高速公路施工中的软土路基施工技术分析

张明

摘要：在当前的高速公路工程建设中，有时会遇到软土路基，增加了施工难度。因此，在不同的高速公路工程中，应在掌握软土基本情况的基础上，结合现有施工条件，采取合理可行的软基处理技术，并在施工中加以严格控制，使其发挥出应有的效果。

关键词：高速公路;软土路基;真空联合堆载预压;

为解决高速公路工程建设中面临的软土路基问题，结合某高速公路工程软基段实际情况，对其采取真空联合堆载预压技术进行施工，分析了具体施工方法及要点。工程结果表明该技术合理可行，可为相关人员提供参考。

1 工程概况

某高速公路分布有软土路基，主要处在冲填土段中，总长约421m。结合沿线地勘报告，该段土层由上至下依次为：（1）填土与耕植土层，层厚在0.4～1.2m范围内，呈深灰色，处于稍湿状态，有较高的压缩性，且土质不均，含有植物残骸与根系;（2）淤泥粉砂互层，层厚在0.1～8.3m范围内，处于饱和状态，整体松软，且土质不均，含有一定量黏粒，砂质成分主要为石英，并可见少量云母，为地基加固处理主要对象;（3）淤泥层，层厚在3.5～15.6m范围内，处于饱和、软塑和流塑状态，土质较差;（4）淤泥质黏土层，层厚在2.5～19.2m范围内，处于饱和与软塑状态，土体湿度大，且不均匀，还含有细砂，为地基加固处理主要对象。通过测定可知，该段软基土体的含水率很大，可以达到65%～95%，属深厚软基范畴。经研究决定采用真空联合堆载预压法对该段软基进行处理。

2 施工方法

2.1 工艺流程

真空联合堆载预压是指在待处理段落先设置竖向排水设施，为土体中水的排出提供通道，然后在抽真空的基础上进行适当堆载预压，以此促使目标土层水分排出和加快固结速度，使目标土层达到固结程度要求，进而满足路基施工要求。其施工工艺流程为：表面清理与排水→垫层铺设→设置竖向排水结构→设置真空管网→密封→抽气→堆载→真空卸压→验收。

2.2 表面清理与排水

在软基处理处用地红线范围内，将地表存在的淤泥、植被及块石等清理干净，并采用中粗砂对表土进行换填，同时做好平整，经过晾晒后回填砂至地表工作面。除此之外，还需在边桩外侧2m处开挖围堰，并在围堰以外进行排水通道的设置，将围堰中的水抽干，以排出地表积水和浅层地下水，防止对之后的施工造成影响。

2.3 垫层铺设与竖向排水结构设置

垫层铺设与竖向排水结构设置的主要目的是提供排水通道，其质量对预压排水效果有决定性影响。在铺设垫层之前，应先对垫层材料进行严格的检验。通过检验，垫层材料的含泥量不超过3.0%，细度模数为2.9，渗透系数为0.012cm/s，完全符合相关规范及工程设计要求。

竖向排水结构主要是指塑料排水板，施工前检查其各项技术指标;垫层压实后的厚度应达到50cm，对此应分两层进行铺设，第一层按20cm厚铺设，第二层按30cm厚铺设。需注意的是，第二层铺设要在塑料排水板设置到位后再进行，完成铺设后通过适当的碾压使其压实度不低于93%。另外，垫层要在边桩的外侧伸出约1.5m，并在顶面设置2%左右横坡，以利于排水。

本次施工所用排水板的类型为SPB-C，以1.5m的间隔距离按正方形设置，铺设完第一层垫层之后采用套管法打设，具体的打设深度及套管实际垂直度都要符合要求，打设过程中排水板不能出现破裂及滤膜撕裂等情况;打设完毕后，垫层上部排水板长度应达到25cm。

按照现场具体情况，在线路纵向按照40m的間隔距离设置观测中桩与边桩，并在地表下层4m、8m、12m和16m进行水压力仪的设置，同时在地表下层8m和18m进行沉降板及测斜仪的设置，以此对软基加固前后土层应力、位移与孔隙水压等产生的变化进行实时监测。

