软土路基处理在高速公路施工中的应用

熊亮

【摘 要】随着社会经济快速发展，社会对公路交通的需求也在日益提升。但是由于我国国土地质环境比较复杂，在实际建设过程中往往会遇到软路基的问题，如果不能有效地处理，不仅会影响公路的稳定，而且会导致公路运行中发生重大安全事故。据此，文章对高速公路软土路基常用的路基加固方法进行分析，并以某高速公路工程为研究案例，分析软土路基处理在高速公路工程中的具体应用。

【关键词】高速公路;软土路基;路基加固技术

【中图分类号】U416.1 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）08-0198-03

针对高速公路施工中的软土路基问题，如今常用的施工方法是换土法，此种方法虽然可以有效改善高速公路路基的力学性能，但在实际应用过程中会受地质环境等因素的限制，导致工程进度和成本受到严重影响。因此，在实际高速公路工程中，针对软土路基的处理，应结合高速公路工程的实际情况，合理选用不同的软土路基处理方法，在保障高速公路路基力学性能符合国家及行业标准的同时，降低工程成本，缩短工程周期，最终提高高速公路工程项目的整体经济效益。

1 软土路基的特点及影响分析

1.1 富水性

在施工作业中，富水性的主要特点为土壤的含水量大，施工材料土壤结合情况不理想，严重影响工程质量。富水性的路基结构，决定了路基结构的防渗性低，后期施工中易出现路基结构面沉降、结构裂缝等病害现象，对高速公路工程后期安全稳定应用和工程寿命造成较大影响。

1.2 孔隙率大

孔隙率大主要表现为土壤结构间孔隙较大，土壤呈现松散的特性，静荷载力不足，难以荷载上方施工物料，也难以安全进行应用机械设备的施工，增加施工难度，延缓施工进度，增大施工成本。

2 施工前期准备

2.1 技术准备

首先，由项目部负责人组织技术交底工作，关键是要明确质检评定标准、试验检验标准和施工工艺标准。其次，要对软土路基的专项施工方案进行审查，并审验土工的试验结果。最后，深入施工现场，核对各项技术数据信息。

项目部技术人员要充分熟悉设计图纸，充分理解设计意图，掌握施工技术，在进行路基换填施工的指导工作时，要严格遵循应用设计图纸与技术的标准和要求。

2.2 现场准备

对现场质检人员、安全管理人员、技术人员、施工人员进行培训。

确定路基换填的取料场，制定路线，方便材料运输;在换填前挖除不良土壤，并将不良土壤运输到弃土场，同时要在路基和换填的两侧开挖排水沟，以排除不良路基下的地下水，确保路基顺利开挖。

3 高速公路常用的软土路基处理方法

3.1 换土法

换土法也称换填法，是高速公路工程施工中最常用的软土路基加固处理方法。结合实际情况来看，换土法主要是将路基下方一定区域范围内实际承载能力相对较弱的土层置换为承载能力和耐腐蚀能力、耐久性能更强的路基材料，并通过碾压等方式压实，以改变软土层的承载能力，保证高速公路路基满足国家及行业标准要求。换土法在实际应用过程中需要着重关注换土层的厚度，并在实际换土作业过程中采用分层换土、分层碾压的方式，尤其是针对桥台台背部分的换土作业，更需要着重关注换土层厚度及实际承载能力，避免高速公路施工过程出现不均匀沉降等严重影响公路施工质量的问题 [1]。通常来说，高速公路工程换土作业时的每层松铺层厚度应小于20 cm，如此不仅可以有效消除路基换土碾压后的膨胀作用，还能够防止高速公路在实际应用过程出现冻胀情况，减少路基温度应力问题，进而增强高速公路的使用寿命及使用安全性。

此外，高速公路工程中换土法的应用还需要注意以下事项。

（1）适用范围。高速公路路基下方的软土层厚度小于3 m，若大于此数值，则不适宜采用换土法进行软土路基加固处理。

（2）材料要求。置换土中碎石的粒径应控制在19～63 mm，并且碎石的实际含泥量应控制在10%以下;置换土中的砂砾粒径应控制在10 mm以下，最佳砂砾材料为天然级配砂，并且实际材料选用应保證砂砾的实际含泥量低于5%;置换土中的石渣粒径应控制在100 mm以下，实际抗压强度高于30 MPa [2]。

