浅谈高速公路施工中软基处理关键技术

党广范 中铁二十三局集团第三工程有限公司

1 前言

在国家的大力支持下，我国的高速公路建设工程数量不断增多，通车里程不断增长，极大地推动了各地社会经济的发展，方便了人民群众的出行。高速公路一般会建设在地形复杂、地质条件多变的环境中，软土地基是高速公路施工中经常会遇到的问题，其不仅会降低高速公路建设工程的施工效率，还会导致高速公路发生病害，缩短使用年限，降低工程效益。因此，必须要加强对高速公路软土地基处理技术问题的研究，以便为进一步提升高速公路的耐久性、安全性、稳定性以及牢固性等提供参考。

2 软土地基的特点

2.1 软土地基概述

软土地基是一种地质形式，是指以滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的强度低、具有较高压缩量的软弱土层。在软土地基中，经常会含有一定的有机物质，有时还会出现少量的泥炭层。由于软土天然含水量高、孔隙比大，因而其强度低、沉隐量大、压缩性高、抗剪强度低，同时，还具有蠕变性、触变性等特殊工程地质性质，极易受到扰动。一旦受到震动或挤压后，其强度也会明显降低。如果处理不当，就会给工程建设带来很大的危害。高速公路一般都建设在野外、崎岖等地，施工中遇到的软质地基类型，大多是风化松散的岩石、砂土或黏土等，也有一些人工填土或者淤泥。其厚度分布不均匀，具体所含的成分也非常复杂，物理性状上都具有结构松散、不够稳定、含水率高等特点。为避免因软基处理不当发生问题，保证高速公路工程基础结构荷载顺利传递，就需要应用技术手段对软基层的物理结构和状态进行改善，以免发生路基、边坡失稳、路面结构损坏等情况。这就需要工程施工单位结合实际情况，有针对性地对软土地基进行处理，以提升软土地基的稳定性和强度，保证高速公路的施工质量。

2.2 高速公路工程软基处理要点

第一，土壤含水率高。在高速公路路基建设过程中，如果土壤的含水率高，就会降低工程施工质量，同时，地下水也会对高速公路的路基稳定性有一定的影响，这就需要严格控制软基土壤的含水率。

第二，开裂现象。由于软基的土壤一般沉降量都相对较大，土层孔隙比也大，施工过程中就会导致高速公路路基发生沉降，影响工程质量。在工程建设完毕投入运营后，高速公路路基也会发生不均匀沉降，最终使得高速公路出现路面开裂等问题。

第三，沉降程度不一。因为地理因素的影响，高速公路不同路段的软土的结构、含水率以及粉砂等情况都存在差异，而且，不同路段的水文分布、地形水平度、土层中间组分也不同，这就极大地影响地基土壤的沉降，进而影响高速公路的施工质量与进度。

3 高速公路工程施工中软基处理关键技术

软基问题会极大地影响高速公路工程施工，因为软基在静载下，其压缩和沉降空间都是比较大的，而高速公路施工中，路面静载会不断加大，这就会导致软基发生不均匀沉降，使得路基、路面结构出现裂隙或失稳。同时，软基所处区域的地下水水位相对于其他区域来说偏高，就会导致地基土层含水率比较高，而承载力比较低，会严重影响桩基、路堑等的施工效率与质量，降低路基和路面结构的稳定性与耐久性。能否对软质地基进行有效处理，成为影响高速公路工程建设质量的重要因素。

3.1 添加剂和表层排水技术

在高速公路软土地基中，适当使用水泥等添加剂，可以有效降低软土黏度。因为添加剂与软土路基土壤充分融合后，土壤中的含水量就会减少，还会提高土壤的固结效应，从而有效缩短土壤固结时间，使软土路基整体的稳定性得到大幅提升。表层排水技术也是高速公路软土地基处理常用的技术，其通过对土壤表层排水功能改善，可以将地表水尽快排除，保证施工机械正常运行，也减少工程建成后的路面积水。含水率偏高是高速公路软质基底容易发生沉降变形的主要原因，这也会导致其承载力不足。如果排除其中的水分，就能将岩土颗粒间的孔隙进行压缩，使其在自重与外力作用下变得挤嵌密实，从而形成相对稳固的整体结构。在开挖沟槽时，回填所用的材料应当是性能良好的砂石，为了进一步提高软土地基处理的整体效果，还要同步进行预应力管桩技术施工，通过这些措施，可使高速公路施工质量得到整体提高。

