摘要：高速公路软基地段的高填方路基施工技术同施工质量息息相关，在施工过程中，要结合软基地段实际地质条件，考虑高填方路基的实际特点，合理采用技术控制措施，确保工程质量。本文对高速公路软基地段高填方路基施工技术进行简单探讨。
关键词：高速公路；高填方；软土地基；施工技术
一、工程概况
某高速公路路基大部分属高挖高填方。其中该合同段 k47 +000 ～ k47 +500段路基填方高度达 40 m，填方量近 55万 m3，属国内罕见高填方，且该处填方路基地处软土地基地段。因此该段路基地基处理及路基填筑施工过程控制将对提高路基质量极其重要。因此如何保证路基强度及稳定性，对路基施工提出了严格的要求。
二、高填方路基质量病害产生的原因
填方总高度超过 18.0 m（土质）或超过 20.0 m（石质）的路基，称为高路堤。高路堤的填方数量大、占地宽、施工工艺复杂，因此，在高填方路基的施工中，很难保证路基填方质量。且常年受重复载荷的作用，在工程施工过程中和工程施工完工后，随着时间的推移与行车重复载荷的作用，发生的病害仍很多，而且较难治理。高填方路基常见的病害有路基整体沉陷或局部沉陷、路基纵向开裂、路基滑动或边坡滑坍。造成高填方路基病害的原因主要有以下几方面。
1.不恰当的施工工艺
由于高填方路基的特殊性，包括很多方面的因素，设计的施工工艺也相当复杂，只有加强每一个环节的施工管理，才能保证整个路基施工的质量，如果一旦其中某个环节处理方式不当，都有可能引发路基施工质量问题。
（1）填筑工艺不当
对填料分层铺设的过程中要严格按照施工规范进行，铺筑时要保证厚度方面的要求，铺筑厚度过大的话会影响压实工作的质量，碾压次数即使再多也不符合标准，铺筑达到路基设计标高时也出现累计沉降变形现象，再加上填料的自身重力作用和多次的载荷容易引发沉陷。此外，半填半挖路段和非沿纵向分幅填筑工艺不恰当的话，还会导致路基纵向开裂，无法保证路基施工质量。
（2）填料不合格
在路堤填料施工过程中有可能出现因为填料物质的含量不符合标准，掺杂泥沼土、腐殖土或种植土等不符合标准的劣质土，这些填料中有机物含量大，易引起水产化物和这些物质发生化学反应，导致整体强度降低及抗水性变弱，存在沉陷破坏和塑性变形的隐患，最终影响路基的施工质量。例如：使用膨胀土进行填料施工会造成遇水膨胀软化和风化开裂的后果，影响路基稳定性；而当土壤中的水分蒸发后会发生严重的开裂现象，最终破坏路基的整体结构，使施工质量下降。
2.不合理的路基设计
（1）设计计算的不合理性
在公路路线的设计规划过程中遇到有同时对高填方路基的设计规划时，应当根据高填方路基的基本特性和道路设计原则全面考虑路况实际细节和要求，在经过不断验算沉降以及稳定性的情况下制定严密，合理，全面和科学的设计。倘若在上述过程中未能落实科学，合理，缜密的设计计算和设计规划，不能与现实情况相适应，很可能因为计算失误等问题造成土工等不合理，进而工程受影响高填方路基也有可能因此而受到影响，导致其一定程度的部分下沉，无法保证公路的完整性和质量。
（2）地基处理方法错误
在现实中高速公路的设置区域，通过区域和其下地基的情况复杂多变不统一，因此在设计以及建设中需要全面有针对性地进行区别对待，比如对于高速公路通过的软基地区的处理方案便需要特殊对待。合理方案的欠缺会直接导致?地基加载后难以满足实际需求和原本的土地结构的要求。最终因为无法承担载荷等原因造成高填方路基过大沉陷。
三、改善的高填方路基施工技术
1. 仔细领会强化设计意图，加强地基处理施工技术
该段软土地基平均处治厚度达 8 m，设计采用了振动沉管碎石灌注桩，土工格栅和砂垫层共同处治，陡坡地段设置台阶，台阶开挖宽度一般为 3 m，并向内倾斜 4%。
针对设计意图，首先就是碎石桩的施工质量控制。而根据碎石桩与土形成复合地基的假设前提，碎石桩必须具有足够的单桩承载力，一般不低于600 kPa，为此单根碎石桩的密实度就成了控制的关键指标。施工时，除选择有代表的地点设置试验桩外，还要根据试验抽样建立动态管理表。因施工过程土质或土体深度含水量等的不断变化，导致试验桩的代表性受到限制，因此试验检测抽样时认真记录分析桩的贯入时间和深度、冲水量和水压、压入的碎石量和电流动变化关系将十分重要，施工过程根据动态管理表调整施工参数，确保了碎石桩的密实度和单桩承载力。因此施工中加强动态管理技术是必须的。
其次充分理解砂砾垫层在设计中的重要作用。在铺设砂垫层时尽量平整场地，砂砾填料选择级配良好的级配碎石，保证滤水能力。同时考虑到砂砾处治的目的除具透水性作用外，增加地表强度，防止地基局部剪切变形也是其重要的目的。施工中在铺设碾压好的砂垫层上，再分层填筑厚约 2 m的填石路基，这样透水能力及地表整体性强度得到充分的提高，起到了对设计意图进行强化的效果。通过基底采用填石路基加强，使路基填料透水性和整体强度得到提高，有效改善了地基承载力，降低了地基沉降的可能。
