高速公路软土地基处理施工技术研究

高速公路软土地基处理施工技术研究

张成立

辽宁省路桥建设集团有限公司   辽宁

摘要：城市化进程在为我国公路工程行业发展提供更广阔平台的同时，也对我国公路工程行业提出更严格的要求。公路工程施工质量不仅关乎居民日常出行的安全性、便捷性，更关乎我国经济发展的高效性、平稳性。紧抓公路工程施工质量，就是锚定公路工程行业的未来。在我国部分地区，受到特定地理环境的影响，软土路基现象较为频繁，该现象一方面对公路施工方提出更高的施工技术要求，另一方面又对日后公路承载力形成一定程度的限制。发掘兼具科学性、合理性、适用性等特点的软土路基施工技术，已经逐渐成为全体公路工程从业者的共同愿景。在实际施工过程中，公路工程施工方需要继续加大对软土路基的重视程度，在充分考虑施工地区地质条件的基础上，提出行之有效的解决措施并进行检验。此举一方面能够为公路施工的安全性提供有效保证，另一方面也能提升公路的承载能力，延长公路的实际使用寿命，为确保施工单位兼顾经济效益与社会效益目标的达成发挥积极作用。

关键词：高速公路；软土地基；处理技术

引言

公路建设在现代交通基础设施中占据着重要地位，而软土路基的施工处理技术则是公路建设中的一个重要课题。软土路基由于其土质的特殊性质，在施工过程中常常面临着一系列挑战和问题，如土壤的低强度、较大的沉降变形以及排水困难等，这些问题对公路的安全性、稳定性和使用寿命均产生了重要影响。

1软土路基的定义和分类

软土路基是指土壤具有较高含水量、较低密实度和较低强度的路基。软土路基的定义可以根据不同标准和地区而有所差异，但通常包括土壤的含水量、密实度和强度等因素。软土路基具有不同的特点，软土路基可以按照土壤类型、工程特性和工程行为等因素进行分类。根据土壤类型，软土路基可以分为黏性软土、淤泥和粉质土。黏性软土具有较高含水量和黏聚性，淤泥是由于水动力作用沉积的软土，含水量较高且易流动，而粉质土则是细颗粒土壤，含水量较高且强度和密实度较低。按照工程特性，软土路基可分为强度较低的软土、易液化的软土和高度压缩性的软土。强度较低的软土具有较低的抗剪强度和承载能力，易液化的软土在地震或振动加载下易发生液化现象，而高度压缩性的软土则会出现较大的沉降和变形现象。根据工程行为，软土路基可以分为不稳定软土、高度压缩性软土和高含水量软土。不稳定软土容易发生侧方移动、滑动或失稳；高度压缩性软土在加载下会产生较大的沉降和变形；而高含水量的软土则面临排水困难，水分对土壤工程性能有重要影响。

2高速公路软土地基处理施工技术

2.1排水固结技术

排水固结技术，能够大大提升软土地基的排水效能。排水固结技术的原理是：通过布置竖向排水井使得地基在自重或它重的荷载作用下，使软土层中的水量逐渐析出，完成软土层孔隙比减小的目标，进一步使得软土地基固结，最终增强地基强度。常见的设立排水井方式是挖掘砂井和增设塑料排水带。在实际施工过程中，常见的操作手段是人为挖掘渗水沟渠，受当地气候以及土壤层自重等因素的影响，渗水沟渠的实际效能一般比较理想。当遇到特定地质条件渗水沟渠效能不理想时，可采用人工加压法，强化渗水沟渠的实际效能。

2.2换填改良土

１）施工方法。现场搅拌改良土。２）材料。（１）石灰。施工所用的石灰应当选用三级以上的消解石灰，且按照现场消解的方式进行处理得到合格的粉状石灰。需要注意的是，施工所用的石灰应集中堆放在指定位置，严禁随意散放，且在出库使用前应经监理单位检查合格。（２）经过现场检测发现土体的塑性指数为１２～１８，其中含有一定的黏土及粗粒土。在投入使用前应当报监理单位核验，只有满足要求的方可投入施工。（３）试验段。在本研究中选择了软基路段中约２００ｍ区段作为研究对象，在软基处理工艺正式开始前应完成施工，这主要是为了借助试验段来提升施工方案、流程以及机械配置等的合理性。同时，这也有利于确定最佳的料石用量及铺层厚度，以此为基础优化碾压方式、遍数等基本参数。在研究中通过配套的监测技术获取地表、土体在各个方向上的位移。当试验段结束施工后，施工单位首先应当对照相关规范标准完成自检，自检合格后方可报监理单位及主管部门到场进行质检，当试验段质检满足要求后方可在全路段开展施工。３）路基施工方法。路基施工应当秉承“分层进行”的基本原则，且保持好不同铺层之间的厚度、宽度，以免发生薄层填补、厚层消除等问题。特别地，对于单个铺层，可将其虚铺厚度适当扩大至设计宽度的３００ｍ以上，保证连接位置的平顺、密实。

