吹砂填筑施工技术在高速公路软土路基中的应用

赵群

摘要：软土路基有着含水量大、压缩性高等特点，极易在行车荷载作用下出现大幅沉降，针对于此提出高速公路养护中软土路基施工技术。以某位于冲海积平原的高速公路项目为依托，分析路基开槽、分层填筑、整型养生等软土路基施工技术关键环节。应用提出的技术进行施工，该软土路基工后的最大沉降量为14.6mm，满足规范规定工后沉降24mm要求，说明本文设计高速公路养护中软土路基施工技术是可行可靠的。

关键词：高速公路；公路养护；软土路基；施工技术

0   引言

近些年来，在我国高速公路养护中，软土路基加固处理已经成为影响公路使用质量的关键工程。时至今日，我国在软土路基上已经修建了众多高等级公路。软土是指滨海、湖泊、河滩等地沉积的天然含水量过大的细粒土，虽然软土成因、结构各不相同，但它们都具有透水性差、抗承载力不足等特征，对高速公路的运行稳定以及工后沉降有着非常不利的影响，所以为保证高速公路建设质量，必须及时解决软土地基稳定性较差、不均匀沉降严重的问题。

以往我国在修建高速公路时，常常采用软土地基改良的方式来保障公路运行安全，然而这类施工技术存在造价高、施工难度大、工期长等问题，在一定程度上限制了我国道路网的可持续发展。本文立足于国内外软土路基加固处理研究的相关经验，深入研究一种科学、合理的软土路基加固处理施工技术，对保障我国高速公路养护工程顺利开展具有重要的现实意义。

1   工程概况

某高速公路全长217km，项目位于冲海积平原。冲海积平原是指由于河流、海洋等水体的作用，将大量泥沙、砾石等物质带入到平原地区，形成了一种以冲积物为主体、水系发育、地貌平缓的平原。该地区曾经历过一次大规模的海浸事件，由此导致公路施工区域形成了冲海积地层。

冲海积地层的土壤特征是松散、多孔、不稳定，因此在公路建设中，需要采取相应的措施来保障施工质量和安全。软土地质特征如表1所示。

该高速公路施工区域的软土状态为饱和、软塑及流塑状态，由于项目所在地长年处于阴雨天气，软土路基地下水含量较为丰富，所以在公路养护施工中必须对软土路基进行加固处理，否则路堤不稳定，影响公路运行安全。

2   吹砂填筑施工技术关键点

深层搅拌是一种常用的软土路基加固施工工艺，但其需要投入大量成本且施工复杂，因此在高速公路养护中，采用吹砂填筑施工技术更加经济高效[1]。吹砂填筑是一种利用压缩空气将石英砂等细颗粒物料喷射到土层中，从而改良土层性质的技术。该技术的施工过程简单，不需要大型机械设备和大量人力资源，因此可以有效降低工程造价。

2.1   路基开槽

在吹砂填筑加固软土路基施工技术中，首先需要进行路基开槽。在确认施工材料与设备安全进场后，根据相关试验标准以及市政道路的规范要求，对软土路基地质进行测定，得到路基土的液塑限指数、含水量等数据，根据这些数据，即可确定本次软土路基施工中最佳的开槽参数以及后续碾压参数[2]。

然后按照最佳参数进行路基开槽施工。本次施工采用2台挖掘机同时进行路槽的开挖，一台挖掘机进行路基开槽，另一台挖掘机进行边沟开挖。这两台挖掘机需同步进行，其中边沟需要在公路软土路基地面往下开挖至1m的深度，路槽開挖的宽度为20m。

在两台挖掘机同步开挖过程中，可以对软土路基原地面标高和开挖路槽的标高进行随时测量，以此确保填筑的厚度满足施工要求，同时通过检测路槽底部的宽度来控制软土路基的填筑宽度。

软土路基开挖时，需要将挖出的土体堆放在路槽边2.5m处，以此控制边坡的坡度。在路槽开挖过程中，需要及时跟踪测量路槽底部断面高程，禁止挖掘机在已开挖成功后的路槽内行走。如果高速公路施工现场存在淤泥，需要根据现场实际情况将淤泥清除，并进行回填。在路槽挖好后，需要进行自检，检查合格后方可进入下一道工序。

2.2   吹砂填筑

2.2.1   设备与材料选型

根据本次高速公路养护中软土路基施工现场的实际情况，路基填筑材料选用附近河流内抽取的砂料[3]，其含泥量不能超过12%。在正式取料之前，需要在施工现场抽样检验，合格才能使用。本文综合考虑施工现场的实际情况与经济效益等因素，选用绞吸式吹砂船。该设备具有挖、吸、排一次完成的优势，其技术性能指标完全满足本次软土路基施工要求。

2.2.2   布置砂料输送系统

在吹砂填筑施工中，本文采用就近分段布置原则，在施工现场布置砂料输送系统。本次布置的砂料输送系统的泵砂管，主要由水上与陆上两种泵砂管组成，并且为避免因陡破、急弯导致泵纱管产生负压，这两种泵砂管采用钢管与橡胶管结合的形式连接。

2.2.3   吹填砂前准备

在吹填砂前[4]，需要将河流内杂草清理干净，避免堵塞砂泵管造成输送砂料系统运行故障。如果施工线路冲出的浮泥在沉淀池内积满，需要及时将沉淀池内淤泥清除出去。当砂料运输至施工线路时，需要按照填筑厚度进行分层填筑。此过程中需要严格控制砂料铺设的宽度，不能超过软土路基设计宽度30cm。

