高速公路軟土路基施工技術與沉降監測試驗研究

梁剛

摘要：文章介紹了軟土路基施工的主要技術，研究了高速公路軟土路基部分的施工方案，并以廣西某臨江高速公路建設為工程案例，分兩個周期進行了軟土路基沉降的監測試驗。試驗結果表明，所布置的4個監測點位中獲取的48個沉降數據符合施工標準要求，驗證了該沿江高速公路軟土路基施工方案的可行性。

關鍵詞：軟土路基;施工;高速公路;研究

U416 1 A 040104

0 引言

高速公路工程的建設一般周期較長、投資較大，涉及到的施工技術較復雜，不同類型的高速公路所用到的施工技術不同。例如在沿海、臨江高速公路工程中，施工區域的地質多為軟土結構，附近水系比較豐富，加劇了高速公路施工中軟土路基的下沉趨勢。因此，在這類高速公路工程中，需要充分重視軟土路基的施工，制定合理的方案，確定標準的施工技術，保證高速公路工程各部分路基結構的穩定性和投入運營后的行車安全性[1]。

1 軟土路基施工主要技術

常用的軟土路基的施工技術主要包括以下幾種：強夯技術、墊層技術、拋石擠淤技術、深層攪拌加固技術和排水固結技術等。

（1）強夯技術

強夯技術也稱為動力固結技術，在國內的工程施工中被廣泛應用。該技術的特點是：設備簡單、節省物料、施工周期短、施工費用低。該技術將20～40 t左右的重錘提升到指定高度后使其自由下落，多次重復該動作來夯擊路基，達到提高路基強度、降低壓縮性的目的。該技術在碎石和細粒度路基施工中較為常見，在填海路基施工中也有很多成功的應用案例，但該技術不適用于厚度較大的淤泥土質。

（2）墊層技術

在軟土路基頂部鋪設砂墊層來作為持力層，墊層的厚度應根據路堤的高度以及軟土地層的厚度來決定，并充分考慮到軟土地質的壓縮性，土質過厚會給施工帶來困難，太薄則會影響施工效果。綜合路基的強度對各方向的壓力進行分散，在最大程度上減小形變量。應處理好軟土結構上部的排水層，加速沉降的速度和固結過程。該技術對于3 m范圍內的軟弱黏土、透水性較強的黏土以及淤泥質土路基的處理具有較好的效果，特點是施工便捷、質量可控、安全可靠，適用于砂石物料較充足的區域施工以及各類建筑物基礎部分的處理。

（3）拋石擠淤技術

拋石擠淤技術屬于一種強迫式換土方法，使用直徑>30 cm的碎石片在路堤中間向兩側進行拋投，擠出多余的泥漿和軟土，后期使用小石塊墊平，用重型壓路機壓實，以提高土體結構的穩定性。拋石擠淤技術一般包括散式擠淤、整式擠淤兩種。江河湖海附近的施工通常使用散式擠淤技術。在厚度為5 cm以下的軟土地質或大范圍積水的洼地區域施工較為適用。該技術使路基具有一定的載荷能力且形變量較小，而要求附近石料充足、運輸距離短是該技術的弊端。

（4）深層攪拌加固技術

深層攪拌加固技術通過水泥和石灰作為固化劑，適用軟土強力攪拌的特種設備。此過程在路基深處完成，使軟土固結后提高硬度和強度。其特點是加固效果明顯、方式靈活、適用范圍廣和施工周期短。完成軟土的加固后便可實現載荷能力達到施工要求的目的，天氣和環境對施工過程的影響較小。

（5）排水固結技術

排水固結技術主要應用于軟黏土和淤泥質土等路基施工。在軟土路基中搭建排水系統，可設置排水板或者砂井等，通過路基排水固結特點，分層級逐步向路基施加載荷以使軟土中的水排出，進而增強土質的結構性能，提高載荷能力。為盡可能降低軟土路基施工后的沉降范圍，可進行過載預壓施工[2，3]。

軟土路基施工主要技術和特點分析如表1所示。

2 高速公路軟土路基施工方案研究

2.1 施工前期準備

施工前期應組織相關施工部位的技術人員對施工圖紙進行會審，制定施工作業指導書并進行技術交底，備好質量合格的GPS、全站儀及鋼尺等測量工具，復核相關的水準點及坐標點，復測工程原地面，對進場施工的各類原料和設備進行嚴格檢驗，相關試驗儀器、工器具也應檢驗合格。

2.2 施工流程制定

在高速公路軟土路基施工中，噴粉樁施工是重點工序。在大范圍進行噴粉樁施工之前，應先進行試驗路段的噴粉樁施工，確定合理的提鉆速度以及復噴、復攪時間。以0.5 m/min的提鉆速度為例，當達到齡期后取芯進行檢測。噴粉樁施工流程如圖1所示。首先進行樁機的就位，試運后正轉下沉、試噴灰、噴灰，然后進行鉆桿提升，將鉆頭提升到樁頂部之后停止噴灰，進行復噴和復攪，移出鉆桿后成樁，必要時進行澆水養護。

