高速公路膨脹土路基施工的現(xiàn)狀與優(yōu)化方法

黎文天

(廣東省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，廣東 廣州 510800)

高速公路膨脹土路基施工的現(xiàn)狀與優(yōu)化方法

黎文天

(廣東省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，廣東 廣州 510800)

高速公路工程建設(shè)的重要性不言而喻。筆者結(jié)合當(dāng)前高速公路建設(shè)中對于膨脹土路基的處理現(xiàn)狀進(jìn)行分析，然后提出具體的優(yōu)化施工技術(shù)，希望能幫助更好的處理這類性質(zhì)的高速公路路基。

高速公路；膨脹土；現(xiàn)狀；優(yōu)化

當(dāng)前，隨著綜合國力的不斷增強(qiáng)，國家對民生領(lǐng)域的投入也明顯加大。交通基礎(chǔ)設(shè)施的改造在此過程中得到了全面的重視，我國基本實(shí)現(xiàn)了每一個(gè)行政村通水泥路或?yàn)r青路工程，大量的鄉(xiāng)村公路被建設(shè)或建成，同時(shí)，許多城市道路和國道正在進(jìn)行大面積的改造升級。此外，高速公路作為一類具有高速、安全和舒適的道路，在當(dāng)前我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中占有重要的地位，為了保證工程質(zhì)量，發(fā)揮高速公路的作用，對高速公路路基進(jìn)行分析，研究高速公路路基中廣泛存在的沉陷病害，并給出治理技術(shù)及防治方案，及時(shí)科學(xué)有效的預(yù)防高速公路路基沉陷病害，促進(jìn)高速公路的運(yùn)行效率，節(jié)約財(cái)政資金，服務(wù)民眾。

一、高速公路膨脹土路基的施工現(xiàn)狀

地基土的質(zhì)量對高速公路整體質(zhì)量影響很大，對于在不良地基土進(jìn)行工程項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，一定要先采取適宜的技術(shù)對地基土進(jìn)行改造，使得地基的整體能力達(dá)到相應(yīng)的施工要求與施工標(biāo)準(zhǔn)。膨脹土作為一類以親水性礦物為主要黏粒成分的土層，具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性。由于膨脹和收縮會使整體的承載力出現(xiàn)變化，引起附著物發(fā)生漲縮變形，發(fā)生移位、傾斜甚至破壞。對于高速公路這種重要的工程項(xiàng)目，對于這種性質(zhì)的地基土必須經(jīng)過處理，才能達(dá)到建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。如下對膨脹土這類不良地基土改造的常用技術(shù)進(jìn)行簡要論述。

膨脹土改造中，置換法是常用的處理技術(shù)，其主要有換填法、振沖置換法和夯（擠）置換法三種。

1、換填法

換填法是挖除地基表面的膨脹地基土，用密實(shí)性好的土重新回填然后在壓實(shí)或者夯實(shí)，在地基土中形成良好的持力層，進(jìn)而改變地基的承載力特性，提高地基土的抗變形能力和穩(wěn)定性能。施工的重點(diǎn)是要將不良膨脹地基土全部挖除，而且要注意坑邊穩(wěn)定，對于填料一定要保證質(zhì)量，壓實(shí)過程要分層進(jìn)行。

2、振沖置換法

振沖置換法是用高壓水射流不良地基土層，然后采用專門的振沖機(jī)具，進(jìn)行邊振動邊沖洗，在地基中成孔，然后將碎石或卵石等填料填入孔中，形成樁體。這類樁體與原有的地基土形成復(fù)合地基，達(dá)到提高地基承載力，較小地基土的壓縮性的目的。

3、強(qiáng)夯法與強(qiáng)夯置換法

強(qiáng)夯法也叫動力壓實(shí)法和動力固結(jié)法。此類方法是采用夯錘（質(zhì)量在10～50頓范圍內(nèi)），將夯錘提升到一定高度（10～30米），利用自由落體運(yùn)動的沖擊力，對地基形成強(qiáng)烈沖擊，并使地基進(jìn)行振動，地基層得到有效壓縮，地基的承載力得到提升，地基沙土的抗液化能力得到改善，最終達(dá)到消除膨脹土地基的濕陷性。強(qiáng)夯法在使用后，土層的均勻程度提高，減少地基將來可能會產(chǎn)生的差異沉降。

上世紀(jì)80年代后期，在對膨脹土地基的處理技術(shù)中，在強(qiáng)夯法的基礎(chǔ)上，強(qiáng)夯置換法出現(xiàn)了。強(qiáng)夯置換法相較于強(qiáng)夯法，增加了一道處理工序，即首先不是用夯錘直接錘擊，而是在夯坑內(nèi)回填填充物，具體填充物是顆粒材料，常用的如塊石、碎石等，然后再用夯錘反復(fù)夯擊，最終形成砂石樁與膨脹土構(gòu)成的復(fù)合地基，從而提高地基的承載力并減少地基沉降。

二、對于高速公路膨脹土路基施工的優(yōu)化措施

對于前述高速公路膨脹土路基施工中，采取的首先對膨脹土地基進(jìn)行處理施工，然后再進(jìn)行路基的鋪設(shè)。在高速公路的路基施工中，由于膨脹土存在的土層厚度較厚和存在范圍較廣，使得地基土改造項(xiàng)目的工程量大，而且施工的影響范圍較廣，達(dá)不到高速公路工程建設(shè)項(xiàng)目過程中經(jīng)濟(jì)效益與公路質(zhì)量最大化的目的。對此，如下將對這類膨脹土地基的處理施工技術(shù)進(jìn)行一定的優(yōu)化。

