裴 富 國
(山西王城高速公路有限公司,山西 繁峙 034300)
近幾年,我國的公路建設取得了突飛猛進的進步,不僅方便了國民的出行,也促進了我國各地的經(jīng)濟發(fā)展。目前,公路交通已成為影響我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素,其施工技術水平在國內(nèi)乃至國際都是相當先進的。不過,公路交通的安全是公路建設的重點,現(xiàn)階段我國公路建設還存在或多或少的問題,對公路交通安全是不利的,其中較為明顯的是軟土路基問題。軟土路基是影響公路交通建設至關重要的一環(huán),其強度較低,承載能力就較弱,就會導致有軟土存在的公路出現(xiàn)塌陷。如果這類問題不及時解決,對公路交通安全的影響甚大,嚴重的可能還會造成生命和財產(chǎn)的損失。因此,為了改善公路的質(zhì)量,確保人們的出行安全,施工單位必須明確軟土路基加固技術的應用。
所謂的公路軟土路基通常是指含水量較高、縫隙較大、顆粒含量較多、壓縮性較好的土層,諸如淤泥、砂土等。目前我國軟土區(qū)域多為南方河流、湖濱較多的低洼區(qū)域,一般地表潮濕,施工不便,而其他區(qū)域的丘陵、山谷等也存在軟土路基。由于軟土路基的承重力較弱,如果不處理好軟土路基問題就會造成地面下沉、塌陷,甚至釀成更嚴重的禍事。
眾所周知,軟土路基是我國公路建設中不可避免的問題,尤其是在南方區(qū)域。因為南方江河較多,會造成質(zhì)軟的物質(zhì)存在于地下,這樣就直接影響了公路的建設,諸如公路質(zhì)量、完工時間以及工程費用都受到很大的影響。所以國家也在大力支持施工單位解決軟土路基的問題。最開始,很多施工單位會通過木樁來加固,也會選擇用拋石擠淤的方式來解決軟土路基問題。隨著技術的不斷進步,后來又開始使用砂樁、碎石樁等對軟土進行加固。到現(xiàn)如今,被用的最多的是吹砂填筑的方式,這種方式能夠加快施工,影響因素較小,被廣泛運用在軟土路基加固中。
公路建設前期一定要對計劃施工的區(qū)域進行實地考察和檢測,以公路的使用期限為基礎,在一定壽命前提下測算該區(qū)域公路沉降的情況。在這些準備就緒的情況下,根據(jù)一系列數(shù)據(jù)來制定具體的施工方案、施工線路等工作。需要注意的是鉆探工作,可以避免塌陷的發(fā)生。一旦施工區(qū)域或者線路上出現(xiàn)軟土路基,在不影響施工進程的前提下,按照因地制宜的原則,通過判斷分析當?shù)氐膶嶋H情況來設計適合的處理加固施工方案。
大多數(shù)的施工單位常采用的是碎石法,通過高壓水的沖擊,把管狀設備騰空,再將碎石材料放入,形成樁體,以加強路基的承重力。由于造價較低,不受水質(zhì)影響,這種技術被廣泛用于公路建設中。除了碎石外,水泥和生石灰等粉末材料也常被放入設備中形成樁體加固,被用在公路路基中。粉末材料的樁體可通過配比的不同而具有不同程度的承重力,使用也較方便。除此之外,鋼渣法、石灰樁也屬于置換技術,應用也較廣泛。
排水固結(jié)技術一般是在軟土路基中使用排水設施,目的是將土中的水分排除掉,以便降低軟土的縫隙,使路基變得堅固。排水固結(jié)處理技術又可分為電滲排水固結(jié)法、化學排水固結(jié)法、預壓排水固結(jié)法、砂井排水固結(jié)法以及塑料排水固結(jié)法。不過,此種方法需要一定強度的預壓,不適合在泥潭厚重的地方使用,如果土層較薄則可起到很好的作用。
由于排水固結(jié)技術需要使用排水設施,因此一般的排水設施是采用砂井來實現(xiàn)的。常規(guī)的砂井需要打鋼管或者高壓射水,成本較高,施工難度也較大。為了減少施工開支,同時降低施工難度,現(xiàn)在用的最多的是采用織物袋來裝砂井。另外,塑料排水板也是使用較廣泛的工具,結(jié)合砂井使用時,能夠有效提升排水的速度和效率。
換算法一般是把地面以下的部分去掉,并用強度較高、性能較好的碎石、礦渣等材料來進行填充,然后通過分層夯實、振動等方式保證土層達到一定的密度,從而提升其路基的承重能力。實際上,這種方式是在置換的基礎上利用復合的方式進行的。如果軟表層的土層較薄,就不需要將軟土去掉,可直接填充碎石等,在地表進行打壓、夯實,也可以達到同樣的效果。
