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软土路基施工技术在高速公路中的应用研究

范皓 李伟
  
安家(建筑与工程)
2022年35期
西安公路研究院有限公司 陕西 710065

摘要:大部分的高速公路建设在地形条件比较复杂的地方,经常会遇到软土路基。软土路基常为黏土、沙子、有机质土壤、泥炭土或松散沙土,土壤孔隙度大,含水量较高,抗压强度极低,承载能力差,很容易发生沉降。需要对现场实际情况进行科学研究和分析,综合考虑施工环境、软土情况以及路基设计方案,选择合理的处置技术并制定科学的解决方案对软土路基进行加固,确保高速公路的施工质量和运营年限。基于此,本文就软土路基施工技术在高速公路中的应用进行详细探究,以期为有关方面的研究做出贡献。

关键词:软土路基;施工技术;高速公路;技术应用

引言

众所周知,在高速公路工程建设中,软土路基的处理质量往往决定了高速公路施工的根本质量。尤其是在当前我国经济不断发展的背景之下,汽车数量逐年增加,高速公路工程所承受的车辆荷载也在逐步提高,在此过程中,为了帮助建筑单位全面解决软土路基这种特殊地形问题,就要求其能够在工程建设中根据高速公路施工的具体要求和周边路基的基本状况来选择合适的施工处理技术,从而避免路基产生变形、不规则沉降等问题,进一步满足高速公路工程对使用寿命和根本质量的要求。

1 软土路基的特点

(1)透水性较低。由于软土路基中含有大量水分,而且透水性极差,所以无法高效排水,导致软土地应用性能不符合预期标准,容易出现安全隐患问题。(2)高压缩性。在软土路基遭到外界压迫后,很容易产生大量的孔隙,导致内部孔隙日渐缩小,在压力作用之下,软土路基会不均匀变形以及沉降,诱发安全事故。(3)沉降不均匀。软土路基成分极其复杂,存在砾土及细微颗粒,不同材质之间物理特性差异显著,因沉降速度及程度不同,便会影响上部建筑稳定性。(4)触变性。软土路基不具有优良的透水性,施工过程中需要通过专业设备及手段排水,这样才能保证土体固结。

2 软土路基的危害

在当前的高速公路建设中,路基施工是主要组成部分之一,它在一定程度上直接影响着公路建设的质量。因此,为了进一步加强公路建设的安全性,需要采取措施铺设最基本的路基。由于软土路基增加了高速公路施工的困难,地质条件的不同,软土路基的特征也不同,所以需要对软土路基的特征和危害进行综合性分析,切实认知。(1)软土路基中的内空隙比正常路基的空隙更大,同时软土路基自身的强度并不强,所以其对载荷的承载能力也不高。再加上软土路基的压缩系数比较高,所以在具体的施工中非常容易出现沉降等现象。如果不采取措施对软土特性进行及时改善,就会对公路的质量带来影响。(2)如果对软土路基进行一般处理,会导致其在长时间使用中出现问题。软土路基在具体施工中还会受到重力和压力等多种外力作用的影响,进而出现变形。同时,其还具有一定的触变性和流动性。如果其变形比较严重,就会造成高速公路在应用中出现塌陷。为了进一步提高软土路基的稳定性,有必要采用加固施工技术。(3)软土路基的土质比较松软,并且土质一般是由黏土粒和粉土粒所组成的,土粒表面存在比较多的负电荷。为了减少负电荷对施工效果的影响,需要加强对软土路基的控制,避免出现恶性循环情况。

3 软土路基施工技术在高速公路中的应用

3.1 表层处理技术

在高速公路工程中,新技术在其表面处理中的有效应用是非常重要的。在处理地表工作时,应特别注意选择铺垫的原材料。采用更便捷、高效的方法和技术来处理实时路况产生的不均匀降水情况,同时也可以提高高速公路路面的承载能力。为了更好地达到提高路基工程硬度和强度的目的,相关工作人员在解决新高速公路工程排水管的工作中,在外表面搭建了排水设备,同时,在公路建设过程中外加剂大多采用石灰粉和混凝土,可以降低其水分含量。这一方式对于路基工程的稳定性有很大的好处,同时,可以根据一定的自然地理标准,对不同的规划方案进行调整,以保证地表排水的通畅。

