高速公路軟土路基施工技術(shù)分析

劉書景

（撫州市東臨環(huán)城高速公路有限公司，江西 撫州344000）

0 引言

高速公路對我國國民經(jīng)濟的總體發(fā)展有至關(guān)重要的作用。高速公路是我國基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，能夠為居民的日常交通出行以及基礎(chǔ)物資運輸提供極大的便利，是我國各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要保障。在高速公路施工中常會遇到軟土路基，若是對其處理不當(dāng)，會影響工程質(zhì)量。因此，需要對軟土路基施工技術(shù)進(jìn)行研究，保證高速公路工程整體施工質(zhì)量，以不斷提升我國高速公路建設(shè)水平，促進(jìn)國民經(jīng)濟發(fā)展。

1 軟土路基概述

軟土路基是高速公路施工中常見的特殊路基之一。軟土主要由黏性土、松散砂、淤泥等成分構(gòu)成，這種特殊土質(zhì)在我國部分降雨量較大、氣候較為濕潤的地區(qū)比較常見，如河流沿岸及沼澤周邊等。軟土具有含水量大、荷載性弱、易沉降、抗剪切能力差等特性，極大地提高了高速公路路基施工的難度。

在軟土路基施工中，若是對實際路基情況把握不明或?qū)浲谅坊囟蔚奶幚聿坏轿?，極易影響工程整體質(zhì)量，如軟土路基抗剪力與路面外負(fù)荷失衡，導(dǎo)致高速公路路面出現(xiàn)裂縫、塌陷乃至塌方等。因此，相關(guān)施工單位在進(jìn)行軟土路基路段施工時，應(yīng)采取相應(yīng)的施工工藝對軟土路基路段進(jìn)行相應(yīng)的處理，進(jìn)而提升高速公路工程整體施工質(zhì)量。

2 軟土路基特點

2.1 富水性

富水性是軟土路基的主要特點之一。調(diào)查研究顯示，目前我國軟土路基的含水量多在35%～85%之間，部分地區(qū)的軟土路基含水量超過100%。過高的含水量會降低路基的穩(wěn)定性，且會大大提高施工難度，影響施工效率及質(zhì)量。另外，由于軟土地質(zhì)的水含量較高，在高速公路建設(shè)過程中，地基結(jié)構(gòu)的防滲工作也很難順利開展。軟土路基地段的高速公路時常會出現(xiàn)路基滲水、路基結(jié)構(gòu)塌陷、路基結(jié)構(gòu)面沉降等病害現(xiàn)象，這些問題不僅會增加施工成本、拖慢施工進(jìn)度，還會影響高速公路的整體使用壽命及使用安全性。

2.2 荷載性能弱

路基的荷載性能是關(guān)系到高速公路最終運輸能力及使用壽命的重要因素。由于軟土的孔隙率較大、土壤結(jié)構(gòu)松散，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)很容易因震動、擠壓、受力等因素受到破壞，從而出現(xiàn)變形甚至流動，這便會嚴(yán)重影響軟土路基路段高速公路的運輸能力，還有可能因為不均勻沉降導(dǎo)致路面崎嶇或產(chǎn)生裂縫。軟土路基的壓縮模量通常在4Pa以上，其壓縮性會隨液限指數(shù)的變化而變化，即液限指數(shù)提升，則軟土的壓縮性隨之提升。因此，需要對軟土土質(zhì)進(jìn)行一定的處理，提高路基的穩(wěn)定性，進(jìn)而保證高速公路的荷載能力及運輸能力。

2.3 抗剪切能力差

相關(guān)經(jīng)驗及調(diào)查研究結(jié)果表明，如果不對軟土路基進(jìn)行排水處理，其抗剪強度便難以達(dá)到20MPa，其內(nèi)部摩擦角度基本在20～35之間。這主要是由于軟土主要由松散土層、松散砂層、泥炭等成分構(gòu)成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為松散、間隙較大，在受到較大的剪切力時極易出現(xiàn)變形、偏移等現(xiàn)象，會導(dǎo)致路基出現(xiàn)不同程度的變形或偏移，使高速公路的整體穩(wěn)定性及安全性無法得到保障。

