張浩

（廣州公路工程集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510075）

1 高速公路軟土路基的特征及危害

1.1 特征

1.1.1 荷載性能弱

軟土路基的特征因地而異、因?qū)佣?，不可預(yù)見(jiàn)性較大。其最突出的特征之一就是荷載性能弱。荷載性能直接影響高速公路路基結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。因軟土路基的荷載性能較低，導(dǎo)致路基路面承載性能差，在高速公路大車流量、大荷載的影響下，極易導(dǎo)致路基路面出現(xiàn)變形開(kāi)裂、沉降塌陷等病害，會(huì)影響高速公路行車安全。

1.1.2 富水性強(qiáng)

軟土路基主要由淤泥、黏土顆粒物等多種成分組成，其孔隙較大，含水量較高，一般在40%～70%之間，在路基施工時(shí)容易出現(xiàn)路基溢水、路基沉降等現(xiàn)象，不僅會(huì)影響高速公路施工質(zhì)量，還可能延誤工期[1]。

1.2 危害

1.2.1 路基下沉

若所應(yīng)用的軟土路基處治技術(shù)不合理，或處治工藝、流程不規(guī)范，會(huì)降低軟土路基處治效果，進(jìn)而導(dǎo)致路基下沉，路基下沉量的擴(kuò)大會(huì)對(duì)高速公路的正常使用造成不利影響。

1.2.2 路基滑坡

由于軟土路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、壓縮性高和含水量大等因素的影響，易發(fā)生路基滑坡現(xiàn)象。特別是在軟土路基處治過(guò)程中使用的技術(shù)措施不符合實(shí)際需求的情況下，會(huì)提高路基滑坡的可能性，進(jìn)而對(duì)高速公路的整體建設(shè)質(zhì)量造成不利影響。

1.2.3 不均勻沉降

如果對(duì)軟土路基的勘察不準(zhǔn)確或不詳細(xì)，忽視本應(yīng)該進(jìn)行軟土路基處治的施工地段，容易造成地基失穩(wěn)。主要是軟土路基較高的壓縮性會(huì)使建筑物發(fā)生不均勻沉降，以致公路工程開(kāi)裂、損壞。

2 高速公路軟土路基處治方法分析

2.1 換填法

換填法，是目前高速公路軟土路基處治中常用的一種方法，該方法是將軟土層清理之后再填入砂碎石、鵝卵石、煤礦渣、素土等堅(jiān)硬材料，然后進(jìn)行夯實(shí)、振動(dòng)處治，提升地基密實(shí)度，形成高強(qiáng)度的人工地基，最終達(dá)到軟土路基改良的目的。當(dāng)前，換填法憑借操作簡(jiǎn)單、成本低、效果好等諸多優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于不超過(guò)5m 的淤泥質(zhì)土、黃土、素填土、雜填土、人工回填土的淺層軟土路基處治，并取得了良好的效果[2]。應(yīng)用換填法處理高速公路軟土路基時(shí)，需做好測(cè)量放樣、備料、拌和、攤鋪、夯實(shí)、養(yǎng)生等工作，規(guī)范施工工序，以達(dá)到理想的施工效果，提升軟土路基強(qiáng)度。公路軟土路基換填法施工如圖1 所示。

圖1 公路軟土路基換填法圖示

2.2 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是采用人工布置排水設(shè)施的方式，收集軟土路基內(nèi)的積水，然后利用排水設(shè)施將其排出，進(jìn)而降低軟土路基含水量，提高軟土路基密實(shí)度、承載性能及穩(wěn)定性，降低后期路基沉降、塌陷的可能性。當(dāng)前，排水固結(jié)法憑借其難度低、效率高等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于黏土質(zhì)、淤泥質(zhì)軟土路基處治中。排水固結(jié)法又可分為真空預(yù)壓法和砂井預(yù)壓法。

2.2.1 真空預(yù)壓法

真空預(yù)壓法是借助真空泵將軟土路基孔隙內(nèi)的空氣、水分排出，降低軟土路基含水量，提高其密實(shí)度，達(dá)到加固路基的目的。尤其是一些地下水豐富、土體滲透能力差的軟土路基，應(yīng)用真空預(yù)壓法可取得顯著的加固效果，該方法不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞，且工作量明顯減少，但處治成本較高。

2.2.2 砂井預(yù)壓法

砂井預(yù)壓法指的是借助具備較強(qiáng)透水性的砂袋預(yù)壓處治軟土路基，進(jìn)而在軟土路基內(nèi)部形成排水通道，加速排除內(nèi)部水分，將路基含水量降至安全范圍內(nèi)，提升路基密實(shí)度、穩(wěn)定性及承載力。砂井預(yù)壓法對(duì)砂袋有較高的要求，需要選用具備較強(qiáng)滲透性、耐久性且直徑在10cm 左右的砂袋[3]。

2.3 復(fù)合式地基法

當(dāng)前，復(fù)合式地基法憑借其成熟的工藝、較低的成本、較高的強(qiáng)度等諸多優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于高速公路軟土路基處治中，此方法可極大地提升路基強(qiáng)度，降低后期路基沉降的概率，保證高速公路建設(shè)質(zhì)量，延長(zhǎng)其使用壽命[4]。復(fù)合式地基法包括如下方法。