不同的路基則使用不同的技術,除了上述兩種方法外,深層攪拌法也是較常用的方式之一,一般用于含水量較高的路基,以及承重力低于120 kPa的粉質(zhì)等軟土路基中。深層攪拌法是利用機械將路基中的軟土和固化劑進行攪拌,可以使軟土變硬形成樁體,從而達到加固路基的目的。這里所用的固化劑大多是水泥或者是生石灰。
高壓噴射注漿技術常用于人工填土、砂土、碎石等路基中,它主要是通過鉆機等機械,把帶有噴嘴的注漿管置入土層中,利用高壓噴射的沖擊力來破壞土層,同時使土層與噴射的固化注漿融合,從而達到加固軟土路基的目的。
重錘夯實技術一般用于軟土土層較厚,且大范圍的軟土都不具備有效的處理方式的情況。此種方式主要是借助機械重錘從高處自由落下,反復夯實需要處理的軟土區(qū)域。通過重錘的夯實作用,土層發(fā)生上下位移,縫隙變小,密度變大,強度自然就提升了。由于需要大范圍的使用機械,因此施工場地局限的情況不適用這種技術。
根據(jù)上述軟土路基加固處理技術不難發(fā)現(xiàn),目前我國公路建設的發(fā)展呈良好趨勢。由于不同的軟土路基處理加固技術對土層的要求,以及其成本、復雜程度都不一樣,因此施工單位需要在保證公路建設質(zhì)量的前提下,合理控制成本,并選擇適合的軟土加固處理技術。
雖然目前軟土路基處理加固技術多種多樣,但每一種技術都是全能的,都有自己的優(yōu)勢和劣勢,在使用上也存在一定的局限性。因此,在選擇時首先要明確每一種技術的適用范圍,同時還要根據(jù)施工地區(qū)的實際土層狀況以及施工的條件和費用預算來選擇適合的技術。不同的公路建設所要求的指標都不一樣,包括公路的使用年限、公路的下沉速度等,這對施工技術、施工設備的要求都會不一樣,所以,在選擇軟土路基處理加固技術時這些因素都需要考慮進去,才能選出最合適的方法,這是公路建設的基礎,也是關鍵所在。
通過前面對軟土路基的概述可知,軟土路基的土層架構也各不相同。下面就根據(jù)軟土路基的土層結(jié)構來簡單說明其對加固處理技術選擇的影響。軟土路基包括黏土質(zhì)路基、砂土質(zhì)路基、泥炭質(zhì)路基等幾種。其中適合黏土質(zhì)路基的技術很多,選擇性較廣,需要注意的是黏土質(zhì)路基會因細小的變化而影響其強度,因此在選擇時盡量選擇影響較小的技術。而泥炭質(zhì)路基因含水量較高,可選擇固結(jié)的技術,提升強度。另外,砂土質(zhì)路基是以上路基中性能較高的一種,一般不會出現(xiàn)問題,如果出現(xiàn)液化則可采用砂石樁體進行處理。
路基的結(jié)構影響著軟土路基加固處理施工技術的選擇,一方面是軟土土層的厚度,此時若軟土土層厚度較厚,在滿足土壤質(zhì)地和處理指標的前提下,可以結(jié)合使用表層處理或其他方式。如果采用砂石樁體或者是排水處理系統(tǒng)會增加成本,且難度也較高,效果還不見得理想,因此處理時不用很深。此時如果軟土土層較薄,因其下沉小,可以采用處理表層的方式進行。
另一方面,含有砂土的軟土土層。一般這種土層相對較薄,可以采用縮短固結(jié)排水距離的技術,此時通過填土預壓或表層處理,不需要使用砂石樁體或排水系統(tǒng)就可以降低下沉,從而提升軟土強度。還有一類是不含砂土的軟土土層。這類土層一般厚度較大,這時就需要采用豎向排井法進行沉降處理,可以采用砂石樁體、石灰樁體等作為穩(wěn)定處理。最后一類是上方有較厚的堆積黏性土層,而下方則是砂石的軟土,這時可選擇預壓填實、豎向排井等方式。
路基是公路建設的核心,不僅影響著公路的使用壽命,也關乎著國民的生命健康。因此,對于軟土路基一定要合理處理,避免塌陷、下沉等情況的發(fā)生。未來,我國公路建設還將持續(xù)不斷的發(fā)展,那么隨之而來的軟土路基問題也將一直存在。因此,施工單位應加強對軟土路基的認知,并提升企業(yè)處理加固施工的技術。目前的技術都是基于已有的軟土土層而來,在未知的區(qū)域也許還存在很多不可預知的軟土,那么現(xiàn)有的技術就不一定適用,因此施工單位需要根據(jù)施工過程中遇到的實際情況來選擇和優(yōu)化現(xiàn)有的處理加固施工技術,以便保證公路建設的順利開展和后續(xù)使用。