3 現(xiàn)階段軟土路基施工常見問題

3.1 軟土路基施工水平整體較低

目前，在高速公路施工中，軟土路基施工仍然是一大難題。雖然當(dāng)前已有較為先進(jìn)、科學(xué)的軟土路基施工技術(shù)，但部分施工企業(yè)綜合考量施工成本后，仍會采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行施工。部分施工企業(yè)雖然引進(jìn)了先進(jìn)的技術(shù)手段，但由于缺乏專業(yè)的指導(dǎo)及先進(jìn)的技術(shù)使用經(jīng)驗，在實際施工中仍會存在一定的不足。綜合來講，目前軟土路基的整體施工水平仍不甚理想，而施工水平欠缺會導(dǎo)致高速公路整體施工質(zhì)量難以得到保障，除了可能出現(xiàn)資源浪費、工期拖延等問題，還可能導(dǎo)致高速公路軟土路基路段后期出現(xiàn)沉降、裂縫、偏離等現(xiàn)象，甚至?xí)l(fā)交通事故。因此，提升軟土路基整體施工水平刻不容緩。

3.2 軟土路基施工缺乏科學(xué)指導(dǎo)

高速公路實際施工環(huán)節(jié)普遍存在缺乏科學(xué)指導(dǎo)的現(xiàn)象?，F(xiàn)階段，在高速公路工程中，無論是在施工計劃制定環(huán)節(jié)，還是在實際施工技術(shù)應(yīng)用方面，施工團(tuán)隊多是依靠經(jīng)驗，施工過程缺乏系統(tǒng)、科學(xué)的理論指導(dǎo)。在遇到軟土路基等特殊情況時，公路施工團(tuán)隊往往不能制定出最精準(zhǔn)、科學(xué)的施工方案，這會使高速公路的最終建設(shè)質(zhì)量受到影響。由于高速公路施工具有較強的時間跨度與空間跨度，所面對的路基情況也十分多樣，所以施工團(tuán)隊?wèi)?yīng)該以充足的實踐經(jīng)驗與科學(xué)的理論指導(dǎo)為制定施工計劃的基礎(chǔ)，再根據(jù)實際施工需求以及施工環(huán)境對施工計劃進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)，并對施工過程中可能遇到的風(fēng)險及隱患等進(jìn)行預(yù)判及規(guī)避。

3.3 施工人員素養(yǎng)有待提升

由于軟土土質(zhì)具有荷載性能弱、含水量大、抗剪切能力差等特點，使得軟土路基施工的難度較大、耗費時間較長、施工技術(shù)也較為復(fù)雜，對相關(guān)施工人員的專業(yè)能力及職業(yè)素養(yǎng)等提出了較高的要求。在軟土路基施工中，需要施工人員具備充足的理論知識與豐富的工作經(jīng)驗，能夠?qū)?fù)雜的土質(zhì)情況進(jìn)行較為精準(zhǔn)的判斷，同時需要管理人員具備較強的責(zé)任意識與專業(yè)能力，這樣才能切實保證高速公路整體工程質(zhì)量。而目前，在軟土路基施工中，仍存在因相關(guān)工作人員及管理人員專業(yè)能力及職業(yè)素養(yǎng)不足、未能精準(zhǔn)把控路段環(huán)境及實際施工情況而導(dǎo)致的質(zhì)量問題。

3.4 軟土路基施工整體難度較大

軟土路基的實際施工質(zhì)量，除了受施工團(tuán)隊技術(shù)水平、專業(yè)能力及職業(yè)素養(yǎng)等主觀因素的影響，還受地質(zhì)環(huán)境、氣候及外部溫度等因素的影響?？紤]到軟土路基施工過程中及工程完成后，可能出現(xiàn)不均勻沉降問題，施工團(tuán)隊?wèi)?yīng)在實際施工之前就做好沉降預(yù)判工作，并采用科學(xué)、有效的方式對軟土路基進(jìn)行處理。另外，在軟土路基施工過程中，也可能因?qū)ν临|(zhì)實際情況判斷不明、施工操作不當(dāng)、施工計劃與實際環(huán)境不匹配等，出現(xiàn)路基滑坡現(xiàn)象。為避免以上問題，施工團(tuán)隊在制定施工計劃及實際施工時，應(yīng)當(dāng)對自身施工水平及外部環(huán)境因素等進(jìn)行綜合考量，并對可能出現(xiàn)的風(fēng)險及問題進(jìn)行預(yù)判與規(guī)避，通過充足的準(zhǔn)備以及細(xì)致的施工，為軟土路基路段高速公路的整體質(zhì)量提供保障。

