高速公路改擴(kuò)建工程中軟土路基加寬處治技術(shù)

謝京陽(yáng) 尹亞丹

（山東東方路橋建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)，特別是在城市現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展的過(guò)程中，交通網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建為城市人民提供方便，受到了很多人的重視。高速公路所承受的車(chē)流量壓力越來(lái)越大，為了更好地提高高速公路的實(shí)用性，滿足人們的更多需求，需要對(duì)高速進(jìn)行改擴(kuò)建施工，其中最重要的部分就是對(duì)軟土地段的路基加寬處理，要對(duì)其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性進(jìn)行重點(diǎn)處理，以此來(lái)提高高速公路的施工質(zhì)量，保障高速公路的施工安全。

1 高速公路改擴(kuò)建工程軟土路基加寬處治技術(shù)的詳細(xì)要求

高速公路改擴(kuò)建工程軟土路基加寬處治技術(shù)的詳細(xì)要求：1）在進(jìn)行軟土路基加寬處治技術(shù)時(shí)，需要注意不能因?yàn)橥貙捔寺坊鴵p壞了原來(lái)路基中的低下水位，在一些特殊的地區(qū)，需要先采取一些隔離措施才可以進(jìn)行新路基排水基礎(chǔ)的處理。2）如果原來(lái)高速公路的路基和一些涵洞橋梁相聯(lián)系，又或者原來(lái)路基出現(xiàn)了沉降問(wèn)題時(shí)，就不能再應(yīng)用排水固杰法，需要采用復(fù)合路基處理技術(shù)。3）在拓寬高速公路路基填方材料選擇時(shí)，需要選用和原來(lái)路基填料標(biāo)準(zhǔn)相同的材料，或者是排水性能高于原路基的材料。如果使用細(xì)粒土來(lái)進(jìn)行施工，就需要對(duì)新舊路基排水裝置重新設(shè)計(jì)，并且還要設(shè)立盲溝，將原路基中的積水清理干凈。4）在拓寬原來(lái)的高速公路時(shí)，需要先對(duì)寬度大于1m的臺(tái)階進(jìn)行開(kāi)挖處理，并且臺(tái)階拼接的寬度也不能小于0.7m，在進(jìn)行施工時(shí)要采用原來(lái)路基挖翻或者是超寬填筑的方式[1]。

2 高速公路改擴(kuò)建工程中軟土路基加寬處治技術(shù)分析

2.1 工程案例介紹

本次研究所選擇的工程案例為長(zhǎng)邯高速安陽(yáng)到黎城段中的軟路段。該段路基的寬度為46.6m并且該路段坐落在寬度約為58m的古河道上，并且按照最新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，該路段曾在投入使用后發(fā)生過(guò)一次滑塌事故，具體如圖1所示。為了避免類(lèi)似情況再次發(fā)生，對(duì)本段高速公路利用CFG樁進(jìn)行了路基軟土層處理，針對(duì)比較厚的軟土路基地段使用了旋噴樁處理技術(shù)；施工段的長(zhǎng)度為10.5km，施工總時(shí)間為19個(gè)月，其中施工場(chǎng)地和橋涵的工程周期約為12個(gè)月，主線設(shè)計(jì)為雙向六車(chē)道，典型路基寬度約為35.8m。

圖1 該高速公路段滑塌段平面圖

2.2 施工地段的地質(zhì)條件

此次施工過(guò)程中采用的是正三角布局方式，樁之間的間距逐漸從密集到疏松，直徑設(shè)置為40cm；橋后的處理長(zhǎng)度設(shè)置為50m，小結(jié)構(gòu)的兩端設(shè)置為30m。是典型的CFG樁地基處理路段。CFG樁地基處理路基長(zhǎng)度為5.6km左右，采用了5臺(tái)樁機(jī)，綜合多種主客觀因素，該工程的工期設(shè)定為180個(gè)工作日，加上不同土層路基填筑效果的影響，并且為了更好地保證精簡(jiǎn)作業(yè)的效率，采用高壓噴射灌漿來(lái)對(duì)河床附近土壤厚度差異最大的路床來(lái)進(jìn)行施工處理。旋噴樁工藝處理路基為4.2km左右，平均分為2組，每組采用了2臺(tái)鉆機(jī)一同進(jìn)行施工處理。

