高速公路工程施工中软基处理关键技术应用研究

2021-01-17金涛宁夏华旌建设工程有限公司

环球市场 2021年34期

金涛宁夏华旌建设工程有限公司

道路建设发展至今，其建设技术和建设规模已经遥遥领先其他发展中国家，为我国基础建设贡献力量。地基施工是高速公路工程建设中的关键环节，会对道路的整体结构性能产生直接影响，因此只有保障软基处理关键技术应用，才能消除高速公路工程的质量安全隐患，以满足人们的正常出行需求。在实践中通常会遇到软土地基的情况，应该进行有效加固，防止在后续施工中产生不均匀沉降等问题，以确保施工质量达到相关标准和要求。

一、软基概述

软基即软土地基，具体指的是土壤中含有大量水分，使得土壤的强度和硬度变低，最终导致土壤松散的现象，在高速公路路基路面的施工过程中存在很大困难。也正是由于软土地基的存在，大大降低了高速公路路基路面的抗变性。另外，由于软基的承载能力和抗压能力远远低于正常条件下的土壤，所以又会面临沉降、碎裂等现实问题。在这样的情况下，不仅影响了路基路面的质量，还给车辆和行人的安全埋下巨大安全隐患。为了合理避免这一问题，高速公路路基路面设计人员应充分了解和掌握路基路面的特征，并结合本工程项目的实际情况选择科学合理的处理技术，以此提升路基路面的安全性和稳定性，这对我国高速公路行业领域的长足发展具有重大的意义。

二、高速公路工程施工中软基处理关键技术应用

（一）强夯加固技术

非饱和土在软基中十分常见，对于其中的气相可以运用强夯加固技术进行处理，以起到良好的加固作用。在施工中通常需要对原有土体进行不断夯击，当出现较多的裂纹时，吸附水能够转化为自由水，使得孔隙水压力得到有效控制，因此土体的抗剪强度更高，在变形模量方面也得到改善。在传统强夯加固技术的应用过程中，会产生不具规则性的裂缝，这会对孔隙水压力的控制效果产生影响，不利于水分和气体的排出，因此在实践中应该结合排水法进行处理，不仅能够提高施工的效率，而且有助于增强整体加固成效。随着土体中孔隙水压力的增大，能够有效渗透至袋装砂井当中，进而排出土地当中的水分，更快的消散孔隙水压力，防止在后续施工中出现不均匀沉降的情况。在运用强夯加固技术时，也需要对现场地质状况实施全面勘察，防止橡皮土对加固效果造成影响。如果存在较多的软黏土结构，也可能受到强夯作用的破坏，导致其渗透性受到影响。在夯击时应该确定合理的深度值，确保土体能够获得足够的能量，通过固结沉降的方式改善土体性质。在施工中应该遵循“先轻后重、少击多遍”的原则，尤其是在软土层厚度不大且排水方便的施工场地中应用效果较好，与砂井处理法和垫层处理法的融合效果更好。

（二）表层排水软基处理

在具体的路基路面软基处理过程中，为了保证软基结构的安全性和稳定性，结合软土地基的实际情况选择合理的表层排水技术，降低软基中的排水量，具体应做好以下几个方面的工作：1.选择性质稳定的添加剂加入软基土壤中，提升软基强度，在运用表层排水软基处理技术之后，不仅可以增强回填土的稳定度，而且进一步提升了软基的压缩性能；2.对于路基路面出现的软基分布不均匀的现象，使用一些抗拉性能强的材料以提高路基路面的稳定性。灵活运用表层排水技术，可以大幅提升高速公路路基路面的支撑力，提高其自身的承载能力；3.地基表层的软基来说，设计人员根据工程项目的实际情况对路基路面进行合理设计，这样施工人员才能根据施工设计方案选择合理的表层排水技术。

（三）注浆加固法

现阶段，高速公路工程正逐步朝大型化、规模化的方向发展，但因其施工周期延长，且在施工期间所涉及的作业内容丰富。所以工序交叉问题随之显现，而工序交叉施工的环境也进一步加大了软基的处理难度。注浆加固法可以说是一种兼顾处理效果和施工协调性双重要求的方法。此法的主要目的是通过浆液的胶结作用改善软基的内部状态，提高稳定性。在施工过程中，要根据实际情况准配备浆液，并向待处理的软基中注入。得益于浆体的高效胶结特性，可以减小土壤颗粒的间隙，使土壤由疏松转变为密实的状态。另外，若施工期间存在含裂缝的岩石，也可采取注浆加固的方法来填充缝内空间，从而进一步阻止裂缝的发展。需注意的是，注浆加固法虽然具有适应能力强、操作便捷的特点，但也存在成本投入较高，易影响项目整体经济效益的局限。

（四）高压喷射注浆施工

在工程施工中发现浆液射入前，不可擅自射入，需要提前在软土地基中挖孔，从孔中射入。1.孔深需依据软土地基的土层薄厚来实施科学设置，防止给射入进程造成一定困难。2.灌浆工作前，务必核算射入的总体数量，防止射入太多或太少，导致地基建造不稳固。3.工程采用此方法在执行进程中，务必利用高压设施从旁协助，如高压喷射枪这一关键应用设施等。基于此，在喷射工作进行中务必连续旋转喷枪，确保软土地基内部产生圆柱形桩体，高效提升软土地基支撑能力。

