高速公路工程中軟土路基施工技術(shù)研究

鄒軍建

（江西交通咨詢有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

高速公路建設(shè)水平與公眾的日常生活及社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著緊密的聯(lián)系。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，生活質(zhì)量的不斷提高，公眾對出行體驗(yàn)提出了較以往更高的要求。在高速公路建設(shè)中，時常會遇到軟土路基。軟土路基十分容易出現(xiàn)流動及變形情況，若對軟土路基處理不足，則難以保證高速公路的穩(wěn)定性以及安全性。因此，為了更好地應(yīng)對軟土路基的相關(guān)問題，工作人員需要根據(jù)軟土路基的特性，對其進(jìn)行合理的處理，進(jìn)而為高速公路的穩(wěn)定性及安全性提供有力保障。

1 軟土路基的特性

1.1 含水量高

與其他類型的路基相比，軟土路基具有十分顯著的高含水量的特點(diǎn)，這主要是因?yàn)檐浲谅坊鶅?nèi)部含有大量的淤泥及黏土顆粒，進(jìn)而導(dǎo)致路基大量吸水。正常的路基內(nèi)部也含有水分，但其中的水分含量在合理范圍內(nèi)，不會影響高速公路工程的建設(shè)質(zhì)量，而軟土路基內(nèi)部的含水量大多在35%以上，甚至部分軟土路基內(nèi)部的含水量會超過70%，這種情況就會嚴(yán)重影響高速公路的正常建設(shè)。如果在施工過程中不能對軟土路基進(jìn)行妥善處理，就無法保證高速公路的安全性及穩(wěn)定性。

1.2 流變性強(qiáng)

如果軟土路基受到較強(qiáng)的剪應(yīng)力影響，就會出現(xiàn)一定程度的變形，其變形類似于水的流動，因此軟土路基的這一特點(diǎn)也被稱為流變性。軟土路基出現(xiàn)變形之后，其抗剪強(qiáng)度也會隨之逐漸下降，進(jìn)而導(dǎo)致路基的性能不足。軟土路基主要由黏土顆粒與粉土顆粒構(gòu)成，土壤中存在較大的顆粒間隙，存在土質(zhì)疏松、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高等問題，因此一旦受到較強(qiáng)的外界影響，軟土路基就會出現(xiàn)相應(yīng)的變形，進(jìn)而降低高速公路的強(qiáng)度及整體穩(wěn)定性。

1.3 強(qiáng)度較低，穩(wěn)定性不足

相較于正常路基，軟土路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足。這是因?yàn)檐浲谅坊膬?nèi)部存在絮凝結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)十分不穩(wěn)定，如果受到外界作用力的影響，就會出現(xiàn)不同程度的損壞，進(jìn)而導(dǎo)致軟土路基的強(qiáng)度大幅削弱，部分軟土路基還可能轉(zhuǎn)化為稀釋狀態(tài)并出現(xiàn)流動現(xiàn)象，這會嚴(yán)重降低路基的穩(wěn)定性，威脅高速公路的安全性。

1.4 壓縮性強(qiáng)

由于軟土路基的內(nèi)部有大量的水分，所以軟土路基的壓縮性較其他路基類型高。一般情況下，軟土路基的壓縮量在4Pa 以下，壓縮系數(shù)一般在0.3 以上。并且，在軟土路基內(nèi)部的水分含量上升時，軟土路基的壓縮系數(shù)也會逐漸上升，這一不穩(wěn)定因素的存在則導(dǎo)致軟土路基的荷載能力不穩(wěn)定，在高速公路使用過程中軟土路基極易受環(huán)境因素影響而出現(xiàn)變形，進(jìn)而影響行車安全。