2.4 真空管网设置与密封

真空排水管主要使用PVC管，考虑到该公路路基整体为长条形，故将真空排水管确定为两种类型，即主管与滤管，管径分别为75mm与60mm。其中，主管沿纵向以25m的间隔距离埋设，在主管管头的一端采用变径三通和滤管相连，另外一端从密封沟中穿过与射流泵相连;滤管沿横向以5m的间隔距离埋设，与主管之间按照鱼骨形使用钢丝软管相连，滤管之间使用接头相连。在管道的接口处使用适宜方法相连，形成管网，同时在对应的位置预留出膜口进行土工布的铺设。最后在场地的外边缘开挖密封沟，采用聚氯乙烯薄膜作为密封膜。

在铺设密封膜的过程中，需将密封膜插入到沟底100mm左右深度处，在翻转锚固后将其回填密实，并检查确认密封膜是否存在破裂。一旦发现破裂，应立即将其补好，如破裂面积很大，则应整块更换。将密封膜铺好后，在其表面继续铺设一层土工布，这样能起到一定保护作用，避免密封膜被上部填料破坏。

2.5 抽真空和堆载

将密封膜表面土工布铺好后，借助真空射流泵抽真空，每个射流泵可对900m2左右的范围进行抽真空，在抽真空的过程中做好漏气检查，尤其是接头处等容易产生漏气的部位。当真空度至少连续5d保持恒定时，方可开始堆载。堆载开始前，需在密封膜的表面填筑一层素土，素土的厚度达到15cm即可，这样能最大程度保护密封膜，以免密封膜破损漏气导致卸压。然后按照4.0m的总堆载高度实施分层堆载与适当的碾压。

2.6 真空卸压

当堆载标高与路床顶部的设计标高完全相符，且根据沉降观测结果，确认沉降速率在最近7d时间内始终小于2mm/d时，方可停止抽真空。在该段软基处理过程中，堆载完成后连续进行了80d抽真空，在观测数据达到要求后才停止;当通过推算得出的固结度不低于90%，且施工完成后沉降在30cm以内时，即可结束路基处理，开始下一步施工。

2.7 现场测试

经现场观测，最大沉降量产生于K21+454段，数值为188.2cm，平均沉降量结果为148.4cm。刚开始抽真空与每次堆载之前，沉降速率相对较快，在抽真空开始后第5d，沉降速率达到最大，数值为6.8cm/d;整个处理过程中，路床无失稳现象，且完成处理后的固结度不低于90%，成功将工后沉降控制在30cm以内。

对孔隙水压进行实时观测的目的在于确定土体实际固结状态，以孔压为依据还能对固结度进行计算，进而反映土体自身抗剪强度变化状况，为现场加荷速率的确定与调整提供参考，明确何时可以加下一级荷载。

实际施工中，抽真空会使孔隙水压变小;而在加载以后，孔隙水压将开始增加，在达到一个极值后，开始减小;将下一级荷载施加后，孔隙水压继续增加，随后减小，以此循环，使地基土强度不断增加。可见，抽真空会使孔隙水压逐渐降低，并产生一定超静水压;经观测可知，设置在地表下部12m深度的测点，其孔隙水压实际下降速度最快;堆载填土过程中，每施加完一次荷载，因堆载发生变化，所以孔隙水压实测值将会产生短暂的显著增大，但其持续时间并不会很长，之后便趋于稳定。对路床进行堆载时，设置在地表下部16m深度的测点，其孔隙水压总变化增量达到最大，数值为28k Pa，而其他测点则处在10～20k Pa范围内;因真空压力保持相对稳定，所以能使土层在堆载时测头读数一直比孔压初始值小，这样能有效避免失稳及滑坡，在加快堆载速度的同时，使堆载始终保持稳定，最终使软基处理顺利完成，缩短工期。经现场观测，该段软基的处理效果良好，所用处理方法合理可行。

3 结论

通过以上实践，可得出以下结论：

（1）通过对真空联合堆载预压方法的合理应用，能从根本上解决由于软基分布造成的工后路基下沉问题，使工后路基保持相对稳定。经以上处理，该段路基所在路床未产生失稳情况，且工后沉降满足相关要求。

（2）对于真空联合堆载预压，尽管其施工工艺比较简单，对施工技术并没有太高的要求，但要想达到预期的处理效果，仍需要加强施工控制，比如对排水板插入时的间隔距离及深度进行严格控制，并采取合理措施进行密封，在抽真空时还要做好时间与速率的控制等。

（3）经本次实践，验证了真空联合堆载预压在深厚软基处理中的可行性与合理性，有着工艺简单、操作容易和成本低廉的优势，值得在更多的高速公路工程中應用。

参考文献

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