高速公路工程施工中軟基處理關鍵技術

徐小林

中交二航局第六工程分公司，湖北 武漢 430000

軟基處理技術是高速公路工程中的核心技術，地基換填、表層排水、加固是軟基處理技術的關鍵內容，施工方需要在高速公路施工方案設計中，規范軟基處理施工流程，加強各環節質量控制，從而有效預防地面開裂、地基不均勻沉降等軟土路基質量通病，提升高速公路工程建設水平。

1 工程概況

某高速公路工程，K61+130～K61+335路段位于該地區203省道某城市外圍村莊。路基周邊地貌為田地，地勢較為平坦，但存在軟基路段，需在施工前期開挖淤泥14760m3，換填相同數量的透水性材料，路堤設計寬度為50cm，兩側橫坡斜度為2%。該公路工程路段內，每段軟土路基總長度為205m，為及時完成開挖淤泥、換填透水性材料等工作，施工方提前設計了尺寸為80cm×90cm的臨時排水溝，完善了軟基處理流程，使該工程項目順利竣工。

2 高速公路軟土路基的特點

高速公路是連接各地區的重要交通設施，但在高速公路工程建設中，分布于沿河、沿海等地帶的工程項目，其施工場地內的土層結構在水流作用下，內部土質成分復雜，泥沙顆粒沉淀現象突出，最終形成沉降難以控制的軟土路基[1]。相較于普通地基，軟土路基具有空隙率大、流動性強、抗剪強度弱等特點。首先，軟土路基空隙率較大，孔隙比為1∶2，由粉土、黏土顆粒組成，含水量高，約為37%～78%，內部復雜成分多，整體形態為絮狀，流動性明顯。其次，據了解，上述工程項目中軟土路基抗剪強度為18kPa，而根據相關調查，軟土路基抗剪強度普遍低于20kPa，且地基內內摩擦角較小，容易導致路基在荷載作用的影響下產生不均勻沉降現象。最后，軟土路基結構清晰，在受到振動、擠壓等作用力后，各結構銜接處會受到破壞，路基強度、穩定性受損。

3 高速公路軟土路基的危害性

3.1 路面沉降

高速公路在處理軟土路基過程中，若采用的關鍵技術無效，施工質量控制不到位，則會在公路工程投入施工后誘發不均勻沉降風險。通常情況下，軟土路基中，各路段過渡部分的路面沉降現象明顯，具體表現在路基結構中核心材料會在雨雪、高溫天氣中被擾動，導致路面沉降、變形問題加劇。與此同時，軟土路基使用過程中，地基結構會在外部壓力作用下，加快路面沉降速度，增加高速公路軟土路基安全風險[2]。

3.2 路面開裂

軟土路基還會導致路面出現開裂現象，比如在高速公路軟土地基處理中，地基沉降現象不斷嚴重后，路基結構中縫隙量上升，空隙率增大。若施工方未能在軟土路基處理中有效控制軟土地基施工中的填料、碾壓等工藝，則易造成路面開裂問題，使高速公路質量風險突出。

4 高速公路工程施工中軟基處理關鍵技術要點

4.1 換填鋪墊技術

高速公路工程施工中，軟基具有基層厚、含水量高、土層松軟等特點，因此在軟基處理前期，應及時開挖淤泥，換填適用于高速公路的粗集料。換填材料基礎上，施工人員可采用換填鋪墊技術，利用粗砂、中砂等具有較高級配的粗集料改變軟土地基不均勻系數，使其不均勻系數低于5，同時可控制其空隙率[3]。鋪墊砂層時，應按照軟基內粉土特點，采用多層砂、雙層砂的鋪墊模式，系統處理軟土路基表層施工，使路基基層材料具有較強的抗剪強度、韌性，可滿足高速公路應用中的抗壓要求。除此之外，若軟土路基中材料鋪墊不到位，則會導致路基沉降現象嚴重，需要施工方在粗集料鋪墊中嚴格控制其均勻性，增強軟土路基承載能力。

4.2 表層排水技術

黏性土、粉土是軟土路基表層的主要組成結構，在高速公路工程中進行軟基處理時，施工方仍需根據土質情況使用恰當的添加劑，使路基表層具有合適的壓縮性、抗剪強度。為此，施工方可基于表層排水技術，優化軟基處理中的排水設計，但是在開挖排水溝前期，還需確保軟基土質結構的穩定性。一方面，施工人員可借助熟石灰、生石灰、水泥等材料，促使軟基內土壤凝固，路基結構中各材料固結后，方可對軟土路基進行排水設計[4]。另一方面，施工人員在檢測軟土路基土質成分、地質特點后，可開挖符合項目需求的排水溝，水溝截面寬度為50cm，深度為60～ 100cm。