及時檢查并調整刻度盤的指針，使其與鉆進提升同步，送灰器數據與實際送灰量一致，全部檢查項目達到標準后方可進行施工。各部分設備應安裝可靠，樁機就位后的誤差應在5 cm以內[4]。

2.3 工藝質量控制

（1）樁位和標高控制

使用GPS和全站儀確定道路中線位置，取土后沿道路中線進行填筑，填筑面應高出樁頂部50 cm左右。若淤泥較厚時，填筑面高度應能滿足施工車輛作業要求，而填筑面的寬度具體應考慮外側噴粉樁的實際位置確定，留給鉆機足夠的空間施工。

（2）固化劑用量控制

經檢驗合格的固化劑方可入場用于施工，做好相關物料的檢驗記錄，控制好每延米固化劑用量。通常情況下，每延米用于噴粉樁的固化劑為50 kg左右，控制好固化劑的用量能夠在一定程度上避免偷工減料。

（3）樁長控制

控制樁長的目的是為了保證樁體的穩定性，可確認鉆塔上的標志來判斷樁長。例如當鉆機就位后，如果鉆頭處于樁頂部的標高位置時，可在鉆桿上確定樁長，并使用油漆在鉆桿和塔機位置標記，鉆桿下鉆到標準高度后停止，在與塔機同等高度的鏈條上掛一條紅布，當觀察到紅布與塔機標識位置重合時，說明樁已具有足夠的長度[5]。

3 沉降監測試驗與結果分析

3.1 工程概況

廣西某臨江新建高速公路全長135 km，設計時速為120 km/h，采用雙向八車道。由于該高速公路附近水系密集，施工區域附近多為軟土地質結構，因此，施工過程中的沉降監測是軟土路基施工中非常重要的環節，沉降情況對于后續施工的計劃和調整具有直接影響作用。在完成噴粉樁的施工之后，布置沉降監測點。監測點位置通常布置在高填方路段、涵洞頂部以及淤泥較厚處，一般上述位置發生的沉降量較大，對這些位置沉降情況仔細分析能夠得出附近施工區域地質結構及穩定性等狀況，能夠檢驗該段路基的施工質量[6]。

3.2 沉降監測試驗

軟土路基施工質量檢測的主要指標為沉降量。在路基填方高度3～5 m的路段中，當填到2/3高度后進行監測，而其他路段接近標高50 cm時進行監測，通常每隔2 d監測1次，如此反復監測2個周期后取均值，10 d為1個監測周期，分析各監測點的沉降情況。如果連續2個周期內沉降范圍都在1 cm以下時，表明該路段路基結構趨于穩定，沉降值符合施工標準要求，可進行下一階段的施工。該高速公路工程中K2+070～K2+075試驗段第Ⅰ周期內路基沉降監測數據如表2所示，第Ⅱ周期內路基沉降監測數據如表3所示。

3.3 試驗結果分析

在試驗中選取K2+071左、K2+072右、K2+073右和K2+074右共4個點位進行沉降監測，2019年7月8～18日為Ⅰ期試驗，2019年7月20～30日為Ⅱ期試驗。Ⅰ、Ⅱ期試驗沉降點監測數據曲線如圖2、圖3所示。

圖2、圖3中沉降監測數據真實地體現了各監測點位在試驗期間的沉降情況。試驗Ⅰ期各點位沉降累計值分別為2.85 cm、2.85 cm、2.25 cm和2.48 cm;試驗Ⅱ期各點位沉降累計值分別為2.96 cm、3.02 cm、3.01 cm和2.11 cm。K2+070～K2+075段路基沉降監測數據均值為0.45 cm（≤1 cm），如表4所示，符合路基施工標準規范的要求[7]。

4 結語

在沿?；蚺R江高速公路施工中，由于施工區域附近水系較密集，軟土地質結構十分常見，因此，軟土路基的施工質量直接影響到高速公路整體工程結構的穩定性。本文以廣西某新建沿江高速公路工程為例，在路基填筑到一定高度后，分兩期（每期10 d）進行了軟土路基的沉降試驗，在歷經20 d的試驗監測后，共獲得4個點位、48個沉降監測數據，沉降均值為0.45 cm，符合高速公路施工軟土路基沉降標準要求。

參考文獻：

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[5]楊高升，劉家豪.塑料板排水預壓法加固軟基設計與施工概淪[A].塑料排水學術委員會.塑料板排水法加固軟基工程實例集[C].北京：人民交通出版社，1999.

[6]李 平，陳立群.拋石擠淤在軟土地基處理中的應用[J].湘潭師范學院學報（自然科學版），2009，31（2）：103-106.

[7]陳殿強，高達志.深層攪拌法地基處理技術問題探討[J].遼寧工程技術大學學報，2006（S2）：165-167.

作者簡介：[HT9.XH]梁 剛（1979—），工程師，主要從事公路橋梁施工工作。