高速公路建设中的软土路基施工工艺

张爱然

(山东省路桥集团有限公司，山东 济南 250000)

为了进一步促进国家的全面发展，近年来我国一直在不断加大高速公路的建设力度，所以高速公路线路也随之持续向边远地区延伸。在近水区域的高速公路工程建设中，遇到软土路基的概率是非常高的，由于软土路基具备天然孔隙大，抗剪能力不足以及富水性等实际特点，如果不采用相应的软土路基施工技术和施工工艺方法，就难以有效保障高速公路路基的稳固性。全面了解和掌握高速公路软土路基的具体特点，针对冻结法、土工织物铺垫等各种软土路基施工工艺进行深入且细致的研究探讨，可以为高速公路软基施工提供有效参考。

1 高速公路软土路基特点

1.1 高压缩性

所谓软土地基，通常是指大于1的孔隙比且土层具有丰富的水含量，土体中有大量腐殖质，微生物以及很小一部分气体存在，土质松软，出现不均匀沉降的概率非常大，变形能力强，几乎没有承载能力。

1.2 低抗剪切强度和透水性

软土土层的组成成分包括淤泥和淤泥土质以及泥炭和泥炭土质，这些土体具有非常快的剪切速率以及很差的排水能力，显然在抗剪切强度方面的表现也很差，用作地基后其透水性在垂直方向能力很低，需要很长时间才能达到沉降稳定，贸然对其进行地基加载会造成地基严重失稳。

1.3 不均匀性

土壤结构的软土层含有较多粉细砂透镜体，其土层在平面和垂直方向地基性能技术指标表现迥异，地基结构出现不均匀沉降的概率非常高。而不均匀的土质在受到载荷压力的时候更容易出现不规则沉降，进而导致公路运行使用中车辆行驶安全性下降。

2 软土路基施工技术应用现状

2.1 施工团体责任和安全意识淡薄

国内高速公路工程建设中，影响工程整体质量和投入使用后运行过程安全稳定性的关键因素就在软土路基施工环节，一些承建高速公路工程的施工单位缺乏相关技术资质，没有处理软土路基的施工经验，安全责任意识淡薄，对工程建设质量实施无下限的粗放管理，对工程进度和经济效益的追求达到了近乎疯狂的程度，导致工程质量根本无法保证。一旦出现严重事故，会给承建方带来难以承受的利害损失，比如一些承建单位没有做好工程施工的前期准备工作就仓促上马，对设计方案和施工方案的准备和理解也不成熟，对施工进度的管控没有做到缜密部署，技术和设计人员没有对施工单位做好技术交底，对工程引进的先进技术和设备没有充分熟悉和掌握，施工人员未经技术和安全培训就无证上岗，为赶进度而盲目依据传统技术和经验开展施工作业。管理部门在日常工作中组织不力，管理不善，做不到任人唯贤，导致高速公路工程质量问题频发，安全稳定性根本无法保证。

2.2 过分依赖传统施工工艺

影响软土地基性能指标的因素多而复杂，而现代高速公路工程建设的质量追求已经向高效舒适和美观环保方面发展，传统的高速公路施工技术已经很难满足现代化的建设和服务需要。如果施工单位没有及时转型和对短板进行补强，就会在施工和管理方面遇到越来越多的矛盾冲突。目前很多高速公路工程承建单位未能充分意识到对施工人员进行综合素质和技术能力培训的重要性，导致很多先进技术和管理理念无法在施工过程中合理运用，传统施工流程和工艺技术仍然大行其道，在技术创新方面迟迟不能实现突破，技术和设备运用和管理理念严重落后于时代，在对软土路基进行处理时离设计要求相去甚远，一旦出现质量和安全事故，其后果就很可能是灾难性的。

3 高速公路软土路基施工工艺

中国高速公路工程建设在里程和技术方面均走在世界前列，具体到处理软土路基的技术应用也相对成熟，有以下多种先进技术工艺可供选择。

3.1 冻结法

这种方法是通过冷却液让软土产生冻结，膨胀土层材料可选用二氧化碳或液化氮，严格按照技术规范操作可让软土路基的抗剪切强度实现大幅度提升，对该种路基承受荷载时的高压缩率进行有效规避。

