高速公路建設中的軟土路基施工工藝

崔曉鵬

（中交一公局第六工程有限公司，天津300450）

1 工程概況

鄭州機場至周口西華高速公路（一期）全長106.3 km，起點位于商登高速公路上，終點位于周口市西北接商周高速公路。其中，JXZT-5標土建工程起訖樁號K61+000～K72+250，長度11.25 km；路面工程起訖樁號K61+000～K81+700，長度20.7 km。

2 地質條件

本工程局部土層為第四系全新統(tǒng)新近沉積土，厚度普遍達到10 m，地基容許承載力90～120 kPa，該土層的壓縮性較高，易在外部作用下而發(fā)生壓縮，因此，難以維持穩(wěn)定性。原狀土受到振動后，結構連接狀態(tài)受到影響，土的強度明顯降低，隨之作用于路基，導致路基缺乏穩(wěn)定性。

對此，需在路基施工階段便對該軟土路段做針對性處理。在本工程設計中，采用了軟土路段高路堤形式施工、臺背路基加固、涵洞及通道地基處理，以保證各結構穩(wěn)定性；此外，對于局部形狀明顯偏差的淤泥質土，則采取水泥攪拌樁與換填法相結合的方案。

3 本工程軟土路基特點

本工程范圍內軟土主要包含淤泥和黏土顆粒群，含水量和孔隙率普遍較大，通常含水量達到35%～80%，孔隙比1～2。若未對軟土做針對性的處理，在剪應力作用下，將產生明顯的剪切變形現象，導致其抗壓強度降低；此外，隨著路基建設工作的開展，軟土將逐步顯現出更大范圍的固結與沉降，若不采取相應措施，就會嚴重影響結構路基完整性以及車輛通行安全性。

本工程軟土滲透性較差，具體體現為：（1）垂直方向的滲透系數為1×10-8～1×10-6cm/s，加之其容易積水，因此在水損害作用下，軟土性質將變得更差；（2）彈性模量在4 MPa以內，且隨壓縮性增高，對應液性指數也更大；（3）抗剪強度＜20 MPa，內摩擦角為20°～35°，缺乏足夠抗剪強度。由此可見，本工程施工條件并不理想，必須要在正式施工前以可行施工工藝處理軟土路基，以改善其滲透性差、含水量高、抗剪強度不足等問題，從而保障后續(xù)施工的順利進行。

4 高速公路建設軟土路基施工工藝分析

隨著研究的深入以及工程實踐活動大范圍開展，現階段我國高速公路軟土路基施工領域已涌現出一系列可供選擇的施工工藝，如凍結法、土工織物鋪墊、使用添加劑、軟土路基表面處理、高壓噴射注漿法、砂墊層處理、排水固結法、粒料樁加固地基、加筋土處理等。

4.1 凍結法

通過應用冷卻液可達到凍結軟土效果。在實際操作中，可選擇液化氮或二氧化碳作膨脹土層，操作得當則可有效提高軟土抗剪強度，以避免其在承受荷載時出現大幅度高壓縮情況。

4.2 土工織物鋪墊

為發(fā)揮出土工織物耐腐蝕、抗拉強度高的特性，可將其按單層或多層鋪墊在經過修整的軟土路基處，使這二者緊密貼合?？傮w而言，鋪墊土工織物有利于提高軟土路基承載力，使其在施工過程與投入使用后均可維持相對穩(wěn)定狀態(tài)（即無明顯不均勻沉降）[1]。

4.3 使用添加劑

軟土中含有大量黏土顆粒群。為了改善這一特性，可在施工時向軟土摻入適量添加劑，從而大幅度提升其抗剪強度。在當前的高速公路工程建設中，較常見的添加劑主要包括水泥、熟石灰、生石灰等，這些均能夠降低軟土含水量，使軟土路基內部能夠達到緊密與穩(wěn)固狀態(tài)。

4.4 軟土路基表面處理

軟土路基表面處理可采用排水法和換填法。前者可以降低軟土路基含水量，使其更密實；后者則可以用部分透水性較好路基填料代替原軟土路基填料，使路基的質量得到提高?？傮w來看，在對軟土路基表面做針對性處理后，可提高軟土路基抗變形能力與抗剪強度。此外，為使荷載更均勻地作用于軟土路基，還可在其表面增設一層滲透性較好的優(yōu)質填料。

