高速公路施工中的软土路基施工技术研究

陆海波

（南通路桥工程有限公司，江苏南通 226000）

0 引言

伴随着我国高速公路的飞速发展，越来越多的优秀高速公路项目不断涌现，高速公路的通车里程逐年递增，高速公路的软土路基施工项目也随之增加。软土路基成分极为复杂，其结构主要划分为黏土颗粒与淤泥两类。软土路基具有易流变、压缩性高与含水量大的特征，且基层土壤的缝隙巨大，其自身的承载水平与稳定性无法达到高速公路项目施工的相关标准要求。

所以，在开展高速公路项目工程施工过程中，作业人员需借助科学、完善的施工技术优化软土路基的施工地理环境与结构，加固软土路基，从而有效保障软土路基的稳定性，防止软土路基对高速公路项目施工的质量造成不良影响，进而不断提升高速公路项目工程施工的综合质量。

1 软土路基施工技术概述

在开展高速公路项目工程施工进程中，若是软土路基施工设计方案及施工对策处理到位，则可以有效防止突发事件的发生。较为常用的软土施工技术包含砂桩、分喷桩、加铺土工织物、强夯压实、碎石桩、深层搅拌等，在诸多软土路基施工技术中最为常见的两大类是砂垫层与袋装砂井，科学、精准地应用这项技术能够取得极佳的社会利益与经济效益。高速公路项目工程施工企业在施工期间需具体情况具体分析，与该地区的地质环境、材料使用、施工条件及施工周期等实际情况相结合，进行方案设计及工程施工。施工部门在实际施工期间需严格遵守因地制宜与就地取材的准则，科学应用施工技术及有效加强质量管理，从而保障高速公路施工方案及施工技术的科学性、先进性。

2 软土路基施工技术的现状

在高速公路项目建设期间，软土路基施工技术的应用尤为关键。但是软土路基施工技术目前还存在诸多问题，会直接影响高速公路后续的正常运营。高速公路软土路基施工技术存在的问题主要有以下两个方面：

一方面，在路基建设完工后，会产生剩余沉降及路基沉降问题。该问题普遍存在于高速公路路基建设完工后与路堤填筑期间。其和高速公路结构的平稳性息息相关。高速公路各种结构可以确保一定程度的平稳性，该问题的产生会破坏这种平稳性，进而威胁高速公路的安全运营。设计人员在设计路基高度时，若是严格执行相关标准规范，则可有效防止该问题的发生。

另一方面，高速公路软土路基极易产生滑坡现象。滑坡产生的主要原因是软土路基固结较为缓慢，强度没有达到相关标准。若是软土路基施工技术在应用过程中存在不当的情况，则极易导致基础失去稳定性，从而造成高速公路路基产生滑坡现象。在施工过程中应用软土路基施工技术来保障高速公路地基的稳定性，可以有效防止该情况的产生。软土路基施工技术如果应用得当，既可以有效提升高速公路项目工程施工的综合质量，还可以保障施工进展[1]。

3 高速公路项目中软土路基建设的相关特征

3.1 土质强度低

软土路基的结构强度比较低，一旦发生挤压或是振动后，则会对软土路基的絮状结构产生巨大的破坏，导致软土路基的结构强度进一步减弱，情况严重时还会发生流动现象。而且，软土路基的土质结构具有较高的压缩性与较低的渗透性等特征，其压缩模量普遍在4MPa 以上，压缩性与液限指数成正比例关系。不过，在受到一定程度的扰动后，软土的强度则会随着时间的推移而逐步恢复。

3.2 抗剪强度低

软土路基的抗剪强度不高，在自然软土结构内部，不排水抗剪强度普遍在20MPa 以下，内摩擦温度普遍在20～35oC 左右。对此，负荷条件下或是排水固结条件下的抗剪强度则会产生较为明显的变化，一旦排水固结速度过快，软土路基抗剪强度则会存在大幅度提高的空间。

3.3 含水量较高

软土路基一般是由淤泥与黏土颗粒组合而成，其通常具有极大的孔隙，含水量大是其关键特征，普遍含水量在40%～80%之间。而且，软土路基内一些有机物在各种地质结构中表现为絮状结构，受到剪力的作用会导致软土形变比较显著。软土固结沉降则会多次产生，对高速公路车辆行驶造成极为不利的影响。

4 软土路基施工的几大技术

4.1 换填技术

该项技术主要是借助置换的方式对软土路基内的结构及成分进行转换。普遍做法是作业人员采用施工机器设备挖除一些软土，然后将碎石块与煤渣等硬度极高的填充材料分层次进行回填操作，并利用夯实设备夯实。换填技术对纵向深度比较大的软土路基较为适用。具体技术方案如表1所示。

表1 软土路基换填施工技术方案示例表

4.2 注浆技术

该项技术需要应用极高的压力来完成，具体步骤如下：第一，确定软土路基的施工深度；第二，在钻机设备可以达到的深度利用高压嘴喷射泥浆，借助强压对软土进行切割操作，从而使泥浆和软土混合，混合后的软土及泥浆干燥后则可以凝固成整体，从而提高路基的硬度；第三，随即应用相关的加固装置进行加固操作，可有效提升软土路基的强度，且可以有效避免软土路基沉降的现象，确保软土路基的效能及结构[2]。

4.3 强夯换填技术

软土路基结构内部含水量大，若要防止软土地质因素对路基结构的稳定性带来负面影响，可把软土替换为高强度与高稳定性的材料，且配合使用专业施工设备进行强夯操作。在开展强夯换填处理期间，相关作业人员需严格将施工方案落实到位，避免员工操作不当造成软土路基施工稳定性不符标准。但是，在应用强夯换填技术的进程中，会产生较多的施工废土，将增加施工现场管理成本支出。

