高速公路施工中的軟土路基施工技術(shù)分析

文/王軍

1 前言

路基施工水平可直接影響到公路工程全生命周期，為切實(shí)保障路基施工質(zhì)量與效率，我們需將工作重點(diǎn)放置在軟土路基施工處理環(huán)節(jié)，不斷優(yōu)化軟土路基施工處理流程，進(jìn)一步提升軟土路基施工處理效果，使軟土路基施工水平與工程總體質(zhì)量管理目標(biāo)相符。

2 高速公路工程軟土路基結(jié)構(gòu)及特征

高速公路工程軟土路基內(nèi)部主要包括粘土顆粒、淤泥等材料，相較于普通地質(zhì)結(jié)構(gòu)的路基而言，軟土路基內(nèi)部結(jié)構(gòu)孔隙率較大、含水量豐富，部分粘土地基中還存在一定的有機(jī)物。

由于不同高速公路工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在較大差異，有的高速路基中的物質(zhì)會下沉并出現(xiàn)絮狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)過實(shí)際調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，軟土路基內(nèi)部含水量達(dá)到35%～80%時，孔隙率會達(dá)到1%～2%左右[1]。同時，軟土路基還會受到更加明顯的剪切力影響，導(dǎo)致路基在實(shí)際運(yùn)營期間極易出現(xiàn)流變性；路基在結(jié)固沉降后，會發(fā)生二次軟土沉降現(xiàn)象，導(dǎo)致后期公路工程整體運(yùn)維難度提升。另外，在軟土路基受到較大震動或擠壓力的情況時，內(nèi)部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更易受到不利影響。在軟土的液限指數(shù)與壓縮指數(shù)成正比關(guān)系時，軟土結(jié)構(gòu)重量及荷載可以有所恢復(fù)。如果沒有對軟土地基結(jié)構(gòu)進(jìn)行專項(xiàng)排水處理，也會導(dǎo)致軟土地基結(jié)構(gòu)速度與抗減強(qiáng)度逐步下降。

3 高速公路軟土路基施工問題

3.1 路基沉降嚴(yán)重

如果高速公路施工現(xiàn)場多為軟土結(jié)構(gòu)，則路基在具體施工期間經(jīng)常會出現(xiàn)沉降問題。由于軟土土壤的壓縮性較為顯著，軟土路基會在長期運(yùn)營過程中呈現(xiàn)出不均勻沉降情況。如果沉降位置位于構(gòu)造物連接處，則沉降問題會嚴(yán)重影響到構(gòu)造物自身的穩(wěn)定性，使路面結(jié)構(gòu)平整度下降，無法從根本上保障車輛行駛期間的舒適度與安全性。因此，為進(jìn)一步控制軟土路基演變速度，相關(guān)人員需要在路基設(shè)計(jì)前做好沉降問題的預(yù)測判斷工作，采用合理方式處理軟土結(jié)構(gòu)，避免在路基后期運(yùn)營時間出現(xiàn)較為嚴(yán)重的不均勻沉降問題。

3.2 經(jīng)常發(fā)現(xiàn)滑坡問題

在高速公路軟土路基施工期間會經(jīng)常出現(xiàn)路基滑坡問題，導(dǎo)致施工期間的安全性、穩(wěn)定性無法從根本上保障[2]。造成路基滑坡現(xiàn)象發(fā)生的主要原因是施工環(huán)節(jié)管控不當(dāng)，設(shè)計(jì)方案與施工現(xiàn)場實(shí)際情況不符。另外，在公路工程實(shí)際施工期間，還會受征地拆遷等因素影響，工程施工工期被嚴(yán)重壓縮，導(dǎo)致軟土路基施工期間的坡體結(jié)構(gòu)處理環(huán)節(jié)施工質(zhì)量控制不到位。為預(yù)防高速公路軟土路基滑坡問題的發(fā)生，管理部門需對原土路基施工全過程進(jìn)行嚴(yán)格管控，針對滑坡預(yù)防工作制定出相應(yīng)的施工管理機(jī)制，從根本上提升軟土路基施工期間的可控性。

