高速公路建設(shè)中軟土路基施工工藝探析

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【摘要】以軟土路基特征為立足點(diǎn)，根據(jù)其在地基承載力、含水量等方面的具體特點(diǎn)，探討相應(yīng)軟土路基施工工藝，主要包含凍結(jié)法、土工織物鋪墊、使用添加劑、砂墊層處理、軟土路基表面處理、高壓噴射注漿法、粒料樁處理等。通過分析認(rèn)為，對于軟土路基的處理有多種方法，相關(guān)工程人員需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇與應(yīng)用，切實(shí)提高軟土路基承載力與抗剪強(qiáng)度。希望通過對軟土路基施工工藝的探討為工程人員提供參考，以便在軟土路基施工中選定最具可行性的施工工藝。

【關(guān)鍵詞】高速公路；軟土路基；施工工藝

1工程概況

鄭州機(jī)場至周口西華高速公路（一期）全長106.3km，起點(diǎn)位于商登高速公路上，終點(diǎn)位于周口市西北接商周高速公路。其中，JXZT-5標(biāo)土建工程起訖樁號K61+000～K72+250，長度11.25km；路面工程起訖樁號K61+000～K81+700，長度20.7km。

2地質(zhì)條件

本工程局部土層為第四系全新統(tǒng)新近沉積土，厚度普遍達(dá)到10m，地基容許承載力90～120kPa，該土層的壓縮性較高，易在外部作用下而發(fā)生壓縮，因此，難以維持穩(wěn)定性。原狀土受到振動(dòng)后，結(jié)構(gòu)連接狀態(tài)受到影響，土的強(qiáng)度明顯降低，隨之作用于路基，導(dǎo)致路基缺乏穩(wěn)定性。對此，需在路基施工階段便對該軟土路段做針對性處理。在本工程設(shè)計(jì)中，采用了軟土路段高路堤形式施工、臺(tái)背路基加固、涵洞及通道地基處理，以保證各結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；此外，對于局部形狀明顯偏差的淤泥質(zhì)土，則采取水泥攪拌樁與換填法相結(jié)合的方案。

3本工程軟土路基特點(diǎn)

本工程范圍內(nèi)軟土主要包含淤泥和黏土顆粒群，含水量和孔隙率普遍較大，通常含水量達(dá)到35%～80%，孔隙比1～2。若未對軟土做針對性的處理，在剪應(yīng)力作用下，將產(chǎn)生明顯的剪切變形現(xiàn)象，導(dǎo)致其抗壓強(qiáng)度降低；此外，隨著路基建設(shè)工作的開展，軟土將逐步顯現(xiàn)出更大范圍的固結(jié)與沉降，若不采取相應(yīng)措施，就會(huì)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)路基完整性以及車輛通行安全性。本工程軟土滲透性較差，具體體現(xiàn)為：（1）垂直方向的滲透系數(shù)為1×10-8～1×10-6cm/s，加之其容易積水，因此在水損害作用下，軟土性質(zhì)將變得更差；（2）彈性模量在4MPa以內(nèi)，且隨壓縮性增高，對應(yīng)液性指數(shù)也更大；（3）抗剪強(qiáng)度＜20MPa，內(nèi)摩擦角為20°～35°，缺乏足夠抗剪強(qiáng)度。由此可見，本工程施工條件并不理想，必須要在正式施工前以可行施工工藝處理軟土路基，以改善其滲透性差、含水量高、抗剪強(qiáng)度不足等問題，從而保障后續(xù)施工的順利進(jìn)行。

4高速公路建設(shè)軟土路基施工工藝分析

隨著研究的深入以及工程實(shí)踐活動(dòng)大范圍開展，現(xiàn)階段我國高速公路軟土路基施工領(lǐng)域已涌現(xiàn)出一系列可供選擇的施工工藝，如凍結(jié)法、土工織物鋪墊、使用添加劑、軟土路基表面處理、高壓噴射注漿法、砂墊層處理、排水固結(jié)法、粒料樁加固地基、加筋土處理等。

4.1凍結(jié)法

通過應(yīng)用冷卻液可達(dá)到凍結(jié)軟土效果。在實(shí)際操作中，可選擇液化氮或二氧化碳作膨脹土層，操作得當(dāng)則可有效提高軟土抗剪強(qiáng)度，以避免其在承受荷載時(shí)出現(xiàn)大幅度高壓縮情況。

4.2土工織物鋪墊

為發(fā)揮出土工織物耐腐蝕、抗拉強(qiáng)度高的特性，可將其按單層或多層鋪墊在經(jīng)過修整的軟土路基處，使這二者緊密貼合。總體而言，鋪墊土工織物有利于提高軟土路基承載力，使其在施工過程與投入使用后均可維持相對穩(wěn)定狀態(tài)（即無明顯不均勻沉降）[1]。

4.3使用添加劑

軟土中含有大量黏土顆粒群。為了改善這一特性，可在施工時(shí)向軟土摻入適量添加劑，從而大幅度提升其抗剪強(qiáng)度。在當(dāng)前的高速公路工程建設(shè)中，較常見的添加劑主要包括水泥、熟石灰、生石灰等，這些均能夠降低軟土含水量，使軟土路基內(nèi)部能夠達(dá)到緊密與穩(wěn)固狀態(tài)。

