高速公路施工中的軟土路基施工技術分析

張明

摘要：在當前的高速公路工程建設中，有時會遇到軟土路基，增加了施工難度。因此，在不同的高速公路工程中，應在掌握軟土基本情況的基礎上，結合現有施工條件，采取合理可行的軟基處理技術，并在施工中加以嚴格控制，使其發揮出應有的效果。

關鍵詞：高速公路;軟土路基;真空聯合堆載預壓;

為解決高速公路工程建設中面臨的軟土路基問題，結合某高速公路工程軟基段實際情況，對其采取真空聯合堆載預壓技術進行施工，分析了具體施工方法及要點。工程結果表明該技術合理可行，可為相關人員提供參考。

1 工程概況

某高速公路分布有軟土路基，主要處在沖填土段中，總長約421m。結合沿線地勘報告，該段土層由上至下依次為：（1）填土與耕植土層，層厚在0.4～1.2m范圍內，呈深灰色，處于稍濕狀態，有較高的壓縮性，且土質不均，含有植物殘骸與根系;（2）淤泥粉砂互層，層厚在0.1～8.3m范圍內，處于飽和狀態，整體松軟，且土質不均，含有一定量黏粒，砂質成分主要為石英，并可見少量云母，為地基加固處理主要對象;（3）淤泥層，層厚在3.5～15.6m范圍內，處于飽和、軟塑和流塑狀態，土質較差;（4）淤泥質黏土層，層厚在2.5～19.2m范圍內，處于飽和與軟塑狀態，土體濕度大，且不均勻，還含有細砂，為地基加固處理主要對象。通過測定可知，該段軟基土體的含水率很大，可以達到65%～95%，屬深厚軟基范疇。經研究決定采用真空聯合堆載預壓法對該段軟基進行處理。

2 施工方法

2.1 工藝流程

真空聯合堆載預壓是指在待處理段落先設置豎向排水設施，為土體中水的排出提供通道，然后在抽真空的基礎上進行適當堆載預壓，以此促使目標土層水分排出和加快固結速度，使目標土層達到固結程度要求，進而滿足路基施工要求。其施工工藝流程為：表面清理與排水→墊層鋪設→設置豎向排水結構→設置真空管網→密封→抽氣→堆載→真空卸壓→驗收。

2.2 表面清理與排水

在軟基處理處用地紅線范圍內，將地表存在的淤泥、植被及塊石等清理干凈，并采用中粗砂對表土進行換填，同時做好平整，經過晾曬后回填砂至地表工作面。除此之外，還需在邊樁外側2m處開挖圍堰，并在圍堰以外進行排水通道的設置，將圍堰中的水抽干，以排出地表積水和淺層地下水，防止對之后的施工造成影響。

2.3 墊層鋪設與豎向排水結構設置

墊層鋪設與豎向排水結構設置的主要目的是提供排水通道，其質量對預壓排水效果有決定性影響。在鋪設墊層之前，應先對墊層材料進行嚴格的檢驗。通過檢驗，墊層材料的含泥量不超過3.0%，細度模數為2.9，滲透系數為0.012cm/s，完全符合相關規范及工程設計要求。

豎向排水結構主要是指塑料排水板，施工前檢查其各項技術指標;墊層壓實后的厚度應達到50cm，對此應分兩層進行鋪設，第一層按20cm厚鋪設，第二層按30cm厚鋪設。需注意的是，第二層鋪設要在塑料排水板設置到位后再進行，完成鋪設后通過適當的碾壓使其壓實度不低于93%。另外，墊層要在邊樁的外側伸出約1.5m，并在頂面設置2%左右橫坡，以利于排水。

本次施工所用排水板的類型為SPB-C，以1.5m的間隔距離按正方形設置，鋪設完第一層墊層之后采用套管法打設，具體的打設深度及套管實際垂直度都要符合要求，打設過程中排水板不能出現破裂及濾膜撕裂等情況;打設完畢后，墊層上部排水板長度應達到25cm。

按照現場具體情況，在線路縱向按照40m的間隔距離設置觀測中樁與邊樁，并在地表下層4m、8m、12m和16m進行水壓力儀的設置，同時在地表下層8m和18m進行沉降板及測斜儀的設置，以此對軟基加固前后土層應力、位移與孔隙水壓等產生的變化進行實時監測。

2.4 真空管網設置與密封

真空排水管主要使用PVC管，考慮到該公路路基整體為長條形，故將真空排水管確定為兩種類型，即主管與濾管，管徑分別為75mm與60mm。其中，主管沿縱向以25m的間隔距離埋設，在主管管頭的一端采用變徑三通和濾管相連，另外一端從密封溝中穿過與射流泵相連;濾管沿橫向以5m的間隔距離埋設，與主管之間按照魚骨形使用鋼絲軟管相連，濾管之間使用接頭相連。在管道的接口處使用適宜方法相連，形成管網，同時在對應的位置預留出膜口進行土工布的鋪設。最后在場地的外邊緣開挖密封溝，采用聚氯乙烯薄膜作為密封膜。