3.2 土工织物铺垫

土工织物在抗拉强度和抗腐蚀能力方面有很高的耐受力，软土路基经过粗平整可实施一层和多层土工织物的铺垫，与软土紧紧结合在一起，软土路基在提高承载能力方面得到很好补强，无论是施工过程还是投入运营，都不易再出现大规模不均匀沉降。

3.3 使用添加剂

黏土颗粒在软土中常以集群的形式大量存在，有效的改善方法是把适当数量的添加剂掺入土质，土层抗剪切强度能得到很大提高，添加剂材料包括生熟石灰和水泥等，这些材料可让软土的含水量得到大幅缩减，增强软土路基内部的紧固性。

3.4 软土路基表面处理

这种方法的代表方式包括换填和排水，排水法能减少软土路基含水让土体密实度增强，换填法是把良好透水性的填土材料和路基软土进行置换。在抗剪切强度和抗变形能力方面大幅度提升路基质量，具体的采用方法可视情况而定。同时，在软土路基表面加铺高透水性填土材料，可让整体路基均匀分摊施加的承受荷载，具体到处理软土路基的积水，最好的方法是开挖沟槽实现顺利排水，后续环节施工得以稳定推进，沟槽开挖完毕可填入高透水性的填土材料。

3.5 高压喷射注浆法

这种方法在软土路基施工处理中效果较好，它把高压水射流切割与注浆技术完美融合在一起，取得了技术层面的多种优势。由钻机实施钻孔作业，配以适当规格的注浆配件，再把反复测试过的合格配浆以高压流射体形式射入软土层切割软土，既不破坏路基基础，又能让软土土质和浆液高度融合再产生固结，最终形成整体性极高且性能稳定的路基结构，有效改善软土路基的整体性能，提高承载能力和安全稳定性。

3.6 砂垫层处理

这种方法是利用砂垫层良好的排水效果，有效降低软土路基过高的含水量，一般砂垫层的厚度仅为20公分，它的排水效果可通过荷载试验来检测清洁度和含水量的技术指标，向砂垫层洒水开展压实作业也是一种行之有效的软土路基性能技术措施，促进高速公路工程建设在更坚固的基础上进行，前提是必须确保砂垫层湿润度良好。

3.7 排水固结法

这种方法的作用原理是把软土层中积存的过多水分予以排除，使土体含水量大幅缩减，处于一种长期干燥的状态，它是通过在软土路基的适当位置设置规格符合实际情况的水井，再于井内配送水泵设施，把渗析到井内积聚的软土水分泵送出去达到排水目的，促进软土土体逐渐固结，排水固结法的排水效果非常高效，在软土土层较深厚的软土路基作业中较为适用。它除了高效的排水效果，其技术优势还在于操作方面的方便快捷，施工人员无需太高的技术能力，作业过程也无需太多的物资供应。

3.8 粒料桩加固地基

高速公路工程建设在对软土路基进行处理时，可结合实际情况选择使用粒料桩加固地基工艺技术，这种技术比较切实可行。振冲器是这种技术作业的主要设备，适当搜集鹅卵石或碎石加以破碎处理，形成碎石度极高的小碎石与软土路基掺合形成整体性较好的路基桩，这个过程是充分发挥振冲器的碎石效果，掺入软土路基后实现路基的降压排水和挤密，最终得到路基安全稳定性方面的性能保证。需要注意的是，对鹅卵石或碎石的选材一定要确保其含砂率低于5%才能达到最佳碎石效果，振冲器在下沉过程中需要操作人员对其速度进行严格精准的匀速控制，成桩位置，桩位放线以及日常监测都是需要操作人员严格实施的，施工过程的精确度需要切实保证。