2.3 旋噴樁復(fù)合地基施工技術(shù)分析

2.3.1 高壓旋噴樁樁徑選擇

高壓旋噴樁樁徑在選擇時(shí)需要綜合考慮施工工藝的要求、單樁的承載力以及施工設(shè)備等多方面的情況，選擇合適的高壓旋噴樁樁徑[2]，具體的選擇標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 高壓旋噴樁直徑選擇標(biāo)準(zhǔn)（N為標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)測(cè)錘擊數(shù)）

2.3.2 高壓旋噴樁處理的深度分析

軟土路地基的深度需要利用高壓噴射注漿來(lái)進(jìn)行控制，但是采用這種方式的過(guò)程中需要綜合考慮施工的設(shè)備情況和地層的土質(zhì)條件情況[3]。從該項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，要將深度控制在10m~12m。另外，在選擇高壓旋噴注漿材料時(shí)，長(zhǎng)邯高速公路安陽(yáng)黎城軟土地基高壓噴射灌注處理采用水灰配比為1∶1并且采用了R32.5級(jí)的硅酸鹽水泥漿液，將固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度設(shè)置為3MPa，其強(qiáng)度明顯高于強(qiáng)度值。此外，在設(shè)置高壓噴射注漿參數(shù)時(shí)，從該工程樁基施工注入的注漿情況來(lái)看，注漿的壓力值初步設(shè)定為20MPa，但是，實(shí)際的注漿壓力值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于20MPa，這種情況和成樁的實(shí)際需求是相吻合的。在實(shí)際的注漿過(guò)程中高壓旋噴注漿嚴(yán)格對(duì)鉆孔速度、鉆孔速度和噴嘴的轉(zhuǎn)速進(jìn)行了控制，三者的轉(zhuǎn)速分別設(shè)置為2.5r/min~3r/min、0.22r/min~0.40r/min、10r/min~20r/min，同時(shí)還使用了170kg的水泥。

2.4 橋頭路基坑和臺(tái)背回填處理技術(shù)分析

在該工程中，舊的路基施工年限比較長(zhǎng)，所以固結(jié)變形已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，就不會(huì)再發(fā)生沉降變形的問(wèn)題，而新的路基發(fā)生沉降變形的概率反而會(huì)增加，所以，在進(jìn)行路基處治時(shí)，需要重點(diǎn)對(duì)新路基和舊路基的協(xié)調(diào)工作進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.4.1 橋頭路基坑和臺(tái)背回填處理

在該項(xiàng)目中的施工難點(diǎn)是橋臺(tái)傾覆和橋頭跳車(chē)問(wèn)題，這兩個(gè)問(wèn)題的發(fā)生都是因?yàn)闃蝾^和臺(tái)背填料之間出現(xiàn)了不均勻性的沉降問(wèn)題，這也是軟土地基導(dǎo)致的。這一問(wèn)題的處理辦法是利用液體粉煤灰代替碎石土，分級(jí)礫石和其他填料。

從該項(xiàng)目中的基臺(tái)差異沉降和水平推力特性?xún)蓚€(gè)方面來(lái)看，橋臺(tái)和臺(tái)背使用的回填料之間是存在很大差距的，這樣對(duì)材料的性能需求也就有所不同了。在該工程中，橋臺(tái)的高度值是4m，相應(yīng)的擴(kuò)大基礎(chǔ)深度為1m，橋臺(tái)背后設(shè)置了搭接板，搭接板可以避免車(chē)輛行駛到橋頭上時(shí)發(fā)生跳車(chē)的問(wèn)題，搭接板的長(zhǎng)度控制在了5m左右。臺(tái)階開(kāi)挖和斜坡開(kāi)挖相比，臺(tái)階開(kāi)挖的施工難度會(huì)更高，所以此工程中使用的是斜坡開(kāi)挖技術(shù)。