4 軟土路基施工實際應(yīng)用技術(shù)分析

4.1 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法簡單來說就是在軟土路基表面增加砂墊層，構(gòu)成排水結(jié)構(gòu)，再通過加載預(yù)壓等方式，將軟土路基的含水量控制在合理范圍，從而提升軟土路基的荷載強度。一般情況下，如果排水需求較低，可以僅增加水平排水結(jié)構(gòu)，如果排水需求較高，還需要在水平排水結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在砂井處設(shè)置豎向排水結(jié)構(gòu)。

4.1.1 水平排水墊層

在設(shè)置水平排水墊層時，應(yīng)選用具有良好透水性的鋪墊材料，如中粗砂材料，同時要注意將材料的黏聚力控制在3%左右，還要控制好排水墊層的整體滲透系數(shù)，使其整體滲透系數(shù)能夠始終保持在規(guī)定范圍內(nèi)。

4.1.2 豎向排水墊層

豎向垂直排水法主要是通過設(shè)置砂井等方式實現(xiàn)排水。設(shè)置砂井可以使軟土路基內(nèi)的水分被逐步排出，實現(xiàn)均勻沉降，進(jìn)而提升軟土強度?；谪Q向排水墊層的特點，其可以應(yīng)用在降水較少的區(qū)域。

4.2 水泥攪拌樁

水泥攪拌樁是軟土路基路段施工中的常見技術(shù)，該技術(shù)主要適用于以淤泥粉土為主要成分的軟土路基，其原理是使用固化劑對軟土結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，提高其整體穩(wěn)定性。使用相應(yīng)的機械設(shè)備將水泥注射到需要處理的軟土路基內(nèi)部，并通過攪拌的形式將水泥固化劑與路基軟土進(jìn)行結(jié)合，使其能夠通過水化反應(yīng)和水解反應(yīng)形成凝膠顆粒，進(jìn)而提升軟土路基的荷載力及強度。

水泥攪拌樁技術(shù)的優(yōu)勢在于不會產(chǎn)生施工垃圾、作業(yè)期間產(chǎn)生的噪聲及震動也比較小，不會對環(huán)境造成太大影響。在對軟土路基進(jìn)行正確判斷的前提下，合理應(yīng)用該技術(shù)，能夠達(dá)到有效的處理效果，使軟土路基的荷載力得到大幅度提升。在實際應(yīng)用水泥攪拌樁技術(shù)前，必須先對軟土的組成情況進(jìn)行判斷，只有明確的軟土組成成分，進(jìn)而明確固化劑的選擇及用量，才能真正發(fā)揮水泥攪拌樁技術(shù)的實際作用。并且，在實際施工前要對設(shè)備進(jìn)行檢測及維修，避免在施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)卡管、噴漿堵塞等問題，保證施工順利進(jìn)行。

4.3 填充置換技術(shù)

填充置換技術(shù)簡單來說就是將承載力較弱、容易變形的軟土挖除，再填充其他優(yōu)質(zhì)土壤，從而提升土壤的強度及抗剪切性能。在實際操作中，可根據(jù)軟土的實際情況及施工要求選擇適宜的土壤或碎石進(jìn)行填充置換。在填充置換施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照計劃及規(guī)定選擇回填材料并壓實。路基壓實度與換填材料要求可參考表1。

表1 路基壓實度與換填材料要求

4.4 拋石擠淤技術(shù)