2 高速公路施工中軟土路段路基處理方面存在的問題

2.1 缺乏科學(xué)的軟土路基處置方案

當(dāng)前，雖然軟土路基處理技術(shù)已經(jīng)取得了一定程度的發(fā)展與進(jìn)步，也出現(xiàn)了多種類型的針對性處理策略，但部分公路建設(shè)企業(yè)在面對軟土路基問題時，未能準(zhǔn)確結(jié)合高速公路路段的具體路基情況以及軟土路基的實(shí)際特點(diǎn)，采用更具針對性的處理方案，導(dǎo)致高速公路軟土路基處理工作的實(shí)效性大打折扣。舉例來說，在處理流變性較強(qiáng)的飽和軟黏土路基時，不宜采用強(qiáng)夯法，但是由于大部分高速公路工程的建設(shè)工期較為緊張，施工團(tuán)隊為趕工期而一定程度上忽略了對軟土路基實(shí)際情況的研究，盲目采取處理技術(shù)，導(dǎo)致處理不當(dāng)或處理不到位，而這會為整個工程埋下質(zhì)量隱患，影響高速公路的綜合品質(zhì)。

2.2 缺乏全面的質(zhì)量檢測工作

高速公路的路基處理工作具有顯著的隱蔽性特點(diǎn)，而部分高速公路建設(shè)企業(yè)在實(shí)施軟土路基處理作業(yè)之后，沒能及時開展科學(xué)、完善的質(zhì)量檢測工作，使得高速公路軟土路基處理作業(yè)的價值無法得到充分的體現(xiàn)。只有在軟土路基處理環(huán)節(jié)結(jié)束后，做好充分的質(zhì)量檢測工作，才能及時了解軟土路基的具體處理效果，進(jìn)而及時查漏補(bǔ)缺，切實(shí)保證軟土路基處理質(zhì)量，最大化地發(fā)揮軟土路基處理工作的價值，有效避免安全隱患。但當(dāng)前部分公路建設(shè)企業(yè)對質(zhì)量檢測工作的關(guān)注度不足，這就會導(dǎo)致軟土路基的隱患問題不能得到有效解決，影響公路工程的穩(wěn)定性、安全性及其使用壽命。

2.3 施工技術(shù)水平及機(jī)械設(shè)備不達(dá)標(biāo)

高速公路軟土路基處理工作的復(fù)雜程度很高，對施工技術(shù)水平及相關(guān)施工設(shè)備也有較高的要求。要求相關(guān)的工作人員具備充足施工經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)水平，這樣才能確保軟土路基處理工作的有效性。但在開展高速公路建設(shè)工作時，部分建設(shè)企業(yè)為壓縮施工成本、工期，會一定程度上忽視對軟土路基的處理。同時，部分建設(shè)企業(yè)不注重對工作人員的培養(yǎng)，沒能定期組織工作人員參與相關(guān)的培訓(xùn)活動，導(dǎo)致相關(guān)工作人員的綜合能力停滯不前，這既不利于軟土路基處理工作的高效開展，也難以打造出高品質(zhì)的高速公路工程。除此之外，部分建設(shè)企業(yè)對施工機(jī)械設(shè)備的重視度不足，存在對相關(guān)機(jī)械設(shè)備的選用不合理，對相關(guān)設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)不及時等現(xiàn)象，這也會一定程度上影響軟土路基的處理效果。

3 高速公路施工中的軟土路段路基施工技術(shù)

3.1 路基表面處理法

對于軟土問題只出現(xiàn)在表層的路基，工作人員可以借助路基表面處理的技術(shù)進(jìn)行處理，進(jìn)而使軟土路基的穩(wěn)定性及承載性能得到顯著提高。一般可借助排水法及換填法等措施進(jìn)行處理，此類處理技術(shù)的工藝相對簡單、工序較少，并且可以達(dá)到有效提高軟土路基強(qiáng)度以及抗剪性能的目的，還能很大程度上節(jié)約軟土地基處理的資金成本。在處理過程中，一般是先在路基的表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶钔敛僮鳎M(jìn)而讓路基的荷載更加均衡。此環(huán)節(jié)一般需要采用土質(zhì)優(yōu)良、含水量低以及可壓縮性小的土體進(jìn)行填充，通過此方式處理后，若軟土路基含水量高的問題沒能得到有效解決，則需要借助修建排水溝的方式進(jìn)行進(jìn)一步的處理，以降低軟土路基中的含水量。在修建排水溝時，需要特別注意溝槽的位置以及深度等參數(shù)，并在排水工作結(jié)束之后，采用透水性較好的材料實(shí)施溝槽回填作業(yè)。

