高速公路软土地基处理施工技术探讨

高速公路软土地基处理施工技术探讨

刘文斌

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摘要：高速公路施工中软土地基的处理是保证道路稳定性与耐久性至关重要的环节。软土地基一般是指水含量较多，压缩性较大，承载力较小的土层。为了解决这一难题，文章对各种施工技术进行了论述，其中主要有换填法，排水固结法，深层搅拌法和预压法。这些方法都是利用物理或者化学手段来改良土质、增加地基承载力、减小沉降、保证高速公路长期安全运营。并对加固材料及设备选型进行探讨，突出技术选型的科学性及经济性。

关键词：高速公路；软土地基；地基处理；施工技术

引言

在我国高速公路建设飞速发展的今天，人们对于道路质量提出了更高的要求。软土地基由于具有特殊物理、力学性质而成为高速公路稳定性、耐久性的关键。软土地基处理技术在高速公路施工过程中的选择与运用与施工成本，施工周期以及后期养护等都有着直接的联系。所以对软土地基的处理技术进行深入的研究与探讨对提升高速公路的建设水平有着非常重要的作用。

1.高速公路软土地基的定义与特点

高速公路软土地基是在高速公路施工中遇到的工程性质较为特殊的地基。其定义重点是淤泥，淤泥质土，冲填土，杂填土等高压缩性土层构成的地基。软土地基呈现出一系列显著特点，首先是它天然含水量较高，通常远远超出液限而使得地基呈现出较大的流变性和触变性。其次，软土地基压缩性较大，在外荷载的作用下容易产生较大的沉降变形和较长的沉降时间。再者它的抗剪强度低，导致地基承载能力相对较弱，在工程建设中需要特别注意稳定性。此外，软土地基的透水性较差，水分难以快速排出，这将影响地基的固结和强度的增长。还有，它具有明显的结构性，一旦受到扰动，其强度会显著降低。这些特点使得高速公路软土地基的建设面临诸多挑战，需要采取针对性的处理措施，以确保工程质量和安全。

2.高速公路软土地基处理施工技术应用

2.1 换填法

在高速公路软土地基处理当中，换填法属于比较常见的一种。这种方法就是把基础底面下一定范围的软弱土层开挖出来，再回填一些强度高，压缩性低，性质稳定的物质，如砂质土，碎石，灰土和素土，分层压实到设计所需密实度。在实际操作中，通常会根据软土层的厚度和工程需求来确定换填的深度，通常是在0.5米到3米的范围内。如遇浅层软弱土而厚度又很小时，可将其全部开挖出来，换填适当的物质；且在软弱土层较粗的情况下，则可能需结合具体情况进行分段换填。选择合适的换填材料也是非常关键的，通常砂垫层的厚度应在30厘米到50厘米之间，而碎石垫层的粒径应控制在20毫米到60毫米的范围内。采用换填法可在改善地基排水条件和加强地基稳定性的前提下有效地提高地基承载能力和减小沉降变形。在施工过程中，要对换填材料质量及施工工艺进行严格把控，以保证换填效果符合预期要求。

2.2 排水固结法

排水固结法这一技术的核心是在地基上安装排水系统，例如砂井和塑料排水板，以加快软土地基的水分排放，并在此过程中施加外部的荷载，促使基础固结沉降以增加其强度与稳定性。塑料排水板之间的距离通常在1米到2米之间，而其深度则是基于软土层的厚度来确定的，通常需要穿越整个软土层。排水固结时，加载速率也需按工程要求进行合理的安排，以免加载过快造成地基失稳。比如可以通过分级加载，在每级加载之后要做一定时间的固结观测并在地基趋于稳定之后再做下级加载等。排水系统设计与施工质量的好坏，直接关系到排水固结法施工的成效。应保证排水通道通畅，以免阻塞等。同时应严密监测地基加载过程中的变形，并及时对加载方案进行调整，保证地基处理安全有效。排水固结处理之后，地基沉降量能够得到有效地控制，地基承载能力能够显著增强，从而为高速公路安全平稳运营提供了强有力的保障。

