高速公路软土路基施工技术与沉降监测试验研究

梁刚

摘要：文章介绍了软土路基施工的主要技术，研究了高速公路软土路基部分的施工方案，并以广西某临江高速公路建设为工程案例，分两个周期进行了软土路基沉降的监测试验。试验结果表明，所布置的4个监测点位中获取的48个沉降数据符合施工标准要求，验证了该沿江高速公路软土路基施工方案的可行性。

关键词：软土路基;施工;高速公路;研究

U416 1 A 040104

0 引言

高速公路工程的建设一般周期较长、投资较大，涉及到的施工技术较复杂，不同类型的高速公路所用到的施工技术不同。例如在沿海、临江高速公路工程中，施工区域的地质多为软土结构，附近水系比较丰富，加剧了高速公路施工中软土路基的下沉趋势。因此，在这类高速公路工程中，需要充分重视软土路基的施工，制定合理的方案，确定标准的施工技术，保证高速公路工程各部分路基结构的稳定性和投入运营后的行车安全性[1]。

1 软土路基施工主要技术

常用的软土路基的施工技术主要包括以下几种：强夯技术、垫层技术、抛石挤淤技术、深层搅拌加固技术和排水固结技术等。

（1）强夯技术

强夯技术也称为动力固结技术，在国内的工程施工中被广泛应用。该技术的特点是：设备简单、节省物料、施工周期短、施工费用低。该技术将20～40 t左右的重锤提升到指定高度后使其自由下落，多次重复该动作来夯击路基，达到提高路基强度、降低压缩性的目的。该技术在碎石和细粒度路基施工中较为常见，在填海路基施工中也有很多成功的应用案例，但该技术不适用于厚度较大的淤泥土质。

（2）垫层技术

在软土路基顶部铺设砂垫层来作为持力层，垫层的厚度应根据路堤的高度以及软土地层的厚度来决定，并充分考虑到软土地质的压缩性，土质过厚会给施工带来困难，太薄则会影响施工效果。综合路基的强度对各方向的压力进行分散，在最大程度上减小形变量。应处理好软土结构上部的排水层，加速沉降的速度和固结过程。该技术对于3 m范围内的软弱黏土、透水性较强的黏土以及淤泥质土路基的处理具有较好的效果，特点是施工便捷、质量可控、安全可靠，适用于砂石物料较充足的区域施工以及各类建筑物基础部分的处理。

（3）抛石挤淤技术

抛石挤淤技术属于一种强迫式换土方法，使用直径>30 cm的碎石片在路堤中间向两侧进行抛投，挤出多余的泥浆和软土，后期使用小石块垫平，用重型压路机压实，以提高土体结构的稳定性。抛石挤淤技术一般包括散式挤淤、整式挤淤两种。江河湖海附近的施工通常使用散式挤淤技术。在厚度为5 cm以下的软土地质或大范围积水的洼地区域施工较为适用。该技术使路基具有一定的载荷能力且形变量较小，而要求附近石料充足、运输距离短是该技术的弊端。

（4）深层搅拌加固技术

深层搅拌加固技术通过水泥和石灰作为固化剂，适用软土强力搅拌的特种设备。此过程在路基深处完成，使软土固结后提高硬度和强度。其特点是加固效果明显、方式灵活、适用范围广和施工周期短。完成软土的加固后便可实现载荷能力达到施工要求的目的，天气和环境对施工过程的影响较小。

（5）排水固结技术

排水固结技术主要应用于软黏土和淤泥质土等路基施工。在软土路基中搭建排水系统，可设置排水板或者砂井等，通过路基排水固结特点，分层级逐步向路基施加载荷以使软土中的水排出，进而增强土质的结构性能，提高载荷能力。为尽可能降低软土路基施工后的沉降范围，可进行过载预压施工[2，3]。

软土路基施工主要技术和特点分析如表1所示。

2 高速公路软土路基施工方案研究

2.1 施工前期准备

施工前期应组织相关施工部位的技术人员对施工图纸进行会审，制定施工作业指导书并进行技术交底，备好质量合格的GPS、全站仪及钢尺等测量工具，复核相关的水准点及坐标点，复测工程原地面，对进场施工的各类原料和设备进行严格检验，相关试验仪器、工器具也应检验合格。

2.2 施工流程制定

在高速公路软土路基施工中，喷粉桩施工是重点工序。在大范围进行喷粉桩施工之前，应先进行试验路段的喷粉桩施工，确定合理的提钻速度以及复喷、复搅时间。以0.5 m/min的提钻速度为例，当达到龄期后取芯进行检测。喷粉桩施工流程如图1所示。首先进行桩机的就位，试运后正转下沉、试喷灰、喷灰，然后进行钻杆提升，将钻头提升到桩顶部之后停止喷灰，进行复喷和复搅，移出钻杆后成桩，必要时进行浇水养护。

及时检查并调整刻度盘的指针，使其与钻进提升同步，送灰器数据与实际送灰量一致，全部检查项目达到标准后方可进行施工。各部分设备应安装可靠，桩机就位后的误差应在5 cm以内[4]。

