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我國(guó)飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)對(duì)高速公路交通功能提出了更高的要求,不僅要求高速公路能適應(yīng)較高的速度(一般不小于120km/h),而且要求高速公路具有較長(zhǎng)的使用壽命。因此,高速公路不僅要有平整、耐磨的路面,更要有足夠穩(wěn)定、堅(jiān)固的路基。在高速公路建設(shè)過程中,軟土路基是施工中常見的路基。軟土路基天然含水量較高、透水性差、壓塑性高、孔隙比大、強(qiáng)度低,這些特性影響了高速公路的承載力,嚴(yán)重時(shí)還將導(dǎo)致路基開裂甚至路基失穩(wěn)。另外,在較大荷載作用下,軟土路基易發(fā)生刺入破壞、局部剪切或整體剪切,造成路面沉降,嚴(yán)重影響高速公路的使用。因此,在高速公路修建過程中,必須對(duì)軟土路基進(jìn)行有效處理,以保障路基的承載力和路基的穩(wěn)定,滿足高速公路使用要求。關(guān)于軟土路基的處理技術(shù),我國(guó)的大型施工單位和科研機(jī)構(gòu)在工程實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。筆者在分析這些經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,參考了國(guó)外的先進(jìn)技術(shù),總結(jié)了若干能有效處理軟土路基的施工技術(shù)。
1軟土路基特性分析
深入了解軟土路基的特性是處理軟土路基的基礎(chǔ)。淤泥、淤泥質(zhì)土及天然含水量高、強(qiáng)度低、壓縮性高的粘土統(tǒng)稱為軟土。軟土路基主要由粉土、粘土等細(xì)微顆粒含量多的松軟土、空隙率大的有機(jī)質(zhì)土、泥炭以及松散沙等土層構(gòu)成。由于在不同的軟土路基中,軟土的天然含水量、強(qiáng)度、壓縮性、空隙等都存在差異,所以,某種施工技術(shù)對(duì)軟土路基的處理效果也存在差異。這就要求施工單位在處理軟土路基的過程中,充分勘探軟土的實(shí)際情況,以此制定處理方案,并選擇適合的施工技術(shù)。分析軟土路基的特性,關(guān)鍵是掌握軟土的主要性能參數(shù),包括天然含水量數(shù)值(w)、天然密度(ρ)、孔隙比數(shù)值(e)、空隙率(n)、塑性指數(shù)或液性指數(shù)。施工單位在軟土路基的施工過程中,首先要測(cè)定上述參數(shù),進(jìn)而分析軟土的特性和軟土路基存在的危害,然后有針對(duì)性地進(jìn)行處理。譬如以改善軟土的含水量或者改善軟土路基壓縮性為目的,確定軟土路基處理方案,改善軟土路基性能,提高路基的強(qiáng)度和剛度,滿足高速公路的承載力和穩(wěn)定性要求。
2軟土路基施工技術(shù)
目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)軟土路基的施工處理方法有數(shù)十種,最常用的處理方法有表層處理法、重壓法、置換法、垂直排水固結(jié)法等,具體而言,可以采取置換土、預(yù)壓式排水固結(jié)、拋石擠淤、灌入水泥等固化物、反壓護(hù)道、砂井、粉噴樁及土工織物加筋等處理措施。在選擇施工方法時(shí),除了要保證安全可靠外,還要綜合考慮技術(shù)難度、工期以及工程造價(jià)等因素,選擇某種或某幾種技術(shù)綜合運(yùn)用。下面對(duì)常用的幾種施工技術(shù)進(jìn)行探討分析。
2.1置換施工技術(shù)置換施工技術(shù)是軟土路基施工中最常用的技術(shù)。其根本原理是通過對(duì)軟土路基進(jìn)行開挖換填,改變路基的含水量和空隙率,改善路基性能,提高路基承載力和強(qiáng)度。置換施工技術(shù)根據(jù)不同的軟土特性可以細(xì)分為擠淤置換法、換土墊層法、強(qiáng)夯置換法及石灰樁法等。在施工過程中,不論采用何種方法,均可以達(dá)到提高路基承載力,減少路基沉降的目的。但需要注意兩點(diǎn):一是要結(jié)合軟土的實(shí)際情況和參數(shù)性能,選擇合適的方法;二是需要注重回填的攤鋪和壓實(shí),只有嚴(yán)格控制攤鋪厚度,保證壓實(shí)度等主控項(xiàng)目的合格,才能滿足路基承載力需求,從而達(dá)到置換的目的。
2.2深層密實(shí)施工技術(shù)深層密實(shí)施工技術(shù)即通過對(duì)軟土路基進(jìn)行夯實(shí)、振動(dòng)、擠壓或者爆破等處理,使軟土路基在外力的作用下變得密實(shí),從而提高路基的承載力和穩(wěn)定性,減少沉降。工程實(shí)踐中,根據(jù)軟土特性的不同,采用不同的處理方法。同時(shí),不同的處理方法對(duì)施工機(jī)械、施工技術(shù)有不同的要求。譬如強(qiáng)夯法基本原理是重錘夯擊,適用于砂石土、粘性土、濕陷性黃土以及雜填土等地基,適用范圍比較廣;而擠密砂石樁法的簡(jiǎn)要原理是利用碎石樁擠密路基,只適用于砂石土和粘性土地基,適用范圍比較小。因此,在實(shí)際運(yùn)用深層密實(shí)技術(shù)時(shí),需要根據(jù)實(shí)際要求,加強(qiáng)技術(shù)參數(shù)控制,加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備控制與管理,從而提高施工質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)建設(shè)目標(biāo)。
