高速公路工程施工中软基处理关键技术

徐小林

中交二航局第六工程分公司，湖北 武汉 430000

软基处理技术是高速公路工程中的核心技术，地基换填、表层排水、加固是软基处理技术的关键内容，施工方需要在高速公路施工方案设计中，规范软基处理施工流程，加强各环节质量控制，从而有效预防地面开裂、地基不均匀沉降等软土路基质量通病，提升高速公路工程建设水平。

1 工程概况

某高速公路工程，K61+130～K61+335路段位于该地区203省道某城市外围村庄。路基周边地貌为田地，地势较为平坦，但存在软基路段，需在施工前期开挖淤泥14760m3，换填相同数量的透水性材料，路堤设计宽度为50cm，两侧横坡斜度为2%。该公路工程路段内，每段软土路基总长度为205m，为及时完成开挖淤泥、换填透水性材料等工作，施工方提前设计了尺寸为80cm×90cm的临时排水沟，完善了软基处理流程，使该工程项目顺利竣工。

2 高速公路软土路基的特点

高速公路是连接各地区的重要交通设施，但在高速公路工程建设中，分布于沿河、沿海等地带的工程项目，其施工场地内的土层结构在水流作用下，内部土质成分复杂，泥沙颗粒沉淀现象突出，最终形成沉降难以控制的软土路基[1]。相较于普通地基，软土路基具有空隙率大、流动性强、抗剪强度弱等特点。首先，软土路基空隙率较大，孔隙比为1∶2，由粉土、黏土颗粒组成，含水量高，约为37%～78%，内部复杂成分多，整体形态为絮状，流动性明显。其次，据了解，上述工程项目中软土路基抗剪强度为18kPa，而根据相关调查，软土路基抗剪强度普遍低于20kPa，且地基内内摩擦角较小，容易导致路基在荷载作用的影响下产生不均匀沉降现象。最后，软土路基结构清晰，在受到振动、挤压等作用力后，各结构衔接处会受到破坏，路基强度、稳定性受损。

3 高速公路软土路基的危害性

3.1 路面沉降

高速公路在处理软土路基过程中，若采用的关键技术无效，施工质量控制不到位，则会在公路工程投入施工后诱发不均匀沉降风险。通常情况下，软土路基中，各路段过渡部分的路面沉降现象明显，具体表现在路基结构中核心材料会在雨雪、高温天气中被扰动，导致路面沉降、变形问题加剧。与此同时，软土路基使用过程中，地基结构会在外部压力作用下，加快路面沉降速度，增加高速公路软土路基安全风险[2]。

3.2 路面开裂

软土路基还会导致路面出现开裂现象，比如在高速公路软土地基处理中，地基沉降现象不断严重后，路基结构中缝隙量上升，空隙率增大。若施工方未能在软土路基处理中有效控制软土地基施工中的填料、碾压等工艺，则易造成路面开裂问题，使高速公路质量风险突出。

4 高速公路工程施工中软基处理关键技术要点

4.1 换填铺垫技术

高速公路工程施工中，软基具有基层厚、含水量高、土层松软等特点，因此在软基处理前期，应及时开挖淤泥，换填适用于高速公路的粗集料。换填材料基础上，施工人员可采用换填铺垫技术，利用粗砂、中砂等具有较高级配的粗集料改变软土地基不均匀系数，使其不均匀系数低于5，同时可控制其空隙率[3]。铺垫砂层时，应按照软基内粉土特点，采用多层砂、双层砂的铺垫模式，系统处理软土路基表层施工，使路基基层材料具有较强的抗剪强度、韧性，可满足高速公路应用中的抗压要求。除此之外，若软土路基中材料铺垫不到位，则会导致路基沉降现象严重，需要施工方在粗集料铺垫中严格控制其均匀性，增强软土路基承载能力。

4.2 表层排水技术

黏性土、粉土是软土路基表层的主要组成结构，在高速公路工程中进行软基处理时，施工方仍需根据土质情况使用恰当的添加剂，使路基表层具有合适的压缩性、抗剪强度。为此，施工方可基于表层排水技术，优化软基处理中的排水设计，但是在开挖排水沟前期，还需确保软基土质结构的稳定性。一方面，施工人员可借助熟石灰、生石灰、水泥等材料，促使软基内土壤凝固，路基结构中各材料固结后，方可对软土路基进行排水设计[4]。另一方面，施工人员在检测软土路基土质成分、地质特点后，可开挖符合项目需求的排水沟，水沟截面宽度为50cm，深度为60～ 100cm。

