方軟弱路基地段時，要迅速消散下部軟弱上層中的超靜水壓力，提高土顆粒間的有效應力，徹底釋放下部軟弱土層超靜水壓，突增土顆粒的有效應力，加速主固結進程，提高路基的變形穩(wěn)定性。在壓力作用下通過鄰近樁間土中的部分置換排出部分自由水，如圖1所示；在鄰近樁孔中再次注漿，水泥漿繼續(xù)置換樁周土體中的自由水，樁體更加密實，如圖2所示，共同構成復合地基，提高高填方軟基的豎向承載力及壓縮模量【2】。

圖1 鄰近樁間置換自由水示意圖

圖2 水泥漿置換自由水示意圖

2 軟基處理技術流程

軟基處理的一般流程包括以下幾個方面：第一步清理土表。推機土、挖掘機輔助人工清理施工范圍內(nèi)的表土、草皮、樹木、樹根、建筑垃圾等材料，為后續(xù)施工清掃障礙。第二步低洼積水處清淤。針對常年地表積水、池塘地段，需要進行清淤處理，可以分塊清淤邊挖邊填，清淤完成后鋪設土工布合成材料。第三步進行拋石施工。如果軟土地層平坦，可由路堤中心成等腰三角形向前拋填，再向兩側(cè)對稱拋填，將泥沼或軟土擠向兩側(cè)；所拋片石直徑至少在30cm以上，片石拋出軟土面后再用小石塊填塞墊平，用重型壓路機壓實再填土【3】。第四步鋪設土工布材料。先整平下鋪地基土層頂面，采用搭接法鋪設，注意主要受力方向的連接強度要大于材料的抗拉強度。第五步壓實。路基壓實是保證路基質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，軟基處理完成后要迅速回填，填筑軟基地段時可分層、接茬做成錯臺形狀。壓實時要合理控制材料的含水量，采用路基兩側(cè)向中央壓實的方案，盡量采用全寬碾壓，避免路基發(fā)生不均勻沉降而出現(xiàn)縱向裂縫。

3 高速公路軟基地段高填方施工技術要點

在高速公路工程中，軟基地段高填方施工技術要點主要包括以下4個方面。

3.1 強化處理

在實際路基強化施工中要充分考慮灌注樁、振動沉管是否能夠滿足施工要求，全面勘查軟基段的厚度，如軟基段有陡坡地段，則要設置錯臺形狀。由于設計因素會對軟基高填方路基強化處理效果產(chǎn)生影響，因此，實際施工時要綜合考慮復合地基的實際變化情況，保證復合地基能夠滿足工程承載力的要求。施工過程中路基的土體、土層中的含水量會隨著施工進度的推進而不斷發(fā)生變化，在檢測樁基質(zhì)量過程中要合理控制貫入深度及施工時間，保證水壓、沖水量等參數(shù)控制在合理范圍內(nèi)；分析壓入碎石量與流動關系的變化特征，并對整個施工過程進行動態(tài)化管理，以保證碎石樁承載力與密實度，從而保證整個工程的施工質(zhì)量。

3.2 填料質(zhì)量控制

路基填料是高速公路軟基高填方施工的重要環(huán)節(jié)之一，會直接影響到工程的施工質(zhì)量。高填方路基工程中挖方施工位置比較特殊，因此要分析高速公路軟基段填石路基的實際情況，全面分析路基的形式；根據(jù)軟基段的實際填方厚度選擇合理的填料粒徑，必要時可以采用爆破技術；為保證路基填料的粒徑符合要求，還可以采用破碎機對填料進行破碎。綜合考慮路基的施工形式、施工條件、施工環(huán)境設計合理的路基填料壓實度，施工完成后準確判斷路基自然固結形式及密實度，避免發(fā)生固結沉降問題而導致路基發(fā)生不正常沉降。

3.3 砂礫墊層設計

路基填料級配的選擇具有一定的特殊性，要科學制定設計方案及流程。比如，處置砂礫時不僅要增加地表強度，還要防止地基發(fā)生變形；正式鋪設路基砂礫墊層時可運用分層填筑的方法。由于地表透水性與強度之間有著密切關系，所以要加強填石路基的強化，提高地表的透水性、強度，從而提高公路軟基段的路基承載力。具體施工過程中要注意幾點：首先，砂礫墊層首選硬度高、耐久性好、不含雜質(zhì)的材料，含沙量不得高于5%，砂礫的最大粒徑盡量低于53mm。其次，由于砂礫層采用分層鋪筑，每層厚度不得超過200mm；分層鋪筑后要進行碾壓，保證含水量滿足施工要求，并提高石料的咬合度。再次，鋪設土工布時采用全斷面鋪設的方法鋪設于下承層上，鋪設施工時要將土工布拉直，表面保持平整，土工布的疊合長度要大于150mm【4】。最后，土工布鋪設完成后需要填筑填料，填料位置與土工布保持80mm以內(nèi)的距離，填筑時填料強度高的方向要與路堤軸線保持垂直。

3.4 填筑壓實

高速公路高填方路基施工量較大，多采用分層填筑的施工方法來保證整體施工質(zhì)量，不過分段填筑的施工形式要盡量保持一致。比如，采用橫向路基填筑時要合理控制填筑高度，科學設計填筑施工的預留長度，避免采用垂直填筑方式。針對存在坡度的路段要合理設置傾斜臺階，分析不同層級的動態(tài)變化；針對存在巖層面的路段，可采用爆破技術輔助開挖。