高速公路工程中軟土路基施工技術(shù)的應(yīng)用

郝顯偉

（甘肅五環(huán)公路工程有限公司，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

高速公路是交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容，在推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用。高速公路工程施工過程中，軟土路基比較常見，該類地質(zhì)結(jié)構(gòu)與常規(guī)地質(zhì)結(jié)構(gòu)有一定的差異性，軟土路基本身的荷載力不強(qiáng)，施工安全系數(shù)較低，對(duì)高速公路工程的施工安全及質(zhì)量有很大影響，合理應(yīng)用軟土路基施工技術(shù)是解決這一問題的關(guān)鍵。

因此，在高速公路工程的建設(shè)中，需要重視、優(yōu)化對(duì)軟土路基施工技術(shù)的應(yīng)用，保障施工的質(zhì)量與安全，達(dá)到預(yù)期的施工效果[1]。

1 高速公路工程中軟土路基的特點(diǎn)及影響

在軟土路基中，隨著荷載力的增加，其軟土的強(qiáng)度也會(huì)隨之降低，還可能出現(xiàn)抗剪強(qiáng)度降低、流動(dòng)性增加的情況，導(dǎo)致公路路面發(fā)生變形、沉降、開裂等病害問題。一旦高速公路路面出現(xiàn)病害，高速行駛中的車輛就會(huì)出現(xiàn)顛簸等情況，影響行車安全，隨著荷載力的持續(xù)增加，軟土路基路面甚至還會(huì)發(fā)生塌方、沉陷等情況，不僅會(huì)嚴(yán)重威脅過路車輛及人員的生命、財(cái)產(chǎn)安全，也會(huì)縮短高速公路的使用壽命，增加維修成本。

因此，在高速公路工程的軟土路基施工中，合理應(yīng)用有效的施工技術(shù)，增強(qiáng)高速公路軟土路基的荷載力，可以有效防范公路變形、沉降、開裂等問題，對(duì)確保高速公路的行車安全、延長(zhǎng)高速公路的使用壽命、降低維護(hù)成本具有重要意義[2]。

高速公路工程施工前，如果不能對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行嚴(yán)密的勘測(cè)，沒有發(fā)現(xiàn)軟土路基路段的存在，而應(yīng)用常規(guī)的施工技術(shù)，就會(huì)對(duì)高速公路后期的施工及運(yùn)行帶來較大的質(zhì)量與安全隱患。而在后期施工中，若重新改變施工技術(shù)方案，不僅會(huì)嚴(yán)重拖慢施工進(jìn)度，重新進(jìn)行施工的設(shè)計(jì)與返工還會(huì)增加施工成本。因此，在高速公路工程施工過程中，需要加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的勘測(cè)，針對(duì)軟土路基路段，設(shè)計(jì)出符合實(shí)際的施工方案，并確定合理應(yīng)用軟土路基施工技術(shù)，確保高速公路工程保質(zhì)、保量、保期完成。

1.1 富水性

軟土路基的一個(gè)主要特點(diǎn)就是富水性。與一般的地基土壤相比，軟土路基土壤結(jié)構(gòu)中的含水量非常大。在高速公路施工過程中，富水性軟土路基會(huì)嚴(yán)重影響施工材料與路基土壤結(jié)構(gòu)相結(jié)合后的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響施工質(zhì)量，拖慢施工進(jìn)度，還增加了施工的安全風(fēng)險(xiǎn)。

此外，由于軟土路基具有較強(qiáng)的富水性，嚴(yán)重降低了地基結(jié)構(gòu)的防滲性能，增加施工難度，因而容易在公路的應(yīng)用中發(fā)生路基沉降、開裂等問題，影響高速公路工程使用的安全、穩(wěn)定性，縮短高速公路的使用壽命，降低高速公路工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.2 孔隙率大

從土壤結(jié)構(gòu)來看，軟土路基還具有孔隙率大的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為軟土路基的土壤結(jié)構(gòu)非常松散，結(jié)構(gòu)間的孔隙率較大，土壤結(jié)構(gòu)的靜荷載力非常低。在高速公路工程施工過程中，由于軟土路基的孔隙率較大，結(jié)構(gòu)的靜荷載力較低，無(wú)法承受施工物料、施工機(jī)械設(shè)備的荷載，因而極大地增加了施工難度，拖慢了施工進(jìn)度，增加了施工成本，同時(shí)也直接影響了高速公路的施工安全與穩(wěn)定。

