高速公路工程施工中軟基處理關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

楊 旭

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司公路三分公司，四川 成都 610000）

0 引言

高速公路工程施工中，難免會(huì)遇到不同類型的地基，軟土地基是最為常見的特殊地基之一。軟基具有含水率高、孔隙率大、抗剪強(qiáng)度低等特點(diǎn)，需要進(jìn)行妥善處理方可作為高速公路路基使用。軟基處理技術(shù)是高速公路工程施工的關(guān)鍵技術(shù)，技術(shù)選擇是否得當(dāng)、技術(shù)應(yīng)用是否規(guī)范，會(huì)直接影響高速公路施工質(zhì)量。為此，應(yīng)結(jié)合實(shí)際工程的具體情況，選擇適合的軟基處理技術(shù)，并把握住軟基處理技術(shù)要點(diǎn)，確保軟基處理科學(xué)、規(guī)范、可靠。本文介紹高速公路工程軟基處理的常見技術(shù)方法，對(duì)換填法、加筋法、預(yù)壓法、樁基礎(chǔ)等工藝方法的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，介紹不同軟基處理技術(shù)的特點(diǎn)與技術(shù)要點(diǎn)，為相關(guān)工程建設(shè)提供有價(jià)值的參考。

1 軟土地基的特點(diǎn)

軟土地基是一種低強(qiáng)度的軟弱地質(zhì)，主要由泥炭等有機(jī)物質(zhì)組成，含有大量水分和腐殖質(zhì)，是由絮凝狀物質(zhì)沉積而來(lái)。軟土地基自身的含水率很高，孔隙率較大，穩(wěn)定性能很差，且強(qiáng)度也很低。一旦受到外力作用，很容易破壞軟基內(nèi)部結(jié)構(gòu)，容易出現(xiàn)不均勻沉降或變形，導(dǎo)致邊坡土體發(fā)生坍塌，影響高速公路工程的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

軟基自身孔隙率大，含有較多水分，透水性不足，對(duì)土層水質(zhì)的排放不利，在長(zhǎng)時(shí)間降雨的季節(jié)難以讓雨水滲透到地基深處，會(huì)使地基更加松軟。部分軟基區(qū)域地下水豐富，長(zhǎng)期受地下水沖刷，容易產(chǎn)生沉降問題。軟基土層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定且土質(zhì)松軟，自身硬度小、強(qiáng)度低，承載能力較弱，難以固化處理，容易發(fā)生明顯變形等問題，甚至導(dǎo)致路面沉降、坍塌。在高速公路工程施工中，如果未能按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)軟基進(jìn)行處理，缺乏對(duì)軟基結(jié)構(gòu)和受力均勻的把控，未能合理采用軟基處理技術(shù)進(jìn)行干預(yù)，可能埋下質(zhì)量安全隱患，影響高速公路使用壽命和運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定性。

2 高速公路工程施工中軟基處理關(guān)鍵技術(shù)

軟基處理技術(shù)種類眾多，換填法、加筋法、預(yù)壓法等都是較為常見的軟基處理方式，不同的軟土地基處理技術(shù)各有優(yōu)點(diǎn)和特色，分別適用于不同的軟土地基類型。高速公路工程施工中，一方面要根據(jù)具體工程軟基的實(shí)際情況，選擇適合的軟基處理方法，做到因地制宜，確保工藝技術(shù)選用科學(xué)；另一方面要抓住軟基處理技術(shù)要點(diǎn)，保證技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范、合理，達(dá)到預(yù)期的施工目標(biāo)。

2.1 換填法

換填法是一種常見的軟基處理方式，適用于淺埋的軟土地基，不適用于軟土分布范圍過(guò)大的情況。在施工前，需要組織技術(shù)交底，深入施工現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)技術(shù)數(shù)據(jù)信息，明確施工工藝標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等，確保技術(shù)人員熟悉設(shè)計(jì)圖紙和工藝流程，規(guī)范指導(dǎo)路基換填施工。換填的工藝流程包括測(cè)量放樣、軟土清除、回填、整平、壓實(shí)、檢測(cè)等環(huán)節(jié)[2]。

