高速公路施工中软土地基加固技术应用分析

杨志明

（云南阳光道桥股份有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

路基是高速公路的关键组成部分，承受着岩土自重、路面重力以及行驶车辆的负载，因此应重点关注路基设计，确保其结构足够稳定[1]。然而，在实际的高速公路工程建设过程中，常会遇到软土地基问题，伴随时间的推移，软土地基容易出现不同程度的塌陷与坍塌，导致高速公路损坏，严重影响出行人员的生命安全。为此，需要采用科学合理的软土地基加固技术，以提升高速公路工程质量。

1 高速公路施工中软土地基加固技术概述

高速公路路基是承载行车载荷的关键，其质量直接关系到高速公路的安全性和使用寿命，需要严格按照相关标准进行施工（见图1）。

图1 高速公路路基施工标准化流程

然而，我国许多地区存在软土情况，给高速公路施工带来了巨大的挑战。一方面，软土地基存在显著的压缩变形特征，会直接影响上部路面的平整程度及稳定性；另一方面，软土的抗剪性能较弱，会大幅度增加沉降和坍塌等问题的出现概率。为确保软土路基的长期稳定性，必须采取科学的加固措施。路基加固的目的是提高软土地基的承载力和抗变形能力，以确保其长期稳定性，适应上部路面的重力荷载和行车动荷载，进而确保高速公路的持续、安全运营[2]。因此，要求施工单位采取科学合理的地基加固方法，具体包括改良软土的力学性质、设置用于承载的构造物等，以提升软土地基的承载力。

2 高速公路施工中软土地基施工现状

软土地基存在明显的压缩变形特性和抗剪强度低等问题，直接在其上施工建设高速公路，路基和路面极易出现变形、损坏等病害。软土地基的压缩变形会破坏路面的平整度，还会导致路面整体或局部下陷。此外，软土抗剪强度低还会导致路基稳定性差，容易出现坍塌、位移等问题。软土地基的这些特点会严重影响高速公路的正常使用[3]。因此，必须高度重视和认真对待上述问题，采取科学的软土地基处理技术，提高软土地基的承载力和抗剪能力，预防可能发生的变形问题，以确保高速公路路基和路面的长期稳定，满足高速公路运营需要。

3 高速公路施工中软土地基加固技术的意义

3.1 有助于提高高速公路质量

合理的软土地基加固技术可以有效提高路基的承载力和整体稳定性，控制路基沉降和变形，确保路基和路面的使用寿命，提升高速公路工程的整体质量。

第一，软土地基加固可以提高软土的抗剪强度、抗压强度，控制其压缩变形，有效降低路基在车辆荷载作用下的沉降量，减小路面的内部应力，从而避免路面出现裂缝、坑槽、不均匀沉降等病害[4]。

第二，软土地基加固形成的复合地基具有更高的承载力和更好的均载性，可以有效保证路面平整度，使道路更加舒适。

第三，软土地基加固还可以降低路基和路面的维修频率，减少后期维护费用，显著提升高速公路的稳定性和经济效益。

总之，在高速公路施工过程中进行软土地基加固至关重要。因此，需要相关单位展开深入研究和分析，以便更好地促进高速公路施工水平的提升，为交通运输行业可持续发展奠定坚实的基础。

3.2 有助于促进地区经济发展

合理运用软土地基加固技术提高高速公路质量，有助于促进地区之间的经济联系，减少物流运输成本，提升资源配置效率，从而提高地区经济水平。此外，能够更好地连通偏远地区，为精准扶贫提供良好的交通条件，进一步促进地区经济发展[5]。

3.3 有助于保障出行安全

高速公路的建设质量与民众的出行质量息息相关，软土地基加固在保障高速公路质量方面起关键作用。通过有效的软土地基加固，可以提升路基的稳定性，避免路面变形，增强高速公路的可靠性和安全性，从而降低交通事故的发生率。

第一，软土地基加固技术可以有效改善路基强度，使路基更加坚固耐用，确保高速公路的安全性和可靠性。

第二，软土地基加固有助于提高路面的平整度，减少车辆行驶过程中的振动和颠簸，使车辆行驶更加平稳，提高行车舒适性和安全性[6]。

4 高速公路施工中软土地基加固技术应用措施

4.1 换填法

换填法是目前应用较为广泛的软土地基加固技术，其能够显著提高高速公路工程质量。在实际应用时，施工人员需要挖除基础底面以下处理范围内的软弱土层，再使用砂石、碎石等原材料进行填筑工作，填筑至设计高程以后，压实至设计要求的密实度。换填法填筑形成的覆盖层能够起到均载作用，防止软土地基局部过载，进而提高地基稳定性。需要注意的是，在换填法施工过程中，应确保填筑材料粒径分布合理，进而形成较稳固的骨架结构，提高地基的整体刚度和承载力[7]。