2 高速公路工程軟土路基的施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 凍結(jié)技術(shù)

凍結(jié)技術(shù)是一種物化處理方法，軟土路基的富水性較強(qiáng)，可以應(yīng)用凍結(jié)技術(shù)進(jìn)行處理。在高速公路軟土路基施工過程中應(yīng)用凍結(jié)技術(shù)，就是用大量干冰等冷凍劑，將富水的軟土路基中的水分冷凍起來，從而降低其含水量，增強(qiáng)軟土路基的強(qiáng)度，降低其對(duì)高速公路施工的影響。在采用凍結(jié)技術(shù)處理軟土路基的過程中，需要確保冷凍劑的冷凍速率與冷凍設(shè)備運(yùn)行效果滿足工程要求，盡量降低施工時(shí)間與資金投入，最大限度地提高施工的經(jīng)濟(jì)效益和施工效率，并確保軟土路基的施工滿足高速公路工程建設(shè)的要求。同時(shí)，在凍結(jié)技術(shù)的應(yīng)用過程中，施工人員還需要掌握冷凍材料的物理及化學(xué)屬性，避免施工產(chǎn)生化學(xué)污染，保障施工的質(zhì)量及安全[3]。

2.2 水泥樁攪拌

水泥樁攪拌技術(shù)是通過將水泥混合物向軟土路基中進(jìn)行灌注，從而增強(qiáng)軟土路基的強(qiáng)度，提高路基荷載和穩(wěn)定性的一種處理技術(shù)。在高速公路工程軟土路基施工過程中，應(yīng)用水泥樁攪拌技術(shù)，能夠有效避免高速公路施工中路基塌陷的問題，確保高速公路的施工質(zhì)量與安全。在具體的應(yīng)用過程中，施工人員需要注意合理設(shè)置水泥攪拌樁的間距，確保其在達(dá)到增強(qiáng)軟土路基荷載與穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，降低水泥樁設(shè)置的數(shù)量，降低高速公路的施工成本，提高高速公路工程建設(shè)的效益。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，施工人員還需要確保水泥混合物攪拌均勻、強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，保證水泥樁的質(zhì)量和安全，施工過程中，還需要加強(qiáng)對(duì)軟土路基塌陷程度的觀察，確保施工的安全、穩(wěn)定。

2.3 豎向排水固結(jié)

豎向排水固結(jié)技術(shù)是通過對(duì)軟土路基土層結(jié)構(gòu)進(jìn)行重量預(yù)壓，經(jīng)垂直排水閥，將土體孔隙中的水分完全擠壓、排除，使其形成固結(jié)形態(tài)，從而增強(qiáng)軟土路基的強(qiáng)度和荷載力。在高速公路工程軟土路基施工過程中，應(yīng)用豎向排水固結(jié)技術(shù)可以有效降低施工難度，合理把握軟土層的水分比，提高軟土路基施工的安全、穩(wěn)定和質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用中，施工人員需要先對(duì)軟土路基的形態(tài)進(jìn)行分析，確定排水手段，從而有效控制軟土路基中的水分比例，達(dá)到良好的固結(jié)狀態(tài)。同時(shí)，在排水施工過程中，還需要合理控制排水量，避免抽水過多造成軟土層沉降幅度過大，或?qū)Φ叵滤到y(tǒng)造成影響，提高豎向排水固結(jié)技術(shù)的應(yīng)用效果。

2.4 土木織物處理

土木織物是指由人工纖維針刺編制形成的織物，其具有良好的延展性和滲水性，能夠達(dá)到較高的吸水要求。在高速公路軟土路基施工過程中，應(yīng)用土木織物處理技術(shù)，可以有效提高軟土路基的穩(wěn)定性。在具體應(yīng)用過程中，施工人員需要在前期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)軟土路基進(jìn)行碾壓整平處理，然后將土木織物大范圍覆蓋在軟土路基上，確保其與軟土路基之間的有效銜接。在鋪墊完成后，需要采用小型壓路機(jī)，對(duì)土木織物鋪墊層進(jìn)行碾壓，并均勻壓實(shí)，避免存在不平整、不均勻的情況，防止后期施工中出現(xiàn)路基不均勻沉降的問題。此外，施工人員還需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，綜合分析土木織物與土木格柵的差異，并選取合適的材料進(jìn)行鋪墊，確保滿足高速公路工程的施工質(zhì)量與安全要求。