3.2 铺垫材料及铺砂垫层技术

为使高速公路软土地基排水固结性能得到优化，就需要应用铺砂垫层方法，来加快排水固结整体速度，提升地下水排水效果。通过这种措施，还能快速减少软土中的水分，确保软土地基抗剪强度增强。这是最简便有效的软基处理方法，能使基底更加稳定和密实，降低基底的含水率，减少水分对路基与路面结构的侵蚀和影响，增强路基承载力和稳定性。选择铺垫材料、砂石时，应当选择平均颗粒不均匀的砂石，尽可能地选择中砂或者粗砂。此外，土工织物也是高速公路软土地基常用的铺垫材料，选择时应重视考量材料的抗拉性能，以保证软土地基强度和抗拉力得到提高。施工过程中，要依据土层结构和周边环境特点选择合适的填料，科学控制碎石等材料的级配，如果有需要，还应铺设土工格栅或土工布，再进行碾压，使之变得更加密实，这样可以提高软质基底的力学性能，起到抗渗、隔离的作用。

3.3 动态夯实技术

该种技术就是通过对地基结构进行高强度冲击，以达到夯实加固、挤压路基周边浮土的目的。动态夯实技术主要分为三类：一是动态替换。这种形式可分为桩替换和整体替换两种，通过替换废渣、碎石、灰土等低压缩材料，可以将路堤浮土夯实，再浇筑砂砾和砾石桩，就能提升路基稳定性。二是动态合并。夯实带来的强大冲击力可破坏土层结构，使土层结构中的水充分排出，进而达到凝固软土的目标。三是动态压实。由于土层与地基之间会存在一定的微小距离，通过动态压实，就会提高路基强度。

3.4 深层土振动挤密技术

通过对软土地基的深层土进行振动挤密，能够提高土壤的密实度，增强基底承载力，保证土壤的固结效率。这种方法适用于15m以下厚度的软基处理，利用打桩机来冲散人工填土或者砂性土，并且通过高速振动成孔的方式提高砂料灌填构成形状。在深层土振动的过程中，为了保证砂性土紧密的效果或者是提高振密的作用，必须要增强土体的密度，促进砂土稳定性和承载能力的不断改良，这样也可以有效避免沉降地基的产生，消除深层土液化的问题，减少软土地基湿陷性的问题。在工程实践的过程中通过挤密砂桩技术，在挤密砂土地基中能够更好地改善软土地基的整体性能，通过联合预压法的方式，也可以提高软基的整体质量，在施工后应检测复合地基的承载力。

3.5 水泥搅拌桩加固技术

这种方式是当前最可靠和高效的软基处理技术，可在几乎所有类型的软质地基加固施工中进行应用。其依据是水泥加固物理化学反应，将水泥喷入软土地基中，通过机械设备进行不同深度的搅拌，以增强水泥基土中水解水化反应的质量，再通过凝胶体来提高结构的稳定性，形成密度较高的复合地基。在水泥搅拌桩加固基础施工过程中，主要有粉喷法和浆喷法两种，粉喷法非常适合用于含水量≥30%的软土地基，浆喷法的应用范围更加广泛，而且施工快捷简单，质量较高。在施工前，需要进行全面、深入的水文与工程地质勘查和分析，根据分析结果，合理设计施工工艺。

4 结语

综上所述，高速公路工程施工沿线地基土质多变，软土地基是高速公路工程施工中常见的情况。为保证高速公路工程施工质量，必须要结合实际情况，合理应用软土地基处理关键技术，以提高地基强度和路面稳定性，保障高速公路工程施工的整体质量。在实践中，应基于全面地质勘查与实验分析确定施工技术方案，按照试验段施工与实验获得的参数严格管理现场施工，确保软基处理效果达到预期。