高速公路施工中的軟土路基施工技術(shù)分析

張明

摘要：在當前的高速公路工程建設(shè)中，有時會遇到軟土路基，增加了施工難度。因此，在不同的高速公路工程中，應(yīng)在掌握軟土基本情況的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有施工條件，采取合理可行的軟基處理技術(shù)，并在施工中加以嚴格控制，使其發(fā)揮出應(yīng)有的效果。

關(guān)鍵詞：高速公路;軟土路基;真空聯(lián)合堆載預(yù)壓;

為解決高速公路工程建設(shè)中面臨的軟土路基問題，結(jié)合某高速公路工程軟基段實際情況，對其采取真空聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)進行施工，分析了具體施工方法及要點。工程結(jié)果表明該技術(shù)合理可行，可為相關(guān)人員提供參考。

1 工程概況

某高速公路分布有軟土路基，主要處在沖填土段中，總長約421m。結(jié)合沿線地勘報告，該段土層由上至下依次為：（1）填土與耕植土層，層厚在0.4～1.2m范圍內(nèi)，呈深灰色，處于稍濕狀態(tài)，有較高的壓縮性，且土質(zhì)不均，含有植物殘骸與根系;（2）淤泥粉砂互層，層厚在0.1～8.3m范圍內(nèi)，處于飽和狀態(tài)，整體松軟，且土質(zhì)不均，含有一定量黏粒，砂質(zhì)成分主要為石英，并可見少量云母，為地基加固處理主要對象;（3）淤泥層，層厚在3.5～15.6m范圍內(nèi)，處于飽和、軟塑和流塑狀態(tài)，土質(zhì)較差;（4）淤泥質(zhì)黏土層，層厚在2.5～19.2m范圍內(nèi)，處于飽和與軟塑狀態(tài)，土體濕度大，且不均勻，還含有細砂，為地基加固處理主要對象。通過測定可知，該段軟基土體的含水率很大，可以達到65%～95%，屬深厚軟基范疇。經(jīng)研究決定采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法對該段軟基進行處理。

2 施工方法

2.1 工藝流程

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓是指在待處理段落先設(shè)置豎向排水設(shè)施，為土體中水的排出提供通道，然后在抽真空的基礎(chǔ)上進行適當堆載預(yù)壓，以此促使目標土層水分排出和加快固結(jié)速度，使目標土層達到固結(jié)程度要求，進而滿足路基施工要求。其施工工藝流程為：表面清理與排水→墊層鋪設(shè)→設(shè)置豎向排水結(jié)構(gòu)→設(shè)置真空管網(wǎng)→密封→抽氣→堆載→真空卸壓→驗收。

2.2 表面清理與排水

在軟基處理處用地紅線范圍內(nèi)，將地表存在的淤泥、植被及塊石等清理干凈，并采用中粗砂對表土進行換填，同時做好平整，經(jīng)過晾曬后回填砂至地表工作面。除此之外，還需在邊樁外側(cè)2m處開挖圍堰，并在圍堰以外進行排水通道的設(shè)置，將圍堰中的水抽干，以排出地表積水和淺層地下水，防止對之后的施工造成影響。

2.3 墊層鋪設(shè)與豎向排水結(jié)構(gòu)設(shè)置

墊層鋪設(shè)與豎向排水結(jié)構(gòu)設(shè)置的主要目的是提供排水通道，其質(zhì)量對預(yù)壓排水效果有決定性影響。在鋪設(shè)墊層之前，應(yīng)先對墊層材料進行嚴格的檢驗。通過檢驗，墊層材料的含泥量不超過3.0%，細度模數(shù)為2.9，滲透系數(shù)為0.012cm/s，完全符合相關(guān)規(guī)范及工程設(shè)計要求。

豎向排水結(jié)構(gòu)主要是指塑料排水板，施工前檢查其各項技術(shù)指標;墊層壓實后的厚度應(yīng)達到50cm，對此應(yīng)分兩層進行鋪設(shè)，第一層按20cm厚鋪設(shè)，第二層按30cm厚鋪設(shè)。需注意的是，第二層鋪設(shè)要在塑料排水板設(shè)置到位后再進行，完成鋪設(shè)后通過適當?shù)哪雺菏蛊鋲簩嵍炔坏陀?3%。另外，墊層要在邊樁的外側(cè)伸出約1.5m，并在頂面設(shè)置2%左右橫坡，以利于排水。

本次施工所用排水板的類型為SPB-C，以1.5m的間隔距離按正方形設(shè)置，鋪設(shè)完第一層墊層之后采用套管法打設(shè)，具體的打設(shè)深度及套管實際垂直度都要符合要求，打設(shè)過程中排水板不能出現(xiàn)破裂及濾膜撕裂等情況;打設(shè)完畢后，墊層上部排水板長度應(yīng)達到25cm。

按照現(xiàn)場具體情況，在線路縱向按照40m的間隔距離設(shè)置觀測中樁與邊樁，并在地表下層4m、8m、12m和16m進行水壓力儀的設(shè)置，同時在地表下層8m和18m進行沉降板及測斜儀的設(shè)置，以此對軟基加固前后土層應(yīng)力、位移與孔隙水壓等產(chǎn)生的變化進行實時監(jiān)測。