2.5 換填

換填技術(shù)是高速公路軟土路基施工過程中一種常見的施工技術(shù)，主要是將軟土路基中的軟土換填為性能良好的土壤，從而改善軟土路基的抗剪強(qiáng)度。在換填技術(shù)應(yīng)用過程中，施工人員需要合理確定軟土路基的挖掘深度，并根據(jù)工程要求及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選用合適的換填材料進(jìn)行回填，使軟土路基的結(jié)構(gòu)質(zhì)量達(dá)到工程建設(shè)要求，提高高速公路建設(shè)的質(zhì)量。同時(shí)，還需要嚴(yán)格按照路基開挖、土方轉(zhuǎn)運(yùn)、回填、夯實(shí)、驗(yàn)收等施工工序，確保換填施工的有序進(jìn)行，避免影響施工進(jìn)度和施工質(zhì)量[4]。

3 應(yīng)用實(shí)例分析

3.1 工程概況

某高速公路工程施工路段全長(zhǎng)2.3km，設(shè)計(jì)路基寬度24m。通過對(duì)工程施工路段進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查與勘測(cè)，發(fā)現(xiàn)該路段多處為軟土路基，需要采用軟土路基施工技術(shù)進(jìn)行路基加固處理，從而保障工程施工的質(zhì)量，確保高速公路的使用安全與壽命。根據(jù)軟土路基的實(shí)際情況，該工程經(jīng)研究確定采用換填技術(shù)進(jìn)行軟土路基施工。

3.2 施工工藝及流程

3.2.1 準(zhǔn)備工作

第一，施工前，組織技術(shù)人員對(duì)施工圖紙進(jìn)行了會(huì)審，編制完成了施工計(jì)劃方案，完成了技術(shù)交底；復(fù)測(cè)工程原面、審核坐標(biāo)點(diǎn)、檢測(cè)進(jìn)場(chǎng)材料等均確定完成。第二，施工設(shè)備的準(zhǔn)備。對(duì)施工中需要用到的挖土機(jī)、壓路機(jī)、平地機(jī)等設(shè)備進(jìn)行檢修、維護(hù)，保證施工設(shè)備的運(yùn)行效率滿足施工要求，并?？坑诂F(xiàn)場(chǎng)指定的位置。第三，清理地基。在開挖前，對(duì)軟土路基進(jìn)行清理，將其上的雜物、植物等清理干凈，并對(duì)坑洼處進(jìn)行平整處理，確保路基表面的平整。同時(shí)，對(duì)影響施工的路旁灌木等進(jìn)行修剪或直接拔除，確保施工視距和施工設(shè)備的正常通行。

3.2.2 施工開挖

首先，在開挖前，需要根據(jù)軟土路基的實(shí)際情況，合理確定開挖的范圍及方式。該工程中，采用挖土機(jī)對(duì)軟土路基進(jìn)行開挖，以免對(duì)其他常規(guī)路基結(jié)構(gòu)造成破壞。其次，及時(shí)對(duì)開挖深度進(jìn)行測(cè)量標(biāo)高，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，則實(shí)施排水溝施工，保證基坑排水；測(cè)量路基挖方密度，保證需要換填的軟土被全部挖出，避免影響后期施工。

3.2.3 土方回填

開挖施工后進(jìn)行回填，該工程采用分層填筑、攤鋪的方式進(jìn)行土方回填施工。在施工過程中，對(duì)回填土進(jìn)行分層攤鋪，確保每層的厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，厚度控制在路基填土的90%上下，分層回填完成后，及時(shí)進(jìn)行平整、壓實(shí)。接縫處采用1∶1比例的坡度分層留臺(tái)階。

