高速公路工程施工中軟基處理技術(shù)應(yīng)用分析

王俊林

隴西高速公路收費所 甘肅 定西 748100

1 軟土地基施工中存在的問題

1.1 路面下沉

路面下沉，是軟土地基施工過程中很容易出現(xiàn)的問題。軟土地基內(nèi)部的空隙比較大，很容易造成路面下沉的問題[1]。在土質(zhì)條件較好的地區(qū)，地下水系相對比較豐富，因此表層土壤的強度不足，難以承載較大通行壓力，造成路面下沉和開裂問題。不同土壤密度能夠承載的地基施工方式也不同，路面下沉對土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)因素影響比較大，土壤顆粒本身性能指標不符合地基鋪設(shè)條件，因此容易出現(xiàn)路面下沉和開裂現(xiàn)象。軟土地基比較松軟，強度級別較低，地下水系分布復(fù)雜，巖土層勘測結(jié)果并不準確，因此路面下沉的出現(xiàn)次數(shù)也隨之增加[2]。很多公路工程施工技術(shù)團隊并未完成完整的地質(zhì)勘測工作，盲目地開展地基施工操作，也未形成良好的質(zhì)量監(jiān)督體系，針對路面下沉等問題的處理方式也并不恰當(dāng)。

1.2 壓實度低

土質(zhì)條件松軟的位置，壓實度較低，壓力荷載能力也有所降低，滲透性較強，容易受到外部因素的干擾，影響公路通行能力。在特殊天氣和氣候條件下，壓實度較低的土壤無法阻隔大量水汽，軟土層的水分含量較高，壓實難度也隨之增加。針對軟土地基的特殊地理和地質(zhì)條件，壓實度需要結(jié)合機械設(shè)備的工作效率以及建設(shè)材料資源的配比情況，在完成地質(zhì)勘測之后才能夠精準判斷壓實度性能是否符合通行技術(shù)標準[3]。針對壓實度數(shù)據(jù)標準并不統(tǒng)一的高速公路工程施工項目，需要針對壓實度較低的區(qū)域開展檢修操作，進一步深化地質(zhì)勘測操作，減少地質(zhì)條件對地基鋪設(shè)帶來的不良影響。壓實度低是嚴重影響高速公路工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，也是提升安全風(fēng)險的核心原因。針對壓實度較低的公路區(qū)域，需要減少滲透性對軟土地基的影響，增強防水性能。

1.3 路面容易損毀

路面容易損毀，是軟土地基施工處理過程中很容易出現(xiàn)的問題之一。在高速公路工程施工階段，路面材料基本是瀝青混凝土等，對土壤條件、氣候條件、壓力溫度等關(guān)鍵因素比較敏感，整體路面結(jié)構(gòu)在極端條件下很容易出現(xiàn)損毀情況。軟土地基的固化難度較高，硬度級別較低，嚴重影響公路路面整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。路面容易損毀，與公路施工過程中軟基處理技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)關(guān)聯(lián)較大[4]，很多施工技術(shù)團隊并未建立完善的路面質(zhì)量管理體系，在出現(xiàn)路面損毀問題時，只能盲目的進行補修，并不能深入研究軟土地基的地質(zhì)特性，改變地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和滲透性。路面容易損毀，不僅是軟土地基結(jié)構(gòu)特殊的原因，還是未能綜合考慮地質(zhì)地理條件和氣候條件，導(dǎo)致施工階段質(zhì)量控制能力低下，降低了公路路面的通行安全性和質(zhì)量水平。

2 高速公路工程施工中的軟基淺層處理技術(shù)

