高速公路改擴建工程中軟土路基加寬處治技術

謝京陽 尹亞丹

（山東東方路橋建設有限公司，山東 濟南 250000）

0 引言

隨著我國社會經濟的高速發展，我國交通運輸業呈現出蓬勃發展的態勢，特別是在城市現代化建設發展的過程中，交通網絡的構建為城市人民提供方便，受到了很多人的重視。高速公路所承受的車流量壓力越來越大，為了更好地提高高速公路的實用性，滿足人們的更多需求，需要對高速進行改擴建施工，其中最重要的部分就是對軟土地段的路基加寬處理，要對其結構的穩固性進行重點處理，以此來提高高速公路的施工質量，保障高速公路的施工安全。

1 高速公路改擴建工程軟土路基加寬處治技術的詳細要求

高速公路改擴建工程軟土路基加寬處治技術的詳細要求：1）在進行軟土路基加寬處治技術時，需要注意不能因為拓寬了路基而損壞了原來路基中的低下水位，在一些特殊的地區，需要先采取一些隔離措施才可以進行新路基排水基礎的處理。2）如果原來高速公路的路基和一些涵洞橋梁相聯系，又或者原來路基出現了沉降問題時，就不能再應用排水固杰法，需要采用復合路基處理技術。3）在拓寬高速公路路基填方材料選擇時，需要選用和原來路基填料標準相同的材料，或者是排水性能高于原路基的材料。如果使用細粒土來進行施工，就需要對新舊路基排水裝置重新設計，并且還要設立盲溝，將原路基中的積水清理干凈。4）在拓寬原來的高速公路時，需要先對寬度大于1m的臺階進行開挖處理，并且臺階拼接的寬度也不能小于0.7m，在進行施工時要采用原來路基挖翻或者是超寬填筑的方式[1]。

2 高速公路改擴建工程中軟土路基加寬處治技術分析

2.1 工程案例介紹

本次研究所選擇的工程案例為長邯高速安陽到黎城段中的軟路段。該段路基的寬度為46.6m并且該路段坐落在寬度約為58m的古河道上，并且按照最新的統計數據顯示，該路段曾在投入使用后發生過一次滑塌事故，具體如圖1所示。為了避免類似情況再次發生，對本段高速公路利用CFG樁進行了路基軟土層處理，針對比較厚的軟土路基地段使用了旋噴樁處理技術；施工段的長度為10.5km，施工總時間為19個月，其中施工場地和橋涵的工程周期約為12個月，主線設計為雙向六車道，典型路基寬度約為35.8m。

圖1 該高速公路段滑塌段平面圖

2.2 施工地段的地質條件

此次施工過程中采用的是正三角布局方式，樁之間的間距逐漸從密集到疏松，直徑設置為40cm；橋后的處理長度設置為50m，小結構的兩端設置為30m。是典型的CFG樁地基處理路段。CFG樁地基處理路基長度為5.6km左右，采用了5臺樁機，綜合多種主客觀因素，該工程的工期設定為180個工作日，加上不同土層路基填筑效果的影響，并且為了更好地保證精簡作業的效率，采用高壓噴射灌漿來對河床附近土壤厚度差異最大的路床來進行施工處理。旋噴樁工藝處理路基為4.2km左右，平均分為2組，每組采用了2臺鉆機一同進行施工處理。

