李 志 凯

(襄汾县交通运输局,山西 襄汾 041500)

1 软土地基在高速公路施工中的特点

1.1 软土地基概述

软土是指大部分结构为软弱黏性土或者淤泥、含有少量的腐泥和泥炭的土层。软土地基是由软土构成的地基,因地基的稳定性受软土的流动性及软土含水量的影响,如不采取合理的处置措施,容易引发不均匀沉降问题,进而引起路面的开裂、沉降等问题,影响路面的承载能力,降低路基结构的稳定性,影响工程质量。

1.2 特点分析

1)变形大。软土结构没有足够的抗剪切能力,受到外界的压力后,因内部土质的疏松及较高的含水量,软土地基易发生沉降及向外翻挤的现象,并向下滑动,存在较大的安全隐患。

2)沉降的不均匀。在不同的软土区域中含水量、砂土、粉土的分布也存在一定的差异,这就导致了当地基受到应力时各区域对应力的反应不同,地基易产生不均匀沉降。

2 高速公路软土地基施工中存在的问题

2.1 路基的沉降问题

由软土地基引发的沉降问题主要包括两种,即剩余沉降、路基沉降。两种不同的沉降应结合施工条件及地基状况采取不同的处置方式,通过检验各种相关指标来保证路基结构的平整度,减少由不均匀沉降引起的桥头跳车等情况的发生。

2.2 路基滑坡问题

软土中含有大量的水分,因此固结时间长,易出现滑坡的现象,进而影响了路基的稳定性。因此在进行路堤施工时,必须严格控制路基的填土率,以尽量避免软土地基滑坡现象,保证路基工程的稳定性。

3 软土地基处理方法应用及要点控制

通过上述分析的高速公路软土地基在工程中的特点及存在的问题,明确了软土地基存在工程隐患的机理,下面重点探讨提高软土地基稳定性及承载力的施工方法及控制要点。

3.1 换填

换填是处理软土地基较为常用的一个方法,即将不符合质量标准的软土换为质量满足要求的、强度较高的砂砾等填料,一般换填深度为3 m,有效处理深度也应根据道路等级及设计规范制定,可采用人工与机械结合的方式填挖路基。

3.2 排水垫砂层

施工时首先在路堤的底部地面铺设砂层,砂垫层的厚度一般为0.6 m~1.0 m,因砂垫层的作用为排出路基中的水分,故在选择时宜选用渗水性能较好的,接下来在软土顶部增加排水面,最后填土。因砂垫层上的荷载增加,软土路基中固结的水分从砂垫层中排出,达到了稳定路基的效果。

3.3 进行土工格栅

土工格栅的材质要经过严格的质量检查方可施工。整个土工格栅的施工按照图纸开展,在下承层的全断面进行铺设,铺设前要保证下承层的平整,在铺设时要保证结构的顺平,保证铺设均匀而连续,尽量不要出现褶皱,且将承载能力较高的方向设置在路堤的轴线方向,这样可以预防卷曲情况发生。此外,拼接处的土工格栅的抗拉强度应高于设计抗拉强度,搭接处应多设置一定的长度,其中横向搭接的长度应超过30 cm,纵向搭接的长度超过60 cm。土工格栅的填充料也要保证质量,在填料处于最佳含水量时进行压实。在土工格栅摊铺完成时,应保证在48 h内使用推土机或装载机覆盖或回填填料,填筑速度要进行严格控制,沿着路堤轴线的方向施工,同时应监控路基的沉降与稳定性动态,保证施工的安全性能,以完成施工。

3.4 粉喷桩法

方法概述:粉喷桩搅拌法就是使用通过压缩空气输送加固剂粉体材料,使加固剂粉体材料与软体地基充分接触搅拌均匀,发生一定的物理化学反应,这使处理后的路基的抗压强度与稳定性超过原软土地基,处理后路基的含水量明显降低,这种方法可以起到有效的提高稳定性及抗压强度的作用。

粉喷桩法技术的优点:粉喷桩法使用水泥作为掺和剂,这可以降低施工成本,处理后的路基加固作用明显,且施工简单,较为清洁,不会对周围环境产生污染。使用粉喷桩技术处理方法可以布设形状大小不同的桩体,施工较为灵活。

具体的施工工艺为:首先打好试验桩,根据工程实际确定粉喷桩所需要的压力及喷粉量的大小。接下来,进行钻孔时,根据规范及工程要求,明确喷粉桩的长度及钻孔的深度,钻孔的深度在50 cm左右,在钻孔施工时桩体的长度及粉喷桩的均匀性进行不定时检查监测。当施工到一定阶段应提钻,当钻头提至距离地面5 mm左右处停止,接下来采用人工回填的方法继续施工,当回填至5 mm后使用压路机压实,防止出现水泥飞溅的情况。施工流程为:施工前准备→钻孔→灌浆→提钻→人工回填→结束施工。

3.5 强夯法

方法概述及优点:强夯法是利用起重设备,将重锤升高至最高处后再将锤放下,利用重力的作用对软土进行夯实。该方法操作简便,安全性高,施工工期短,可以明显提高路基的承载能力。

技术原理:该方法主要适用于可灌性较好的土体,软土地基的空隙较大,使用此方法可以将事先配好的水泥浆灌入软土路基中,并利用重锤将路基压实,水泥浆在软土中受到挤压的作用,形成各种形状的浆体。水泥在软土中硬化固结后,软体地基中的摩擦力会逐渐增加,地基的压实密度也越来越大,因此处理后的地基的承载能力也大幅提高。

具体施工方法:根据原地基的条件确定施工方案,若复合地基的条件较好,可在使用冲击钻成孔之后,在桩内注入各种材料如水泥、砂石等,然后封住灌浆孔,以方便施工压实。使用该方法可以有效堵住软土中的空隙,提高承载能力,同时也需通过此方法将碎石间的空隙加大,以避免在灌浆时串浆。

3.6 机械碾压处理方法

机械碾压是工程中常用的软土路基的处理方法,机械碾压设备可以在反复的碾压后使土质更加均匀平整,有效的预防软土路基出现不均匀沉降的问题,进而提高路基的承载能力,保证工程质量。

3.7 高压旋转喷射处理技术

高压旋转喷射处理技术是利用脉冲泵在高压作用下喷射出化学浆体,钻杆也以高速旋转以打破原土体的组成,同时将浆液喷入土质中,从而影响原土体的结构,使形成的圆柱体均匀密实,还可以通过加入一定的氧化钙凝制剂使浆液快速固结,减少浆体流出。高压旋转喷射法是公路、铁路施工常用的一种新型方法。

4 结语

本文从阐述软土地基的定义、工程特点入手,探究了高速公路软土地基施工中易出现的问题,最后介绍了软土地基常用的施工方法及要点。随着公路工程的不断发展,软土地基的处理和改善是不可避免的问题。软土地基可引起不均匀沉降与侧滑问题,存在着重大的安全隐患,易引发安全事故,因此必须重视对软土地基的处理。工程中处理软土地基的方法有很多种,在施工时应根据实际工程情况选择处理方法和手段,以提高路基承载能力,保证工程质量。