2.2.4   分层填筑

在本次吹砂填筑过程中，主要采用分层填筑的方式，每一层填铺厚度都需与设计参数保持一致，不可以超过60cm。与此同时，由于该高速公路软土路基长度较大，本次施工将其分为多个作业段同时施工。如果相邻两个作业段的填筑时间不同，填筑过程中需要按坡度预留台阶。如果相邻两个作业段的填筑时间相同，需要对两作业段交接处做交叠处理，搭接长度为2.5m。

2.2.5   拌合石灰

用河流砂料铺填完软土路基施工线路后，需要根据路基宽度与厚度，拌和石灰。此过程中需要将表面颗粒较大的砂料清理掉，确保石灰拌和的均匀性。

2.2.6  排水

在进行吹砂填筑施工时，还需做好排水工作。本次施工在路基的外侧开挖沉淀池，可以将施工过程中产生的污水引入沉淀池，等到沉淀池内淤泥沉淀之后，再将上层清水引至排水沟进行统一处理，避免对软土路基加固效果以及当地环境造成恶劣影响。

2.2.7   填筑护脚

与此同时，为解决吹砂填筑过程中砂流失问题，本次施工在软土路基填筑线路两侧使用粘土填筑护脚，通过人工修整的方式，将护脚高度控制在1.8m左右。将护脚宽度控制在1.5m左右，以此阻挡砂料在施工过程中出现流失现象。在吹砂填筑结束后，对填筑厚度与宽度进行校 验，确认无误后方可继续施工。

2.3   整型、碾压与养生

2.3.1   整形

整型过程中严禁使用挖掘机、装载机等大型设备，避免破坏填筑层结构。需要严格按照软土路基的设计宽度与边坡比例，采用推土机一次整型完成。

一般情况下，软土路基的实际填筑宽度要比設计宽度超出30cm，边坡在坡脚处与地面平齐。这样不仅可以促使软土路基和周边土体形成一个相对稳定的关系，而且具有一定美观性。

整型完成后，还需要对填筑层的质量进行检查和验收。特别是在填筑层厚度较大的情况下，应加强对填筑层的质量监控，确保填筑层的密实度和稳定性。同时，还需注意施工安全，避免发生意外事故。

2.3.2   碾压

在初步整型完成后，需要采用压路机进行碾压，具体碾压参数如表2所示。

根据表2中数据，对填筑的砂料层进行压实处理，直至表面平整、压实度达到设计要求后停止。针对不同施工段之间的接缝处，需要预留6m左右的宽度不能碾压，且注意采取相关措施保护掉头施工段[5]。

2.3.3   检测压实效果

在软土路基压实后，需要进行检测。于砂料表面放置一枚硬币，将其嵌入粉尘中，控制硬币上表面和路基表面平齐，此时通过塔尺读数来判断压实效果。

2.3.4  养生

在高速公路养护中软土路基施工的最后，需要对压实后的砂料进行养生。在此过程中，保持砂料表面一直处于湿润状态，切记不能忽干忽湿，避免砂料表面发生干裂现象。软土路基表面的养生需要控制在一周以上的时间，每一次养生结束后及时采用压路机对砂料再次碾压，根据砂料含水量做到随填、随推，对养生后的软土路基尽快予以压实。此期间高速公路禁止通行重型车辆，避免破坏软土路基加固效果。

3   施工效果监测

3.1   工具选取与监测断面布置

为验证本文设计软土路基施工技术的可行性，需要在该高速公路软基加固处理施工过程中，进行路基沉降的监测，根据监测数据判断该高速公路路基施工效果。本次软土路基施工监测使用的工具如表3所示。

在高速公路软土路基施工过程中，于软基布置多个监测断面，每一个监测断面均埋设上表所示的各监测工具，随着施工进展逐步进行沉降监测。

3.2   沉降结果分析

在施工监测之前，按埋桩记录挖出沉降杆，获得沉降杆顶端的标高，作为监测数据基准。本章对高速公路软土路基施工路段选定了4个具有代表性的监测点，统计并整理各监测点所得软土路基沉降量变化情况如图1所示。由图1可知，随着施工工期的增长，高速公路软土路基沉降监测值呈上升状态，但沉降速率呈缓慢下降状态。这主要是因为沉降速率与填筑进度有着密切的相关关系，在施工前期，吹砂填筑土压力造成软土路基出现大幅不均匀沉降现象。而随着吹砂填筑施工的不断推进，其对软土路基起到一定的加固效果，有效控制了路基沉降量，所以沉降速率开始降低。

在本次软土路基施工监测中，最大沉降值出现在监测点2，为14.6mm，远远小于工后沉降规范规定的24mm要求，说明本次软土路基施工效果良好，验证了本文设计吹砂填筑施工技术，适宜高速公路养护中的软土路基加固处理，可以大规模推广应用。

4   结束语

本文参考国内外高等级公路软基处理方法的相关资料，针对实际工程项目，深入研究了吹砂填筑施工技术在高速公路软土路基中的应用。在软土路基处理中采用分层填筑的方法，加固软土路基的同时，可有效降低软土路基不均匀沉降。

不同的公路软土路基需要采用不同的施工技术，在我国其他高速公路养护作业中，还需根据工程的实际地基条件与施工条件，合理设计软基加固技术，确保获得最佳的软基加固效果，为推动我国高速公路健康发展奠定理论基础。

参考文献

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