對于這類膨脹土路基，筆者結(jié)合自身工作經(jīng)歷，提出用鉆孔灌注樁技術(shù)進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)最大的社會經(jīng)濟(jì)效益。施工流程如下：

（一）定位

在進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工前，按照設(shè)計(jì)文件對樁位進(jìn)行確定，是施工的第一個(gè)環(huán)節(jié)，也是關(guān)系到樁基礎(chǔ)能否發(fā)揮作用的重要環(huán)節(jié)。相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)首先對路橋承載水平進(jìn)行合理的確定并經(jīng)過衡算確定樁位的具體位置，然后施工方才能按照設(shè)計(jì)文件做好樁孔定位工作。

（二）護(hù)筒埋設(shè)

為了保證鉆孔灌注樁施工過程的順利進(jìn)行，在樁位確定好之后，需要進(jìn)行護(hù)筒的埋設(shè)，同時(shí)要保證護(hù)筒埋設(shè)質(zhì)量。在護(hù)筒埋設(shè)施工過程中，許多情況下要涉及到水下施工，要采用潛水鉆進(jìn)行施工，因此，要在確定護(hù)筒直徑時(shí)比樁孔的直徑多出50厘米，以留出充足的施工空間。在護(hù)筒埋設(shè)時(shí)，要借助垂直度監(jiān)測儀器對護(hù)筒埋設(shè)的垂直度進(jìn)行檢查和矯正，保證護(hù)筒位置的垂直度要高，保證后續(xù)鉆孔能夠正常進(jìn)行。

（三）泥漿制備

在確定采用泥漿壁鉆孔灌注樁技術(shù)進(jìn)行施工后，應(yīng)依據(jù)工期，在施工前準(zhǔn)備好泥漿。對于一般工程，泥漿采用粘土、水和相應(yīng)的添加劑制成泥漿，并依據(jù)確定好的泥漿的粘度、比重、相對密度和膠體率等參數(shù)進(jìn)行控制。

（四）鉆孔

在前述工作準(zhǔn)備完成之后，就需要進(jìn)行實(shí)際的鉆孔環(huán)節(jié)了。在鉆孔環(huán)節(jié)進(jìn)行時(shí)，首先是依據(jù)樁孔的實(shí)際情況，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，選擇合適的鉆機(jī)并將鉆機(jī)固定到指定的施工位置，然后進(jìn)行鉆孔操作。在鉆孔過程中，需要做好施工質(zhì)量的控制，對于施工中發(fā)生的各種情況應(yīng)及時(shí)響應(yīng)并作出決策。對于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的樁孔施工，應(yīng)依據(jù)地層結(jié)構(gòu)，選取合適的鉆頭和鉆孔技術(shù)。例如，對于堅(jiān)硬的土層，則可以采用大沖程的沖擊方式，提升沖擊的力度；對于軟土土層，則可以采用小沖程的沖擊方式；對于巖石層在，則需要首先進(jìn)行爆破作業(yè)，然后進(jìn)行鉆孔，以免出現(xiàn)過多的鉆頭損壞事故?？傊?，在鉆孔過程中，在保證施工質(zhì)量的前提下選擇合適的施工技術(shù)，保證工程施工進(jìn)度。

（五）清孔

在樁孔的鉆孔工藝過程結(jié)束之后，需要對鉆孔的質(zhì)量進(jìn)行檢查，在確保樁孔結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)要求的前提下，進(jìn)行清孔工作，將樁孔底部的殘?jiān)投嘤嗄酀{進(jìn)行清除，要保證清孔的質(zhì)量。

（六）鋼筋籠施工

鋼筋籠是樁基礎(chǔ)中重要的組成部件，其在樁孔中安放的質(zhì)量對于樁基礎(chǔ)的承載力有著直接的影響。如果鋼筋籠自身編制水平不足或者安放質(zhì)量不高，都會使整個(gè)樁基礎(chǔ)報(bào)廢，因此，在鉆孔樁的實(shí)際應(yīng)用中，必須重視鋼筋籠的施工。在鋼筋籠的施工中，首先需要做好鋼筋籠的編制，選擇質(zhì)量優(yōu)的鋼筋進(jìn)行編制，保證鋼筋籠自身的質(zhì)量水平較高，其次，需要對鋼筋籠的安放施工進(jìn)行良好管理，準(zhǔn)確定位，勻速下放。在鋼筋籠下放過程中，如果遇到阻礙，則可以采取調(diào)整位置的方式進(jìn)行試探，切忌強(qiáng)行下放，避免造成鋼筋籠的變形或者將孔壁損壞。

（七）混凝土澆筑

混凝土澆筑作為鉆孔樁施工過程中的最后一道重點(diǎn)工序，需要十分重視。在進(jìn)行正式澆筑前，對樁孔進(jìn)行再次的檢測，確保樁孔位置的合理和鋼筋籠安放準(zhǔn)確，然后再進(jìn)行混凝土的澆筑。在澆筑時(shí)，需要做到一次澆筑成功，而且澆筑速度應(yīng)控制在合理水平。

總結(jié)：

高速公路膨脹土路基的處理施工，在當(dāng)前已經(jīng)取得了較多的方案，在實(shí)際施工中，均能起到很好的作用。但是，筆者結(jié)合最新的鉆孔灌注樁施工技術(shù)，用以解決這類膨脹土地基容易出現(xiàn)的變形和塌陷災(zāi)害，能夠起到很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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TU75

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1007-6344（2015）06-0266-01