高速公路膨胀土路基施工的现状与优化方法

时间：2024-07-28

黎文天

(广东省核工业地质调查院，广东广州 510800)

高速公路膨胀土路基施工的现状与优化方法

黎文天

(广东省核工业地质调查院，广东广州 510800)

高速公路工程建设的重要性不言而喻。笔者结合当前高速公路建设中对于膨胀土路基的处理现状进行分析，然后提出具体的优化施工技术，希望能帮助更好的处理这类性质的高速公路路基。

高速公路；膨胀土；现状；优化

当前，随着综合国力的不断增强，国家对民生领域的投入也明显加大。交通基础设施的改造在此过程中得到了全面的重视，我国基本实现了每一个行政村通水泥路或沥青路工程，大量的乡村公路被建设或建成，同时，许多城市道路和国道正在进行大面积的改造升级。此外，高速公路作为一类具有高速、安全和舒适的道路，在当前我国的基础设施建设中占有重要的地位，为了保证工程质量，发挥高速公路的作用，对高速公路路基进行分析，研究高速公路路基中广泛存在的沉陷病害，并给出治理技术及防治方案，及时科学有效的预防高速公路路基沉陷病害，促进高速公路的运行效率，节约财政资金，服务民众。

一、高速公路膨胀土路基的施工现状

地基土的质量对高速公路整体质量影响很大，对于在不良地基土进行工程项目建设时，一定要先采取适宜的技术对地基土进行改造，使得地基的整体能力达到相应的施工要求与施工标准。膨胀土作为一类以亲水性矿物为主要黏粒成分的土层，具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性。由于膨胀和收缩会使整体的承载力出现变化，引起附着物发生涨缩变形，发生移位、倾斜甚至破坏。对于高速公路这种重要的工程项目，对于这种性质的地基土必须经过处理，才能达到建设的标准。如下对膨胀土这类不良地基土改造的常用技术进行简要论述。

膨胀土改造中，置换法是常用的处理技术，其主要有换填法、振冲置换法和夯（挤）置换法三种。

1、换填法

换填法是挖除地基表面的膨胀地基土，用密实性好的土重新回填然后在压实或者夯实，在地基土中形成良好的持力层，进而改变地基的承载力特性，提高地基土的抗变形能力和稳定性能。施工的重点是要将不良膨胀地基土全部挖除，而且要注意坑边稳定，对于填料一定要保证质量，压实过程要分层进行。

2、振冲置换法

振冲置换法是用高压水射流不良地基土层，然后采用专门的振冲机具，进行边振动边冲洗，在地基中成孔，然后将碎石或卵石等填料填入孔中，形成桩体。这类桩体与原有的地基土形成复合地基，达到提高地基承载力，较小地基土的压缩性的目的。

3、强夯法与强夯置换法

强夯法也叫动力压实法和动力固结法。此类方法是采用夯锤（质量在10～50顿范围内），将夯锤提升到一定高度（10～30米），利用自由落体运动的冲击力，对地基形成强烈冲击，并使地基进行振动，地基层得到有效压缩，地基的承载力得到提升，地基沙土的抗液化能力得到改善，最终达到消除膨胀土地基的湿陷性。强夯法在使用后，土层的均匀程度提高，减少地基将来可能会产生的差异沉降。

上世纪80年代后期，在对膨胀土地基的处理技术中，在强夯法的基础上，强夯置换法出现了。强夯置换法相较于强夯法，增加了一道处理工序，即首先不是用夯锤直接锤击，而是在夯坑内回填填充物，具体填充物是颗粒材料，常用的如块石、碎石等，然后再用夯锤反复夯击，最终形成砂石桩与膨胀土构成的复合地基，从而提高地基的承载力并减少地基沉降。

