吹砂填筑施工技術(shù)在高速公路軟土路基中的應(yīng)用

趙群

摘要：軟土路基有著含水量大、壓縮性高等特點，極易在行車荷載作用下出現(xiàn)大幅沉降，針對于此提出高速公路養(yǎng)護中軟土路基施工技術(shù)。以某位于沖海積平原的高速公路項目為依托，分析路基開槽、分層填筑、整型養(yǎng)生等軟土路基施工技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。應(yīng)用提出的技術(shù)進行施工，該軟土路基工后的最大沉降量為14.6mm，滿足規(guī)范規(guī)定工后沉降24mm要求，說明本文設(shè)計高速公路養(yǎng)護中軟土路基施工技術(shù)是可行可靠的。

關(guān)鍵詞：高速公路；公路養(yǎng)護；軟土路基；施工技術(shù)

0? ?引言

近些年來，在我國高速公路養(yǎng)護中，軟土路基加固處理已經(jīng)成為影響公路使用質(zhì)量的關(guān)鍵工程。時至今日，我國在軟土路基上已經(jīng)修建了眾多高等級公路。軟土是指濱海、湖泊、河灘等地沉積的天然含水量過大的細粒土，雖然軟土成因、結(jié)構(gòu)各不相同，但它們都具有透水性差、抗承載力不足等特征，對高速公路的運行穩(wěn)定以及工后沉降有著非常不利的影響，所以為保證高速公路建設(shè)質(zhì)量，必須及時解決軟土地基穩(wěn)定性較差、不均勻沉降嚴重的問題。

以往我國在修建高速公路時，常常采用軟土地基改良的方式來保障公路運行安全，然而這類施工技術(shù)存在造價高、施工難度大、工期長等問題，在一定程度上限制了我國道路網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。本文立足于國內(nèi)外軟土路基加固處理研究的相關(guān)經(jīng)驗，深入研究一種科學(xué)、合理的軟土路基加固處理施工技術(shù)，對保障我國高速公路養(yǎng)護工程順利開展具有重要的現(xiàn)實意義。

1? ?工程概況

某高速公路全長217km，項目位于沖海積平原。沖海積平原是指由于河流、海洋等水體的作用，將大量泥沙、礫石等物質(zhì)帶入到平原地區(qū)，形成了一種以沖積物為主體、水系發(fā)育、地貌平緩的平原。該地區(qū)曾經(jīng)歷過一次大規(guī)模的海浸事件，由此導(dǎo)致公路施工區(qū)域形成了沖海積地層。

沖海積地層的土壤特征是松散、多孔、不穩(wěn)定，因此在公路建設(shè)中，需要采取相應(yīng)的措施來保障施工質(zhì)量和安全。軟土地質(zhì)特征如表1所示。

該高速公路施工區(qū)域的軟土狀態(tài)為飽和、軟塑及流塑狀態(tài)，由于項目所在地長年處于陰雨天氣，軟土路基地下水含量較為豐富，所以在公路養(yǎng)護施工中必須對軟土路基進行加固處理，否則路堤不穩(wěn)定，影響公路運行安全。

2? ?吹砂填筑施工技術(shù)關(guān)鍵點

深層攪拌是一種常用的軟土路基加固施工工藝，但其需要投入大量成本且施工復(fù)雜，因此在高速公路養(yǎng)護中，采用吹砂填筑施工技術(shù)更加經(jīng)濟高效[1]。吹砂填筑是一種利用壓縮空氣將石英砂等細顆粒物料噴射到土層中，從而改良土層性質(zhì)的技術(shù)。該技術(shù)的施工過程簡單，不需要大型機械設(shè)備和大量人力資源，因此可以有效降低工程造價。

2.1? ?路基開槽

在吹砂填筑加固軟土路基施工技術(shù)中，首先需要進行路基開槽。在確認施工材料與設(shè)備安全進場后，根據(jù)相關(guān)試驗標準以及市政道路的規(guī)范要求，對軟土路基地質(zhì)進行測定，得到路基土的液塑限指數(shù)、含水量等數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，即可確定本次軟土路基施工中最佳的開槽參數(shù)以及后續(xù)碾壓參數(shù)[2]。

然后按照最佳參數(shù)進行路基開槽施工。本次施工采用2臺挖掘機同時進行路槽的開挖，一臺挖掘機進行路基開槽，另一臺挖掘機進行邊溝開挖。這兩臺挖掘機需同步進行，其中邊溝需要在公路軟土路基地面往下開挖至1m的深度，路槽開挖的寬度為20m。

在兩臺挖掘機同步開挖過程中，可以對軟土路基原地面標高和開挖路槽的標高進行隨時測量，以此確保填筑的厚度滿足施工要求，同時通過檢測路槽底部的寬度來控制軟土路基的填筑寬度。