4.4 排水固结技术

该项技术需在自然软土地基表面增加砂垫层等水平排水结构，若是高速公路项目工程对软土地基结构的排水率要求较为严格，还需在软土地基设置竖向砂井排水系统，借助加载预压等相关手法，把控土体结构内部的含水量，从根源上提高软土路基结构的实际强度。排水固结技术主要细分为以下形式：

第一，科学设置水平排水垫层。用于水平排水垫层的材料需具备优良的透水性能，且渗漏体系把控在规范标准内，以将其反滤层作用充分发挥出来。设置水平排水垫层的材料主要是中粗砂，材料自身的凝聚力把控在3%以内。

第二，合理设置竖向排水垫层。袋装砂井具有断面较小、施工流程较少及设备操作便利等特点，可从根源上保证垫层排水效果，防止在垫层施工过程中出现不均匀下沉的现象。在设置竖向排水垫层时，需科学使用导管式设备，保证竖向排水垫层设置的效率及质量[3]。

4.5 碎石桩处理技术

该项技术是一项较为常用的处理技术，其处理效果较为显著与理想，被广泛应用于软土路基施工项目中。其主要工作原理是应用冲击与振动，在软土层表面冲击出孔洞，接着将已处理的碎石导入孔洞内，且添加一定比例的黏结剂，从而有效提高碎石的黏结性，让碎石桩可以承受路基的负荷。碎石桩处理技术需按照软土路基体积、性能与结构来对碎石桩的设置地点进行全面精准的确认。由于碎石桩处理技术具备稳定性较好、受施工现场环境影响较低、可以有效避免高速公路路基沉降现象、项目预算成本低、项目应用效果较为明显等优势，所以其在高速公路施工中的应用较为广泛。但其应用范畴在某些情况下存在一定程度的限制性，譬如在路堤宽度大的公路施工中不适用该项技术[4]。

4.6 机械碾压技术

机械碾压技术广泛应用于高速公路的黏土层路基施工。黏土层具备较强的流动性，若想保障黏土层的稳定性与承载力，机械碾压技术最为适用。由于高速公路项目工程规模较大，而软土路基分布较为零散，尤其是黏土层路基与一般的路基混合分布在一起，造成土层强度存在较为显著的差异性。科学使用机械碾压技术，碾压大面积的路基，可有效保障黏土层路基与正常路基均可符合预期的相关标准，进而保障高速公路路基的密实性，确保路面的平整度。机械碾压技术工作原理如图1所示。

图1 机械碾压技术工作原理

4.7 加强砂垫层技术

该项技术广泛运用于高速公路项目施工中，且施工效果比较明显。在开展高速公路项目工程施工进程中，应用该项施工技术的主要作用在于对高速公路项目的软土路基进行排水操作。为较好地达到排水效果，高速公路施工所应用的砂石材料最好选择粒径低于75mm 的砂石，且砂石含量不可大于垫层的15%，施工人员在施工期间需对砂石的边界进行测量，且要将路基沉降现象充分考虑到其中。高速公路项目施工期间应用砂垫层技术，既需要考虑路基下沉与砂石边界两大因素，还需计算好高速公路宽度。计算高速公路宽度的主要作用在于防止路基产生下沉时高速公路路基宽度低于相关标准。对此，施工部门在开展施工过程中需将装满砂石的编织袋当做挡砂石的堤坝，且应确保由编织袋组成的堤坝高度一致。还需注意的是，虽然设置了堤坝，但是运输车辆在堤坝内卸载砂石时仍需确定精准的地点。在应用砂垫层技术进程中，可充分借助推土机的效能来确保施工的平整度[5]。

5 解决高速公路软土路基问题的注意事项

5.1 重视加固饱和软黏土路基

高速公路路基施工在饱和软黏土结构的条件下，作业人员还需采用更为适合的加固手法。第一，借助专业性强的搅拌设备，保证施工原材料可以充分混合；第二，加入适当的固化剂，让固化剂和施工原材料发生充分的化学反应，形成力学性能更加优良的路基结构，也可以更加深入地强化路基结构的整体性。

5.2 软土路基处理技术应用于路基表面土层

若想更深入地把控软土地质环境对高速公路项目施工质量与效果带来的不良影响，作业人员还需全面做好路基表面土层结构的处理工作，从根源上提高路基表面土层的强度，从而有效保障路基结构的抗剪强度[6]。

5.3 发挥垫砂层排水效能

由于软土路基的垫砂层较薄，极难将垫砂层优良的排水效能发挥出来。对此，在进行软土路基项目施工过程中，作业人员可选择最佳的对策，将垫砂层实际厚度把控在20cm 上下，使得垫砂层可以维持最佳的排水效率。此外，还需与软土路基实际排水要求相结合，进行科学的负载试验，确保垫砂层排水速度与凝结速度以及含砂量与清洁度达到实际施工标准。

6 结语

综上所述，伴随着我国高速公路项目工程规模的逐年递增，高速公路数量急剧增加，隐藏于高速公路建设期间的软土路基施工问题也逐渐凸显。为从根源上提升软土路基施工水准，保证软土路基施工的质量效果符合实际施工标准，相关施工人员需将设计方案与现场实际情况进行结合，不断优化完善高速公路软土路基施工方案，选择最佳的软土路基施工技术，以保障高速公路建设质量，进而有效推动高速公路产业健康可持续发展。