軟基處理關(guān)鍵技術(shù)在高速公路工程施工中的運(yùn)用探討

周敏

中國葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司 湖北宜昌 443002

社會(huì)的發(fā)展推動(dòng)了城市化進(jìn)程的加快，為連接各個(gè)城市之間的交通，高速公路建設(shè)步伐越發(fā)迅速。在高速公路建設(shè)中，軟土地基處理十分常見，其松軟性使得路基的承載力下降，而其中較大的含水量使得路基設(shè)計(jì)強(qiáng)度受到影響，路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性需要達(dá)到要求才能夠保證公路的質(zhì)量，以降低后期養(yǎng)護(hù)運(yùn)營成本。因此，在高速公路工程施工時(shí)，必須要保證軟基處理質(zhì)量，以減少安全事故發(fā)生，保證高速公路安全運(yùn)行，降低管養(yǎng)成本。

1 軟基的特性

軟土形成受到流水影響，其層理明顯，且具有粉砂顆粒，成分也相對復(fù)雜，不同地區(qū)軟土地基之間存在差異，其特性表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）空隙和含水量大。一般軟土主要分為黏土粒組以及粉土粒組，并伴有少量有機(jī)質(zhì)，受到時(shí)間和環(huán)境影響，其會(huì)發(fā)生沉積現(xiàn)象，并組成絮狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)測定得到，含水量處于30%-80%之間，孔隙比為1-2，表現(xiàn)為明顯的流變性[1]。

（2）抗剪力低。就實(shí)踐而言，軟土抗剪強(qiáng)度≤20kpa，摩擦角有效范圍為20-510°。長期荷載下，軟土路基會(huì)出現(xiàn)排水固結(jié)現(xiàn)象，此時(shí)的抗剪例就會(huì)出現(xiàn)變化，若是固結(jié)率高，則抗剪強(qiáng)度就會(huì)十分明顯。

（3）結(jié)構(gòu)變化大。受到擠壓和振動(dòng)影響，軟土路基結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)變化，軟土強(qiáng)度下降，會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)現(xiàn)象出現(xiàn)。在擾動(dòng)下，時(shí)間越長，軟土路基的強(qiáng)度會(huì)逐漸恢復(fù)。在荷載和自重下，完全固結(jié)所用時(shí)間長。目前我國的高速公路施工路基為軟土路基部分，由于其本身抗剪力弱，若是承受各種荷載，極易導(dǎo)致路基剪切，強(qiáng)度下降，引發(fā)沉降等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致路面塌陷、開裂，甚至導(dǎo)致塌方。

2 高速公路中軟基處理關(guān)鍵技術(shù)的運(yùn)用

軟質(zhì)地基處理主要是為了確保高速公路施工進(jìn)行順利，且能夠保證路基和路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定持久。因此，一般應(yīng)用的軟件處理技術(shù)就是降低含水量、提高力學(xué)性能、控制沉降量，通過置換土層、加入強(qiáng)化材料、做好排水、密實(shí)等工作，提高路基承載力，使其能夠達(dá)到公路設(shè)計(jì)要求。

2.1 墊層換填法

圖1 軟基處理方法

墊層換填處理方法十分簡單有效，如圖1 所示，其先挖除軟基層，將其換成砂土、碎石和粉煤灰等填料，或是在其中加入水泥等材料強(qiáng)化。該技術(shù)應(yīng)用能夠使基層穩(wěn)定、密實(shí)，提高路基承載力，以穩(wěn)定路基。同時(shí)，降低基地含水量，減少水分侵蝕破壞現(xiàn)象。當(dāng)前，該施工技術(shù)在淺表地基硬化處理上應(yīng)用，適合應(yīng)用在軟土層薄、工程量小的地方。實(shí)際施工時(shí)，先根據(jù)土層結(jié)構(gòu)以及周邊環(huán)境選擇合適的填料，控制材料級配，并鋪設(shè)土工布，提高軟基力學(xué)新能，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)抗?jié)B、隔離目的。之后，碾壓置換的墊層，提高其密實(shí)度[2]。最后，在含水量大、薄弱軟基處加入石灰、水泥等材料，通過物力、化學(xué)性能使軟土層強(qiáng)化，并使基地含水率下降。