3.2 凍結(jié)處理法

對于穩(wěn)定性極差、含水量較高的軟土路基，可以借助凍結(jié)處理技術(shù)對其實(shí)施科學(xué)的處置。凍結(jié)處理技術(shù)的原理是借助干冰等冰點(diǎn)較低的原材料對路基進(jìn)行冷凍處理，進(jìn)而達(dá)到提升路基硬度的目標(biāo)。凍結(jié)處理技術(shù)是一種十分典型的物理處理技術(shù)，處理過程中也會出現(xiàn)少量的化學(xué)反應(yīng)。與其他的軟土路基處理技術(shù)相比，凍結(jié)處理技術(shù)所需的原材料及機(jī)械設(shè)備等都較為昂貴，這會一定程度上提高工程成本，但由于該技術(shù)在軟土路基處理方面有良好應(yīng)用的效果，且操作難度較低，因此即便成本較高，該技術(shù)在高速公路軟土路基處理工作中也有著十分廣泛的應(yīng)用。由于高速公路的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較高，對地基承載能力的要求也遠(yuǎn)高于普通公路，所以在施工過程中，工作人員需要對各類軟土路基處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)、適用性及資金成本等因素進(jìn)行綜合考量，進(jìn)而確定最適宜的軟土路基處理技術(shù)。在確定采用凍結(jié)處理法后，工作人員需要先對軟土路基進(jìn)行充分的碾壓作業(yè)，再對路基的壓實(shí)度進(jìn)行系統(tǒng)的檢查，確保壓實(shí)達(dá)到后續(xù)工序的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，之后才能使用制冷劑材料及其他機(jī)械設(shè)備進(jìn)行下一步的處理。

3.3 擠密樁法

采用擠密樁法開展高速公路軟土路基處理工作時，需要在軟土路基中合理布置擠密樁，進(jìn)而提高軟土路基內(nèi)部的整體密實(shí)度。軟土路基的密實(shí)度達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，才能有效降低軟土路基沉降的概率。在實(shí)際應(yīng)用擠密樁法處理軟土路基時，工作人員需要先對軟土路基內(nèi)部的具體情況進(jìn)行全方位的勘測與分析，然后根據(jù)土壤內(nèi)部的實(shí)際情況決定處理細(xì)節(jié)。實(shí)際上，擠密樁技術(shù)屬于軟土路基處理工作中的一種輔助手段，需要聯(lián)合其他施工技術(shù)使用，進(jìn)而更好地實(shí)現(xiàn)軟土路基處理效果。擠密樁技術(shù)與其他技術(shù)手段配合使用標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 擠密樁法在其他施工技術(shù)中的配合使用情況

3.4 垂直排水固結(jié)法

在實(shí)際應(yīng)用垂直排水固結(jié)法開展軟土路基處理工作時，工作人員需要結(jié)合實(shí)際的軟土地基情況，借助塑料排水板等材料合理地布置豎向排水通道。如此，軟土路基內(nèi)部的水分就可以借助垂直的排水閥從路基內(nèi)部流出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)固結(jié)土體的目標(biāo)。在土體固結(jié)到一定程度之后，軟土路基的穩(wěn)定性就能夠得到顯著提高。在采用垂直排水固結(jié)法處理軟土路基時，相關(guān)技術(shù)人員需要綜合分析軟土路基的實(shí)際沉降特征和穩(wěn)定性，進(jìn)而更合理地布置排水通道，同時需要使用專門的塑料排水板，并合理控制路基的厚度及含泥量等，進(jìn)而更顯著地降低土層的孔隙率，提升路基的密實(shí)度，確保路基的承載性能能夠滿足公路建設(shè)的實(shí)際需求，有效避免路基偏移及不均勻沉降等問題。