開工前，需要確定路基換填的取料場(chǎng)，在施工現(xiàn)場(chǎng)換填路基兩側(cè)挖設(shè)臨時(shí)排水溝槽，避免開挖軟土期間地表水滲入。安排專門的測(cè)量小組進(jìn)行測(cè)量放樣，在軟基換填邊線放樣時(shí)，需要對(duì)兩側(cè)加寬，對(duì)控制點(diǎn)復(fù)測(cè)以確認(rèn)無(wú)誤，再對(duì)中線和邊線進(jìn)行恢復(fù)。

換填前挖除不良土壤，軟弱土層應(yīng)確保清除干凈，檢測(cè)持力層的承載能力?；拥撞繖M坡坡度過(guò)大時(shí)，需開挖臺(tái)階。換填前需要對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行認(rèn)真檢查，使用水泵將積水抽干，將雜物清理干凈并運(yùn)出施工現(xiàn)場(chǎng)。

對(duì)回填的材料，應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)以確認(rèn)質(zhì)量合格。在片石換填時(shí)可采用分層換填方式，按設(shè)計(jì)的換填厚度確定方格網(wǎng)尺寸，將片石換填到指定區(qū)域，最后用壓路機(jī)重復(fù)壓實(shí)。換填完畢后，可以撒細(xì)集料對(duì)縫隙找平，如需要設(shè)置隔離層可選用土工布。在一層換填質(zhì)量合格后再鋪筑下一層，保證鋪筑平整再用設(shè)備碾壓。壓實(shí)過(guò)程要保持均勻的速度，碾壓后應(yīng)表面完整、無(wú)明顯碾壓痕跡，再進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收。

2.2 加筋法

加筋法適用于淤泥質(zhì)土的地基中，尤其是坍塌路段的路基施工。通常在軟土地基中添加具有抗拉能力的鋼筋，增強(qiáng)路基承載力。加筋法的施工包括測(cè)量放樣、清理場(chǎng)地、鋪設(shè)土工布等一系列流程。

在加筋法開工前，需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)地表進(jìn)行清理，通常清表厚度在30cm左右，再進(jìn)行整平并填筑至原地面標(biāo)高。施工中選用的土工布應(yīng)滿足交通運(yùn)輸部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，兩幅土工布以縫合方式連接，疊合長(zhǎng)度不小于30cm，兩側(cè)反包土工布在2.0m以上。

施工中砂礫墊層的作用在于排水，應(yīng)選擇級(jí)配好、強(qiáng)度高的材料，含泥量在3%以內(nèi)，墊層應(yīng)比路基邊腳寬出50cm以上。鋪設(shè)后，用壓路機(jī)碾壓使砂礫墊層密實(shí)度達(dá)標(biāo)，兩側(cè)護(hù)砌可使用片石。

土工格柵鋪設(shè)過(guò)程中，確保與路堤軸線方向垂直，鋪設(shè)1.0m后用鉚釘錨固，接縫靠近路基中間。鋪土前，需要檢查格室無(wú)破損部位。土工格柵施工用鐵絲綁扎連接，固定在地面上，及時(shí)回填覆蓋以免日曬影響格柵性能，回填時(shí)車輛不得在格柵上通過(guò)，回填后找平并壓實(shí)。鋪設(shè)下一層土工格柵時(shí)，使上下層錯(cuò)開并用下層格柵反包。格柵疊合長(zhǎng)度、受力方向連接強(qiáng)度等滿足設(shè)計(jì)要求，外側(cè)用砂礫作保護(hù)層。

2.3 預(yù)壓法

軟土地基中含有大量的水分，可以采用預(yù)壓法對(duì)軟基土層施壓，將土層中的水分?jǐn)D壓排出，提高土層自身的密實(shí)度和穩(wěn)固性。預(yù)壓法通常采用堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓的方式，排出軟基中的孔隙水，加速軟基沉降，使土體快速達(dá)到固結(jié)狀態(tài)，承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求[3]。預(yù)壓法需要的時(shí)間較長(zhǎng)，前期安裝真空機(jī)、真空管，開挖密封溝，鋪設(shè)密封膜，中期抽真空并預(yù)壓，后期卸荷，都需要不短的時(shí)間，適用于工期較為寬裕的工程項(xiàng)目。