二、对于高速公路膨胀土路基施工的优化措施

对于前述高速公路膨胀土路基施工中，采取的首先对膨胀土地基进行处理施工，然后再进行路基的铺设。在高速公路的路基施工中，由于膨胀土存在的土层厚度较厚和存在范围较广，使得地基土改造项目的工程量大，而且施工的影响范围较广，达不到高速公路工程建设项目过程中经济效益与公路质量最大化的目的。对此，如下将对这类膨胀土地基的处理施工技术进行一定的优化。

对于这类膨胀土路基，笔者结合自身工作经历，提出用钻孔灌注桩技术进行处理，以实现最大的社会经济效益。施工流程如下：

（一）定位

在进行桩基础施工前，按照设计文件对桩位进行确定，是施工的第一个环节，也是关系到桩基础能否发挥作用的重要环节。相关设计人员应首先对路桥承载水平进行合理的确定并经过衡算确定桩位的具体位置，然后施工方才能按照设计文件做好桩孔定位工作。

（二）护筒埋设

为了保证钻孔灌注桩施工过程的顺利进行，在桩位确定好之后，需要进行护筒的埋设，同时要保证护筒埋设质量。在护筒埋设施工过程中，许多情况下要涉及到水下施工，要采用潜水钻进行施工，因此，要在确定护筒直径时比桩孔的直径多出50厘米，以留出充足的施工空间。在护筒埋设时，要借助垂直度监测仪器对护筒埋设的垂直度进行检查和矫正，保证护筒位置的垂直度要高，保证后续钻孔能够正常进行。

（三）泥浆制备

在确定采用泥浆壁钻孔灌注桩技术进行施工后，应依据工期，在施工前准备好泥浆。对于一般工程，泥浆采用粘土、水和相应的添加剂制成泥浆，并依据确定好的泥浆的粘度、比重、相对密度和胶体率等参数进行控制。

（四）钻孔

在前述工作准备完成之后，就需要进行实际的钻孔环节了。在钻孔环节进行时，首先是依据桩孔的实际情况，结合当地的地质条件，选择合适的钻机并将钻机固定到指定的施工位置，然后进行钻孔操作。在钻孔过程中，需要做好施工质量的控制，对于施工中发生的各种情况应及时响应并作出决策。对于地质结构复杂的桩孔施工，应依据地层结构，选取合适的钻头和钻孔技术。例如，对于坚硬的土层，则可以采用大冲程的冲击方式，提升冲击的力度；对于软土土层，则可以采用小冲程的冲击方式；对于岩石层在，则需要首先进行爆破作业，然后进行钻孔，以免出现过多的钻头损坏事故。总之，在钻孔过程中，在保证施工质量的前提下选择合适的施工技术，保证工程施工进度。

（五）清孔

在桩孔的钻孔工艺过程结束之后，需要对钻孔的质量进行检查，在确保桩孔结构符合设计要求的前提下，进行清孔工作，将桩孔底部的残渣和多余泥浆进行清除，要保证清孔的质量。

（六）钢筋笼施工

钢筋笼是桩基础中重要的组成部件，其在桩孔中安放的质量对于桩基础的承载力有着直接的影响。如果钢筋笼自身编制水平不足或者安放质量不高，都会使整个桩基础报废，因此，在钻孔桩的实际应用中，必须重视钢筋笼的施工。在钢筋笼的施工中，首先需要做好钢筋笼的编制，选择质量优的钢筋进行编制，保证钢筋笼自身的质量水平较高，其次，需要对钢筋笼的安放施工进行良好管理，准确定位，匀速下放。在钢筋笼下放过程中，如果遇到阻碍，则可以采取调整位置的方式进行试探，切忌强行下放，避免造成钢筋笼的变形或者将孔壁损坏。

（七）混凝土浇筑

混凝土浇筑作为钻孔桩施工过程中的最后一道重点工序，需要十分重视。在进行正式浇筑前，对桩孔进行再次的检测，确保桩孔位置的合理和钢筋笼安放准确，然后再进行混凝土的浇筑。在浇筑时，需要做到一次浇筑成功，而且浇筑速度应控制在合理水平。