高速公路软土路基施工技术分析

2022-10-18刘书景

运输经理世界 2022年10期

刘书景

（抚州市东临环城高速公路有限公司，江西抚州344000）

0 引言

高速公路对我国国民经济的总体发展有至关重要的作用。高速公路是我国基础设施的重要组成部分，能够为居民的日常交通出行以及基础物资运输提供极大的便利，是我国各地区经济发展的重要保障。在高速公路施工中常会遇到软土路基，若是对其处理不当，会影响工程质量。因此，需要对软土路基施工技术进行研究，保证高速公路工程整体施工质量，以不断提升我国高速公路建设水平，促进国民经济发展。

1 软土路基概述

软土路基是高速公路施工中常见的特殊路基之一。软土主要由黏性土、松散砂、淤泥等成分构成，这种特殊土质在我国部分降雨量较大、气候较为湿润的地区比较常见，如河流沿岸及沼泽周边等。软土具有含水量大、荷载性弱、易沉降、抗剪切能力差等特性，极大地提高了高速公路路基施工的难度。

在软土路基施工中，若是对实际路基情况把握不明或对软土路基地段的处理不到位，极易影响工程整体质量，如软土路基抗剪力与路面外负荷失衡，导致高速公路路面出现裂缝、塌陷乃至塌方等。因此，相关施工单位在进行软土路基路段施工时，应采取相应的施工工艺对软土路基路段进行相应的处理，进而提升高速公路工程整体施工质量。

2 软土路基特点

2.1 富水性

富水性是软土路基的主要特点之一。调查研究显示，目前我国软土路基的含水量多在35%～85%之间，部分地区的软土路基含水量超过100%。过高的含水量会降低路基的稳定性，且会大大提高施工难度，影响施工效率及质量。另外，由于软土地质的水含量较高，在高速公路建设过程中，地基结构的防渗工作也很难顺利开展。软土路基地段的高速公路时常会出现路基渗水、路基结构塌陷、路基结构面沉降等病害现象，这些问题不仅会增加施工成本、拖慢施工进度，还会影响高速公路的整体使用寿命及使用安全性。

2.2 荷载性能弱

路基的荷载性能是关系到高速公路最终运输能力及使用寿命的重要因素。由于软土的孔隙率较大、土壤结构松散，其内部结构很容易因震动、挤压、受力等因素受到破坏，从而出现变形甚至流动，这便会严重影响软土路基路段高速公路的运输能力，还有可能因为不均匀沉降导致路面崎岖或产生裂缝。软土路基的压缩模量通常在4Pa以上，其压缩性会随液限指数的变化而变化，即液限指数提升，则软土的压缩性随之提升。因此，需要对软土土质进行一定的处理，提高路基的稳定性，进而保证高速公路的荷载能力及运输能力。

2.3 抗剪切能力差

相关经验及调查研究结果表明，如果不对软土路基进行排水处理，其抗剪强度便难以达到20MPa，其内部摩擦角度基本在20～35之间。这主要是由于软土主要由松散土层、松散砂层、泥炭等成分构成，其内部结构较为松散、间隙较大，在受到较大的剪切力时极易出现变形、偏移等现象，会导致路基出现不同程度的变形或偏移，使高速公路的整体稳定性及安全性无法得到保障。

3 现阶段软土路基施工常见问题

3.1 软土路基施工水平整体较低

目前，在高速公路施工中，软土路基施工仍然是一大难题。虽然当前已有较为先进、科学的软土路基施工技术，但部分施工企业综合考量施工成本后，仍会采用传统工艺进行施工。部分施工企业虽然引进了先进的技术手段，但由于缺乏专业的指导及先进的技术使用经验，在实际施工中仍会存在一定的不足。综合来讲，目前软土路基的整体施工水平仍不甚理想，而施工水平欠缺会导致高速公路整体施工质量难以得到保障，除了可能出现资源浪费、工期拖延等问题，还可能导致高速公路软土路基路段后期出现沉降、裂缝、偏离等现象，甚至会引发交通事故。因此，提升软土路基整体施工水平刻不容缓。