2.3 旋噴樁復合地基施工技術分析

2.3.1 高壓旋噴樁樁徑選擇

高壓旋噴樁樁徑在選擇時需要綜合考慮施工工藝的要求、單樁的承載力以及施工設備等多方面的情況，選擇合適的高壓旋噴樁樁徑[2]，具體的選擇標準見表1。

表1 高壓旋噴樁直徑選擇標準（N為標準貫入實測錘擊數）

2.3.2 高壓旋噴樁處理的深度分析

軟土路地基的深度需要利用高壓噴射注漿來進行控制，但是采用這種方式的過程中需要綜合考慮施工的設備情況和地層的土質條件情況[3]。從該項目的經濟角度來看，要將深度控制在10m~12m。另外，在選擇高壓旋噴注漿材料時，長邯高速公路安陽黎城軟土地基高壓噴射灌注處理采用水灰配比為1∶1并且采用了R32.5級的硅酸鹽水泥漿液，將固結體的抗壓強度設置為3MPa，其強度明顯高于強度值。此外，在設置高壓噴射注漿參數時，從該工程樁基施工注入的注漿情況來看，注漿的壓力值初步設定為20MPa，但是，實際的注漿壓力值要遠遠高于20MPa，這種情況和成樁的實際需求是相吻合的。在實際的注漿過程中高壓旋噴注漿嚴格對鉆孔速度、鉆孔速度和噴嘴的轉速進行了控制，三者的轉速分別設置為2.5r/min~3r/min、0.22r/min~0.40r/min、10r/min~20r/min，同時還使用了170kg的水泥。

2.4 橋頭路基坑和臺背回填處理技術分析

在該工程中，舊的路基施工年限比較長，所以固結變形已經實現，就不會再發生沉降變形的問題，而新的路基發生沉降變形的概率反而會增加，所以，在進行路基處治時，需要重點對新路基和舊路基的協調工作進行詳細分析。

2.4.1 橋頭路基坑和臺背回填處理

在該項目中的施工難點是橋臺傾覆和橋頭跳車問題，這兩個問題的發生都是因為橋頭和臺背填料之間出現了不均勻性的沉降問題，這也是軟土地基導致的。這一問題的處理辦法是利用液體粉煤灰代替碎石土，分級礫石和其他填料。

從該項目中的基臺差異沉降和水平推力特性兩個方面來看，橋臺和臺背使用的回填料之間是存在很大差距的，這樣對材料的性能需求也就有所不同了。在該工程中，橋臺的高度值是4m，相應的擴大基礎深度為1m，橋臺背后設置了搭接板，搭接板可以避免車輛行駛到橋頭上時發生跳車的問題，搭接板的長度控制在了5m左右。臺階開挖和斜坡開挖相比，臺階開挖的施工難度會更高，所以此工程中使用的是斜坡開挖技術。

2.4.2 液態粉煤灰回填施工技術

在施工之前，要先進行施工準備；要先對業態粉煤灰依照工程設計來進行結合處理。在工程開工之后，就不能在改變施工材料的種類、產地等，如果發生特殊的情況需要從新再進行調整[4]。在長邯高速公路加寬擴建工程施工過程中，液相粉煤灰配合需要對水泥、水和粉煤灰的配比進行設置，三者的配比分別為8kg∶55kg∶92kg，同時還加入了0.08kg的減水劑，強度的設置要求是以7d為0.4MPa，28d為0.6MPa。另外，在混合料方面，需要重點對水量進行控制，一般情況下水的控制量要控制在50%~60%，利用砂漿稠度儀來對混合料的稠度進行檢測，在其稠度達到13s~15s的標準即可。要對施工流動性和一致性進行統一控制，這樣才可以提高液態粉煤灰的施工質量。另外，在施工前期還對臺背的長度和寬度進行測量，之后用灰線進行標注，清理臺背中的雜物、積水等垃圾。

在進行施工時要對施工質量進行合理控制。液態粉煤灰施工技術一種新的施工技術，在進行施工時需要對施工質量進行控制。a.在進行灌注之前，需要檢查基坑臺背，將基坑臺背中的殘留物質清理干凈，避免注漿之后發生漿液外流；b.在攪拌混合料前先要對施工現場的粉煤灰含水量進行檢測，這樣可以了解在進行混合料攪拌時再需要添加多少水，從而達到施工所需要的標準配比。在施工時，水泥的實際使用量要比室內配合比增加1%~2%；而混合料的攪拌需要注意控制攪拌的時間，一般要在3min以上，這樣才可以保證攪拌均勻；c.在灌注施工時需要分多次施工，每次灌注要控制2m左右范圍的間隔并且灌注以一次后需要自然晾曬2d~3d，如果灌注后出現開裂問題需要按照1：2的比例調制水泥漿，進行灌注并且在進行灌注時還要對坡度進行控制，坡度不能太大；d.在進行施工質量控制時還需要注意四周路基的穩定性，確保四周路基的穩定性，可以在液態粉煤灰施工時，施工人員要進行現場監督管理，這樣才可以減少漏漿、跑漿問題。e.還要用凈漿稠度儀來對注漿稠度進行檢測。