4.3 加固技術

加固技術同樣是高速公路工程中軟基處理的關鍵技術，可應用于軟基加固的施工方法有豎向排水固結法、水泥樁攪拌加固技術等。對于軟土層較厚且軟基換填后材料處于飽和狀態的高速公路工程項目，可在施工中應用豎向排水固結法，該方法的基本原理是設置垂直排水井，并利用加壓技術以及推載預壓、真空預壓等排水固結技術，改善軟基內部結構中的排水條件，將軟基內水分排出。同時在控制軟基含水量過程中，對高速公路施工中軟土路基實施抽氣處理，以此加強路基的抗剪能力[5]。水泥攪拌樁加固技術，具體施工原理是基于水泥材料本身的物理、化學性質，應用高速公路加固設備，將配制后的水泥材料灌注在軟基土層結構中，使其在攪拌后與路基融合，且在水解水化后轉變為“凝膠體”狀態，以此增強軟基穩定性，確保其整體強度。在軟基處理中使用該技術時，需重點做好以下工作：其一，樁機定位結束后，應將打樁機設置在指定樁位，隨后開啟攪拌機，使該設備向下切土，抵達設計深度后，在水泥攪拌樁內持續噴漿，攪拌時間應大于10s；其二，提升攪拌機，使攪拌機葉片從反向、正向方向分別旋轉，直到超過樁頂50cm；其三，在水泥攪拌樁頂的1.5cm處進行二次噴漿，轉移打樁機，清理葉片及鉆桿。在施工過程中，若存在意外斷漿情況，應在3h內補噴，重復噴漿100cm后方可檢測水泥攪拌樁加固效果。

4.4 振動擠密技術

對于高速公路施工中軟基處理技術中的振動擠密工藝，其主要作用在于確保軟基深層土密實性，具體技術要點如下：首先，選用參數適宜的打樁機，沖擊軟基上的砂樁，待砂樁被松散后，將其圍成填補砂料的形狀，隨后通過震動成孔技術，改變軟基結構內的土體密度，使其具有較強的穩定性，以此提升軟基結構的承載能力[6]。其次，通過改變軟基的密實度，使地基沉降風險得到控制，為發揮該技術的實踐價值，仍需加強振動擠密環節的質量管理。例如在加固砂樁時，應根據軟基內應力擴散規律，適當擴寬路基、軟基表層。最后，振動擠密后，需通過砂樁加固的方式，提升軟基承載力，具體施工時，相關人員可將樁徑控制在20～30cm，排列形式為梅花形，樁間距為樁直徑的3倍或5倍。

4.5 軟基強夯技術

軟基強夯是高速公路軟基處理的核心技術，在我國高速公路工程建設中，強夯法可應用在黏性土、砂石等多種地基成分的處理中，可有效增強地基強度，控制其壓縮性，改善軟土地基的基本性能，保障高速公路工程施工質量。然而在軟基強夯技術實踐中，其基本原理是借助起重機、夯錘等大型機械設備下落時生成的擠壓力，強化軟基密度。但是由于強夯法在具體應用中，容易面臨泥漿分散、軟基堅實度控制難度大等風險，因此需要施工方嚴格控制軟基強夯技術流程。

首先，強夯過程中，應合理選用規格為100～400kN、最大重量為2000kN的重錘。其在下落距離為5～35m時，可對軟土路基造成一定沖擊力，以此降低高速公路施工中軟土路基的壓縮性，改變其振動液化參數，起到加固軟土地基的作用。該方法適用于由黏性土、粉土組成的軟基施工，軟基結構中單層強夯深度約為11m，對于提高地基壓縮模量，減少軟基孔隙比意義重大。其次，應用強夯法可改變軟基處理中軟基結構的膨脹性、濕陷性等關鍵參數，基本承載力符合高速公路質量控制要求。最后，若高速公路施工中，軟基結構中地下水較淺，則應提前在軟基上鋪設0.5～1.5m厚的碎石、礦渣、砂礫石，石料粒徑不得大于10cm。鋪設墊層材料時，應避免材料過厚、過薄，原因在于采用軟基強夯技術時，墊層厚度會直接影響重錘底部的擴散動應力，影響其加固作用。

5 結束語

綜上所述，軟基處理是高速公路工程中的重要環節，其處理效果直接影響高速公路施工質量。因此，把握高速公路軟基處理關鍵技術要點，可有效增強軟土路基抗剪強度，降低其空隙率，保障高速公路路基施工質量。在具體施工環節中，施工方需基于工程項目各項施工參數，合理選擇路基填料，持續完善軟基處理方案，為我國交通體系的完善創造有利條件。