2.3排水固結(jié)施工技術(shù)排水固結(jié)法是通過排除軟土中的水分、降低含水量,從而提高路基的承載力和穩(wěn)定性的一種施工技術(shù)。其主要原理是在軟土路基中設(shè)置排水通道和豎向排水系統(tǒng),加快軟土路基中天然水的排除,以加快軟土固結(jié)的時(shí)間,從而提高路基承載力,減小工后沉降。排水固結(jié)法可以快速排除土體空隙中含有的水分,使土體快速固結(jié)。在長(zhǎng)期的工程實(shí)踐中,排水固結(jié)法得到了發(fā)展和改進(jìn),根據(jù)不同的軟土特性,發(fā)明了加載預(yù)壓法、超載預(yù)壓法、真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法以及降低地下水位法。排水固結(jié)法適于路基周邊水域不多、軟土含水量不高的地區(qū)。
2.4灌入固化物施工技術(shù)灌入固化物是目前國(guó)內(nèi)外在高速公路建設(shè)中處理軟土路基最為常用的施工技術(shù)。將水泥、石灰等固化物灌入軟土中,或者采用噴射法將水泥漿液注入軟土中,利用水泥、石灰等材料的固結(jié)作用以及其他添加劑的作用,使軟土固結(jié),變成具有整體性和水穩(wěn)性的復(fù)合路基或者水泥增強(qiáng)體,從而提高路基承載力,減少路基沉降。灌入固化物施工技術(shù)根據(jù)不同的軟土情況可分為深層攪拌法、高壓噴射注漿法、擠密灌漿法。從灌入固化物施工技術(shù)的原理可知,此方法在大面積運(yùn)用之前,首先需要進(jìn)行工藝試驗(yàn),以確定各項(xiàng)工藝參數(shù),從而保障灌入固化物施工技術(shù)處理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。其次,在做好試驗(yàn)工作的基礎(chǔ)上,施工單位還要加強(qiáng)施工機(jī)械的操作技能和養(yǎng)護(hù),確保施工機(jī)械的性能滿足施工要求,順利實(shí)現(xiàn)改造目標(biāo)。另外,灌入固化物施工技術(shù)的另一個(gè)重點(diǎn)是控制水泥或者漿液的輸送壓力。壓力過小,漿液不易灌入或灌入度不夠;壓力過大,容易引起路基隆起。
3加強(qiáng)施工技術(shù)管理工作
在高速公路軟土路基施工技術(shù)的運(yùn)用中,加強(qiáng)施工技術(shù)的管理工作是保證順利實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的關(guān)鍵。然而,我國(guó)高速公路軟土路基的施工中存在技術(shù)管理缺陷,如忽視技術(shù)參數(shù)的價(jià)值、輕視過程控制等。為了保證有效實(shí)施軟土路基施工技術(shù)、順利實(shí)現(xiàn)軟土路基處理效果,在施工過程中應(yīng)該加強(qiáng)施工技術(shù)管理工作,同時(shí)針對(duì)施工技術(shù)特點(diǎn),建立技術(shù)管理體系,從而規(guī)范施工行為,指導(dǎo)施工技術(shù)管理。
4結(jié)語
軟土在我國(guó)分布廣泛,軟土路基經(jīng)常出現(xiàn)在我國(guó)高速公路的建設(shè)過程中。軟土的較高天然含水量、高壓縮性和低強(qiáng)度的特性影響了高速公路路基的穩(wěn)定性,也影響了高速公路的承載力。在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的大背景下,提高軟土路基的施工技術(shù)變得越來越重要。施工企業(yè)需要根據(jù)軟土路基的土質(zhì)特性,并在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選擇合適的施工方法和工藝參數(shù),改變軟土的主要性能參數(shù),從而改善土體性質(zhì),提高路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。同時(shí),考慮到技術(shù)管理對(duì)施工質(zhì)量的影響,施工單位不僅要加強(qiáng)施工技術(shù)管理工作,還要建立健全的施工技術(shù)管理體系。通過加強(qiáng)施工技術(shù)管理工作,強(qiáng)化施工過程的控制,保證對(duì)軟土路基的處理效果,實(shí)現(xiàn)高速公路建設(shè)目標(biāo)。
作者:朱志勇 單位:岳陽市公路橋梁基建總公司