在施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)對(duì)預(yù)壓處理的排水帶進(jìn)行施工，對(duì)土工膜、真空泵、中細(xì)砂等設(shè)備材料進(jìn)行檢查，確保施工設(shè)備和材料齊全，質(zhì)量達(dá)標(biāo)。其中，密封膜應(yīng)布置兩層，以聚乙烯薄樹脂為原材料，壓延或吹塑后通過(guò)熱板焊接得到達(dá)標(biāo)的薄膜。同時(shí)，密封膜上下面鋪設(shè)土工布，以防薄膜損壞。排水管承擔(dān)傳遞真空壓力和排水的作用，主管使用PVC透水管，管壁上無(wú)孔洞，環(huán)向剛度達(dá)到4kN∕m2以上，沿縱向布置。濾管使用PVC花管，外包透水濾布，管壁上開正三角形孔，環(huán)向剛度同樣不低于4kN∕m2，在加固區(qū)橫向布置，間隔距離在6m以內(nèi)。要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行清理，使場(chǎng)地中間略高于四周，清表后鋪設(shè)30cm的砂礫，再設(shè)置排水帶和觀測(cè)儀器[4]。

鋪設(shè)濾管時(shí)，按照魚骨形布置，埋設(shè)到砂礫層中，相鄰濾管用軟接頭相連，以免抽真空過(guò)程中地基變形使接頭脫開。濾管鋪設(shè)后，再在表面鋪設(shè)20cm的砂礫，防止尖銳物刺穿密封膜。在密封溝開挖時(shí)，要按照設(shè)計(jì)要求規(guī)范作業(yè)，挖好的密封溝達(dá)到加固區(qū)邊側(cè)的透水層。

鋪設(shè)密封膜時(shí)，通常預(yù)壓面積在1000m2以上，由于是大面積施工，要注意預(yù)防搭接局部熱合不佳等問題。在鋪設(shè)作業(yè)過(guò)程中，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求規(guī)范作業(yè)，在鋪膜前撿出墊層表面的石子、碎渣，填補(bǔ)設(shè)置排水帶時(shí)的孔洞，再按照土工布、密封膜、土工布的順序鋪設(shè)。鋪好一層后，需要認(rèn)真檢查，及時(shí)補(bǔ)洞，確認(rèn)質(zhì)量合格后再開展后續(xù)鋪設(shè)。鋪膜施工時(shí)間建議選擇在風(fēng)力不大的白天，順風(fēng)向鋪設(shè)，密封膜展開方向與包裝標(biāo)出方向一致，長(zhǎng)寬應(yīng)超過(guò)加固區(qū)兩側(cè)，每邊有3m以上埋入土層中。如果風(fēng)力過(guò)大，建議停止施工?；靥盍线m宜使用無(wú)雜物黏土，確?；靥蠲軐?shí)。

安裝真空泵時(shí)，先試運(yùn)檢查，真空吸力應(yīng)達(dá)標(biāo)。抽真空時(shí)吸力應(yīng)保持在95kPa以上，真空泵安裝要平穩(wěn)，與濾管連接穩(wěn)固，安裝作業(yè)檢查合格后才能接通電源。同時(shí)，真空管路應(yīng)有適應(yīng)排水要求的過(guò)水?dāng)嗝?，可以承受徑向壓力，這要求真空管路之間連接點(diǎn)要有效密封，并安裝止回閥防止停泵后真空度快速降低，停泵24h后關(guān)閉止回閥。

施工過(guò)程中，如果聯(lián)合使用真空預(yù)壓與堆載預(yù)壓兩種工藝，可在真空度達(dá)到要求5～10d后進(jìn)行堆載預(yù)壓，以節(jié)省預(yù)壓時(shí)間。堆載加載時(shí)第一層堆載厚度在40cm以上，堆載過(guò)程中避免強(qiáng)振碾壓，控制壓實(shí)度在90%左右。