4 高速公路軟土路基施工方法

4.1 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法需要在天然軟土地基表面增加砂墊層等水平排水結(jié)構(gòu)，如果工程對地基結(jié)構(gòu)的排水率要求較高，還要在地基砂井處設(shè)置豎向排水體系，通過加載預(yù)壓等手段，控制土體結(jié)構(gòu)內(nèi)部含水量，從根本上提升軟土路基結(jié)構(gòu)的具體強(qiáng)度。排水固結(jié)法主要分為以下幾種形式：

4.1.1 設(shè)置水平排水墊層。要求用于水平排水墊層的材料應(yīng)具有良好的透水性，同時滲透系數(shù)控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，并充分發(fā)揮出其自身的反濾作用。設(shè)置的水平排水墊層主要為中粗砂，材料自身的凝聚力應(yīng)控制在3%[3]。

4.1.2 設(shè)置豎向排水墊層。部分高速公路工程的袋裝沙井?dāng)嗝嫘?、施工流程少、設(shè)施操作便捷等特征，可以從根本上保障墊層排水水平，避免在墊層施工期間產(chǎn)生不均勻沉降問題。另外，在設(shè)置豎向排水墊層過程中，還需要配合使用導(dǎo)管式振動打設(shè)機(jī)械設(shè)備，切實(shí)保障豎向排水墊層設(shè)置期間的質(zhì)量與效率。

4.2 水泥攪拌樁

在高速公路軟土路基施工期間，水泥攪拌樁是常見的施工技術(shù)之一，施工人員可以通過深層攪拌的方式，將軟土與固化劑結(jié)合在一起，確保軟土結(jié)構(gòu)能夠凝結(jié)成同一整體，具備更加顯著的整體性、水穩(wěn)性，因此更適用于軟土地基主要為淤泥、粉土土質(zhì)的情況。在實(shí)際施工期間，水泥攪拌樁不會產(chǎn)生較大的振動及噪聲，且施工后不必進(jìn)行建筑垃圾的外運(yùn)。水泥攪拌樁結(jié)構(gòu)既可以獨(dú)立，又可以搭接在一起[4]。水泥攪拌樁自身的滲透性較小，在實(shí)際應(yīng)用期間可以有效改善軟土地基各項(xiàng)力學(xué)性質(zhì)，從根本上提升軟土地基結(jié)構(gòu)的承載力。但值得注意的是，在水泥攪拌樁施工過程中，還要針對卡管、噴漿堵塞等問題制定出相應(yīng)的運(yùn)維方案，施工前做好設(shè)備的檢修處理，確保水泥攪拌樁能夠在軟土路基施工過程中發(fā)揮出重要作用。

4.3 拋石擠淤施工技術(shù)

在拋石擠淤施工技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，需要在軟土路基底部中心到兩側(cè)設(shè)置一定數(shù)量的碎石，切實(shí)控制軟土路基結(jié)構(gòu)內(nèi)部含水率，保障軟土路基施工期間的施工強(qiáng)度。同時，應(yīng)用在拋石擠淤技術(shù)中的碎石尺寸不應(yīng)超過0.3m。相較于其他軟土路基處理技術(shù)而言，拋石擠淤施工方法更為簡便，主要被應(yīng)用在積水量較大的洼地、排水困難、淤泥較多的軟土地質(zhì)條件。在使用拋石擠淤施工技術(shù)過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)細(xì)致分析施工場地的地質(zhì)與水文條件，如果因?yàn)榻?jīng)過長期雨季而出現(xiàn)大規(guī)模上層滯水，則需要事先進(jìn)行排放處理。

4.4 真空預(yù)壓技術(shù)

高速公路軟土路基真空預(yù)壓施工技術(shù)主要就是在地基表面鋪設(shè)密封膜，借助真空設(shè)施，將密封膜與地基表面抽成真空狀態(tài)。由于密封膜下部砂墊層與土體結(jié)構(gòu)中的垂直排水通道形成負(fù)壓力，使孔隙水排放速度進(jìn)一步提升，進(jìn)而有效增長軟土路基固結(jié)度。

4.5 強(qiáng)夯與換填技術(shù)