2.2 排水固結(jié)法

軟基若是含水量大會(huì)出現(xiàn)沉降變形、承載力弱的現(xiàn)象，將其中水分排出不僅能夠使巖土顆粒孔隙壓縮，同時(shí)由于自重和外力影響更加擠嵌密實(shí)，構(gòu)成穩(wěn)固結(jié)構(gòu)，優(yōu)化荷載力。排水固結(jié)就是應(yīng)用該原理，通過加壓抽水使軟基含水量下降，緊實(shí)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將路基路面荷載傳輸?shù)交鶎拥撞浚M(jìn)而控制重力和荷載，降低沉降變形發(fā)生率[3]。該方法一般與真空預(yù)壓或堆載預(yù)壓結(jié)合進(jìn)行，可以應(yīng)用在含水量高、土層后的軟基中，施工效果比較好，但是不適用于具有較強(qiáng)滲透性的泥炭中。

2.3 深層攪拌法

深層攪拌法是一種高效可靠的軟件處理關(guān)鍵技術(shù)，其通過深入分析水分和工程地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)施工工藝，可以應(yīng)用在幾乎所有的軟質(zhì)地基的加固處理中。按照工藝原理和施工材料差異，該方法可以分成水泥攪拌樁以及水泥粉煤灰碎石樁。前者使用的是鉆孔噴射水泥漿料（粉料）成樁工藝，按照軟基強(qiáng)化需求、厚度、含水率等條件，對成樁直徑、間距、樁長等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)明確水泥漿料配比、鉆孔設(shè)備參數(shù)等，確保成樁質(zhì)量和承載力符合標(biāo)準(zhǔn)。后者也被稱作CFG 樁，由于軟基土質(zhì)以及底層結(jié)構(gòu)差異，選擇的工藝也不同，見圖2。應(yīng)用比較多的灌注樁就是長螺旋鉆孔和沉管[4]。CFG 樁和水泥灌注樁在軟基處理上的區(qū)別最主要就是加固原理，CFG 樁使用碎石鋪設(shè)褥墊層，使樁體周圍土層能夠參入荷載傳輸中，而不僅是憑借CFG 樁來提高承載力。

圖2 GFG 樁工藝類型

2.4 表層排水法

軟基表層一般為粘性土，施工時(shí)，其中加入添加劑能夠改善路基強(qiáng)度和壓縮性。現(xiàn)階段，應(yīng)用十分廣泛的添加劑就是水泥、生石灰、熟石灰，其添加不僅能夠降低土壤團(tuán)聚效應(yīng)以及含水量，同時(shí)也能夠出現(xiàn)化學(xué)固結(jié)現(xiàn)象，提高土體穩(wěn)定性。如果軟基含水量大，土質(zhì)好，可以通過表層排水法來處理。填筑路基前，需要在地表挖開溝槽，排出地表水，降低路基表層含水量。為了能夠?qū)喜鄣淖饔冒l(fā)揮出來，需要采用透水性好的砂礫回填[5]。布設(shè)水溝時(shí)，需要考慮土質(zhì)、地形等情況，保證排水順暢。一般水溝斷面的寬度是50cm，深度為50-100cm。填筑路堤前，回填砂礫構(gòu)成盲溝，順著道路縱向開挖盲溝，組成縱向盲溝，橫向盲溝則按照10-15m 的間距設(shè)置，若是埋設(shè)有孔管，則要保護(hù)好過濾材料。

3 結(jié)語

高速公路施工環(huán)境變化復(fù)雜，且隨著道路標(biāo)準(zhǔn)的提升，軟件加固處理增多，在了解到不同處理技術(shù)應(yīng)用范圍以及控制、應(yīng)用內(nèi)容后，對不同軟基設(shè)計(jì)不同技術(shù)方案，以提高處理效果和公路施工整體質(zhì)量。