特殊土路段道路施工技術(shù)與創(chuàng)新實踐

李朝軍

（1.邢臺路橋建設(shè)集團有限公司，河北 邢臺 054001；2.河北省鋼混組合橋梁技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 邢臺 054001）

1 引言

路基承受著道路建筑材料的自重和路面重力以及由路面?zhèn)鬟f而來的行車荷載，是整個道路結(jié)構(gòu)的重要組成部分，也是影響道路使用壽命和行車安全的關(guān)鍵因素。土方路基、石方路基和土石混填路基施工過程容易控制，質(zhì)量也較為穩(wěn)定，而如果對特殊路基處理不當將會帶來災難性的破壞。

2 特殊土的分類及特點

常見的特殊土層包括軟土、濕陷性黃土、膨脹土、鹽漬土、風積沙及沙漠路基等。軟土具有天然孔隙比大、天然含水量高、抗剪強度低、壓縮性高、固結(jié)系數(shù)小、透水性差等特點；濕陷性黃土具有高空隙比、大孔隙的結(jié)構(gòu)特性，在遇水浸泡和承受一定壓力的雙重作用下，黃土結(jié)構(gòu)會發(fā)生明顯破壞，造成垂直沉陷變形；膨脹土親水性較強、自由膨脹率高，具有明顯的失水收縮、吸水膨脹特征；鹽漬土是鹽土和堿土以及各種鹽化、堿化土壤的總稱；風積沙和沙漠路基顆粒松散，具有粒徑小、保水性差、強度低，無黏結(jié)性等特征。

3 特殊土對道路工程的危害

若在道路施工中，對特殊土處理不力、工藝不當，極易造成路基沉陷、路面開裂等道路病害，嚴重影響道路行車安全和使用壽命。軟土遇水后容易造成浸水沉降、剪切拉裂等問題，引起路面大面積開裂、凹陷、坍塌等；膨脹土易造成溜坍、滑坡、深陷變形、縱裂等病害；濕陷性黃土易造成地基下沉，路堤邊坡在雨水作用下容易產(chǎn)生沖蝕、坑穴，路塹邊坡易發(fā)生變形；凍土對溫度極為敏感，極易造成建筑物的凍脹和融沉；鹽漬土具有較強的吸濕、溶失、松脹和腐蝕，易造成凍脹、翻漿、溶蝕當病害；沙漠地區(qū)容易出現(xiàn)沙害、水毀等，沙害主要有風蝕和沙埋，水毀主要有沖刷、沖毀、不均勻下沉。

4 特殊土路段道路施工常用的處理方法

如道路建設(shè)無法避開特殊地質(zhì)路段時，必須針對不同的地質(zhì)特性采取有效的治理措施，避免道路翻漿、沉陷、坍塌、凍脹等破壞，提高道路使用能力和使用壽命，有效降低因質(zhì)量問題帶來的安全風險。

4.1 軟土路段

在軟土路段進行道路施工，需要先對軟土進行處理，主要處理思路有排水固結(jié)和復合地基兩個大類，常用的處理方法有表層處理、換填、強夯、沖擊壓實、垂直排水固結(jié)等，具體可采取置換土、置換砂墊層、拋石擠淤、塑料排水板、袋裝砂井、反壓護道、粒料樁、CFG 樁、土工織物加固等措施。施工時，應滿足安全可靠的要求外，還應綜合考慮工程造價、施工技術(shù)和工期等因素，選擇一種或數(shù)種方法綜合應用。

4.2 濕陷性黃土路段

濕陷性黃土治理的首要任務是排出地表水，防止其下滲，以及地下水浸泡路基。應采取相應的攔截、排除、防止措施。地下排水構(gòu)造物必須做好防滲處理。除采用前述措施以外，還可根據(jù)濕陷性黃土的地質(zhì)特性、應用環(huán)境和道路要求，因地制宜地采取淺層處置、強夯處置、沖擊碾壓、擠密法、注漿加固法等措施進行相應的加固處理。