2.3 深层搅拌法

深层搅拌法是利用专门设计的深层搅拌机在软土地基中深度工作。施工时把水泥，石灰和其他固化剂强行拌入地基土。搅拌机搅拌叶片按一定速度转动深入地基后，转速一般需维持在每分钟40~80转间，本发明能够保证充分混合，使得固化剂在软土中经过一系列复杂物理化学反应后，逐步形成有一定强度，整体性以及水稳定性好的柱状加固体。例如，在处理淤泥质土时，可能需要适当增加固化剂的比例，通常可以达到被加固土的15%至25%的重量，以确保加固的效果。施工中应准确控制桩位以保证搅拌桩能够均匀地分布于待加固部位。搅拌深度应视软土层厚度而定，应贯穿软土层乃至硬土层某一深度才能提供充分承载支撑。深层搅拌法可以显著改善软土地基工程性质、有效降低地基沉降变形、增强地基抗剪强度等，从而为高速公路稳定施工及后续安全运营打下坚实的基础。

2.4 预压法

预压法在高速公路软土地基处理方面是一种应用较为普遍的技术手段。此法的核心是地基加载预压作业。通过施加某种荷载使地基土提前经历绝大部分沉降过程以提高强度与稳定性。预压荷载的数值需要经过精细的设计，通常是设计荷载的1.3倍到1.8倍，具体的数值应根据软土地基的特性和工程的实际需求来精确确定。预压时间又是至关重要的因素，短的几个月，长的有跨年的危险。预压时必须对地基沉降进行密切监测，可以通过专业沉降监测仪器实时采集沉降数据，如果发现异常沉降或者侧向位移，应及时进行原因分析和预压方案调整。当使用堆载预压技术时，堆载的方法必须是科学且合适的，其高度通常应控制在2米到4米的范围内，并且需要按照不同层次逐渐进行堆载，每一层的厚度都要根据地基土的承载力和稳定性进行精细的规划。如果使用真空预压则对真空设备性能有很高的要求，为了保证密封膜能够有效地隔绝空气和稳定真空度一般应保持在60kPa~120kPa范围内。通过适当应用预压法能够在很大程度上减少软土地基后续沉降，使得地基有足够承载能力，从而满足高速公路施工需要。

2.5 加固材料与设备选择

高速公路软土地基处理时加固材料和设备的选择是关键。对于加固材料来说，水泥这一常用固化剂的好坏直接关系到处理效果的好坏。应选用标号较高，质量稳定，如标号在52.5或更高者，强度、安定性及其他指标均应达到严格规范要求。另外，还包括土工合成材料如强度高，耐腐蚀性好的土工格栅，能够有效地进行过滤与分离的土工布等等，其力学性能与耐久性应符合具体项目的要求。从设备上看，深层搅拌机属于关键设备，它的动力大小应能够适应各种深度、各种尺度软土地基的处理，搅拌叶片设计应合理才能保证混合均匀、充分。在选择压路机时，我们还需要考虑其载重和压实的效果，一般来说,20吨到36吨的压路机是比较理想的选择。也有抽真空用装置，真空度产生及保持能力应可靠。在此基础上，我们还需深入思考设备的使用便利性、维护的费用以及其与其他工序之间的协同效应。实际项目中需要考虑到软土地基具体情况，工程质量要求以及经济成本等等诸多因素，并经过认真分析比较，为了能够筛选出最适合的加固材料与装备，保证软土地基的处理能够高效开展并实现理想效果。

结束语

高速公路软土地基处理技术选择与应用是保证公路安全，稳定与耐久性的重点。通过换填法，排水固结法，深层搅拌法和预压法的综合应用，并结合加固材料和设备的科学选用，可有效地提高软土地基工程性能，从而为高速公路施工奠定了坚实基础。在今后的发展过程中，伴随着科学技术的不断进步以及新材料的不断使用，软土地基处理技术会变得更加多样，效率也会越来越高，从而给我国高速公路建设带来更加有力的技术支撑。

参考文献

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