2.4.2 液態(tài)粉煤灰回填施工技術(shù)

在施工之前，要先進(jìn)行施工準(zhǔn)備；要先對(duì)業(yè)態(tài)粉煤灰依照工程設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行結(jié)合處理。在工程開(kāi)工之后，就不能在改變施工材料的種類(lèi)、產(chǎn)地等，如果發(fā)生特殊的情況需要從新再進(jìn)行調(diào)整[4]。在長(zhǎng)邯高速公路加寬擴(kuò)建工程施工過(guò)程中，液相粉煤灰配合需要對(duì)水泥、水和粉煤灰的配比進(jìn)行設(shè)置，三者的配比分別為8kg∶55kg∶92kg，同時(shí)還加入了0.08kg的減水劑，強(qiáng)度的設(shè)置要求是以7d為0.4MPa，28d為0.6MPa。另外，在混合料方面，需要重點(diǎn)對(duì)水量進(jìn)行控制，一般情況下水的控制量要控制在50%~60%，利用砂漿稠度儀來(lái)對(duì)混合料的稠度進(jìn)行檢測(cè)，在其稠度達(dá)到13s~15s的標(biāo)準(zhǔn)即可。要對(duì)施工流動(dòng)性和一致性進(jìn)行統(tǒng)一控制，這樣才可以提高液態(tài)粉煤灰的施工質(zhì)量。另外，在施工前期還對(duì)臺(tái)背的長(zhǎng)度和寬度進(jìn)行測(cè)量，之后用灰線進(jìn)行標(biāo)注，清理臺(tái)背中的雜物、積水等垃圾。

在進(jìn)行施工時(shí)要對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行合理控制。液態(tài)粉煤灰施工技術(shù)一種新的施工技術(shù)，在進(jìn)行施工時(shí)需要對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行控制。a.在進(jìn)行灌注之前，需要檢查基坑臺(tái)背，將基坑臺(tái)背中的殘留物質(zhì)清理干凈，避免注漿之后發(fā)生漿液外流；b.在攪拌混合料前先要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的粉煤灰含水量進(jìn)行檢測(cè)，這樣可以了解在進(jìn)行混合料攪拌時(shí)再需要添加多少水，從而達(dá)到施工所需要的標(biāo)準(zhǔn)配比。在施工時(shí)，水泥的實(shí)際使用量要比室內(nèi)配合比增加1%~2%；而混合料的攪拌需要注意控制攪拌的時(shí)間，一般要在3min以上，這樣才可以保證攪拌均勻；c.在灌注施工時(shí)需要分多次施工，每次灌注要控制2m左右范圍的間隔并且灌注以一次后需要自然晾曬2d~3d，如果灌注后出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題需要按照1：2的比例調(diào)制水泥漿，進(jìn)行灌注并且在進(jìn)行灌注時(shí)還要對(duì)坡度進(jìn)行控制，坡度不能太大；d.在進(jìn)行施工質(zhì)量控制時(shí)還需要注意四周路基的穩(wěn)定性，確保四周路基的穩(wěn)定性，可以在液態(tài)粉煤灰施工時(shí)，施工人員要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理，這樣才可以減少漏漿、跑漿問(wèn)題。e.還要用凈漿稠度儀來(lái)對(duì)注漿稠度進(jìn)行檢測(cè)。