4.3 膨脹土路段

要對膨脹土進行科學評判，精確分類，根據(jù)分類制定相應的處理措施。在膨脹土路段修建高速公路、一級公路時，原地面必須進行處理。強膨脹土不應作為路基填料；中等膨脹土經(jīng)過摻拌石灰等材料改良處理后可以作為填料，摻灰處理后，膨脹土的膨脹率接近零；弱膨脹土可根據(jù)道路等級、氣候條件、水文狀況加以應用，對于直接使用中、弱膨脹土填筑路堤時，應及時對邊坡及頂部進行防護；在進行膨脹土路塹開挖時，應自上而下進行，邊開挖邊防護。膨脹土路段施工宜避開雨季，做好排水設(shè)施，不得出現(xiàn)雨水浸泡。

4.4 滑坡地段

路基滑坡會直接影響道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全，必須做好地下水和地表水的處理。對于滑坡的處治，應綜合分析滑坡的地形分布、滑坡體、滑動面的構(gòu)造、滑動體的土質(zhì)及飽水情況，以便充分掌握滑坡體的形式和形成原因，科學研判、精心設(shè)計預防滑坡產(chǎn)生的專項方案和施工措施?；路乐未胧┲饕信潘⒘W平衡和改變滑帶土3 類。需要注意的是，滑坡防治要遵循預防為主，防治結(jié)合的原則。在滑坡體未進行整治前，嚴禁在滑坡體上增加荷載。對于已發(fā)生滑坡的地段，應采用修建擋墻、反壓土方等方法處理。

4.5 沙漠地段

施工前，要對填料進行物理指標試驗和標準試驗，因沙漠地區(qū)水源缺乏，需要采用推土機或壓路機進行干法施工，施工中應嚴格控制工藝參數(shù)和機械組合，通過振動使顆粒重新排列靠攏，從而提高土的密實度。雖然沙漠地區(qū)降雨少，但依然要做好防水和排水措施。另外，在沙漠路段施工如不做好防護，路面會隨時被流沙吞沒，因此，必須設(shè)置立體防護，可采用4 層防護網(wǎng)：在公路兩側(cè)約150 m 距離處設(shè)置阻沙柵欄，阻止遠處的風沙大量涌入沙漠公路；采用堅韌的土工布通過立柱支撐設(shè)置成高沙障；在沙漠路基邊坡設(shè)置草方格防護，在前3種防護形成基礎(chǔ)上設(shè)置紅柳、梭梭樹等高耐旱植物防護，形成沙漠公路綠化帶。

4.6 鹽漬土路段

在鹽漬土地區(qū)修筑道路，要綜合考慮當?shù)佧}漬土的水鹽狀態(tài)，確定合適的最佳施工季節(jié)。鹽漬土段地基處理要分段連續(xù)一次施工完成，中間不可間斷。在設(shè)置隔離層的路段，要一次做到隔離層頂部，避免路基發(fā)生鹽漬化和形成新的鹽殼，同時要做好排水系統(tǒng)，避免浸水溶化造成路基破壞。

5 軟基處理創(chuàng)新實踐

隨著新材料和智能化技術(shù)的發(fā)展，我國在軟土地基處理方面也出現(xiàn)了一些新材料和新工藝，為提高道路施工質(zhì)量提供了技術(shù)支撐和材料保障。

5.1 新材料應用方面

5.1.1 土壤固化技術(shù)

國內(nèi)已有多個項目采用固化劑對軟土進行固化處理，形成具有滿足強度要求的板體道路。研究表明：固化劑可使土體顆粒之間的連接更為緊密，同時能夠包裹在土顆粒周圍，包覆在顆粒外層的憎水因子能夠有效阻斷附著的水膜，促進顆粒致密凝聚，降低自由水的毛細作用，同時能夠提高路基抗水毀能力，保證道路整體穩(wěn)定性，固化劑分為水劑和粉劑兩種形式[1]，均勻灑布后采用路拌法將固化劑與土壤充分混合，采用壓路機組合進行壓實作用，需保證壓實度滿足設(shè)計要求。