2.1 表層排水法

表層排水法，是比較常用的一類高速公路軟基淺層處理技術(shù)。針對土壤土質(zhì)條件良好的地段，在地質(zhì)勘測結(jié)果中只是含水量較高，并無其他異常情況時，可以采取表層排水法?？梢栽诼坊砻鎲为氃O(shè)置地表水溝槽，對地下水位較高的地段可以采取盲溝回填技術(shù)，降低操作復(fù)雜性，減少水資源的浪費情況。針對排出的表層水好地下水，可以將其凈化之后灌輸?shù)睫r(nóng)田或者林地中，實現(xiàn)資源的可循環(huán)利用，但是需要與路基位置保持一段距離。表層排水法的經(jīng)濟成本較低，施工操作步驟較簡單，技術(shù)含量不高，可以隨時操作，對施工人員的要求較低。針對地質(zhì)條件和地理條件較為復(fù)雜的區(qū)域，則可以將表層排水法與其他深層處理技術(shù)相結(jié)合，達到鞏固土壤強度以及增強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能的施工目標。

2.2 置換填土法

置換填土法，可以針對于軟土層厚度不超過三米的軟基路段。在完成地質(zhì)勘測和地下水勘測之后，將密度較低、強度較高的砂石或者碎石土等材料填充到軟基底部，但是需要在路基周圍額外設(shè)置排水盲溝，能夠?qū)⑤^多地下水進行有效引流。但是在置換填土施工過程中，需要及時關(guān)注邊坡土壤的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能，降低安全風(fēng)險，避免產(chǎn)出較多對環(huán)境造成污染的物質(zhì)。針對穩(wěn)定性能達不到施工標準的軟基結(jié)構(gòu)，需要將置換填土法和深層處理技術(shù)相結(jié)合，保障底部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強度，提升公路路基的壓力荷載能力。置換填土法，造價成本較低，比較適用于工期較短的高速公路工程建設(shè)項目，還能夠保障路面和路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能。置換填土法需要額外注意原有地質(zhì)條件和后續(xù)換填材料是否會發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，盡量減少對原有地質(zhì)與生態(tài)環(huán)境的不良影響。

2.3 振密和擠密

振密和擠密處理技術(shù)，是針對軟土地基厚度較深的情況，利用打樁機動態(tài)壓實軟土，提高原有土壤的密度，增強壓力荷載能力。但是在振密和擠密處理過程中，需要將打樁機的壓力參數(shù)進行合理設(shè)置，避免出現(xiàn)土壤層被破壞的情況。在逐步完成振密和擠密處理步驟之后，需要將軟土土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)進行勘測，并與原有地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)進行對比與分析。強化軟土地基的密度和壓力荷載能力，還能夠減少路面下沉以及損毀情況發(fā)生的頻率。針對不同類型的土壤層，需要采用不同強度級別的振密和擠密處理技術(shù)，施工團隊需要根據(jù)實際情況，與工程施工效果相結(jié)合，利用多維度數(shù)據(jù)分析方法，降低路基沉降出現(xiàn)的概率。此類軟基處理技術(shù)的操作難度較高，對專業(yè)素養(yǎng)要求較多，施工成本較高，比較適用于大中型高速公路施工建設(shè)工程項目。

2.4 應(yīng)用外加劑改良技術(shù)

應(yīng)用外加劑改良技術(shù)，主要針對軟土層厚度較短、地下水位與路基距離較多、置換材料取材較為困難的高速公路施工路段，可以將外加改良劑填充到軟土地基中，鞏固土壤硬度性能指標。很多施工技術(shù)團隊將此種軟基處理技術(shù)作為備選方案，需要額外配置水泥等外加劑材料，會額外浪費人力物力，成本造價相對高一些。外加劑改良技術(shù)，需要根據(jù)原有土壤土質(zhì)條件，將原有土壤和水泥等剛性較強的改良材料相結(jié)合，提高軟土地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及硬度級別。應(yīng)用外加劑改良處理技術(shù)，需要額外注重改良材料對原有土壤地質(zhì)條件和生態(tài)系統(tǒng)造成的影響，盡量避免資源浪費和污染物的生成。

3 高速公路工程施工中的軟基深層處理技術(shù)

3.1 高壓噴射注漿技術(shù)