4.4軟土路基表面處理

軟土路基表面處理可采用排水法和換填法。前者可以降低軟土路基含水量，使其更密實(shí)；后者則可以用部分透水性較好路基填料代替原軟土路基填料，使路基的質(zhì)量得到提高?？傮w來看，在對軟土路基表面做針對性處理后，可提高軟土路基抗變形能力與抗剪強(qiáng)度。此外，為使荷載更均勻地作用于軟土路基，還可在其表面增設(shè)一層滲透性較好的優(yōu)質(zhì)填料。對于處理軟土路基積水的處理，開挖溝槽是較便捷且應(yīng)用效果較好的方法，其可以有效規(guī)避軟土路基積水問題，從而更好地推動(dòng)后續(xù)施工的順利開展。值得注意的是，在開挖溝槽有效排除積水后，還需取適量優(yōu)質(zhì)填料（主要需考慮透水性），以回填方式處理溝槽。

4.5高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法是一種應(yīng)用效果較好的軟土路基處理方法，融合了注漿技術(shù)和高壓水射流切割技術(shù)，集多重優(yōu)勢于一體。該方法用鉆機(jī)鉆孔，在適配合適規(guī)格噴嘴的注漿管后，將制備完成漿液通過高壓設(shè)備的壓力作用來產(chǎn)生高射流體，從而使?jié){液在與軟土接觸后發(fā)生“切割”，在不破壞土體的前提下，使軟土與注入漿液有效結(jié)合[2]?；诖?，軟土?xí)S著漿液逐步固結(jié)而與其共同組成完整且穩(wěn)定的整體路基，這解決了軟土路基抗變形能力與抗剪強(qiáng)度不足的問題。高壓噴射注漿法施工流程見圖1。

4.6砂墊層處理

砂墊層排水效果較好，有助于解決軟土含水量過高問題。通常來說，砂墊層厚度較小，約20cm。在高速公路軟土路基施工中，可利用荷載試驗(yàn)來檢驗(yàn)砂墊層排水效果，具體需考慮含砂量和清潔度這2項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。另外，可對砂墊層進(jìn)行灑水與壓實(shí)處理，這能夠有效增強(qiáng)其在改善軟土路基性質(zhì)時(shí)的應(yīng)用優(yōu)勢，進(jìn)而為高速公路工程建設(shè)提供更加良好的條件。概言之，砂墊層必須具有良好的濕潤性。砂墊層施工見圖2。

4.7排水固結(jié)法

排水固結(jié)法的基本思路是：有效排除聚集于軟土路基中的水分以降低其含水量并保持相對干燥的狀態(tài)。排水固結(jié)法較常規(guī)的用法是設(shè)置合適尺寸的水井后，適配合適功率的泵送裝置，可高效排除多余水分。高速公路工程建設(shè)領(lǐng)域一般都會(huì)在處理深厚軟土路基時(shí)采用排水固結(jié)法。因?yàn)樵摲椒ň哂刑幚硇Ч己?、操作較便捷，對施工人員技術(shù)水平與施工物資數(shù)量等均無過高要求等優(yōu)勢。

4.8粒料樁加固地基

對于高速公路建設(shè)的軟土路基處理來說，粒料樁加固地基是一種較可行的施工工藝。在實(shí)際應(yīng)用中，該工藝以振沖器為主要作業(yè)裝置，對施工期間收集的碎石與卵石做破碎處理，在使之變成更小規(guī)格石料后再將其摻入土基中，從而形成完整樁體。也就是說，粒料樁加固地基通過振沖器的碎石功能，可以對軟土路基起到排水、降壓、擠密的作用，從而進(jìn)一步提升軟土路基的穩(wěn)定性[3]。為充分保證振沖器的碎石效果，在選用碎石和卵石作為填料時(shí)，必須將其含砂量控制在5%以內(nèi)。不僅如此，操作人員要精準(zhǔn)控制振沖器下沉速度，并盡可能做到勻速下沉；與此同時(shí)，操作人員還要做好樁位測量、放線以及日常監(jiān)測工作，更好地提高施工精度。

4.9加筋土處理

加筋土處理的應(yīng)用優(yōu)勢較為突出，主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：（1）使高速公路整體結(jié)構(gòu)與路基之間保持沉降的連續(xù)性，由此規(guī)避差異沉降問題；（2）該施工工藝操作便捷，可減少施工過程對于人力資源以及物力資源投入，在協(xié)調(diào)得當(dāng)情況下，可在短時(shí)間內(nèi)完成對于軟土路基的處理工作。就新時(shí)期高速公路軟土路基處理而言，加筋土處理有很多方式，如分段施工法、直接填土法、換土法等，具體需根據(jù)現(xiàn)場條件及工程質(zhì)量要求而定。一般情況下，要在注重技術(shù)可行性論證基礎(chǔ)上選定合適方法后，制訂出一套完善的方案，并要負(fù)責(zé)管理、操作。相關(guān)人員共同落實(shí)各項(xiàng)工作，以便提升軟土路基的處理效果。

5結(jié)語

高速公路建設(shè)環(huán)境往往都較復(fù)雜，尤其在山區(qū)等特殊地段施工時(shí)，通常都會(huì)遇到軟土路基。由于軟土路基存在含水量高、承載力不足等問題，若不能有效處理這些問題，就會(huì)影響高速公路整體的穩(wěn)定性，不利于車輛的安全通行?，F(xiàn)階段，我國軟土路基施工工藝較多，包含但不限于凍結(jié)法、砂墊層處理、高壓噴射注漿法、粒料樁加固地基等，相關(guān)工程人員需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇與應(yīng)用，以切實(shí)提高軟土路基承載力與抗剪強(qiáng)度，從而為高速公路建設(shè)工作夯實(shí)基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王帥，魏斌斌.高速公路路基拓寬中的軟土地基處理技術(shù)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2021（6）：37-39.

[2]張樹全.試述高速公路軟路基的施工處理關(guān)鍵措施[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020（7）：231-232.

[2]馬珩.高速公路路基拓寬過程中的軟土地基處理分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2017（17）：75-77.

作者:崔曉鵬 單位:中交一公局第六工程有限公司