拋石擠淤技術(shù)，簡單來說就是向軟土路基的淤泥層表面填充大量石料，通過石料擠開淤泥，進(jìn)而提高軟土的承載力及強度。該技術(shù)所采用的石料一般為尺寸在15～30cm之間的碎石。拋石擠淤技術(shù)多應(yīng)用于表面無硬殼、厚度較薄、整體質(zhì)地較稀且厚度不超過3m的軟土，如洼地。由于拋石擠淤法不需要耗費大量的人力及時間成本進(jìn)行挖淤或抽水，因此較受施工團(tuán)隊的青睞。在應(yīng)用該施工技術(shù)前，相關(guān)施工人員應(yīng)對施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況及氣候條件等進(jìn)行調(diào)研與分析，如果存在因大量降雨導(dǎo)致的上層滯水現(xiàn)象，還需采取其他處理措施。

4.5 真空預(yù)壓技術(shù)

采用真空預(yù)壓技術(shù)，要先在軟土路基中設(shè)置豎向排水通道，然后在軟土路基表面鋪設(shè)砂墊層，再在砂墊層上設(shè)置不透氣封閉膜。完成以上步驟設(shè)置后，便可通過預(yù)先設(shè)置的排水通道進(jìn)行抽真空處理，使封閉膜下形成負(fù)壓狀態(tài)，進(jìn)而提高軟土路基的強度。該施工技術(shù)的優(yōu)勢在于成本較低、工期較短且不會對環(huán)境造成污染，但該技術(shù)目前處于起步階段，尚未取得較好的推廣成效。

4.6 強夯技術(shù)

強夯技術(shù)也是目前常用的軟土路基處理技術(shù)之一。其原理是通過重復(fù)夯實作業(yè)對軟土進(jìn)行壓密處理，從而提升路基的強度及承載力。通過起重機吊起重錘，使重錘進(jìn)行自由落體，從而對軟土表面進(jìn)行強夯。該技術(shù)的優(yōu)勢是成本低廉、工藝簡單、效率較高，但不適用于對飽和粉土及黏性土的處理。

5 軟土路基施工改善策略分析

5.1 完善前期準(zhǔn)備工作

由于不同地區(qū)的氣候類型及軟土壤的組成結(jié)構(gòu)等存在差異，所以需要針對不同的軟土采用不同的技術(shù)方式。在正式施工之前，施工團(tuán)隊需要對施工路段進(jìn)行勘測，并根據(jù)勘測結(jié)果制定針對性的施工方案。在對軟土路基地段進(jìn)行勘測時，應(yīng)保證勘測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，再根據(jù)實際的勘測數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析，綜合工程建設(shè)要求、區(qū)域特征、未來規(guī)劃等因素，不斷優(yōu)化施工方案，最終制定出符合工程實際需要且科學(xué)有效的施工方案，最大程度地保證高速公路建設(shè)質(zhì)量。

5.2 加強對施工環(huán)節(jié)的監(jiān)管

高速公路工程的施工工序較為復(fù)雜，施工參與人員較多且人員素質(zhì)參差不齊，工程造價成本較高，合理有效的監(jiān)管策略是保證高速公路施工高質(zhì)、高效開展的關(guān)鍵。在實際施工環(huán)節(jié)，若是監(jiān)管不力，很容易影響工程質(zhì)量、降低施工效率。因此，施工企業(yè)需要對施工過程進(jìn)行有效的監(jiān)管，可以聘請第三方監(jiān)管公司進(jìn)行施工監(jiān)管，也可以設(shè)置多方聯(lián)合監(jiān)管小組，通過權(quán)力制衡實現(xiàn)有效的監(jiān)管，還可以通過先進(jìn)的衛(wèi)星技術(shù)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)管，為高速公路施工質(zhì)量提供保障。

6 結(jié)語

在高速公路工程施工過程中，不可避免地會遇到軟土土質(zhì)，經(jīng)過長期的經(jīng)驗積累，目前相關(guān)施工企業(yè)已經(jīng)能夠?qū)Σ煌愋偷能浲谅坊M(jìn)行妥善處理，以保證高速公路建設(shè)質(zhì)量。為進(jìn)一步提高我國高速公路建設(shè)質(zhì)量，還需要相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員不斷鉆研，不斷完善相關(guān)施工技術(shù)，促進(jìn)我國交通建設(shè)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。