3.2 软土路基施工缺乏科学指导

高速公路实际施工环节普遍存在缺乏科学指导的现象。现阶段，在高速公路工程中，无论是在施工计划制定环节，还是在实际施工技术应用方面，施工团队多是依靠经验，施工过程缺乏系统、科学的理论指导。在遇到软土路基等特殊情况时，公路施工团队往往不能制定出最精准、科学的施工方案，这会使高速公路的最终建设质量受到影响。由于高速公路施工具有较强的时间跨度与空间跨度，所面对的路基情况也十分多样，所以施工团队应该以充足的实践经验与科学的理论指导为制定施工计划的基础，再根据实际施工需求以及施工环境对施工计划进行优化、改进，并对施工过程中可能遇到的风险及隐患等进行预判及规避。

3.3 施工人员素养有待提升

由于软土土质具有荷载性能弱、含水量大、抗剪切能力差等特点，使得软土路基施工的难度较大、耗费时间较长、施工技术也较为复杂，对相关施工人员的专业能力及职业素养等提出了较高的要求。在软土路基施工中，需要施工人员具备充足的理论知识与丰富的工作经验，能够对复杂的土质情况进行较为精准的判断，同时需要管理人员具备较强的责任意识与专业能力，这样才能切实保证高速公路整体工程质量。而目前，在软土路基施工中，仍存在因相关工作人员及管理人员专业能力及职业素养不足、未能精准把控路段环境及实际施工情况而导致的质量问题。

3.4 软土路基施工整体难度较大

软土路基的实际施工质量，除了受施工团队技术水平、专业能力及职业素养等主观因素的影响，还受地质环境、气候及外部温度等因素的影响。考虑到软土路基施工过程中及工程完成后，可能出现不均匀沉降问题，施工团队应在实际施工之前就做好沉降预判工作，并采用科学、有效的方式对软土路基进行处理。另外，在软土路基施工过程中，也可能因对土质实际情况判断不明、施工操作不当、施工计划与实际环境不匹配等，出现路基滑坡现象。为避免以上问题，施工团队在制定施工计划及实际施工时，应当对自身施工水平及外部环境因素等进行综合考量，并对可能出现的风险及问题进行预判与规避，通过充足的准备以及细致的施工，为软土路基路段高速公路的整体质量提供保障。

4 软土路基施工实际应用技术分析

4.1 排水固结法

排水固结法简单来说就是在软土路基表面增加砂垫层，构成排水结构，再通过加载预压等方式，将软土路基的含水量控制在合理范围，从而提升软土路基的荷载强度。一般情况下，如果排水需求较低，可以仅增加水平排水结构，如果排水需求较高，还需要在水平排水结构的基础上，在砂井处设置竖向排水结构。

4.1.1 水平排水垫层

在设置水平排水垫层时，应选用具有良好透水性的铺垫材料，如中粗砂材料，同时要注意将材料的黏聚力控制在3%左右，还要控制好排水垫层的整体渗透系数，使其整体渗透系数能够始终保持在规定范围内。

4.1.2 竖向排水垫层

竖向垂直排水法主要是通过设置砂井等方式实现排水。设置砂井可以使软土路基内的水分被逐步排出，实现均匀沉降，进而提升软土强度。基于竖向排水垫层的特点，其可以应用在降水较少的区域。

4.2 水泥搅拌桩

水泥搅拌桩是软土路基路段施工中的常见技术，该技术主要适用于以淤泥粉土为主要成分的软土路基，其原理是使用固化剂对软土结构进行调整，提高其整体稳定性。使用相应的机械设备将水泥注射到需要处理的软土路基内部，并通过搅拌的形式将水泥固化剂与路基软土进行结合，使其能够通过水化反应和水解反应形成凝胶颗粒，进而提升软土路基的荷载力及强度。