在鋪設密封膜的過程中，需將密封膜插入到溝底100mm左右深度處，在翻轉錨固后將其回填密實，并檢查確認密封膜是否存在破裂。一旦發現破裂，應立即將其補好，如破裂面積很大，則應整塊更換。將密封膜鋪好后，在其表面繼續鋪設一層土工布，這樣能起到一定保護作用，避免密封膜被上部填料破壞。

2.5 抽真空和堆載

將密封膜表面土工布鋪好后，借助真空射流泵抽真空，每個射流泵可對900m2左右的范圍進行抽真空，在抽真空的過程中做好漏氣檢查，尤其是接頭處等容易產生漏氣的部位。當真空度至少連續5d保持恒定時，方可開始堆載。堆載開始前，需在密封膜的表面填筑一層素土，素土的厚度達到15cm即可，這樣能最大程度保護密封膜，以免密封膜破損漏氣導致卸壓。然后按照4.0m的總堆載高度實施分層堆載與適當的碾壓。

2.6 真空卸壓

當堆載標高與路床頂部的設計標高完全相符，且根據沉降觀測結果，確認沉降速率在最近7d時間內始終小于2mm/d時，方可停止抽真空。在該段軟基處理過程中，堆載完成后連續進行了80d抽真空，在觀測數據達到要求后才停止;當通過推算得出的固結度不低于90%，且施工完成后沉降在30cm以內時，即可結束路基處理，開始下一步施工。

2.7 現場測試

經現場觀測，最大沉降量產生于K21+454段，數值為188.2cm，平均沉降量結果為148.4cm。剛開始抽真空與每次堆載之前，沉降速率相對較快，在抽真空開始后第5d，沉降速率達到最大，數值為6.8cm/d;整個處理過程中，路床無失穩現象，且完成處理后的固結度不低于90%，成功將工后沉降控制在30cm以內。

對孔隙水壓進行實時觀測的目的在于確定土體實際固結狀態，以孔壓為依據還能對固結度進行計算，進而反映土體自身抗剪強度變化狀況，為現場加荷速率的確定與調整提供參考，明確何時可以加下一級荷載。

實際施工中，抽真空會使孔隙水壓變小;而在加載以后，孔隙水壓將開始增加，在達到一個極值后，開始減小;將下一級荷載施加后，孔隙水壓繼續增加，隨后減小，以此循環，使地基土強度不斷增加?？梢?，抽真空會使孔隙水壓逐漸降低，并產生一定超靜水壓;經觀測可知，設置在地表下部12m深度的測點，其孔隙水壓實際下降速度最快;堆載填土過程中，每施加完一次荷載，因堆載發生變化，所以孔隙水壓實測值將會產生短暫的顯著增大，但其持續時間并不會很長，之后便趨于穩定。對路床進行堆載時，設置在地表下部16m深度的測點，其孔隙水壓總變化增量達到最大，數值為28k Pa，而其他測點則處在10～20k Pa范圍內;因真空壓力保持相對穩定，所以能使土層在堆載時測頭讀數一直比孔壓初始值小，這樣能有效避免失穩及滑坡，在加快堆載速度的同時，使堆載始終保持穩定，最終使軟基處理順利完成，縮短工期。經現場觀測，該段軟基的處理效果良好，所用處理方法合理可行。

3 結論

通過以上實踐，可得出以下結論：

（1）通過對真空聯合堆載預壓方法的合理應用，能從根本上解決由于軟基分布造成的工后路基下沉問題，使工后路基保持相對穩定。經以上處理，該段路基所在路床未產生失穩情況，且工后沉降滿足相關要求。

（2）對于真空聯合堆載預壓，盡管其施工工藝比較簡單，對施工技術并沒有太高的要求，但要想達到預期的處理效果，仍需要加強施工控制，比如對排水板插入時的間隔距離及深度進行嚴格控制，并采取合理措施進行密封，在抽真空時還要做好時間與速率的控制等。

（3）經本次實踐，驗證了真空聯合堆載預壓在深厚軟基處理中的可行性與合理性，有著工藝簡單、操作容易和成本低廉的優勢，值得在更多的高速公路工程中應用。

參考文獻

[1]韓文旭.高速公路軟土路基施工技術研究--評《高速公路工程施工技術與實例》[J].工業建筑，2020（12）：199.

[2]席曉偉，郭凱瑞.高速公路施工中的軟土路基施工技術探討[J].公路交通科技（應用技術版），2020（7）：15-16.

[3]林成龍，黃繼偉，柯銳，等.超大體量泡沫混凝土在軟土地區新建高速公路路基施工中的應用[J].建筑施工，2020（5）：783-785.