軟土路基開挖時，需要將挖出的土體堆放在路槽邊2.5m處，以此控制邊坡的坡度。在路槽開挖過程中，需要及時跟蹤測量路槽底部斷面高程，禁止挖掘機在已開挖成功后的路槽內(nèi)行走。如果高速公路施工現(xiàn)場存在淤泥，需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況將淤泥清除，并進行回填。在路槽挖好后，需要進行自檢，檢查合格后方可進入下一道工序。

2.2? ?吹砂填筑

2.2.1? ?設(shè)備與材料選型

根據(jù)本次高速公路養(yǎng)護中軟土路基施工現(xiàn)場的實際情況，路基填筑材料選用附近河流內(nèi)抽取的砂料[3]，其含泥量不能超過12%。在正式取料之前，需要在施工現(xiàn)場抽樣檢驗，合格才能使用。本文綜合考慮施工現(xiàn)場的實際情況與經(jīng)濟效益等因素，選用絞吸式吹砂船。該設(shè)備具有挖、吸、排一次完成的優(yōu)勢，其技術(shù)性能指標完全滿足本次軟土路基施工要求。

2.2.2? ?布置砂料輸送系統(tǒng)

在吹砂填筑施工中，本文采用就近分段布置原則，在施工現(xiàn)場布置砂料輸送系統(tǒng)。本次布置的砂料輸送系統(tǒng)的泵砂管，主要由水上與陸上兩種泵砂管組成，并且為避免因陡破、急彎導(dǎo)致泵紗管產(chǎn)生負壓，這兩種泵砂管采用鋼管與橡膠管結(jié)合的形式連接。

2.2.3? ?吹填砂前準備

在吹填砂前[4]，需要將河流內(nèi)雜草清理干凈，避免堵塞砂泵管造成輸送砂料系統(tǒng)運行故障。如果施工線路沖出的浮泥在沉淀池內(nèi)積滿，需要及時將沉淀池內(nèi)淤泥清除出去。當(dāng)砂料運輸至施工線路時，需要按照填筑厚度進行分層填筑。此過程中需要嚴格控制砂料鋪設(shè)的寬度，不能超過軟土路基設(shè)計寬度30cm。

2.2.4? ?分層填筑

在本次吹砂填筑過程中，主要采用分層填筑的方式，每一層填鋪厚度都需與設(shè)計參數(shù)保持一致，不可以超過60cm。與此同時，由于該高速公路軟土路基長度較大，本次施工將其分為多個作業(yè)段同時施工。如果相鄰兩個作業(yè)段的填筑時間不同，填筑過程中需要按坡度預(yù)留臺階。如果相鄰兩個作業(yè)段的填筑時間相同，需要對兩作業(yè)段交接處做交疊處理，搭接長度為2.5m。

2.2.5? ?拌合石灰

用河流砂料鋪填完軟土路基施工線路后，需要根據(jù)路基寬度與厚度，拌和石灰。此過程中需要將表面顆粒較大的砂料清理掉，確保石灰拌和的均勻性。

2.2.6? 排水

在進行吹砂填筑施工時，還需做好排水工作。本次施工在路基的外側(cè)開挖沉淀池，可以將施工過程中產(chǎn)生的污水引入沉淀池，等到沉淀池內(nèi)淤泥沉淀之后，再將上層清水引至排水溝進行統(tǒng)一處理，避免對軟土路基加固效果以及當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成惡劣影響。

2.2.7? ?填筑護腳

與此同時，為解決吹砂填筑過程中砂流失問題，本次施工在軟土路基填筑線路兩側(cè)使用粘土填筑護腳，通過人工修整的方式，將護腳高度控制在1.8m左右。將護腳寬度控制在1.5m左右，以此阻擋砂料在施工過程中出現(xiàn)流失現(xiàn)象。在吹砂填筑結(jié)束后，對填筑厚度與寬度進行校 驗，確認無誤后方可繼續(xù)施工。

2.3? ?整型、碾壓與養(yǎng)生

2.3.1? ?整形

整型過程中嚴禁使用挖掘機、裝載機等大型設(shè)備，避免破壞填筑層結(jié)構(gòu)。需要嚴格按照軟土路基的設(shè)計寬度與邊坡比例，采用推土機一次整型完成。

一般情況下，軟土路基的實際填筑寬度要比設(shè)計寬度超出30cm，邊坡在坡腳處與地面平齊。這樣不僅可以促使軟土路基和周邊土體形成一個相對穩(wěn)定的關(guān)系，而且具有一定美觀性。

整型完成后，還需要對填筑層的質(zhì)量進行檢查和驗收。特別是在填筑層厚度較大的情況下，應(yīng)加強對填筑層的質(zhì)量監(jiān)控，確保填筑層的密實度和穩(wěn)定性。同時，還需注意施工安全，避免發(fā)生意外事故。