2.5 路橋過渡段加寬路基冬季備土堆載預壓處理

2.5.1 堆載預壓法加固軟基的基本施工原理

堆載預壓法常應用在施工前階段，主要是指把砂、土、石料等放置在施工現場后對地基產生一定的壓力，以此來讓地基的壓密沉陷，從而更好地提高地基的強度，避免工程施工完成后發生沉降問題。在施工現場要先對塑料排水板和砂井等豎直排水通道進行設置，可以很好地縮短加固的時間，提高加固的施工效率，具體的加固流程如圖2所示[5]。在施工前，要將具有一定重力的材料放置在施工的路面上，堆載預壓的時間一般需要控制在12個月以上，這樣在預壓的影響下，軟土中的超孔隙水壓力將會逐漸消失，這樣有效土壓力就會逐漸增大，軟土地基的沉降就會大大的降低。超靜定孔隙壓力的耗散程度和附加尺寸會影響預壓的效果，為了保證其效果，在進行預壓時，不能一次將所有的材料堆載到地基上，要采用循序漸進的方式。預壓的過程中，土壤中形成的附加力場將會把孔隙水逐漸排擠出去，超孔隙水壓力場也會逐漸消失，超孔隙水壓力就會轉化為有效應力，起到增加預壓強度的作用。

圖2 對載預壓法加固軟土地基流程圖

2.5.2 加壓系統設計和地基的處理分析

在進行加壓系統設計時，需要重點對預加荷載進行控制，需要將地基中的孔隙水和空氣全部排擠出去并且還要提高地基土的承載能力。一般情況下，孔隙水和空氣被排擠出來之后會有一部分滲入地基土下層的砂層中，另一部分通過排水板沙墊排除出去[6]。

從長邯高速公路段冬季施工的實際情況來看，地基處理時，需要將塑料排水板插入85m左右的粉細砂層內部并且每個塑料排水管之間的距離也要控制在11m內。在實際的施工過程中，因為該工程中的堆載預壓使用的是黏性土兩級，第一段和第二段的附加費均為2m，附加費為4個月，這種施工方式操作起來更加簡單快捷，技術含量也比較低。

3 結語

綜上所述，該文結合長邯高速公路的實際情況對高速公路路基加寬工程中軟土路基處治技術的應用進行了分析，對CFG樁和高壓旋噴樁工程施工技術進行分析，在高速公路軟土地基的施工過程中，CFG樁施工的整體質量比較高，采用的是柔性增強的軟墊技術，以此來提高符合地基的承載力，避免地基沉降的風險。另外，在應用高壓旋噴樁技術時采用的地基處理方法和CFG樁基處理方法比較類似，但是其作用有很大的不同，該項目中的墊層厚度約為25cm~30cm，樁間距約為1.6m~2.0m，樁的直徑采取的是60cm，選擇柔性加筋坐墊技術，呈現出比較好的效果。此外，因為，該工程中采用樁的直徑有所不同，兩種施工技術中單樁的承載力也有所不同，單樁噴射樁的承載力更高一些，由于樁和樁之間的距離有所不同，兩個符合地基的承載力是可以滿足施工質量要求的。CFG樁和旋噴樁與CFG在軟土地基中應用的優勢相比更加明顯，承載力和抵抗沉降的能力更強，更加適用于軟土地基施工。