高速公路建设中的软土路基施工工艺

崔晓鹏

（中交一公局第六工程有限公司，天津300450）

1 工程概况

郑州机场至周口西华高速公路（一期）全长106.3 km，起点位于商登高速公路上，终点位于周口市西北接商周高速公路。其中，JXZT-5标土建工程起讫桩号K61+000～K72+250，长度11.25 km；路面工程起讫桩号K61+000～K81+700，长度20.7 km。

2 地质条件

本工程局部土层为第四系全新统新近沉积土，厚度普遍达到10 m，地基容许承载力90～120 kPa，该土层的压缩性较高，易在外部作用下而发生压缩，因此，难以维持稳定性。原状土受到振动后，结构连接状态受到影响，土的强度明显降低，随之作用于路基，导致路基缺乏稳定性。

对此，需在路基施工阶段便对该软土路段做针对性处理。在本工程设计中，采用了软土路段高路堤形式施工、台背路基加固、涵洞及通道地基处理，以保证各结构稳定性；此外，对于局部形状明显偏差的淤泥质土，则采取水泥搅拌桩与换填法相结合的方案。

3 本工程软土路基特点

本工程范围内软土主要包含淤泥和黏土颗粒群，含水量和孔隙率普遍较大，通常含水量达到35%～80%，孔隙比1～2。若未对软土做针对性的处理，在剪应力作用下，将产生明显的剪切变形现象，导致其抗压强度降低；此外，随着路基建设工作的开展，软土将逐步显现出更大范围的固结与沉降，若不采取相应措施，就会严重影响结构路基完整性以及车辆通行安全性。

本工程软土渗透性较差，具体体现为：（1）垂直方向的渗透系数为1×10-8～1×10-6cm/s，加之其容易积水，因此在水损害作用下，软土性质将变得更差；（2）弹性模量在4 MPa以内，且随压缩性增高，对应液性指数也更大；（3）抗剪强度＜20 MPa，内摩擦角为20°～35°，缺乏足够抗剪强度。由此可见，本工程施工条件并不理想，必须要在正式施工前以可行施工工艺处理软土路基，以改善其渗透性差、含水量高、抗剪强度不足等问题，从而保障后续施工的顺利进行。

4 高速公路建设软土路基施工工艺分析

随着研究的深入以及工程实践活动大范围开展，现阶段我国高速公路软土路基施工领域已涌现出一系列可供选择的施工工艺，如冻结法、土工织物铺垫、使用添加剂、软土路基表面处理、高压喷射注浆法、砂垫层处理、排水固结法、粒料桩加固地基、加筋土处理等。

4.1 冻结法

通过应用冷却液可达到冻结软土效果。在实际操作中，可选择液化氮或二氧化碳作膨胀土层，操作得当则可有效提高软土抗剪强度，以避免其在承受荷载时出现大幅度高压缩情况。

4.2 土工织物铺垫

为发挥出土工织物耐腐蚀、抗拉强度高的特性，可将其按单层或多层铺垫在经过修整的软土路基处，使这二者紧密贴合。总体而言，铺垫土工织物有利于提高软土路基承载力，使其在施工过程与投入使用后均可维持相对稳定状态（即无明显不均匀沉降）[1]。

4.3 使用添加剂

软土中含有大量黏土颗粒群。为了改善这一特性，可在施工时向软土掺入适量添加剂，从而大幅度提升其抗剪强度。在当前的高速公路工程建设中，较常见的添加剂主要包括水泥、熟石灰、生石灰等，这些均能够降低软土含水量，使软土路基内部能够达到紧密与稳固状态。

4.4 软土路基表面处理

软土路基表面处理可采用排水法和换填法。前者可以降低软土路基含水量，使其更密实；后者则可以用部分透水性较好路基填料代替原软土路基填料，使路基的质量得到提高。总体来看，在对软土路基表面做针对性处理后，可提高软土路基抗变形能力与抗剪强度。此外，为使荷载更均匀地作用于软土路基，还可在其表面增设一层渗透性较好的优质填料。

