高速公路工程施工中软基处理关键技术研究

宋新斌

（辽宁科杰公路工程监理有限公司，辽宁 沈阳 110122）

由于高速公路延伸的地方大多都是我国地形条件较为特殊的山区等地，因此遇见软土地基的可能性较高。当前诸多高速公路工程在施工中所采用的软基处理技术，虽然已然随着时代的发展与技术的累积而拥有了一定的突破，但针对其中的重难点，依然没有将有效的关键技术加以针对化的应用，如此一来，难免会在一定的程度上由于突发的事件抑或是软基处理不当的问题而拖慢施工进度，严重者还会使得高速公路长期的使用质量大打折扣。对此，文章首先从软土地基的基础概念入手来进行分析，讨论软基处理关键技术在使用过程之中的不当之处，然后以此为基础，提出逐一对应的解决方案。

1 软土地基的定义以及主要特点

1.1 软土地基的定义

我国公路行业规范对软土地基的定义是指强度低、压缩量较高的软弱土层，多数含有一定的有机物质。日本高等级公路设计规范将其定义为，其主要是由黏土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成，地下水位高，其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。软土地基不能简单地只按地基条件确定，因填方形状及施工状况而异，有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上，判断是否应按软土地基处理。

1.2 软土地基的特点

软土地基通常都有一些共同的特点，表现为土壤本身含有的水分占据较大的比例；土质颗粒之间的间隙较大；土壤容易受到压力的作用而被压缩，不具备良好的承压性和抗剪性。一般来说，此类土质往往来源于降水量较为丰富的沿河、沿海地区，抑或是容易堆积雨水的谷地等，其中有时还会出现一定的泥炭层。具体到路基中，往往具有几大特点。

（1）相比于一般土质，软土地基当中的土壤颗粒之间具有较大的缝隙，与此同时，更容易携带水分。一般来说，软基的土壤颗粒类型主要有两种，一种是淤泥构成的，另一种是质地同样为淤泥的黏土颗粒。同时，其中所含有的有机物质数量较少，且会在环境的作用之下，以絮状的形态呈现。另外，其中的含水率一般介于35%～80%。

（2）软土地基一般都不具备良好的抗剪强度。根据相关资料可以发现，这类地基所拥有的抗剪强度水平一般不高于20kPa。此外，由于其中的含水量较大，因此如果没有进行良好的排水疏导，就必然会导致其抗剪能力大大下降。

（3）容易受到外界影响而发生震动。由于软土本身的结构就是极不稳定的，当外界的压力有所变化，或是自然条件发生改变的时候，软土地基所能承担的强度就会大大下降，与此同时，流动性也会大大提高。

由于受到我国不同地区自然条件差异带来的影响，软土地基的实际特点也需要因地制宜进行分析。软土路基的这些特点会对其质量产生不容小觑的负面影响，如若未能进行针对化的处理，则必然会使得最终的地基稳固性大打折扣。施工方只有落实相应的关键技术来对此类土层进行有效的加固，才能最终保障高速公路的长期质量不受影响。

2 高速公路软基处理过程中容易出现的问题

2.1 路面发生沉降现象

如若在对高速公路的软基地质进行处理的过程之中，没有严格参照相应的标准，则容易导致公路投入使用之后发生沉降问题。尤其是软土地基当中的过渡的部分，如果没有在基础结构方面进行加固和优化，容易使得相应的材料受到来自外界因素的负面扰动，再加上路基刚度有所欠缺等问题，必然会使得路基的变形问题加剧。同时，软土地基也会很容易受到外来压力的影响，导致沉降速度不断加快。而以上现象之所以会出现，与地基本身在结构设计过程中的科学性有着很大的关联。许多高速公路管理方由于对施工环节的忽视，在没有在进行实际勘测以及进行数据搜集的前提下，就开始着手进行设计，如此一来，很容易导致后期的设计方案与实际的地基情况不符，从而使得结构的适应性程度大打折扣。

2.2 路面发生开裂的现象

高速公路之所以会出现路面开裂的现象，在很大程度上与施工方对于路基沉降问题研究深度不足有关。当地基的沉降现象日趋严重的时候，土壤中缝隙数量就会随之而上升，此时不均匀沉降的问题就会愈发严重。如果不对这一问题进行针对性的解决，必然会导致后期路面的开裂问题。

2.3 含水量居高不下

软土地基中本身就含有较多的水分，在施工过程之中，再加上地下水的浮力作用影响，在处理不当的前提下，含水量会日趋增高，施工难度也会随之增加高。而当前由于许多设计人员对于软基排水工作的不重视以及专业性不足的问题，因此往往会使得预先模拟的数据和实际的需求之间存在较大的偏离，导致无法在后期对软基的含水率进行全面控制。此时如果遇到大雨天气，地下水位不断上升，那么软基就会由于受到挤压，产生承压性、抗剪性不断降低的现象。此时软基结构受损，而沉降、开裂等问题也会随之出现。