（3）施工要点。在高速公路工程应用过程中，应先挖除路基下方的软土层，然后在挖除后的基底部分回填一层粒径较大的片石或者卵石，对基底回填层进行压实处理后，在基底回填层上摊铺符合设计标准的透水性材料，并在摊铺过程中采用分层摊铺方式，每层摊铺层的松铺厚度应小于20 cm [3]，同时在每次摊铺以后，对回填层进行压实处理，处理后的路基承载力应符合国家及行业标准。在对高速公路路堤进行换土作业时，若换土层厚度超过1.2 m，而且换土层最低处在地下水水位之上，那么可以换填承载能力较强的山皮土或者其他路堤同种材料，实际换填过程应将路堤边坡破角控制在0.5 m以内 [4]。

3.2 排水固结法

所谓排水固结法，就是通过向软弱路基区域施加预压荷载，将软土路基中的水分挤出，并通过预先埋设好的竖向排水井和盲沟将挤出的水进行排除，如此不仅可以有效减少路基层的含水量，还能够减少路基层的孔隙率，实现路基层的排水固结效果，提高路基层整体力学性能。结合实际情况来看，排水固结法适用于含水量较高的软弱路基区域，如沼泽、淤泥质土等，具体施工过程中应结合土层的厚度、含水量等诸多因素，科学确定排水固结法应用过程中的预压荷载及时间，保障高速公路软土路基处理成效的同时，降低施工成本。

3.3 砂桩挤密法

砂桩挤密法应用过程中要在软土路基层中通过钻机或者爆破等方式进行成孔，然后将砾石、卵石、碎石分层填入、分层捣实，进而形成砂桩，以对软土层进行挤密处理，提高软土层的承载能力。具体施工过程中，应确保砂桩填入材料的含泥量低于5%，实际应控制在50 mm以下 [5]。结合实际情况来看，砂桩挤密法多用于对路基承载力有较高要求，但整体结构相对松散的软土路基层处理路段。通过将质地坚硬的卵石和砂石，以分层挤压的方式与原来的软土路基进行层层融合，改造并优化了基础路基结构。在实际施工过程，砂桩挤密法的应用对于软土地基的排水能力提升、沉降质量控制及高速公路施工基础强度的提高有重要意义。

3.4 强夯法

强夯法就是将重锤提到高处，然后利用重力对软土路基层进行夯实，在夯实过程中，重锤对软土路基层产生相应的动应力，对软土路基层产生振动压实效果，进而综合提高路基层的综合承载能力 [6]。强夯法在软土路基施工中的应用，具有施工成本低、工艺简单、容易操作、施工效率高的优点。强夯法的应用对高速公路施工中软土路基的有效处理、工程施工进度的加快有重要作用。现阶段，由于强夯法具有操作简单、施工成本低等优势，其同换土法一样，成为当前高速公路软土路基层处理过程中的常用方法之一。不过，同其他方法一样，强夯法也有其使用局限性，其主要适用于软土层、碎石土层等含水量较低的不稳定路基层。

3.5 高压注浆法

从上文软土路基的基础结构性特点分析来看，静荷载力不足是软土地基的主要特点，因此以静荷载力不足的角度分析软土路基存在的问题，解决方式则是提升软土地基的结构强度，高压注浆法是一个非常实用的策略。高压注浆法是一种通过气压、液压等预制的水泥浆注入软土层，在注入过程中，水泥浆将会顺着软土层的孔隙流入软土层的各处，将软土层中的水分、空气挤出，水泥浆固结后对土层进行加固，并促使原本的软土路基层成为一个整体。相对于原本的软土路基层，经过高压注浆加固后的软土路基层不仅具有良好的承载能力，而且具有优秀的防水能力和耐腐蚀能力，可以有效提高高速公路的使用寿命，促使高速公路工程符合相应的国家和行业标准。结合实际情况来看，高压注浆法多用于整体结构较为松散的含水路基层，并且在实际应用过程中需要根据高速公路路基的实际情况，从渗透注浆、喷射注浆、劈裂注浆及压密注浆4种注浆方式中合理选择，保障路基层的综合性能。

3.6 深层搅拌法

所谓深层搅拌法就是利用特制的深层搅拌机将石灰、水泥等材料泵入路基深层，然后将这些材料与土层进行充分搅拌混合，促使土层与材料混合成类似混凝土的胶质结构，如此不仅可以通过相关材料对混凝土进行加固处理，还能够利用相关材料对软弱土层中的水分进行吸附，降低土层中的含水量，提高土層的承载能力 [7]。同时，相关材料与土层搅拌混合后形成的基础结构还具有较强的抗渗透和防沉降性能，进一步提高了路基的使用寿命和强度。

