高速公路软基地段高填方路基施工技术分析

陈晨

（石家庄市公路桥梁建设集团，石家庄050000）

1 高速公路软基地段高填方路基处理机理

软土路基含水量逐渐增大并趋于饱和时，路基中的孔隙结构会呈现出气封闭状态，路基受到外部压力作用时，气封闭的孔隙结构不具备排水条件，孔隙中的自由水就会产生孔隙压力，对骨架土颗粒产生压力作用而形成有效应力。土体的总应力保持不变，超孔隙水压力会对土体的压缩变形产生决定性作用，这种条件下，土体要发生固结，必须保证土体中空隙水压力慢慢消散、土颗粒有效应力慢慢增加，这样才能提高土体抗剪强度。高速公路路基宽度一般在30～40m，施工过程中多采用机械化操作，高填方区施工时通常会在自然地面铺1层30～50cm的厚碎石，再分层铺土碾压，这种情况下下层软弱土层的排水条件较差，路基越铺越高，软弱土层受到的压力作用也就越大【1】。但软弱土体含水量远远大于普通土体，空隙水压力快速增加，增加的速度远远大于土颗粒上有效应力增加的速度，因此，随着施工进度的不断推进，高填方路基的土颗粒有效应力却始终保持着较低水平，无法彻底压实软弱土层，施工完成后下层软弱土层中的孔隙水承担了大部分填土路基的自重，土体的固结速度过缓会使路基发生不稳定变形。在处理高填方软弱路基地段时，要迅速消散下部软弱上层中的超静水压力，提高土颗粒间的有效应力，彻底释放下部软弱土层超静水压，突增土颗粒的有效应力，加速主固结进程，提高路基的变形稳定性。在压力作用下通过邻近桩间土中的部分置换排出部分自由水，如图1所示；在邻近桩孔中再次注浆，水泥浆继续置换桩周土体中的自由水，桩体更加密实，如图2所示，共同构成复合地基，提高高填方软基的竖向承载力及压缩模量【2】。

图1 邻近桩间置换自由水示意图

图2 水泥浆置换自由水示意图

2 软基处理技术流程

软基处理的一般流程包括以下几个方面：第一步清理土表。推机土、挖掘机辅助人工清理施工范围内的表土、草皮、树木、树根、建筑垃圾等材料，为后续施工清扫障碍。第二步低洼积水处清淤。针对常年地表积水、池塘地段，需要进行清淤处理，可以分块清淤边挖边填，清淤完成后铺设土工布合成材料。第三步进行抛石施工。如果软土地层平坦，可由路堤中心成等腰三角形向前抛填，再向两侧对称抛填，将泥沼或软土挤向两侧；所抛片石直径至少在30cm以上，片石抛出软土面后再用小石块填塞垫平，用重型压路机压实再填土【3】。第四步铺设土工布材料。先整平下铺地基土层顶面，采用搭接法铺设，注意主要受力方向的连接强度要大于材料的抗拉强度。第五步压实。路基压实是保证路基质量的重要环节，软基处理完成后要迅速回填，填筑软基地段时可分层、接茬做成错台形状。压实时要合理控制材料的含水量，采用路基两侧向中央压实的方案，尽量采用全宽碾压，避免路基发生不均匀沉降而出现纵向裂缝。

3 高速公路软基地段高填方施工技术要点

在高速公路工程中，软基地段高填方施工技术要点主要包括以下4个方面。

3.1 强化处理

在实际路基强化施工中要充分考虑灌注桩、振动沉管是否能够满足施工要求，全面勘查软基段的厚度，如软基段有陡坡地段，则要设置错台形状。由于设计因素会对软基高填方路基强化处理效果产生影响，因此，实际施工时要综合考虑复合地基的实际变化情况，保证复合地基能够满足工程承载力的要求。施工过程中路基的土体、土层中的含水量会随着施工进度的推进而不断发生变化，在检测桩基质量过程中要合理控制贯入深度及施工时间，保证水压、冲水量等参数控制在合理范围内；分析压入碎石量与流动关系的变化特征，并对整个施工过程进行动态化管理，以保证碎石桩承载力与密实度，从而保证整个工程的施工质量。

3.2 填料质量控制

路基填料是高速公路软基高填方施工的重要环节之一，会直接影响到工程的施工质量。高填方路基工程中挖方施工位置比较特殊，因此要分析高速公路软基段填石路基的实际情况，全面分析路基的形式；根据软基段的实际填方厚度选择合理的填料粒径，必要时可以采用爆破技术；为保证路基填料的粒径符合要求，还可以采用破碎机对填料进行破碎。综合考虑路基的施工形式、施工条件、施工环境设计合理的路基填料压实度，施工完成后准确判断路基自然固结形式及密实度，避免发生固结沉降问题而导致路基发生不正常沉降。

3.3 砂砾垫层设计

路基填料级配的选择具有一定的特殊性，要科学制定设计方案及流程。比如，处置砂砾时不仅要增加地表强度，还要防止地基发生变形；正式铺设路基砂砾垫层时可运用分层填筑的方法。由于地表透水性与强度之间有着密切关系，所以要加强填石路基的强化，提高地表的透水性、强度，从而提高公路软基段的路基承载力。具体施工过程中要注意几点：首先，砂砾垫层首选硬度高、耐久性好、不含杂质的材料，含沙量不得高于5%，砂砾的最大粒径尽量低于53mm。其次，由于砂砾层采用分层铺筑，每层厚度不得超过200mm；分层铺筑后要进行碾压，保证含水量满足施工要求，并提高石料的咬合度。再次，铺设土工布时采用全断面铺设的方法铺设于下承层上，铺设施工时要将土工布拉直，表面保持平整，土工布的叠合长度要大于150mm【4】。最后，土工布铺设完成后需要填筑填料，填料位置与土工布保持80mm以内的距离，填筑时填料强度高的方向要与路堤轴线保持垂直。

3.4 填筑压实

高速公路高填方路基施工量较大，多采用分层填筑的施工方法来保证整体施工质量，不过分段填筑的施工形式要尽量保持一致。比如，采用横向路基填筑时要合理控制填筑高度，科学设计填筑施工的预留长度，避免采用垂直填筑方式。针对存在坡度的路段要合理设置倾斜台阶，分析不同层级的动态变化；针对存在岩层面的路段，可采用爆破技术辅助开挖。