3.2.4 碾壓施工

一是回填完成后進(jìn)行碾壓施工。該工程中，碾壓施工時(shí)，首先要對(duì)回填施工進(jìn)行檢測(cè)，確?；靥钔吝_(dá)到設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行施工；進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定碾壓次數(shù)，確保壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求，碾壓后的路面平整無(wú)壓痕。

二是根據(jù)工程實(shí)際，該工程中選擇的碾壓方式為靜壓1次—弱振壓2次—強(qiáng)振壓2次—靜壓消除壓痕。在碾壓施工過程中，弱振壓及強(qiáng)振壓結(jié)束后，均需要對(duì)壓實(shí)度和壓實(shí)厚度進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行完整記錄，最后一次強(qiáng)振壓，要確保壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。

三是在碾壓施工工程中，采取先慢后快的方法，將壓路機(jī)的速度控制在4km/h內(nèi)；對(duì)于曲線段的碾壓，采用從內(nèi)向外碾壓的順序，直線段的碾壓則從兩側(cè)向中間，保證良好的碾壓效果。

四是保證施工縫處的碾壓有一定的重疊度，提高施工縫處的碾壓密實(shí)度和填土壓實(shí)度。橫向縫的重疊度應(yīng)當(dāng)不小于40cm，并將其控制在50cm內(nèi)；縱向縫的重疊度則需要在100～150cm，確保碾壓的完整性，避免出現(xiàn)漏壓或死角。

五是碾壓施工完成后，要保證路基表面平整無(wú)痕，并進(jìn)行整體壓實(shí)檢測(cè)，確保壓實(shí)度達(dá)標(biāo)，并對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，為后期施工提供參考。

3.2.5 排水系統(tǒng)

在高速公路工程的換填土軟土路基施工中，排水設(shè)計(jì)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要從全局出發(fā)，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境與氣候特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)，以保證施工的質(zhì)量與安全。該工程中，軟土路基的含水量較高，在施工中通過設(shè)置排水系統(tǒng)，疏通地下水與地表水。在坡度較大區(qū)域，排水系統(tǒng)布置為溝槽方式，槽寬0.5m、深度為1m。此外，在路基施工完成后，在工程兩側(cè)的溝渠布置一定數(shù)量的混凝土澆筑的坡面，確保路基坡面平整，并能夠抵抗雨水沖刷和積水侵蝕，提高路基的抗水性。

3.2.6 養(yǎng)護(hù)施工

該工程的養(yǎng)護(hù)施工中，一是進(jìn)行階段性的養(yǎng)護(hù)，在每次碾壓施工后，在路面鋪設(shè)養(yǎng)護(hù)覆膜材料，如棉毯、草袋等；均勻覆蓋，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣候給覆膜材料灑水，提高養(yǎng)護(hù)效果。二是施工完成后的養(yǎng)護(hù)，施工完成后確定合理的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，確保養(yǎng)護(hù)期間交通封閉，等換填層達(dá)到通車條件后再開放交通。

3.2.7 質(zhì)量檢測(cè)

高速公路工程軟土路基施工完成后，需要對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)。該工程中，對(duì)施工沉降值進(jìn)行了全程監(jiān)測(cè)，在軟土路基施工段設(shè)置了四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，當(dāng)填土高度達(dá)到設(shè)計(jì)值后，仍進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，2d/次，每10d為一周期，共持續(xù)監(jiān)測(cè)兩個(gè)周期。根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)施工沉降情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，各周期的沉降值累計(jì)在2.5cm以下，表示路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，滿足設(shè)計(jì)要求。該工程中，四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各周期累計(jì)監(jiān)測(cè)值分別如表1所示。

表1 四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)監(jiān)測(cè)值（單位：cm）

由表1可知，該工程各周期的監(jiān)測(cè)值均不超過2.5cm，且第二個(gè)周期的監(jiān)測(cè)沉降值穩(wěn)定，表明施工達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

高速公路是推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要紐帶，其建設(shè)質(zhì)量直接影響著區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。軟土路基是影響高速公路工程建設(shè)質(zhì)量的重要因素，在實(shí)際施工過程中，相關(guān)人員必須立足實(shí)際，采取合理的軟土路基施工技術(shù)，確保施工的質(zhì)量與安全，提高施工效益，充分發(fā)揮高速公路的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。