与其他加固方法相比，换填法的原材料易得、经济性较好，能够切实有效地减少施工单位的施工成本压力。然而，换填法也存在一定的局限性，如填土自重较大会增加软土地基沉降。此外，如果工程所在地区长期降水，换填法加固后的地基很有可能因为长期易受雨水侵蚀而出现承载力衰减等问题。因此，要求相关人员严格控制施工方案，合理选择填筑材料，做好边坡保护，同时应监测填土层和原软土地基的沉降、位移变形情况，以保证路基的长期稳定性。

4.2 排水固结法

排水固结法可有效解决软土地基排水困难等问题。排水固结法主要是在软土地基范围内设置大量排水通道，提高软土地基的强度和质量，从而顺利排出软土地基孔隙中的水分，以有效提升软土地基的密实度及强度，进而提高软土地基的承载力，降低高速公路后期沉降问题发生率。目前较为常见的排水固结法主要包括砂井预压法和真空预压法。

4.2.1 砂井预压法

砂井预压法也称为袋装砂井预压法，对提高软土地基质量、满足高速公路建设需求有重要作用。该方法主要是将砂装入具有较高透水性且长度较长的砂袋当中，之后通过机械设备将砂袋直接埋入软土地基中，此时软土地基内会形成人工砂井式的排水通道，进而有效排除软土地基中的水。同时，应在砂井上方铺设相应的垫层，使砂井和砂垫层更好地结合起来，构成更加健全完善的排水系统，使地基内的水分在短时间内迅速排出，进而实现软土地基排水固结目标。应用砂井预压法时，需要重点关注所用砂袋的渗透性以及耐久性。砂袋的直径通常为10cm，还应利用等边三角形的方式进行布置，砂袋的间隔约为1～1.5m。砂井预压法的局限性在于打桩时间较长，整体的加固周期通常也较长，往往需要半年左右。

4.2.2 真空预压法

顾名思义，真空预压法需要借助真空压力进行施工。由于受到真空压力的影响，软土地基缝隙中的水也会受到相应的影响，压力的合力朝向哪个方向，软土地基中的水就会流到哪个方向，这样可以更好地引导软土地基中水的走向，进而切实有效地提高软土地基的稳定性，保证高速公路施工质量。

目前，真空预压通常与塑料板排水法结合使用，能够进一步提高施工效果。软土地基真空堆载预压排水法如图2 所示。

图2 软土地基真空堆载预压排水法

4.3 复合型地基处理法

复合型地基是指在地基处理过程中通过置换部分土体，或在天然地基中设置加筋材料，以加固原地基，实现处理范围内的土体与其他材料互相作用，进而提高整个地基的承载水平，显著提高地基的稳固程度。目前，在高速公路施工工程中，通常会采用水泥粉煤灰碎石桩或水泥搅拌桩进行软土地基加固处理。

4.3.1 水泥搅拌桩

水泥搅拌桩技术是利用搅拌机在预钻的桩孔中加入水泥等材料，与原土体混合搅拌，使土体形成水泥改良体，以提高土体的抗剪强度、减小压缩变形。水泥搅拌桩具有加固范围大、力学性能好等优点。

进行水泥搅拌桩施工时，首先根据土层情况确定桩径、桩距、搅拌深度等参数。

其次，利用液压旋转桩机在预钻孔中插入搅拌轴，同时注入一定量的水泥浆液，最后启动搅拌机对土体进行混合搅拌处理。混合料中的水泥含量通常控制在100～300kg/m3。

最后，搅拌结束后抽出搅拌轴，完成桩孔施工。

总的来说，水泥搅拌桩技术具有施工速度快、原材料易获得等优点，是改良软土地基的有效手段，尤其适用于淤泥质软土地段的处理。然而，水泥用量大会带来一定的环境影响，而且水泥与土体的配合比和均匀性不易控制，因此在施工过程中需采取一定的环保措施，并合理控制相关参数。

4.3.2 水泥粉煤灰碎石桩

水泥粉煤灰碎石桩是指由水泥、粉煤灰、碎石等材料混合形成的高强度桩体，能够提高软土地基的承载力。

与水泥搅拌桩相比，水泥粉煤灰碎石桩技术的材料利用率高、固结效果好、抗压强度高。施工时，应根据预先设计的配合比向桩孔中先后投放水泥、粉煤灰、碎石，然后启动搅拌机对各组分进行混合搅拌，混合均匀后形成水泥粉煤灰碎石组合体，待搅拌完成后提升搅拌轴。

水泥粉煤灰碎石桩技术具有材料易得、施工简便、固结范围大、提升效果明显等优点，是处理软土地基的有效措施之一。但水泥粉煤灰碎石桩的材料配比和搅拌均匀程度较难控制，且水泥、粉煤灰的使用会对环境产生一定影响，需要控制施工过程对环境的影响。

5 结语

软土路基加固不仅关系到高速公路的安全性、使用寿命以及后期维护费用，还关系到地区经济发展和人们的出行便利。因此，施工必须高度重视软土地基加固，将之作为高速公路工程质量管理的核心内容。为保障路基长时间处于稳定状态，应根据软土路基的实际情况，如具体的地质和荷载条件等，合理选择软土地基加固技术，并严格控制施工过程，以保证软土地基加固效果，建设出品质高、安全、可靠的高速公路。