5.1.2 EPS 輕質(zhì)路基

EPS 為聚苯乙烯泡沫，是一種高分子聚合物[2]，具有吸水性小、保溫隔熱、質(zhì)量輕、強度高等特點，國內(nèi)外將其制作成模塊化當作路基填料，頂面用鋼筋混凝土做蓋板，有效解決了橋頭跳車、路基沉降等問題。同時該材料具有較強的自立性能、施工速度快，無須使用大型設(shè)備，對解決軟弱路基、橋頭跳車、路基失穩(wěn)、新舊路基拼接等易出現(xiàn)病害的地方有較好的處理效果。

5.1.3 泡沫輕質(zhì)土路基

泡沫輕質(zhì)土，是用物理方法將發(fā)泡劑水溶液制備成泡沫，與必須組分水泥基材料、水、摻合料、外加劑按照一定的比例混合攪拌，并經(jīng)物理化學作用凝結(jié)硬化形成的輕質(zhì)微孔材料，以此材料進行路基填筑、臺背回填、坑穴處理和軟土地基處理等，該材料具有高強、輕質(zhì)、耐久、經(jīng)濟、綠色等特點，且施工快速、便捷，施工前僅需要澆筑擋墻或安裝面板，具有直立性，可垂直填筑，無須放坡，無須大型設(shè)備，也不需要振搗，成型快，無沉降，橋梁使用可有效減跨，路基使用可加大降低承載力要求，坑洞處理能有效保障密實。

5.2 新技術(shù)應用方面

5.2.1 粒料樁智能打樁技術(shù)

軟土地基可采用粒料樁進行處理。傳統(tǒng)的粒料樁施工作為隱蔽工程，過程和質(zhì)量不可控，而在新疆S21 阿烏高速軟土路基中將粒料樁進行智能化改造，采用北斗定位系統(tǒng)、可視化操作平臺與打樁機結(jié)合，可實時監(jiān)測樁體深度、偏位、插入深度、粒料灌入量等，將隱蔽工程通過可視化全過程跟蹤的方式展現(xiàn)給施工、監(jiān)理、業(yè)主和監(jiān)督單位，有效確保了粒料樁的成樁質(zhì)量，降低了因成樁質(zhì)量問題帶來的返工風險和巨大損失。

5.2.2 PCC 樁復合地基

該技術(shù)是在振動沉管和預應力管樁等基礎(chǔ)上發(fā)展形成的一種新型的樁基施工技術(shù)，具有振動沉模、自動排土、大直徑、樁靴活等特點[3]。其成樁由兩層同心鋼管組成沉模結(jié)構(gòu)，沉模前底部套穿樁靴，在振動下沉中自動排土，形成環(huán)形空腔結(jié)構(gòu)，后澆筑混凝土，然后振動提管，在土體中形成混凝土管樁。

5.2.3 漿固碎石樁復合地基

該技術(shù)是注漿技術(shù)與碎石樁技術(shù)相結(jié)合形成的一種新方法，是利用鉆機按設(shè)計樁徑鉆孔至設(shè)計樁底標高，放入導向管和注漿管，投放帶有級配的石料，在投放石料的時，用注漿管灌水清洗樁孔，待石料投放完成進行注漿固結(jié)，形成具有一定強度的樁體。

5.2.4 樁板式地基

該技術(shù)由鋼筋混凝土下部結(jié)構(gòu)與上部鋼筋混凝土承載板組合而成，樁基礎(chǔ)和承載板都在專用加工廠預制，運輸至現(xiàn)場裝配化施工，可快速建造無土路基，是道路建造工業(yè)化的主要方向。該結(jié)構(gòu)剛度較大、工后沉降小[4]、施工速度快，同時無須設(shè)置邊坡，可極大地節(jié)約土地指標，綜合成本較低。

6 結(jié)語

國內(nèi)外道路病害大多是因超載或水害造成的路基破壞，進而形成道路結(jié)構(gòu)的整體性破壞，因此，地基是道路穩(wěn)定性和耐久性的關(guān)鍵，從業(yè)人員要高度重視路基施工質(zhì)量控制，特別是對特殊地基的處理，更要嚴格按照標準規(guī)范實施材料檢驗、施工控制和質(zhì)量驗收，同時要積極開發(fā)路用新材料、新技術(shù)和新裝備，大力發(fā)展人工智能在道路建造中的使用，減少人為干預，提高建造質(zhì)量，為服務交通強國貢獻力量。