3 高速公路工程施工软土地基处理的重要技术

3.1 选用合适的铺垫材料，合理铺砂垫层

为了让软土地基在进行排水固结时仍能保持良好的性能，必须在地基表面铺砂垫层，在提升排水固结速度的同时保证地下排水系统的正常运转，使软土中的水分能被迅速排出，提升软土地基的抗压能力和抗剪强度。

3.2 选用合适的添加剂，合理运用表层排水技术

使用添加剂的主要目的是减少软土的黏度。当水泥、添加剂和软土路基的土壤充分混合之后，不仅可以减少土壤中的含水量，还会增加土壤的固结效率，提升地基的整体稳定性。另外，对软土路基直接进行排水操作也可以迅速消除地表水分，使施工机械能够顺利运行。在对沟槽进行开发的过程中，应选用合适的砂石进行回填，并通过运用预应力管桩技术，提升地基处理的整体质量。

3.3 深层土振动挤密技术

对软土地基的深层次土壤进行振动挤密操作，可以提高土壤的密度，加快土壤的固结速度。施工时，可以先使用打桩机将表层土壤打散冲开，然后通过高速振动形成内孔，再将砂料灌注进去形成特定形状。在对深层土壤进行振动时，为了防止砂土松散，提高振动密度，必须压实土体，增强土体密度，防止地基出现沉降等不良现象，而且还能避免深层土出现液化现象，减少地基受潮给地基稳定性带来的负面影响。在进行工程建设时，使用挤密砂桩技术对软土地基进行挤密操作，可以提升软土地基的防护性能，如果再在软土地基上提前堆放砂石、砂土等重物，还能进一步提升软土地基的抗压能力。

3.4 水泥搅拌桩加固技术

在运用水泥搅拌桩加固技术时，应通过精准的测算先明确搅拌桩运行的施工位置，然后在该位置安装搅拌机，将桩基沉入原先设定好的位置后即可开始进行搅拌，搅拌一段时间后需要将搅拌桩顶部的标高向上提升，然后再次将搅拌桩向下沉入，最后移动搅拌机的位置。在整个施工流程中，搅拌所需要的水泥应保持含量在15%左右，水和灰的比例应该保持在1 ∶2 左右，搅拌机下降的速度应控制在15cm/min 左右。在搅拌的同时喷入水泥，可以加快泥土中的水解和水化反应，最终形成凝胶体以加固整体结构。在当前施工方式的基础上，为了适应路基的承载需求，应该充分利用水泥，将其作为固结剂来对软土地基进行固结操作，然后使用各类器械设备对地基的不同层次进行搅拌工作，确保地基在每一个层次上都能形成稳固层，最终形成强度和稳定性较高的复合型地基。目前进行搅拌桩加固操作主要使用粉喷法或者是浆喷法。粉喷法适用于含水量较高的软土地基中，一般比例在30%以上，而且在施工过程中要保持软土地基的高可塑性。浆喷法则基本没有什么条件限制，可以进行广泛使用，不仅能够提升搅拌效率，而且能够自觉保证工程质量。

3.5 路基换填处理技术

在处理公路软基时，可以直接对路基进行换填操作、冻结处理以及复合地基联合处理，将原先的软土路基进行挖除，而且还能够利用压缩材料对地基各个层次的土壤进行换填操作。这里所使用的压缩材料通常包含废渣、废土、废石等，既能够降低换填工程的成本，还能够对当地的生态环境起到保护作用。软土路基在完成换填操作之后，需要用大型桩载器械对换填过的路面地段进行压实操作，进一步提升土壤换填效果。路基冻结技术则是将液化氮和CO2作为原料，通过液压系统和机械制动系统的控制对软土路基进行冻结操作，这一方法不仅能够提升施工效率，迅速产生冻结效果，而且还能有效提高软土组织的紧实度。但是这一技术通常需要使用大量现金的仪器设备，因此容易产生较高的工程成本，在选择使用该技术时一定要谨慎。复合地基联合处理方法是通过使用碎石桩、粉喷桩等器械对软土路基进行施工，改变土壤土质构成的一种方法。在选择路基的铺设材料时，由于充分考虑了工程所需的材料延展性，因此只有受到压力，铺设材料就会产生形变，这一特性能够改变地基结构，加强地基的稳固性。

4 结束语

文章从软基本身的定义及特性出发，详细论述了当前高速公路施工方在对这一特殊地质进行施工过程之中，所遇到的种种阻碍和问题，并提出了常见的关键技术解决方案。希望能够凭借绵薄之力，使得我国各地的高速公路质量能够得以获得循序渐进的、与时俱进的优化，从而为各地经济的繁荣起到有效的支撑作用。