3.5 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是一種十分便捷的軟土路基處理手段。工作人員在實(shí)際應(yīng)用強(qiáng)夯法處理軟土路基時，需要先采用專門的重錘以及其他機(jī)械設(shè)備，對軟土路基開展全方位的平整作業(yè)，在重錘達(dá)到規(guī)劃的高度之后，讓其進(jìn)行自由落體運(yùn)動，借助重錘自由落體的沖擊力壓實(shí)軟土路基。在重錘型號的選擇上，需要根據(jù)軟土路基的實(shí)際特點(diǎn)及加固工作的標(biāo)準(zhǔn)來確定，一般選擇10～30t 的重錘。高質(zhì)量的重錘所產(chǎn)生的作用力會對軟土路基的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定程度的影響，能夠有效降低路基的孔隙率，同時能大幅度降低軟土路基的含水量，進(jìn)而起到一定的路基加固作用。強(qiáng)夯法的技術(shù)要求較低，對工作人員的專業(yè)技能也沒有過高的要求，適用于多種地質(zhì)條件，不僅能有效處理軟土路基，對濕陷性黃土的處理效果也很顯著，且施工成本較低，因此該技術(shù)在高速公路路基處理方面有著較廣的應(yīng)用。

3.6 換填法

換填法通常用于對腐殖土及粉砂土等成分的軟土地基的處理，北方的凍土一般也會采取此方法處理。在采用換填法進(jìn)行軟土路基處理時，需要先對軟土的區(qū)域范圍及軟土的深度等進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)查，進(jìn)而明確需要進(jìn)行換填處理的工作區(qū)域。在實(shí)際開展換填作業(yè)的過程中，工作人員需要借助挖掘機(jī)等專門的機(jī)械設(shè)備，挖除軟土路基表層的軟土成分，然后采用質(zhì)地堅硬的其他原材料進(jìn)行填充。待填充作業(yè)結(jié)束后，需要進(jìn)行碾壓密實(shí)處理，進(jìn)而有效提高軟土路基的承載能力及穩(wěn)定性。在換填材料的選擇方面，需要選用符合標(biāo)準(zhǔn)、成本較低的原材料，如片石、煤礦渣及素土等。碾壓作業(yè)是軟土路基換填處理中最為關(guān)鍵的步驟之一。對于軟土深度較深的區(qū)域，換填時需要依據(jù)“分層填筑，層層碾壓”的準(zhǔn)則進(jìn)行作業(yè)，在換填材料的厚度達(dá)到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)之后，立即開展第一次碾壓作業(yè)，然后對碾壓效果進(jìn)行系統(tǒng)檢測，經(jīng)檢測密實(shí)度滿足標(biāo)準(zhǔn)，方可實(shí)施后續(xù)的換填處理工作。

4 結(jié)語

高速公路建設(shè)水平對經(jīng)濟(jì)發(fā)展及民眾的出行安全等有重大影響，只有全面落實(shí)好高速公路軟土路基處理工作，才能切實(shí)保證高速公路工程的整體質(zhì)量，使其更好地滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展需要，為民眾提供更加安全、可靠的出行服務(wù)，真正發(fā)揮高速公路的經(jīng)濟(jì)發(fā)展紐帶作用。因此，相關(guān)施工團(tuán)隊需要加強(qiáng)對軟土路基問題的重視程度，合理采取針對性的處理手段，提高軟土路基處理水平，打造高品質(zhì)高速公路項目。