2.3 工艺质量控制

（1）桩位和标高控制

使用GPS和全站仪确定道路中线位置，取土后沿道路中线进行填筑，填筑面应高出桩顶部50 cm左右。若淤泥较厚时，填筑面高度应能满足施工车辆作业要求，而填筑面的宽度具体应考虑外侧喷粉桩的实际位置确定，留给钻机足够的空间施工。

（2）固化剂用量控制

经检验合格的固化剂方可入场用于施工，做好相关物料的检验记录，控制好每延米固化剂用量。通常情况下，每延米用于喷粉桩的固化剂为50 kg左右，控制好固化剂的用量能够在一定程度上避免偷工减料。

（3）桩长控制

控制桩长的目的是为了保证桩体的稳定性，可确认钻塔上的标志来判断桩长。例如当钻机就位后，如果钻头处于桩顶部的标高位置时，可在鉆杆上确定桩长，并使用油漆在钻杆和塔机位置标记，钻杆下钻到标准高度后停止，在与塔机同等高度的链条上挂一条红布，当观察到红布与塔机标识位置重合时，说明桩已具有足够的长度[5]。

3 沉降监测试验与结果分析

3.1 工程概况

广西某临江新建高速公路全长135 km，设计时速为120 km/h，采用双向八车道。由于该高速公路附近水系密集，施工区域附近多为软土地质结构，因此，施工过程中的沉降监测是软土路基施工中非常重要的环节，沉降情况对于后续施工的计划和调整具有直接影响作用。在完成喷粉桩的施工之后，布置沉降监测点。监测点位置通常布置在高填方路段、涵洞顶部以及淤泥较厚处，一般上述位置发生的沉降量较大，对这些位置沉降情况仔细分析能够得出附近施工区域地质结构及稳定性等状况，能够检验该段路基的施工质量[6]。

3.2 沉降监测试验

软土路基施工质量检测的主要指标为沉降量。在路基填方高度3～5 m的路段中，当填到2/3高度后进行监测，而其他路段接近标高50 cm时进行监测，通常每隔2 d监测1次，如此反复监测2个周期后取均值，10 d为1个监测周期，分析各监测点的沉降情况。如果连续2个周期内沉降范围都在1 cm以下时，表明该路段路基结构趋于稳定，沉降值符合施工标准要求，可进行下一阶段的施工。该高速公路工程中K2+070～K2+075试验段第Ⅰ周期内路基沉降监测数据如表2所示，第Ⅱ周期内路基沉降监测数据如表3所示。

3.3 试验结果分析

在試验中选取K2+071左、K2+072右、K2+073右和K2+074右共4个点位进行沉降监测，2019年7月8～18日为Ⅰ期试验，2019年7月20～30日为Ⅱ期试验。Ⅰ、Ⅱ期试验沉降点监测数据曲线如图2、图3所示。

图2、图3中沉降监测数据真实地体现了各监测点位在试验期间的沉降情况。试验Ⅰ期各点位沉降累计值分别为2.85 cm、2.85 cm、2.25 cm和2.48 cm;试验Ⅱ期各点位沉降累计值分别为2.96 cm、3.02 cm、3.01 cm和2.11 cm。K2+070～K2+075段路基沉降监测数据均值为0.45 cm（≤1 cm），如表4所示，符合路基施工标准规范的要求[7]。

4 结语

在沿海或临江高速公路施工中，由于施工区域附近水系较密集，软土地质结构十分常见，因此，软土路基的施工质量直接影响到高速公路整体工程结构的稳定性。本文以广西某新建沿江高速公路工程为例，在路基填筑到一定高度后，分两期（每期10 d）进行了软土路基的沉降试验，在历经20 d的试验监测后，共获得4个点位、48个沉降监测数据，沉降均值为0.45 cm，符合高速公路施工软土路基沉降标准要求。

参考文献：

[1]沈媛媛.高速公路软土地基处理方法的现状及发展[J].安徽建筑，2001，8（6）：48-49.

[2]赵维炳.砂井地基固结分析半解析方法的改进[J].岩土工程学报，1991，13（4）：51-58.

[3]洪文霞.强夯法处理海滩地区公路[J].工业建筑，2004，34（8）：87-89.

[4]赵 霆.青岛滨海公路强夯置换地基处理设计与施工[J].山西建筑，2007，33（6）：315-316.

[5]杨高升，刘家豪.塑料板排水预压法加固软基设计与施工概沦[A].塑料排水学术委员会.塑料板排水法加固软基工程实例集[C].北京：人民交通出版社，1999.

[6]李 平，陈立群.抛石挤淤在软土地基处理中的应用[J].湘潭师范学院学报（自然科学版），2009，31（2）：103-106.

[7]陈殿强，高达志.深层搅拌法地基处理技术问题探讨[J].辽宁工程技术大学学报，2006（S2）：165-167.

作者简介：[HT9.XH]梁 刚（1979—），工程师，主要从事公路桥梁施工工作。