2.5 路橋過(guò)渡段加寬路基冬季備土堆載預(yù)壓處理

2.5.1 堆載預(yù)壓法加固軟基的基本施工原理

堆載預(yù)壓法常應(yīng)用在施工前階段，主要是指把砂、土、石料等放置在施工現(xiàn)場(chǎng)后對(duì)地基產(chǎn)生一定的壓力，以此來(lái)讓地基的壓密沉陷，從而更好地提高地基的強(qiáng)度，避免工程施工完成后發(fā)生沉降問(wèn)題。在施工現(xiàn)場(chǎng)要先對(duì)塑料排水板和砂井等豎直排水通道進(jìn)行設(shè)置，可以很好地縮短加固的時(shí)間，提高加固的施工效率，具體的加固流程如圖2所示[5]。在施工前，要將具有一定重力的材料放置在施工的路面上，堆載預(yù)壓的時(shí)間一般需要控制在12個(gè)月以上，這樣在預(yù)壓的影響下，軟土中的超孔隙水壓力將會(huì)逐漸消失，這樣有效土壓力就會(huì)逐漸增大，軟土地基的沉降就會(huì)大大的降低。超靜定孔隙壓力的耗散程度和附加尺寸會(huì)影響預(yù)壓的效果，為了保證其效果，在進(jìn)行預(yù)壓時(shí)，不能一次將所有的材料堆載到地基上，要采用循序漸進(jìn)的方式。預(yù)壓的過(guò)程中，土壤中形成的附加力場(chǎng)將會(huì)把孔隙水逐漸排擠出去，超孔隙水壓力場(chǎng)也會(huì)逐漸消失，超孔隙水壓力就會(huì)轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，起到增加預(yù)壓強(qiáng)度的作用。

圖2 對(duì)載預(yù)壓法加固軟土地基流程圖

2.5.2 加壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和地基的處理分析

在進(jìn)行加壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要重點(diǎn)對(duì)預(yù)加荷載進(jìn)行控制，需要將地基中的孔隙水和空氣全部排擠出去并且還要提高地基土的承載能力。一般情況下，孔隙水和空氣被排擠出來(lái)之后會(huì)有一部分滲入地基土下層的砂層中，另一部分通過(guò)排水板沙墊排除出去[6]。

從長(zhǎng)邯高速公路段冬季施工的實(shí)際情況來(lái)看，地基處理時(shí)，需要將塑料排水板插入85m左右的粉細(xì)砂層內(nèi)部并且每個(gè)塑料排水管之間的距離也要控制在11m內(nèi)。在實(shí)際的施工過(guò)程中，因?yàn)樵摴こ讨械亩演d預(yù)壓使用的是黏性土兩級(jí)，第一段和第二段的附加費(fèi)均為2m，附加費(fèi)為4個(gè)月，這種施工方式操作起來(lái)更加簡(jiǎn)單快捷，技術(shù)含量也比較低。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該文結(jié)合長(zhǎng)邯高速公路的實(shí)際情況對(duì)高速公路路基加寬工程中軟土路基處治技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，對(duì)CFG樁和高壓旋噴樁工程施工技術(shù)進(jìn)行分析，在高速公路軟土地基的施工過(guò)程中，CFG樁施工的整體質(zhì)量比較高，采用的是柔性增強(qiáng)的軟墊技術(shù)，以此來(lái)提高符合地基的承載力，避免地基沉降的風(fēng)險(xiǎn)。另外，在應(yīng)用高壓旋噴樁技術(shù)時(shí)采用的地基處理方法和CFG樁基處理方法比較類(lèi)似，但是其作用有很大的不同，該項(xiàng)目中的墊層厚度約為25cm~30cm，樁間距約為1.6m~2.0m，樁的直徑采取的是60cm，選擇柔性加筋坐墊技術(shù)，呈現(xiàn)出比較好的效果。此外，因?yàn)?，該工程中采用樁的直徑有所不同，兩種施工技術(shù)中單樁的承載力也有所不同，單樁噴射樁的承載力更高一些，由于樁和樁之間的距離有所不同，兩個(gè)符合地基的承載力是可以滿足施工質(zhì)量要求的。CFG樁和旋噴樁與CFG在軟土地基中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)相比更加明顯，承載力和抵抗沉降的能力更強(qiáng)，更加適用于軟土地基施工。