對于處理軟土路基積水的處理，開挖溝槽是較便捷且應用效果較好的方法，其可以有效規(guī)避軟土路基積水問題，從而更好地推動后續(xù)施工的順利開展。值得注意的是，在開挖溝槽有效排除積水后，還需取適量優(yōu)質填料（主要需考慮透水性），以回填方式處理溝槽。

4.5 高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法是一種應用效果較好的軟土路基處理方法，融合了注漿技術和高壓水射流切割技術，集多重優(yōu)勢于一體。該方法用鉆機鉆孔，在適配合適規(guī)格噴嘴的注漿管后，將制備完成漿液通過高壓設備的壓力作用來產生高射流體，從而使?jié){液在與軟土接觸后發(fā)生“切割”，在不破壞土體的前提下，使軟土與注入漿液有效結合[2]。

基于此，軟土會隨著漿液逐步固結而與其共同組成完整且穩(wěn)定的整體路基，這解決了軟土路基抗變形能力與抗剪強度不足的問題。高壓噴射注漿法施工流程見圖1。

圖1 高壓噴射注漿法施工流程

4.6 砂墊層處理

砂墊層排水效果較好，有助于解決軟土含水量過高問題。通常來說，砂墊層厚度較小，約20 cm。在高速公路軟土路基施工中，可利用荷載試驗來檢驗砂墊層排水效果，具體需考慮含砂量和清潔度這2項關鍵指標。

另外，可對砂墊層進行灑水與壓實處理，這能夠有效增強其在改善軟土路基性質時的應用優(yōu)勢，進而為高速公路工程建設提供更加良好的條件。概言之，砂墊層必須具有良好的濕潤性。砂墊層施工見圖2。

圖2 砂墊層施工

4.7 排水固結法

排水固結法的基本思路是：有效排除聚集于軟土路基中的水分以降低其含水量并保持相對干燥的狀態(tài)。排水固結法較常規(guī)的用法是設置合適尺寸的水井后，適配合適功率的泵送裝置，可高效排除多余水分。高速公路工程建設領域一般都會在處理深厚軟土路基時采用排水固結法。因為該方法具有處理效果良好、操作較便捷，對施工人員技術水平與施工物資數量等均無過高要求等優(yōu)勢。

4.8 粒料樁加固地基

對于高速公路建設的軟土路基處理來說，粒料樁加固地基是一種較可行的施工工藝。在實際應用中，該工藝以振沖器為主要作業(yè)裝置，對施工期間收集的碎石與卵石做破碎處理，在使之變成更小規(guī)格石料后再將其摻入土基中，從而形成完整樁體。也就是說，粒料樁加固地基通過振沖器的碎石功能，可以對軟土路基起到排水、降壓、擠密的作用，從而進一步提升軟土路基的穩(wěn)定性[3]。

為充分保證振沖器的碎石效果，在選用碎石和卵石作為填料時，必須將其含砂量控制在5%以內。不僅如此，操作人員要精準控制振沖器下沉速度，并盡可能做到勻速下沉；與此同時，操作人員還要做好樁位測量、放線以及日常監(jiān)測工作，更好地提高施工精度。

4.9 加筋土處理

加筋土處理的應用優(yōu)勢較為突出，主要體現在2個方面：（1）使高速公路整體結構與路基之間保持沉降的連續(xù)性，由此規(guī)避差異沉降問題；（2）該施工工藝操作便捷，可減少施工過程對于人力資源以及物力資源投入，在協(xié)調得當情況下，可在短時間內完成對于軟土路基的處理工作。

就新時期高速公路軟土路基處理而言，加筋土處理有很多方式，如分段施工法、直接填土法、換土法等，具體需根據現場條件及工程質量要求而定。一般情況下，要在注重技術可行性論證基礎上選定合適方法后，制訂出一套完善的方案，并要負責管理、操作。相關人員共同落實各項工作，以便提升軟土路基的處理效果。

5 結語

高速公路建設環(huán)境往往都較復雜，尤其在山區(qū)等特殊地段施工時，通常都會遇到軟土路基。由于軟土路基存在含水量高、承載力不足等問題，若不能有效處理這些問題，就會影響高速公路整體的穩(wěn)定性，不利于車輛的安全通行。現階段，我國軟土路基施工工藝較多，包含但不限于凍結法、砂墊層處理、高壓噴射注漿法、粒料樁加固地基等，相關工程人員需根據實際情況進行合理選擇與應用，以切實提高軟土路基承載力與抗剪強度，從而為高速公路建設工作夯實基礎。