2.4 振動(dòng)擠密砂樁技術(shù)

樁基礎(chǔ)是軟基處理的常見方式，具體可劃分為很多種類，振動(dòng)擠密砂樁是適用于淤泥質(zhì)土層的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)。振動(dòng)擠密砂樁處理后的軟土路基位移量和沉降量小，可以顯著提升路基承載能力，提高路基穩(wěn)定性，增加高速公路使用壽命，具有施工成本低、對(duì)周邊環(huán)境污染破壞小等優(yōu)勢(shì)，不僅對(duì)軟基起到不錯(cuò)的控制作用，還具有較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。本文以振動(dòng)擠密砂樁為例介紹樁基礎(chǔ)的應(yīng)用要點(diǎn)。

在施工準(zhǔn)備階段，需要對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，熟練掌握振動(dòng)擠密砂樁法施工工藝。同時(shí)，做好施工機(jī)械的調(diào)試和維護(hù)，避免機(jī)械設(shè)備在使用過(guò)程中出現(xiàn)故障問題。使用全站儀等測(cè)量設(shè)備，放樣標(biāo)記軟基處理范圍，確定路基兩側(cè)樁位。樁管下沉前，用油漆標(biāo)注沉管深度。樁機(jī)到位后，平穩(wěn)安裝，保持樁管豎立狀態(tài)，使用全站儀調(diào)整避免樁身出現(xiàn)偏差[5]。

砂樁布置采用等邊三角形方式，樁身長(zhǎng)度14m，樁身直徑50cm，樁間隔1.2m，褥墊層50cm，路基填筑高度超過(guò)4m區(qū)域還應(yīng)設(shè)置兩層復(fù)合土工織布。振動(dòng)擠密砂樁成形30d后，使用精密探測(cè)器檢測(cè)樁身密實(shí)度和長(zhǎng)度指標(biāo)，判斷樁身是否合格，合格后方可進(jìn)行砂墊層施工。

堆載采用路基填筑材料預(yù)壓，填筑過(guò)程中確保材料均勻、密實(shí)，壓實(shí)度達(dá)標(biāo)。碾壓施工后，監(jiān)測(cè)壓實(shí)度和沉降量，完工后沉降量應(yīng)在10cm以內(nèi)，沉降量監(jiān)測(cè)合格方可鋪筑路面。為了解路基沉降量情況，需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，組織技術(shù)人員入場(chǎng)按照?qǐng)D紙要求做好沉降監(jiān)測(cè)、位移監(jiān)測(cè)等工作，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總上傳，評(píng)估軟基處理效果[6]。

振動(dòng)擠密砂樁法加固過(guò)程中，受人員操作和外界因素影響，可能出現(xiàn)樁身傾斜、斷樁、堵管等問題。樁身傾斜主要原因是沉樁前未使用全站儀監(jiān)測(cè)樁身垂直、水平情況，或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在誤差，導(dǎo)致下沉后大幅傾斜。為此，應(yīng)認(rèn)真做好沉樁前的樁身監(jiān)測(cè)工作，確保全站儀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠。斷樁和堵管可能是塌孔或沉管活頁(yè)打開不及時(shí)引起的，以及進(jìn)入管內(nèi)的砂料含水量過(guò)大使得無(wú)法及時(shí)降到底部。針對(duì)這些問題，需要認(rèn)真按照施工工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求作業(yè)，對(duì)施工過(guò)程中涉及的設(shè)備儀器、原材料等進(jìn)行檢測(cè)，避免因人員疏忽引發(fā)各種突發(fā)意外情況發(fā)生。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高速公路工程施工質(zhì)量直接影響高速公路的使用壽命和穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，還關(guān)系到過(guò)往車輛人員的生命安全，以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。在高速公路工程施工中，需要高度重視軟土地基的處理工作，不僅要結(jié)合工程實(shí)際選擇適合的處理技術(shù)，做好軟基處理技術(shù)方案設(shè)計(jì)，還要在施工過(guò)程中確保每個(gè)工藝流程符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，避免工程質(zhì)量、安全問題的發(fā)生，保證軟基處理效果。