3.2 强夯置换技术

对于含水量高、孔隙大的软土路基,可采用普通强夯或置换强夯处理技术。对于含水率大于25%的软土路基,可根据工艺试验结果,对一定范围内的软弱黏性土路基进行置换强夯或重锤强夯处理。在巨大的冲击能作用下,土层中形成极大的冲击波和压力,有效压缩土体孔隙,并在夯击点周围的一定深度内形成裂隙,成为良好的排水通道,有利于土中的孔隙水及时排出,使土体能够快速固结。通过此处理技术的运用,能够一定程度提高路基承载力,使其压缩性降低。此处理技术适用于路基深度在0~5m的软土路基,具有处理深度较大、速度快的优势,但造价成本较高。

3.3 排水固结法

排水固结法是路基处理中常用的方法,其主要作用是施加外力或采用其他方式使路基平稳沉降。为了减少施工区原有路基土的含水量,需要有效压缩土体,缩小土体和土体间空隙,保障软弱土以及可压缩土稳定性有所增强,满足具体施工要求。具体来讲,排水固结方法使用预压法、电离排水法等。预压法主要分为传统预压以及真空预压法,荷载预压主要是使用填料、沙土和其他重质材料提高软土路基荷载,促使孔隙水在应用前能够被压缩,或者是排干,从而达到高效固结土体的效果。这一方法更适用在软性路基处理以及饱和粘性路基处理过程中,如果土壤透气性较好,可以避免纵向排水以及保水砂充填,但是若土壤渗透性较差,则应减少整合周期。真空预压方式通过设置密封膜表路基及嵌入一些吸水设施,真空装置把土壤内空气排除,通过大气压力为土壤浇水,通过排水集气装置排出水。相比加载预压法,这一方法较为可靠,而且破坏性较小,加固时间偏短,非常适合应用在软土路基中。

3.4 管桩处理技术

管桩处理技术的重点是利用人们对“管桩”的引进,进一步提高了软土路基的强度。管桩的施工,需要注意对周边路基进行稳定性能以及抗震能力等进行检测,对管桩施工点进行准确的定位,以及注意补充施工点路基稳定能力的材料,以便更好的进行施工,稳定管桩的施工矢量。以下对常用的集中管桩加固进行了分析。(1)碎石桩补强法。其施工要求是由施工中借助于专门的打孔机械设备,将碎石等单位密度系数大、稳定能力强的材料充填到地面中,构造出几个能支承地面的桩体,增加其稳定能力,有效地解决可能会发生的变化状况。(2)混凝土桩法。利用在地面上加入混凝土材料,待水泥完全凝固之后再进行夯实,从而有效地增加了软土路基的稳定性系数。因为水泥在建筑施工过程中比较普遍,且这种方式操作相对简单,同时具备了成本低、速度快的优点。(3)钢筋砼预应力管桩强化法。这种方法是在管桩强化技术领域中的一项创新型施工方式,在增加地面稳定性系数等方面也有着十分突出的成效,因为钢筋砼预应力管桩能够最大限度地增加桩体完整性和与软土路基间的摩擦力,进而起到了防止变化、增加重量的效果。由于这种方式的应用期限较长,在我国现代化高速公路大桥施工中也倍受重视。

结束语

综上所述,高速公路项目延伸的地方大多是地形复杂的山区,遇到软土路基的概率也相应更高,此类路基本身强度和抗压强度极低,承载能力也很差,难以保证高速公路路基工程的可靠性。这就需要各施工企业进行科学研究,合理解决,根据具体情况,选择合理的处置技术,以此为契机,提高软土路基的硬度和承载力,在公路建设中发挥关键作用。

参考文献

[1] 黄凡 , 林小南 . 市政道路工程中软土路基施工技术的应用探讨 [J].百科论坛电子杂志 ,2020(11):1473-1474.

[2] 王国强 . 探析市政道路工程建设中的软土路基处理技术与措施 [J]. 装饰装修天地 ,2018(16):340.

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