2.3.1 水泥攪拌樁

水泥攪拌樁是復(fù)合式地基法中常見(jiàn)的施工方法之一，該方法是利用攪拌樁機(jī)將水泥噴入軟弱土體中，讓水泥砂漿和軟土充分混合產(chǎn)生物化反應(yīng)，固化成為復(fù)合式地基，進(jìn)而達(dá)到固化軟土層的目的，提升軟土路基的承載力。當(dāng)前，水泥攪拌樁被廣泛應(yīng)用于淤泥質(zhì)土、素填土、軟—可塑黏性土、松散—中密粉細(xì)砂、稍密—中密粉土、黃土等多種軟土路基加固處治中。

2.3.2 水泥粉煤灰碎石樁

水泥粉煤灰碎石樁，主要由粉煤灰、碎石以及水泥等多種物質(zhì)組合而成，是在碎石樁的基礎(chǔ)之上，加入適量的水泥、粉煤灰及石屑，然后充分?jǐn)嚢柚瞥傻木邆漭^高黏結(jié)度的樁，利用樁身將荷載傳遞至深層土壤當(dāng)中，從而降低樁間土荷載壓力。水泥粉煤灰碎石樁的摻和料來(lái)源廣泛，無(wú)須配筋，造價(jià)低，加固效果好，因而被廣泛應(yīng)用于黏土、砂土、淤泥質(zhì)土、粉土、雜填土等多種類型軟土路基的處治中。制作水泥粉煤灰碎石樁時(shí)，要結(jié)合土質(zhì)、環(huán)境等情況合理應(yīng)用外加劑，常用外加劑包括石膏、氯化鈉、硫酸鈉等。施工時(shí)要合理控制外加劑的使用量，建議在12%～13%之間為宜。水泥選用硅酸鹽水泥，水灰比控制在0.45～0.5 之間，以保證水泥粉煤灰碎石樁制作質(zhì)量，提升高速公路軟土路基處治效果。

2.4 水載預(yù)壓法

水載預(yù)壓法是指在填土施工的同時(shí)逐漸對(duì)路基進(jìn)行施工加載。在加載時(shí)要充分考慮路基的荷載能力以及路基伸縮縫的抗沖擊力。水載預(yù)壓法在實(shí)際使用過(guò)程中，要保證排水及加固效果。排水不徹底會(huì)影響路基的抗沖擊力及密實(shí)度，而加固不徹底會(huì)影響路基的荷載承受能力。

3 高速公路軟土路基施工技術(shù)要點(diǎn)

某高速公路總長(zhǎng)度為130km，為雙向六車道，設(shè)計(jì)速度為120km/h，其中K12+240—K14+180 段是由素填土層、粉質(zhì)黏土、壓縮性土構(gòu)成的軟土路基，其中素填土層厚度為0.5～1.1m，粉質(zhì)黏土厚度為1.4～2m，最上層為新填土，厚度為0～3.5m。軟土路基土質(zhì)疏松、承載力弱、穩(wěn)定性差、含水量高，若不妥善處治，會(huì)影響高速公路整體質(zhì)量。為了保證高速公路工程建設(shè)質(zhì)量，同時(shí)為了節(jié)約處治成本，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)勘察情況，最終決定采用強(qiáng)夯法對(duì)軟土路基進(jìn)行加固處治。

3.1 施工設(shè)備選擇

進(jìn)行強(qiáng)夯作業(yè)前，應(yīng)當(dāng)做好施工設(shè)備的選擇工作，結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況正確選用設(shè)備。該工程最終決定選用12t 夯錘1 個(gè)，24m 高龍門支撐架1個(gè)，履帶機(jī)1 臺(tái)，起重機(jī)1 臺(tái)，推土機(jī)1 臺(tái)，水準(zhǔn)儀1臺(tái)，并做好對(duì)上述各項(xiàng)設(shè)備的檢查工作，確保其處于正常、安全的使用狀態(tài)，防止發(fā)生意外。

3.2 試夯

強(qiáng)夯前需進(jìn)行試夯，這是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的工作。施工單位應(yīng)當(dāng)選擇該路段中具備較強(qiáng)代表性的軟土路基進(jìn)行試夯（見(jiàn)圖2）。試夯前應(yīng)對(duì)軟土路基進(jìn)行預(yù)處治，將場(chǎng)地清理干凈并充分平整，結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)確定夯錘質(zhì)量，并對(duì)每次夯實(shí)位置進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)注。試夯時(shí)對(duì)夯錘擊打次數(shù)、每一夯距離、夯擊土坑填土量進(jìn)行詳細(xì)記錄，便于確定最終的強(qiáng)夯強(qiáng)度及強(qiáng)夯次數(shù)。強(qiáng)夯后若土層下降不超過(guò)50mm，則代表土層非常堅(jiān)硬。通過(guò)比較強(qiáng)夯前后的數(shù)據(jù)，分析強(qiáng)夯效果，靈活調(diào)整強(qiáng)夯參數(shù)指標(biāo)。