2.3.2? ?碾壓

在初步整型完成后，需要采用壓路機進行碾壓，具體碾壓參數(shù)如表2所示。

根據(jù)表2中數(shù)據(jù)，對填筑的砂料層進行壓實處理，直至表面平整、壓實度達到設(shè)計要求后停止。針對不同施工段之間的接縫處，需要預(yù)留6m左右的寬度不能碾壓，且注意采取相關(guān)措施保護掉頭施工段[5]。

2.3.3? ?檢測壓實效果

在軟土路基壓實后，需要進行檢測。于砂料表面放置一枚硬幣，將其嵌入粉塵中，控制硬幣上表面和路基表面平齊，此時通過塔尺讀數(shù)來判斷壓實效果。

2.3.4? 養(yǎng)生

在高速公路養(yǎng)護中軟土路基施工的最后，需要對壓實后的砂料進行養(yǎng)生。在此過程中，保持砂料表面一直處于濕潤狀態(tài)，切記不能忽干忽濕，避免砂料表面發(fā)生干裂現(xiàn)象。軟土路基表面的養(yǎng)生需要控制在一周以上的時間，每一次養(yǎng)生結(jié)束后及時采用壓路機對砂料再次碾壓，根據(jù)砂料含水量做到隨填、隨推，對養(yǎng)生后的軟土路基盡快予以壓實。此期間高速公路禁止通行重型車輛，避免破壞軟土路基加固效果。

3? ?施工效果監(jiān)測

3.1? ?工具選取與監(jiān)測斷面布置

為驗證本文設(shè)計軟土路基施工技術(shù)的可行性，需要在該高速公路軟基加固處理施工過程中，進行路基沉降的監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷該高速公路路基施工效果。本次軟土路基施工監(jiān)測使用的工具如表3所示。

在高速公路軟土路基施工過程中，于軟基布置多個監(jiān)測斷面，每一個監(jiān)測斷面均埋設(shè)上表所示的各監(jiān)測工具，隨著施工進展逐步進行沉降監(jiān)測。

3.2? ?沉降結(jié)果分析

在施工監(jiān)測之前，按埋樁記錄挖出沉降桿，獲得沉降桿頂端的標高，作為監(jiān)測數(shù)據(jù)基準。本章對高速公路軟土路基施工路段選定了4個具有代表性的監(jiān)測點，統(tǒng)計并整理各監(jiān)測點所得軟土路基沉降量變化情況如圖1所示。由圖1可知，隨著施工工期的增長，高速公路軟土路基沉降監(jiān)測值呈上升狀態(tài)，但沉降速率呈緩慢下降狀態(tài)。這主要是因為沉降速率與填筑進度有著密切的相關(guān)關(guān)系，在施工前期，吹砂填筑土壓力造成軟土路基出現(xiàn)大幅不均勻沉降現(xiàn)象。而隨著吹砂填筑施工的不斷推進，其對軟土路基起到一定的加固效果，有效控制了路基沉降量，所以沉降速率開始降低。

在本次軟土路基施工監(jiān)測中，最大沉降值出現(xiàn)在監(jiān)測點2，為14.6mm，遠遠小于工后沉降規(guī)范規(guī)定的24mm要求，說明本次軟土路基施工效果良好，驗證了本文設(shè)計吹砂填筑施工技術(shù)，適宜高速公路養(yǎng)護中的軟土路基加固處理，可以大規(guī)模推廣應(yīng)用。

4? ?結(jié)束語

本文參考國內(nèi)外高等級公路軟基處理方法的相關(guān)資料，針對實際工程項目，深入研究了吹砂填筑施工技術(shù)在高速公路軟土路基中的應(yīng)用。在軟土路基處理中采用分層填筑的方法，加固軟土路基的同時，可有效降低軟土路基不均勻沉降。

不同的公路軟土路基需要采用不同的施工技術(shù)，在我國其他高速公路養(yǎng)護作業(yè)中，還需根據(jù)工程的實際地基條件與施工條件，合理設(shè)計軟基加固技術(shù)，確保獲得最佳的軟基加固效果，為推動我國高速公路健康發(fā)展奠定理論基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 崔高航，張玳笠，朱成浩，等.凍融對嚴寒地區(qū)濕地軟土

路基累積應(yīng)變影響[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2021，21（4）：1499-

1505.

[2] 葉觀寶，葛敬文，許言，等.拓寬方式對軟土路基工程特

性影響的離心模型試驗[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2022，49（3）：

112-117.

[3] 賈劍青，趙陽陽，賈超，等.濕陷性黃土地基水泥土攪拌樁

加固效果研究[J].鐵道工程學(xué)報，2022，39（7）：18-24.

[4] 鄭莉嬋，石海洋，師啟龍.陀螺樁結(jié)合排水固結(jié)法在軟土路

基工程中的應(yīng)用研究[J].公路，2021，66（6）：63-67.

[5] 豆紅強，李鵬宇，王浩，等.強夯碎石墩處治“山地型”軟

土路基的變形特征研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報，2022，30（4）：1235-

1245.