2.4 真空管網(wǎng)設(shè)置與密封

真空排水管主要使用PVC管，考慮到該公路路基整體為長條形，故將真空排水管確定為兩種類型，即主管與濾管，管徑分別為75mm與60mm。其中，主管沿縱向以25m的間隔距離埋設(shè)，在主管管頭的一端采用變徑三通和濾管相連，另外一端從密封溝中穿過與射流泵相連;濾管沿橫向以5m的間隔距離埋設(shè)，與主管之間按照魚骨形使用鋼絲軟管相連，濾管之間使用接頭相連。在管道的接口處使用適宜方法相連，形成管網(wǎng)，同時在對應(yīng)的位置預(yù)留出膜口進行土工布的鋪設(shè)。最后在場地的外邊緣開挖密封溝，采用聚氯乙烯薄膜作為密封膜。

在鋪設(shè)密封膜的過程中，需將密封膜插入到溝底100mm左右深度處，在翻轉(zhuǎn)錨固后將其回填密實，并檢查確認密封膜是否存在破裂。一旦發(fā)現(xiàn)破裂，應(yīng)立即將其補好，如破裂面積很大，則應(yīng)整塊更換。將密封膜鋪好后，在其表面繼續(xù)鋪設(shè)一層土工布，這樣能起到一定保護作用，避免密封膜被上部填料破壞。

2.5 抽真空和堆載

將密封膜表面土工布鋪好后，借助真空射流泵抽真空，每個射流泵可對900m2左右的范圍進行抽真空，在抽真空的過程中做好漏氣檢查，尤其是接頭處等容易產(chǎn)生漏氣的部位。當真空度至少連續(xù)5d保持恒定時，方可開始堆載。堆載開始前，需在密封膜的表面填筑一層素土，素土的厚度達到15cm即可，這樣能最大程度保護密封膜，以免密封膜破損漏氣導(dǎo)致卸壓。然后按照4.0m的總堆載高度實施分層堆載與適當?shù)哪雺骸?/p>

2.6 真空卸壓

當堆載標高與路床頂部的設(shè)計標高完全相符，且根據(jù)沉降觀測結(jié)果，確認沉降速率在最近7d時間內(nèi)始終小于2mm/d時，方可停止抽真空。在該段軟基處理過程中，堆載完成后連續(xù)進行了80d抽真空，在觀測數(shù)據(jù)達到要求后才停止;當通過推算得出的固結(jié)度不低于90%，且施工完成后沉降在30cm以內(nèi)時，即可結(jié)束路基處理，開始下一步施工。

2.7 現(xiàn)場測試

經(jīng)現(xiàn)場觀測，最大沉降量產(chǎn)生于K21+454段，數(shù)值為188.2cm，平均沉降量結(jié)果為148.4cm。剛開始抽真空與每次堆載之前，沉降速率相對較快，在抽真空開始后第5d，沉降速率達到最大，數(shù)值為6.8cm/d;整個處理過程中，路床無失穩(wěn)現(xiàn)象，且完成處理后的固結(jié)度不低于90%，成功將工后沉降控制在30cm以內(nèi)。

對孔隙水壓進行實時觀測的目的在于確定土體實際固結(jié)狀態(tài)，以孔壓為依據(jù)還能對固結(jié)度進行計算，進而反映土體自身抗剪強度變化狀況，為現(xiàn)場加荷速率的確定與調(diào)整提供參考，明確何時可以加下一級荷載。

實際施工中，抽真空會使孔隙水壓變小;而在加載以后，孔隙水壓將開始增加，在達到一個極值后，開始減小;將下一級荷載施加后，孔隙水壓繼續(xù)增加，隨后減小，以此循環(huán)，使地基土強度不斷增加?？梢?，抽真空會使孔隙水壓逐漸降低，并產(chǎn)生一定超靜水壓;經(jīng)觀測可知，設(shè)置在地表下部12m深度的測點，其孔隙水壓實際下降速度最快;堆載填土過程中，每施加完一次荷載，因堆載發(fā)生變化，所以孔隙水壓實測值將會產(chǎn)生短暫的顯著增大，但其持續(xù)時間并不會很長，之后便趨于穩(wěn)定。對路床進行堆載時，設(shè)置在地表下部16m深度的測點，其孔隙水壓總變化增量達到最大，數(shù)值為28k Pa，而其他測點則處在10～20k Pa范圍內(nèi);因真空壓力保持相對穩(wěn)定，所以能使土層在堆載時測頭讀數(shù)一直比孔壓初始值小，這樣能有效避免失穩(wěn)及滑坡，在加快堆載速度的同時，使堆載始終保持穩(wěn)定，最終使軟基處理順利完成，縮短工期。經(jīng)現(xiàn)場觀測，該段軟基的處理效果良好，所用處理方法合理可行。

3 結(jié)論

通過以上實踐，可得出以下結(jié)論：

（1）通過對真空聯(lián)合堆載預(yù)壓方法的合理應(yīng)用，能從根本上解決由于軟基分布造成的工后路基下沉問題，使工后路基保持相對穩(wěn)定。經(jīng)以上處理，該段路基所在路床未產(chǎn)生失穩(wěn)情況，且工后沉降滿足相關(guān)要求。

（2）對于真空聯(lián)合堆載預(yù)壓，盡管其施工工藝比較簡單，對施工技術(shù)并沒有太高的要求，但要想達到預(yù)期的處理效果，仍需要加強施工控制，比如對排水板插入時的間隔距離及深度進行嚴格控制，并采取合理措施進行密封，在抽真空時還要做好時間與速率的控制等。

（3）經(jīng)本次實踐，驗證了真空聯(lián)合堆載預(yù)壓在深厚軟基處理中的可行性與合理性，有著工藝簡單、操作容易和成本低廉的優(yōu)勢，值得在更多的高速公路工程中應(yīng)用。

參考文獻

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