4 软土路基处理在高速公路工程中的具体应用

4.1 工程概况

根据国家及行业标准，某高速公路某段的设计路基承载力要求高于300 kPa，并且路边边坡设置有浆砌片石挡土墙和土钉墙复合式边坡防护加固。但在实际施工过程中，由于工程现场地质环境的限制，为有效控制路边边坡的开挖范围，相关设计均未按照标准进行，以至于高速公路实际承载能力受到严重影响，路边边坡稳定性也存在安全隐患，严重威胁行人及车辆的通行安全。

4.2 工程地质变化

在某高速公路工程项目中存在隧道段，此隧道段主要分为明洞段和削竹式洞门段两部分。原设计中的地质资料显示，施工区域内的路基为碎石路基，并且碎石的含水量相对较高，碎石层密度为中密-密实，碎石的粒径区间为20～40 mm，最大碎石粒径为100 mm，碎石的主要成分为火山石、火山砾岩，碎石中充填有粉质黏土，实际承载力符合设计标准要求。但在实际施工过程中发现，施工段碎石层下方存在素填土层，并在进一步勘测后发现施工段路基部分的碎石层下方还存在素填土层、粉质黏土层，两种土层均会在一定程度上影响高速公路路基的实际承载力，进而影响到高速公路的通行安全，具体情况如下。

素填土层：土层厚度为1.9～3.3 m，土层整体呈灰黑色，含水量相对较高，土层内部砂石含量约55%，砂石粒径区间为2～20 mm。土层中黏性土含量为20%～40%，大部分黏性土为回填土，整体分布较不均匀。在进行深入分析后发现，素填土层的整体承载性能相对较差，无法达到高速公路路基持力层的标准要求，综合现有的软土路基处理方法，最终选用换土法进行处理，并在计算后确定经过换土法处理后的路基符合设计要求。

粉质黏土层：施工段的粉质黏土层厚度约0.6 m，土层呈黄褐色，整体含水量相对较高，具有较强的可塑性。在实际勘察过程中发现，粉质黏土层的实际承载能力不符合高速公路路基的承载力需求，需要通过软土路基处理技术进行有效加固处理。

4.3 仰拱路基加固处理设计

施工段存在仰拱软弱路基情况，需要进行加固处理。在结合现场周边环境及地质水文条件后，最终确定在施工段仰拱软弱路基区域采用微型钢管桩进行加固处理。具体方案为先在仰拱路基区域通过挖掘机将碎石层下方的素填土进行挖除，挖除厚度为1 m左右。然后，在仰拱路基区域打下微型钢管注浆孔，具体注浆孔深度需要根据素填土和粉质黏性土的厚度进行综合确定。为保证后续加固效果，在该阶段中间留一部分钢管桩顶，在工程中留250 mm。

完成上述工作后，在注浆区域的顶面部分浇筑200 mm厚的混凝土层作为止浆层，在完成此阶段施工以后，微型钢管桩仍然需要有一部分留在止浆层外部，此部分微型钢管桩长度约为50 mm。之后，开展正式对微型钢管桩进行注浆施工，此阶段的注浆应采用单浆液水泥浆，并在实际注浆过程中根据工程区域的实际情况，科学控制注浆压力。施工段注浆过程中，水泥浆的注浆初压控制在1.0～1.5 MPa，为保障注浆加固成效，必须严格控制注浆压力和注浆速度。在完成注浆以后，在止浆层上方通过钢筋混凝土进行加固处理。注浆施工标准见表1。

5 结语

综上所述，如今可应用到高速公路工程中的软土路基处理技术日趋丰富，在实际应用过程中，为有效提高软土路基处理技术的应用成效，必须结合高速公路工程的实际情况，综合选用最佳的软土路基处理技术，延长高速公路的使用寿命，降低高速公路施工的整体成本，最终多维度地提高高速公路工程的整体经济效益。

参 考 文 献

[1]葛旭.软土路基处理技术在高速公路施工中的应用分析[J].建筑工程与管理，2019（3）：65-67.

[2]罗森.水泥深层搅拌桩在高速公路软土路基处理中的应用研究[J].城镇建设，2020（2）：155-156.

[3]姜春亮.高速公路软土路基施工技术及应用要点探讨[J].黑龙江交通科技，2020（10）：51，53.

[4]郭凯瑞.高速公路施工中的软土路基施工技术探讨[J].人民交通，2019（12）：72-73.

[5]杨晓月.软土路基处理技术在公路工程施工中的应用研究[J].工程建设与设计，2019（4）：209-210.

[6]魏德林.泊松曲线法及三维数值计算方法在高速公路软土路基最终沉降计算中的应用[J].华北科技学院学报，2019（3）：106-112.

[7]刘郁辉.高速公路施工中软土路基的难点及改进措施[J].建筑·建材·装饰，2019（23）：91，98.