軟土路基處理方法與應用技術(shù)研究

張 志 強

(山西遠方路橋(集團)有限責任公司,山西 大同 037006)

0 引言

當代交通的快速發(fā)展，促進了公路工程的建設，在近些年對公路施工技術(shù)的廣泛應用更是促進了路基施工理論和工藝的發(fā)展。然由于現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境復雜，在特殊地質(zhì)中進行施工時稍有不慎便會引起工程質(zhì)量問題，拖延施工進度。為此，越來越多的專家學者投入大量精力對特殊地質(zhì)尤其是軟土路基的處治措施進行研究分析，提出了許多新的施工工藝。以下對軟土路基施工技術(shù)進行簡單的介紹。

1 軟土路基的特點分析

由于地質(zhì)條件的不同造成路基施工的環(huán)境復雜多樣，在山西省進行公路建設施工時遇到的技術(shù)難題主要表現(xiàn)為軟土路基的處理。路基的施工質(zhì)量直接決定公路工程的質(zhì)量和使用年限。因此如何確保軟土中路基施工的強度和穩(wěn)定性成為了公路施工的重中之重。為加強對施工要點的把控，現(xiàn)對軟土的特性進行概括。

軟土的含水量、孔隙比較大，黏性土(例如淤泥、淤泥質(zhì)土、軟黏土)在自然狀態(tài)下一般呈現(xiàn)為軟塑或流塑狀態(tài)。軟土的抗剪強度和承載能力都較低，并且在施工中極易發(fā)生蠕變。由于其壓縮系數(shù)較高，因此若是在施工中不采取措施對其進行處治往往會導致路基過度沉降，發(fā)生失穩(wěn)致使公路不能正常使用。

2 軟土路基處理方法的技術(shù)要點

目前對軟土路基的處理方法從原理上可分為滑動破壞處治和沉降處治。為加強軟土路基的穩(wěn)定性，一般采用墊層處理法、慢速加載法和反壓護道法對軟土進行處理。為控制路基沉降一般采用垂直排水法進行處理。對沉降和穩(wěn)定控制都較為有效的處理辦法是擠密砂樁法、振動置換法和加固土樁等。下面對這些方法進行詳細介紹。

2.1 墊層處理法的簡述

山西某高速公路建設中，由于勘測發(fā)現(xiàn)某段土質(zhì)為高液限、弱膨脹的紅黏土，該段路線中紅黏土的分布極為廣泛，其局部的厚度較大，地下水位的幅度變化也較大。因此，針對該地質(zhì)的特殊性，為減少水位變化對路基的破壞作用，提高路基底部的透水性，決定在施工時采用片石、碎石墊層對路基進行處理。其機械準備如表1所示，人員配置如表2所示。

表1 機械用量表

表2 人員配備情況

施工前首先對控制點進行校核，并對中線和坡腳進行復核、驗收。之后將路基范圍內(nèi)原有的樹根、地表土等進行清理。之后為避免施工中路基泛水，還采用推土機、壓路機進行了整平和碾壓。待路基的頂面達到穩(wěn)定不再發(fā)生下沉且無明顯的輪跡時可進行片石墊層的鋪設。由于現(xiàn)場中土質(zhì)情況的差異性，因此通常根據(jù)現(xiàn)場實驗對路段的壓實遍數(shù)進行確定。為施工運輸方便，對片石材料料源的距離應進行控制，以不中斷鋪設施工為原則。在進行施工時應注意石塊的級配問題，當級配較差、粒徑較大時，需在石塊的縫隙間填入石渣，務必保證將縫隙填滿。之后進行碎石填筑，碎石一般由巖石或礫石軋制而成，需保證碎石墊層的潔凈性并具有較高的強度。在路基施工中應保證石料強度的一致性，杜絕摻和軟質(zhì)巖石。碎石層鋪設時需要根據(jù)壓實度要求，進行分層鋪設。為保證碎石層的施工質(zhì)量，需安排專業(yè)人員對施工過程進行監(jiān)督，并對壓實沉降、空隙進行檢測。

墊層處理法主要應用于施工現(xiàn)場中存在地表水或土層松軟過濕，其原理是加快軟土層的固結(jié)速度，加速地基沉降，從而加強地表層的強度，防止地基局部受剪發(fā)生變形。

2.2 垂直排水法

目前垂直排水法施工工藝中主要使用塑料排水板進行排水。塑料排水板的單孔過水斷面很大，排水過程較為暢通，且具有很好的耐久性。在高速公路某標段也采用了該措施對軟土路基進行了處理。其施工工序如下：首先使用專業(yè)的插板機將塑料排水板用套管壓入土中，待到達預定的深度后，松開排水板并將套管向上拔起，將排水管留在水中，并在地面20 cm處將排水板切斷。在插入排水板的過程中應留意排水板的濾水膜，避免濾水膜的損壞影響到路基的施工質(zhì)量。之后需用砂將剛才施工中留下的孔洞進行回填。需注意不得使用土來完成回填，以免影響到排水板的排水效果。

2.3 擠密砂樁法

擠密砂樁是極為有效果的軟土處治方法，具有施工周期短、穩(wěn)定性高、沉降小的特點。主要是通過較強的沖擊力將砂、石等強度較強的材料打入軟土中，從而形成復合型基礎，整體改善了軟土地基的強度，減少了公路施工和運營期間的沉降量。比塑料固結(jié)的方法更為有效，施工時間更短。但對材料和施工有著較高的要求。其材料主要是風化的碎石或砂礫石，具有很低的含泥量。在施工前還需通過成樁試驗來確定水壓、電流等相關(guān)參數(shù)來完成對施工的控制。在施工中對質(zhì)量的要求如表3所示。

表3 碎石樁施工質(zhì)量要求

其中密實度檢測的頻率不小于2%，并采用動力觸探進行測試，擊數(shù)和貫入量要求分別為5次和100 mm。

除上述介紹外有時還會采用換填、拋石填筑、盲溝、石灰淺坑等方法對軟土進行處理，在此不再一一詳述。

3 軟土路基處理方法的建議

軟土路基由于其含水量大、固結(jié)系數(shù)大、容易受到擾動發(fā)生較大的沉降，因此不能直接應用于路基填筑。但由于軟土路基的種類較多，因此在實際的工程中還需根據(jù)實際的條件、路基的形式及當?shù)氐臍夂颦h(huán)境，選擇合適的措施對軟土進行處理。現(xiàn)總結(jié)了幾點施工建議，希望能為同行提供借鑒。

1)在施工進行前需對地基進行測量，確定軟土的含水率及其覆蓋面積。若是發(fā)現(xiàn)地基中存在液化現(xiàn)象，必須對其進行壓實和排水，需從整體上改善軟土性質(zhì)，提高軟土地基的承載力。

2)需根據(jù)道路等級和性質(zhì)的不同，根據(jù)相應的施工技術(shù)規(guī)范要求，對路基進行處理。對于等級較高的路基需嚴格進行沉降的控制并按照施工工序進行施工。但對于低等級的路基可先進行路面的鋪設，待沉降達到穩(wěn)定狀態(tài)后再采取措施加強路基的穩(wěn)定性。

3)必須充分考慮到施工環(huán)境和施工條件對路基質(zhì)量的影響。在公路建設期內(nèi)應嚴格地對施工材料、機械進行管理，并不定時地進行抽查。而且由于軟土地基容易受到周圍環(huán)境的干擾致使結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使承載能力發(fā)生變化，因此需注意周邊環(huán)境的噪聲和振動情況。綜合分析后再根據(jù)適用性原則對地基進行處理。