2. 充分理解分层填筑及挖反向台阶段作用
施工中采用整幅分层水平填筑，尽量减少分段填筑，但由于路段受各方面条件的限制，非沿纵向或横向分幅、分段填筑时，对高填方路基的填筑就更应严格控制，坚决杜绝垂直或无搭接填筑。该路段受T梁预制场建设的需要，要求在 k47 +300 ～ k47 +500处 25 m以上部分路基必须先填至路床顶。为保证施工质量，施工中填筑时，做到每一层都应留台阶作搭接处理，且控制搭接长度预留在 5 m以上。路基填到第二个平台开始出现半填半挖情况时，在山坡上按要求从填方坡脚向上挖成向内倾斜的台阶，挖台阶前特别要先清除其表层土，尤其对下卧为岩层面的，要清除全部表层土直至岩层面，台阶在岩层面上生成，有时须通过爆破挖台阶，这样消除了因岩层面产生沉降滑动的隐患。
四、提升高速公路高填方软土地基施工技术的方法
1. 换土垫层法
如果软土地基的负载功能无法满足设计需求，且软土厚度不够高，就需把地底范围中的软土层去除，再分层填筑性质更加稳定的砂或其余材料，并将其压实至所需密度。该方法称作换土垫层法，也叫作换填法，经常用于处理湿陷性黄土、淤泥质土、素填土等。该方法主要是运用人工或机器，分层次地置换出碎石、砂土等性质较稳固的材料，并予以夯实处理。如果软土地基厚度低于 3m，则可以选用完全换填法。如果其厚度高于 3m，则可采取部分换填法。换填垫层的厚度应当在 0.5~3m 之间。本工程有段厚度为 2.5m 的软土地基，采用了完全换填法，其换填前的地基沉降数据为 1.25m，换填过后其沉降观测数据为 0.06m，软基承载能力达到了 120kPa。换土垫层法的操作要点可见图 1 所示。
图 1 换土垫层法
2. 强夯法
强夯法也称为动力固结法，其主要是采用 50t 重量的强夯机，把 100~400kN 的夯锤吊到 6~40m 左右的高度，再让其做自由落体运动，从而对地基土壤造成强大冲击力量，让软土地基得到良好的压实，从而达到加固并强化软基土、减少压缩性能、改良沙土等目的。强夯法多用于加固碎石土、黏性土、沙土、粉土等，其效果十分明显，且操作简单，施工快捷，有利于资源节约和环境保护，因此应用十分广泛。例如该工程在公路施工过程中，其地质条件不便于处理沉降问题，且土源紧张，施工难度较大。针对这一问题，采取了强夯法，选用了 10t 夯锤和带自动脱钩装置的起重机，夯锤底部面积达 3.5m 2，降落高度为 12m，加固深度达到 5m，强夯距离为 12m。此后，对每一个夯点进行 7 次冲击。强夯结束后，对该软土地基的沉降现象进行了观测，发现在强夯前，其软基沉降数据为 1.35m，而强夯过后，其沉降值控制在0.15m 左右，由此可见，强夯法能够收到明显的沉降控制效果。强夯法的具体操作可见图 2 所示。
图 2 强夯法
3. 水泥搅拌桩法
运用水泥搅拌桩法进行路基沉降控制，要先清理施工现场，采取分层回填的方式把路面碾压密实。施工前，要按照设计需求进行试桩，桩的数目需多于两根。该工程施工中，其水泥选用了32.5 级的普通硅酸盐水泥，且水泥加入量占了加固湿土总重量的 15%左右。在搅拌桩加固过程中，首先将水泥搅拌机对准钻孔，然后预拌下沉，接着喷浆搅拌提升，再重复搅拌下沉。在水泥搅拌桩加固时，要确保搅拌桩底盘与导向架保持垂直状态，且垂直偏差要控制在 1%以内，桩位偏差不能超过 50mm。待水泥浆液涌至出浆口时，再喷浆搅拌约 30s，最后提升搅拌头。在本工程中，运用了搅拌桩加固后，其孔隙水压数值开始下降，最高值仅
在 20~35kPa 之间。当桩土处在地基中不同方位时，其应力也会有所不同。如果负荷逐渐提高，其桩土应力比也会随之增加。到了放置后期，该工程部分测点的桩土应力比也开始下降，最高在6.2~11.4 之间。当负载稳定之后，其应力比的平均数值在 3~5 之间。水泥搅拌桩的施工流程可见图 3。
图 3 水泥搅拌桩法
结语
对高速公路高填方软土地基进行施工时，必须要对设计目标展开探究与深入了解，在领略设计目标的前提下，正确制订施工流程，弄清每一个环节的任务，持续改良施工计划，从各个角度提升施工技术，确保高速公路高填方软土地基的整体建造质量。埋填工作结束后，土基所受压力会渐渐稳定，从而使沉陷速率降低，工程质量提高。
参考文献：
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论文作者:洪启华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/14
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