对于处理软土路基积水的处理，开挖沟槽是较便捷且应用效果较好的方法，其可以有效规避软土路基积水问题，从而更好地推动后续施工的顺利开展。值得注意的是，在开挖沟槽有效排除积水后，还需取适量优质填料（主要需考虑透水性），以回填方式处理沟槽。

4.5 高压喷射注浆法

高压喷射注浆法是一种应用效果较好的软土路基处理方法，融合了注浆技术和高压水射流切割技术，集多重优势于一体。该方法用钻机钻孔，在适配合适规格喷嘴的注浆管后，将制备完成浆液通过高压设备的压力作用来产生高射流体，从而使浆液在与软土接触后发生“切割”，在不破坏土体的前提下，使软土与注入浆液有效结合[2]。

基于此，软土会随着浆液逐步固结而与其共同组成完整且稳定的整体路基，这解决了软土路基抗变形能力与抗剪强度不足的问题。高压喷射注浆法施工流程见图1。

图1 高压喷射注浆法施工流程

4.6 砂垫层处理

砂垫层排水效果较好，有助于解决软土含水量过高问题。通常来说，砂垫层厚度较小，约20 cm。在高速公路软土路基施工中，可利用荷载试验来检验砂垫层排水效果，具体需考虑含砂量和清洁度这2项关键指标。

另外，可对砂垫层进行洒水与压实处理，这能够有效增强其在改善软土路基性质时的应用优势，进而为高速公路工程建设提供更加良好的条件。概言之，砂垫层必须具有良好的湿润性。砂垫层施工见图2。

图2 砂垫层施工

4.7 排水固结法

排水固结法的基本思路是：有效排除聚集于软土路基中的水分以降低其含水量并保持相对干燥的状态。排水固结法较常规的用法是设置合适尺寸的水井后，适配合适功率的泵送装置，可高效排除多余水分。高速公路工程建设领域一般都会在处理深厚软土路基时采用排水固结法。因为该方法具有处理效果良好、操作较便捷，对施工人员技术水平与施工物资数量等均无过高要求等优势。

4.8 粒料桩加固地基

对于高速公路建设的软土路基处理来说，粒料桩加固地基是一种较可行的施工工艺。在实际应用中，该工艺以振冲器为主要作业装置，对施工期间收集的碎石与卵石做破碎处理，在使之变成更小规格石料后再将其掺入土基中，从而形成完整桩体。也就是说，粒料桩加固地基通过振冲器的碎石功能，可以对软土路基起到排水、降压、挤密的作用，从而进一步提升软土路基的稳定性[3]。

为充分保证振冲器的碎石效果，在选用碎石和卵石作为填料时，必须将其含砂量控制在5%以内。不仅如此，操作人员要精准控制振冲器下沉速度，并尽可能做到匀速下沉；与此同时，操作人员还要做好桩位测量、放线以及日常监测工作，更好地提高施工精度。

4.9 加筋土处理

加筋土处理的应用优势较为突出，主要体现在2个方面：（1）使高速公路整体结构与路基之间保持沉降的连续性，由此规避差异沉降问题；（2）该施工工艺操作便捷，可减少施工过程对于人力资源以及物力资源投入，在协调得当情况下，可在短时间内完成对于软土路基的处理工作。

就新时期高速公路软土路基处理而言，加筋土处理有很多方式，如分段施工法、直接填土法、换土法等，具体需根据现场条件及工程质量要求而定。一般情况下，要在注重技术可行性论证基础上选定合适方法后，制订出一套完善的方案，并要负责管理、操作。相关人员共同落实各项工作，以便提升软土路基的处理效果。

5 结语

高速公路建设环境往往都较复杂，尤其在山区等特殊地段施工时，通常都会遇到软土路基。由于软土路基存在含水量高、承载力不足等问题，若不能有效处理这些问题，就会影响高速公路整体的稳定性，不利于车辆的安全通行。现阶段，我国软土路基施工工艺较多，包含但不限于冻结法、砂垫层处理、高压喷射注浆法、粒料桩加固地基等，相关工程人员需根据实际情况进行合理选择与应用，以切实提高软土路基承载力与抗剪强度，从而为高速公路建设工作夯实基础。