此外，強(qiáng)夯施工結(jié)束后，需要檢查被夯地基的強(qiáng)度并采用靜載壓板試驗(yàn)進(jìn)行承載力檢驗(yàn)。強(qiáng)夯后的土體強(qiáng)度隨間歇時(shí)間的增加而增加，因此檢驗(yàn)強(qiáng)夯效果的測(cè)試工作，宜在強(qiáng)夯結(jié)束1 周后進(jìn)行，不宜在強(qiáng)夯結(jié)束后立即進(jìn)行，以免測(cè)得的強(qiáng)度偏低。

夯擊次數(shù)是強(qiáng)夯施工設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一。夯擊次數(shù)應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試夯確定。常以夯坑的壓縮量最大、夯坑周圍隆起量最小為原則。一般根據(jù)夯擊次數(shù)-夯沉量關(guān)系曲線，以累計(jì)夯沉量占總沉降量85%所對(duì)應(yīng)的夯擊數(shù)為最佳夯能。

3.3 強(qiáng)夯施工

首先，需確定首個(gè)夯點(diǎn)位置，并對(duì)場(chǎng)地高程進(jìn)行測(cè)量。

其次，選擇夯錘后將夯錘掛上脫鉤裝置，利用起重機(jī)將夯錘起吊至設(shè)計(jì)高度，達(dá)到設(shè)計(jì)高度且夯錘正對(duì)夯點(diǎn)位置后，放開(kāi)夯錘讓其自由下落。

最后，放下吊鉤測(cè)量錘頂高程。

反復(fù)數(shù)次，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟土路基的夯實(shí)處治。夯實(shí)時(shí)若出現(xiàn)夯錘歪斜的現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)填平坑底，保證夯錘的平穩(wěn)性。首先進(jìn)行高能量強(qiáng)夯，其次進(jìn)行低能量滿夯，最后夯實(shí)現(xiàn)場(chǎng)全部軟弱土層，并測(cè)量場(chǎng)地高程，推平地基，添加適量的灰土，借助振動(dòng)壓路機(jī)反復(fù)碾壓，壓實(shí)路基表面松土，提升其平整度及整體強(qiáng)度。

3.4 施工質(zhì)量檢測(cè)

強(qiáng)夯作業(yè)完成后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行施工質(zhì)量檢測(cè)。

第一，要做好壓實(shí)度檢測(cè)工作，在強(qiáng)夯路段隨機(jī)選擇3 處位置檢測(cè)壓實(shí)度。壓實(shí)度檢測(cè)時(shí)建議采用灌砂法，對(duì)于部分較厚的路段土層，需開(kāi)挖后再檢測(cè)壓實(shí)度。檢測(cè)結(jié)果表明，處治后的軟土路基密實(shí)度提升4%～9%，達(dá)到了高速公路路基施工質(zhì)量要求。

第二，強(qiáng)夯后4 周，需進(jìn)行平板荷載試驗(yàn)、動(dòng)力標(biāo)貫試驗(yàn)，檢驗(yàn)強(qiáng)夯后路基的承載性能及密實(shí)度。試驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)4 周后，該工程路基密實(shí)度及承載力依然非常理想，符合標(biāo)準(zhǔn)，為高速公路建設(shè)及其質(zhì)量控制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.5 注意事項(xiàng)

第一，進(jìn)行高速公路軟土路基強(qiáng)夯作業(yè)前，應(yīng)認(rèn)真做好強(qiáng)夯設(shè)備的準(zhǔn)備工作，并檢查各設(shè)備的性能狀況，避免出現(xiàn)故障。要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)要求等方面的因素合理選擇起重機(jī)、夯錘、支架撐等設(shè)備，合理確定夯錘重量及起吊高度，確保達(dá)到理想的夯實(shí)效果。

第二，進(jìn)行強(qiáng)夯作業(yè)之前，應(yīng)做好鉆探工作，以便于更好地了解施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件和水文狀況，首次強(qiáng)夯作業(yè)時(shí)應(yīng)當(dāng)使用設(shè)有氣眼的風(fēng)鉆。

第三，強(qiáng)夯作業(yè)后應(yīng)做好防護(hù)工作，避免強(qiáng)夯后的路基被雨水浸泡導(dǎo)致其密實(shí)度下降、含水量升高、承載力下降。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高速公路建設(shè)具有跨度大、范圍廣的特征，施工時(shí)不可避免地會(huì)遇到軟土路基，施工單位要充分意識(shí)到軟土路基的危害性，結(jié)合軟土路基特點(diǎn)及高速公路建設(shè)實(shí)際情況，科學(xué)選擇軟土路基施工技術(shù)，掌握軟土路基施工技術(shù)要點(diǎn)，妥善處治軟土路基，保證軟土路基施工質(zhì)量，降低軟土路基對(duì)高速公路整體質(zhì)量的影響，提升高速公路使用性能，延長(zhǎng)其使用壽命，使其更好地促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。