3.9 加筋土处理

这种处理方法在两个方面具有很大的技术优势，具体如下：①经过加筋土处理后的高速公路能确保路基和整体结构在沉降方面保持连续性，不会出现差异性沉降；②加筋土处理技术具有方便快捷的操作特性，能确保节约大量人力物力资源，如果各方面能够做到良好的组织协调，处理软土路基的作业可高效快速完成。

现代科技的高速发展让加筋土处理软土路基作业方式有了多种选择，换填土和分段施工都是切实可行的作业方式，只需施工人员结合现场实际情况选择就可以。通常来说，技术和施工人员要对选取哪种作业方式进行科学论证，在此基础上对施工方案进行合理制定并在施工过程中加以严格执行和科学管理，所有参与施工的人员须齐心协力对作业过程加以执行，力求软土路基的处理效果达到预期目的。

4 工程案例

4.1 工程概况

以某高速公路工程建设为例，它的全跨度区域内都是季风性半湿润气候，一年四季的季节特征非常明显，途径区域气候都很湿润，跨越的地势低洼路况走势非常平缓，有包括冲积层、海基层以及人工填筑层在内的三种地质岩层结构。该区域的地下水来源主要靠地表水渗漏，形成了水位很浅的空隙潜水，上层地表水和下层地下水两面夹击给高速公路的混凝土路基带来严重的腐蚀性威胁，区段高速公路总里程达17.8km，设计宽度24.8m，全程设计车辆时速100迈，达到了23级以上的荷载等级。

4.2 软土路基施工

该区域路段软土路基的施工难点在于地层存在厚度很大的淤泥层，地下水位超高，雪上加霜的是路段积水严重，排水困难，决定以换填法抛投半径在30cm以下的片石为主要作业方式，促使水面或者淤泥顶层和抛石面落差缩小到20cm，开始填入石屑填筑作业，最终找平。以中心线为基准向两侧延伸抛石直至片石面高出水位面后改用碎石填筑并找平，然后实施碾压作业，结束铺设反滤层作业后填土，以竹竿标定坡脚位置，以由西向东的次序对淤泥层进行填筑，规定碾压作业的设备须达50t以上吨位机械，保证碾出路基下的所有淤泥，结束碾压作业后须再次测量填土压实后的路基高程，弯沉测试要严格进行，为后续施工打好基础。

4.3 软土路基施工的质量控制

路基周围的耕植土和其他填土中的杂质经常严重影响路基坡脚的施工质量，路基一旦压实成型，时间一长这些植物性杂质会衰朽腐烂，给路基的稳定性带来不良后果。小隐患积聚到一定程度会诱发重大安全事故，因此开展路基施工时一定要对路基范围内的填土杂质等进行彻底清理。对软土路基进行填筑时，作业速度的掌控非常重要，太快的速度不利于路基加固和匀速沉降，破坏持力层的形成，导致路基失衡严重。一旦有外力加持就会带来不良后果，太慢的速度又不利于有效掌控施工进度，高速公路建设会给路基所在地的土质带来性状改变，土体原有的水分也会诱发土质软化，这些都会给路基承载能力造成破坏。施工人员须在作业过程中切实保护好原软土路基的硬质外壳，提高路基强度，此外还要注意湿润性气候区域施工不可选择在雨季。除此以外，强化高速公路建设工作中进行软土路基施工质量控制力度才能为公路系统优化提供保障，在高速公路软土路基施工前做好技术交底，保证各环节施工人员都能够按照路基施工设计方案落实标准化施工，提升软土路基稳定性，进而防止高速公路使用中发生严重质量问题，为高速公路行车安全提供助力。

5 结 语

在目前的高速公路工程建设中，软土路基越来越多见，科学性的选择相应的软土路基处理技术及施工工艺措施，并保证软土路基施工质量的可靠性，有利于确保高速公路路基稳固性符合整体工程的具体需求。因此笔者强烈建议相关人员重点加强高速公路工程软土路基施工技术以及施工工艺研究，以便不断提高我国的高速公路工程整体施工水平。