水泥搅拌桩技术的优势在于不会产生施工垃圾、作业期间产生的噪声及震动也比较小，不会对环境造成太大影响。在对软土路基进行正确判断的前提下，合理应用该技术，能够达到有效的处理效果，使软土路基的荷载力得到大幅度提升。在实际应用水泥搅拌桩技术前，必须先对软土的组成情况进行判断，只有明确的软土组成成分，进而明确固化剂的选择及用量，才能真正发挥水泥搅拌桩技术的实际作用。并且，在实际施工前要对设备进行检测及维修，避免在施工环节出现卡管、喷浆堵塞等问题，保证施工顺利进行。

4.3 填充置换技术

填充置换技术简单来说就是将承载力较弱、容易变形的软土挖除，再填充其他优质土壤，从而提升土壤的强度及抗剪切性能。在实际操作中，可根据软土的实际情况及施工要求选择适宜的土壤或碎石进行填充置换。在填充置换施工过程中，应严格按照计划及规定选择回填材料并压实。路基压实度与换填材料要求可参考表1。

表1 路基压实度与换填材料要求

4.4 抛石挤淤技术

抛石挤淤技术，简单来说就是向软土路基的淤泥层表面填充大量石料，通过石料挤开淤泥，进而提高软土的承载力及强度。该技术所采用的石料一般为尺寸在15～30cm之间的碎石。抛石挤淤技术多应用于表面无硬壳、厚度较薄、整体质地较稀且厚度不超过3m的软土，如洼地。由于抛石挤淤法不需要耗费大量的人力及时间成本进行挖淤或抽水，因此较受施工团队的青睐。在应用该施工技术前，相关施工人员应对施工现场的地质情况及气候条件等进行调研与分析，如果存在因大量降雨导致的上层滞水现象，还需采取其他处理措施。

4.5 真空预压技术

采用真空预压技术，要先在软土路基中设置竖向排水通道，然后在软土路基表面铺设砂垫层，再在砂垫层上设置不透气封闭膜。完成以上步骤设置后，便可通过预先设置的排水通道进行抽真空处理，使封闭膜下形成负压状态，进而提高软土路基的强度。该施工技术的优势在于成本较低、工期较短且不会对环境造成污染，但该技术目前处于起步阶段，尚未取得较好的推广成效。

4.6 强夯技术

强夯技术也是目前常用的软土路基处理技术之一。其原理是通过重复夯实作业对软土进行压密处理，从而提升路基的强度及承载力。通过起重机吊起重锤，使重锤进行自由落体，从而对软土表面进行强夯。该技术的优势是成本低廉、工艺简单、效率较高，但不适用于对饱和粉土及黏性土的处理。

5 软土路基施工改善策略分析

5.1 完善前期准备工作

由于不同地区的气候类型及软土壤的组成结构等存在差异，所以需要针对不同的软土采用不同的技术方式。在正式施工之前，施工团队需要对施工路段进行勘测，并根据勘测结果制定针对性的施工方案。在对软土路基地段进行勘测时，应保证勘测数据的准确性，再根据实际的勘测数据进行建模分析，综合工程建设要求、区域特征、未来规划等因素，不断优化施工方案，最终制定出符合工程实际需要且科学有效的施工方案，最大程度地保证高速公路建设质量。

5.2 加强对施工环节的监管

高速公路工程的施工工序较为复杂，施工参与人员较多且人员素质参差不齐，工程造价成本较高，合理有效的监管策略是保证高速公路施工高质、高效开展的关键。在实际施工环节，若是监管不力，很容易影响工程质量、降低施工效率。因此，施工企业需要对施工过程进行有效的监管，可以聘请第三方监管公司进行施工监管，也可以设置多方联合监管小组，通过权力制衡实现有效的监管，还可以通过先进的卫星技术设备进行远程监管，为高速公路施工质量提供保障。