4.3 加固技术

加固技术同样是高速公路工程中软基处理的关键技术，可应用于软基加固的施工方法有竖向排水固结法、水泥桩搅拌加固技术等。对于软土层较厚且软基换填后材料处于饱和状态的高速公路工程项目，可在施工中应用竖向排水固结法，该方法的基本原理是设置垂直排水井，并利用加压技术以及推载预压、真空预压等排水固结技术，改善软基内部结构中的排水条件，将软基内水分排出。同时在控制软基含水量过程中，对高速公路施工中软土路基实施抽气处理，以此加强路基的抗剪能力[5]。水泥搅拌桩加固技术，具体施工原理是基于水泥材料本身的物理、化学性质，应用高速公路加固设备，将配制后的水泥材料灌注在软基土层结构中，使其在搅拌后与路基融合，且在水解水化后转变为“凝胶体”状态，以此增强软基稳定性，确保其整体强度。在软基处理中使用该技术时，需重点做好以下工作：其一，桩机定位结束后，应将打桩机设置在指定桩位，随后开启搅拌机，使该设备向下切土，抵达设计深度后，在水泥搅拌桩内持续喷浆，搅拌时间应大于10s；其二，提升搅拌机，使搅拌机叶片从反向、正向方向分别旋转，直到超过桩顶50cm；其三，在水泥搅拌桩顶的1.5cm处进行二次喷浆，转移打桩机，清理叶片及钻杆。在施工过程中，若存在意外断浆情况，应在3h内补喷，重复喷浆100cm后方可检测水泥搅拌桩加固效果。

4.4 振动挤密技术

对于高速公路施工中软基处理技术中的振动挤密工艺，其主要作用在于确保软基深层土密实性，具体技术要点如下：首先，选用参数适宜的打桩机，冲击软基上的砂桩，待砂桩被松散后，将其围成填补砂料的形状，随后通过震动成孔技术，改变软基结构内的土体密度，使其具有较强的稳定性，以此提升软基结构的承载能力[6]。其次，通过改变软基的密实度，使地基沉降风险得到控制，为发挥该技术的实践价值，仍需加强振动挤密环节的质量管理。例如在加固砂桩时，应根据软基内应力扩散规律，适当扩宽路基、软基表层。最后，振动挤密后，需通过砂桩加固的方式，提升软基承载力，具体施工时，相关人员可将桩径控制在20～30cm，排列形式为梅花形，桩间距为桩直径的3倍或5倍。

4.5 软基强夯技术

软基强夯是高速公路软基处理的核心技术，在我国高速公路工程建设中，强夯法可应用在黏性土、砂石等多种地基成分的处理中，可有效增强地基强度，控制其压缩性，改善软土地基的基本性能，保障高速公路工程施工质量。然而在软基强夯技术实践中，其基本原理是借助起重机、夯锤等大型机械设备下落时生成的挤压力，强化软基密度。但是由于强夯法在具体应用中，容易面临泥浆分散、软基坚实度控制难度大等风险，因此需要施工方严格控制软基强夯技术流程。

首先，强夯过程中，应合理选用规格为100～400kN、最大重量为2000kN的重锤。其在下落距离为5～35m时，可对软土路基造成一定冲击力，以此降低高速公路施工中软土路基的压缩性，改变其振动液化参数，起到加固软土地基的作用。该方法适用于由黏性土、粉土组成的软基施工，软基结构中单层强夯深度约为11m，对于提高地基压缩模量，减少软基孔隙比意义重大。其次，应用强夯法可改变软基处理中软基结构的膨胀性、湿陷性等关键参数，基本承载力符合高速公路质量控制要求。最后，若高速公路施工中，软基结构中地下水较浅，则应提前在软基上铺设0.5～1.5m厚的碎石、矿渣、砂砾石，石料粒径不得大于10cm。铺设垫层材料时，应避免材料过厚、过薄，原因在于采用软基强夯技术时，垫层厚度会直接影响重锤底部的扩散动应力，影响其加固作用。

5 结束语

综上所述，软基处理是高速公路工程中的重要环节，其处理效果直接影响高速公路施工质量。因此，把握高速公路软基处理关键技术要点，可有效增强软土路基抗剪强度，降低其空隙率，保障高速公路路基施工质量。在具体施工环节中，施工方需基于工程项目各项施工参数，合理选择路基填料，持续完善软基处理方案，为我国交通体系的完善创造有利条件。