高壓噴射注漿技術(shù)，是充分利用流體力學(xué)原理，增加深層次軟土地基強度和密度的關(guān)鍵處理技術(shù)。應(yīng)用此種技術(shù)，則需要額外配備鉆井通道，實現(xiàn)動態(tài)化的噴射注漿操作流程。針對土壤條件較一般的公路路段，可以采取此類軟基深層處理技術(shù)，將水泥等混合灌漿材料澆筑到管道內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)過程中鞏固和壓實深層地基土壤層。針對較為復(fù)雜的土壤地質(zhì)條件，可以選擇其他材料混合灌輸?shù)姆绞?，增強路面和路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及強度級別。高壓噴射注漿處理技術(shù)，需要配備功率較大的機電設(shè)備，還需要配備專業(yè)技術(shù)操作人員，造價成本相對較高。在此類處理技術(shù)施工過程中，需要額外注重節(jié)能環(huán)保施工內(nèi)容，盡量減少對環(huán)境造成的污染，減少水電資源浪費。高壓噴射注漿技術(shù)，需要將地下排水措施和注漿設(shè)備進行隔離，減少地下水滲透對地基結(jié)構(gòu)的破壞。

3.2 豎向排水固結(jié)技術(shù)

豎向排水固結(jié)技術(shù)，需要將飽和軟土和回灌盆地等相關(guān)地質(zhì)條件作為施工處理的基礎(chǔ)。此類深層次軟基處理技術(shù)，需要配備較多機械工具以及加壓系統(tǒng)設(shè)備，最重要的是需要建立排水系統(tǒng)。針對土壤表層和地下水系不同分布情況，需要建立軸向的排水和壓抽水措施，盡量減少水源對軟土地基的滲透性。在不同氣候和地質(zhì)條件下，軟土層和地下水分布情況對路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響，軟基結(jié)構(gòu)的剪力和硬度級別是保障路面不發(fā)生塌陷沉降情況的基礎(chǔ)指標。豎向排水固結(jié)處理技術(shù)，需要將垂直排水系統(tǒng)不知道土壤深層，對管道周圍的土壤進行加壓固結(jié)，在完成水源抽取之后，還需要壓實固化路基周圍的土壤結(jié)構(gòu)，降低滲透性，增強路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，還需要將豎向排水固結(jié)處理技術(shù)，與軟土地基淺層鞏固處理技術(shù)相結(jié)合，降低造價成本，提高施工質(zhì)量。

3.3 粉噴樁加固法

粉噴樁加固法，需要配備專業(yè)施工機械設(shè)備，將土壤淤泥、黏土以及其他雜項填充材料，在鉆孔深度達到一定標準后，通過高壓噴射裝備在深層土壤結(jié)構(gòu)中進行硬化固結(jié)，同時完成排水操作。粉噴樁加固法需要根據(jù)本地土壤密度變化情況，選擇不同類型以及節(jié)能環(huán)保的施工方法，盡量減少樁柱結(jié)構(gòu)對生態(tài)環(huán)境的破壞。此種加固技術(shù)，需要額外配置加固材料，如石灰或者水泥，再添加原有土壤結(jié)構(gòu)材料，在提升鉆桿的同時，攪拌切割原有土壤結(jié)構(gòu)體，需要配比密度均勻的粉噴樁柱結(jié)構(gòu)，才能夠?qū)崿F(xiàn)四周土體結(jié)構(gòu)的同步強化與固結(jié)操作。此種加固技術(shù)與高壓噴射注漿技術(shù)原理相似，但是填充材料和樁柱結(jié)構(gòu)有所不同，還需要額外注重密度分布規(guī)律與原有土壤地質(zhì)條件之間存在的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

結(jié)束語

很多高速公路工程施工技術(shù)團隊都需要建立完善的軟基處理技術(shù)體系，將淺層和深層處理技術(shù)與資源配置情況相結(jié)合，增強軟基的壓力荷載能力，減少其對公路工程施工質(zhì)量的不良影響。對穩(wěn)定性能達不到施工標準的軟基結(jié)構(gòu)，需要將淺層處理技術(shù)法和深層處理技術(shù)進行科學(xué)配比的施工管理，保障軟土地基底部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強度，提升公路路基的壓力荷載能力。