（五）水泥粉煤灰碎石桩加固

集料水泥和粉煤灰加固技术是一种常用的软土地基加固技术，主要使用粉煤灰，碎石和黏性砾石等复合材料。通过将这些材料与诸如水泥的其他材料混合并添加水，可以获得更高的强度。砾石集料的基本结构可以通过将碎石桩之间的优质土壤，黏性砾石集料的基本结构，水泥床和其他基础层结合起来，从而形成复合地基，从而满足软土的稳定性。市政工程提出的处理后的土壤基础安全要求和良好。粉煤灰碎石桩加固技术具有流动性强、舒适性好、强度高、经济性好、施工方便等优点，可以节省水泥，混凝土碎石的浇筑量，有效控制环境污染。应当注意的是，水泥基料和粉煤灰补强技术在粉煤灰碎石补强中的应用很可能导致泵管压力堵塞。如果识别出超压泵管，则雷管堵塞问题的可能性更高。因此，有针对性地进行理论分析和经验总结，结合实际工程，结合当地实际，选择粉煤灰管道堵塞的方法，同时应注意目标质量管理。

（六）干拌碎石桩加固

1.加固机制，在道路软基处理中，干拌碎石桩的应用原理是使用钻机进行成孔施工，投入碎石材料，在桩身注入水泥浆液。水泥浆液与碎石硬化固结成一个桩体，提供较大的承载力。在注浆过程中，水泥浆液不断深入周边土体中，土体中的水分和空气被逐渐置换成为水泥化合物。随着水泥浆液逐渐渗透至桩体周边，桩身和周边土体的固结力不断增大，有利于提高桩体的摩擦力，提高桩体的荷载能力。2. 应用特点：（1）层间密实度较高。该施工技术在应用过程中，会选用间隙较小的碎石填充原土层，随后利用工具对其进行捣实处理，使土层结构能够具备良好的挤密性，提升了土层的承载力，满足区域通车后的强度要求。（2）良好的排水性能。软土地基的含水量相对较大，这也是其综合强度较差的主要原因，干拌碎石桩的使用可以将桩结构之间的水分充分吸收干净，同时还可以对路基的含水量进行调整，确保含水量能够达最佳状态，起到稳定基础结构的作用。

（七）土工合成材料加固技术

在进行软土地基加固过程中，将产品放置在土层内部、地基表层中，通过材料自身的功能与特性，有效消除软土地基的不良影响，起到保护地基主体的作用。其主要作用原理为：1.加筋补强。通过在软土地基中加入相关的条带、纤维或网格等筋材，并使其与土质充分融合过后形成复合土基，可有效提升市政道路路基的抗剪能力；2.应力分散。由于土工合成材料具有较高的强度和一定的韧度，因此将其放置在土层中，可与软土地基形成一个整体，通过自身的特性有效降低软土地基的变形问题，有效减轻软土地基的沉降问题；3.隔离作用。将土工合成材料铺设在软土层上，如防渗膜等，可有效降低软土壤中天然水的渗透，在路基填料与软土土质之间形成有效的防水保护层，有效增强路基整体强度以及稳定性。

（八）应用换填技术开展施工，确保路基的质量

软基施工技术的应用，可以替换软土路基中的全部软土。对于普通松填土来说，如果原土中含水量并不高，原土土壤可以满足路基的应用标准，则可以利用翻压换填的方法进行施工，利用换填技术对土壤实施开挖作业，并利用原土进行回填。在回填期间可以利用分层压实的方法，对回填土的厚度管理。在压实之前，控制松填土的厚度在40cm以内。此外，在压实过程中，也要对压实度实施检测，若是深度高于1.5m，回填土的压实度应达到93%，深度应达到93%。如果深度在80-150cm时，回填的压实度需达到96%。如果原土无法满足应用的标准，需要借土来进行换填。需要注意的是，在应用换填技术开展施工时，若是软土层出现含水量过高以及渗水问题，必须预先选择高硬度材料以及性能较佳的材料，例如石子等材料，利用逐层压实的方法施工，可确保道路建设的质量。

（九）加筋地基法

加筋地基法是指挖空施工范围内存在于地基下方的软土层，再于该处铺设加筋垫层（通常以土工合成材料、粗砂、石子等为基础材料，按特定的比例共同混合而成）。该结构具有抗压能力强的特点，有助于提高地基的承载力。施工中，要先在软基上铺设砂砾垫层，厚度以300mm为宜；再于上方铺筑1层有纺土工布；最后铺设厚度至少达250mm的砂砾垫层和格栅。在合理施工加筋垫层后，可以提高地基的稳定性以及耐久性，从而保证地基在雨水侵蚀等特殊的环境中依然可维持稳定的状态。

（十）深化路基路面设计质量

在某些工程项目的路基路面设计中的软基处理工作中，设计人员肩负着重要的责任，设计人员的专业技术水平和自身业务素质与整个工程项目的建设质量息息相关。为了实现预期设计效果，在充分了解施工现场软基实际情况的基础上，组织和开展设计工作。注意在整个设计工作中，如果工程项目所在区域内有河流或者护坡，设计人员还应综合考虑路基路面的稳定性问题，并加大对路基中含水量的检测；如果在对施工现场的勘察工作中发现部分地质条件无法满足施工标准，采取具有针对性的改善措施，以此避免和减少路基路面不均匀问题，保证施工现场工作人员的安全性。