2.3降低软土层含水率

软土高含水率的特性是造成路基不稳定的主要因素，通过排水法降低软土地基水分可有效提高土质承载力。排水固结法按照工序可分为两个步骤：（1）构建排水系统；（2）设置加压系统。软土自身排水能力差，需在软土层中构建地基排水通道。目前应用较为广泛的是使用袋装砂井、塑料排水板等设施进行纵向排水，排水设施一般按照等边三角形或正方形布设，下端应穿过软土地基，上端高出砂垫层20cm左右；砂垫层铺筑于地表上部，作为水平向排水通道，厚度一般取30～50cm，采用中砂或粗砂等颗粒较大、利于透水的材料，含泥量不宜大于5%。为加快软土排水速率，通常采用超载预压或真空预压对路基进行加压，超载预压的土方高度应高于路床顶面2m左右，横向坡脚两侧各宽出1m距离，超载预压时间一般不低于6个月。真空预压法通过塑料薄膜等材料将砂垫层进行封闭，使用真空泵排出薄膜内空气，利用薄膜内外的压力差挤出路基内水分。软土内水分在压力系统作用下向外渗透，通过排水通道排出路基，达到增强路基稳定性的作用。排水固结法处理软土地基周期较长，一般不适用工期较短的工程项目。但此方法综合处理费用较低，处理效果较好，处理深度可达到18～30m，在工期不紧张的工况中推荐使用。

2.4夯实挤密法

在软土路基处理中，需要重视土壤的强度和密度方面的问题。一种常见的方法是利用成孔机具，如振动设备或钢管插入软土层内，在孔穴中施加压力，添加碎石、砂等材料，以提高土层的稳固性，避免地基沉降。首先，可以测量固定方式，通过衔接桩和桩，在土壤共同作用下形成承载层，并使用专门的桩基进行螺旋钻孔操作，完成提钻至孔口等任务。另一方面，值得关注的是钻孔灌注桩的应用。通过计算公式可以确定孔底标高，即实测孔深加地面标高。钢筋笼长度可通过孔底标高减去锚固长度和桩顶标高来确定。锚固长度通常在０．５～１．０ｍ，可以通过提高软土路基的最大承载力来确定笼顶实际标高。这些计算公式可以增强夯实挤密法的适用性。夯实挤密法适合使用吊装锤自由落下并对土层进行冲击和夯实，以确保软土路基不发生扩散。

2.5深层搅拌法

深层搅拌法是通过机械将水泥、石灰等固化剂送入软土地基内，与软土拌和反应，进而提高地基的整体性与承载能力。目前，深层搅拌法处治措施按照固化剂的干湿状态分为浆喷桩与粉喷桩。粉喷桩工艺流程是将干燥固化剂直接打入地基，相比浆喷桩省去水泥浆制备流程，工序简便，造价较低；浆喷桩工艺流程是先将固化剂拌和为流动状态，再压入地层，固化剂反应更为充分，单桩承载力较粉喷桩高，并且在固化剂拌和过程中可添加多种改性剂，如早强剂、防冻剂等，有效改善桩体耐久性与稳定性。粉喷桩适用于含水率较高的软土地基处治，施工简便，费用较低，其固化剂为干燥状态，当含水率＜18 %时不宜使用，此时固化剂反应效率降低明显，钻孔难度增加。浆喷桩应用范围较广，不受含水率限制，但相对工序复杂，费用较高。

结语

软基作为公路工程建设中常见的一类不良地质问题，往往直接决定着项目的质量、成本。本文对表层处理法、砂垫层法等常见软基处理方法做出了横向对比，同时以某项目为例探究了软基处理的主要流程及关键要点。实践表明，在合适的处理技术下，地基土的力学性质将得到显著的改善，为后续工程建设提供更加可靠的支持。

参考文献

[1]付丹,郭红仙,程晓辉,等.预应力锚索工作应力的检测方法—拉脱法的检测机制和试验研究［J］.岩土力学,2012,33（8）:2247-2252.

[2]罗斌,唐树名,程晓辉,等.锚下预应力反拉检测技术［J］.公路交通技术,2012（1）:12-14.

[3]袁博.斜拉索索力测试影响因素分析及模型修正方法研究［D］.西安:长安大学,2012.