由于高速公路軟土路基結(jié)構(gòu)內(nèi)部含水量較大，為避免軟土地質(zhì)條件對工程路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成不利影響，可以將軟土換填為強(qiáng)度高、穩(wěn)定性更強(qiáng)的材料，并配合專業(yè)施工設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)夯處理。在實(shí)際應(yīng)用強(qiáng)夯與換填技術(shù)的過程中，會出現(xiàn)數(shù)量較多的施工廢土，導(dǎo)致施工期間的現(xiàn)場管理成本進(jìn)一步增長。因此，在強(qiáng)夯與換填處理過程中，相關(guān)工作人員需要嚴(yán)格遵照施工方案開展施工流程，減輕因人為操作不當(dāng)導(dǎo)致的軟土路基施工穩(wěn)定性下降問題。

5 高速公路軟土路基施工要求

在高速公路軟土路基施工期間，施工質(zhì)量與效率會受到各類不穩(wěn)定因素影響。為有效改善軟土路基力學(xué)特征，相關(guān)人員需要將工作重點(diǎn)放置在前期地質(zhì)勘查方面，使勘察結(jié)果能夠作為軟土路基施工重大事宜的決策依據(jù)。施工人員應(yīng)細(xì)致分析高速公路工程具體建設(shè)要求、建設(shè)區(qū)域特征、交通線路未來規(guī)劃形式，不斷優(yōu)化軟土路基施工方案，做好軟土路基技術(shù)調(diào)研工作，細(xì)致分析施工區(qū)域內(nèi)自然環(huán)境特征，避免不良地質(zhì)因素對最終施工成果造成不利影響，同時避免過于依賴以往成功施工經(jīng)驗(yàn)，制定出的軟土路基施工方案與工程具體施工要求相符[5]。

6 高速公路不同軟土路基處理方式

6.1 軟土路基處理技術(shù)在地表面中的應(yīng)用

為進(jìn)一步控制軟土地質(zhì)條件對高速公路工程建設(shè)效果造成的不利影響，相關(guān)人員還需要做好地基表面土層結(jié)構(gòu)的處理工作，從根本上提升地基表面土的強(qiáng)度，切實(shí)保障地基結(jié)構(gòu)整體抗剪與抗變水平，從根本上保障高速公路工程建設(shè)期間的全壽命周期。另外，為有效解決軟土路基結(jié)構(gòu)含水量較大問題，施工人員還需通過設(shè)置槽溝的方式排放地表水，使用透水性良好的施工材料回填排水槽溝。

6.2 合理處置墊砂層

高速公路軟土路基施工區(qū)域的墊砂層較薄，難以充分發(fā)揮出墊砂層良好排水功能[6]。因此，在軟土路基工程實(shí)際施工期間，相關(guān)工作人員需采用合理手段，將墊砂層實(shí)際厚度控制在20cm 左右，使墊砂層能夠始終保持最佳排水效果。另外，在處理墊砂層過程中，還需要結(jié)合軟土路基具體排水要求，進(jìn)行適宜的荷載試驗(yàn)，明確墊砂層排水速度、凝結(jié)速度等參數(shù)數(shù)值，同時使軟土路基墊砂層清潔性、含沙量與實(shí)際施工要求相符。

6.3 注重加固飽和軟土路基

在高速公路工程路基為飽和軟粘土結(jié)構(gòu)的情況下，施工人員還需要配合使用更加適宜的加固手段。利用專業(yè)化攪拌設(shè)備，確保施工材料能夠充分混合在一起；配合使用適宜的固化劑，確保固化劑能夠與施工材料發(fā)生更為充分的物理及化學(xué)反應(yīng)，形成力學(xué)性能更為優(yōu)質(zhì)的路基結(jié)構(gòu)。另外，借助添加固化劑的方式改善飽和軟粘土路基結(jié)構(gòu)，也可以進(jìn)一步增強(qiáng)路基結(jié)構(gòu)整體性，切實(shí)保障高速公路工程整體施工效率，降低大眾出行安全事故的發(fā)生概率。

7 結(jié)語

總而言之，隨著我國高速公路工程建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，高速公路數(shù)量增多，存在于高速公路施工期間的軟土地基施工問題更加顯著。為從根本上提高軟土地基施工水平，確保軟土地基施工效果與工程實(shí)際監(jiān)管要求相符，相關(guān)施工人員需要結(jié)合工程具體施工要求，不斷優(yōu)化實(shí)際施工方案，制定出專項(xiàng)可行的軟土地基施工質(zhì)量控制機(jī)制，進(jìn)而推動高速公路工程建設(shè)綜合效益最大化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。