高速公路施工中的軟土路基施工技術分析

辛潔

煙臺市萊山區公路工程處 山東煙臺 264003

公路建設過程中軟土路基的天然孔隙比大于0.3，這種孔隙比特性使軟土路基在荷載作用下極易發生變形，當荷載作用超過變形極限時，將直接導致軟土路基破壞，造成相應的路面結構失穩，帶來安全隱患。高速公路建設過程中，會受到不良軟土地基地影響。軟土路基受自然因素的影響，其承載力較弱，造成路基沉降，為了避免質量問題的出現，應當采取科學合理的方法對高速公路軟土路基進行加固處理。

1 高速公路建設中軟土地基地不利影響及人為因素分析

軟土地基地定義在高速公路行業中基本上和建筑業中大同小異，表現為強度低、壓縮性高、滲透性差等，可歸為軟弱土范疇。軟土地基在高速公路建設中的不利影響非常大，這主要是由于高速公路地面運輸的性質，地形、地質、水文等有很強的依賴性，而對于任何一種建設項目來說，地基是最基本的組成部分。高速公路基礎直接決定高速公路結構的穩定性，影響高速公路建設的成本和難度，影響高速公路的安全。通過分析軟土地基的不良影響，加強了有關方面的注意。一是路面沉降，地面沉降是影響高速公路路基施工質量的最大因素，也是最常見的現象，客觀上沉降的原因很多，如地基下存在的洞室、裂縫，或施工工藝和施工過程中出現的問題。結合軟土地基地分析，由于施工中未能掌握路基壓實度，導致穩定性降低或在過渡段和銜接段施工過程不當，如采用傳統的帶式結構，容易導致超載交通下的韌帶斷裂。相對而言，高速公路過渡段，粘結沉降問題的可能性較大，這是因為沉降本身與周圍環境的變化密切相關，如雨水進入土壤結構后會發生變化，導致水土流失，強度減弱，道路碾壓后引起沉降。二是路面的侵蝕和松動，硬化是路面處理的基本要求。從技術分析，路面結構層主要由碎石、混凝土、瀝青等材料組成。經過長時間的通行和雨水侵蝕后，材料的緊密性會受到嚴重破壞，特別是在雨季。鋪筑的路基材料會被沖刷松散并滲透到土層中，軟土地基會加速路面的穩定性。三是造成路面不規則硬化，由于混合模式在軟土地基地組成、組成比例、缺乏統一性等方面，受軟土地基的影響不穩定，且路面施工材料易出現不規則硬化現象，這是因為，瀝青混凝土路面施工的主要材料，與其配套的路面硬化問題有很大關系，如果不在合理的范圍內，就會造成膨脹、沉降等跡象，進而形成路面呈現不規則硬化的現象[1]。

軟土地基對高速公路施工質量、造價、進度等有著客觀的影響，但同時，人的因素也不容忽視。施工人員作為高速公路建設中唯一的能動因素，具有對設備、材料和技術的控制能力。一是高速公路工程施工人員在勘察設計中由于對軟土地基地處位置的不詳細了解造成了不準確和不完整的問題；二是在高速公路工程施工人員忽視施工的基礎上改善軟土地基處理，導致路基和路面施工后期出現問題甚至危及附近建筑物；三是高速公路工程施工人員使用的施工工藝、工藝、材料、設備不合理，造成路面沉降或垮塌；四是高速公路建設中材料存放不當，如未按要求進行分層填筑，造成土體過快壓實，易失穩。

2 高速公路軟土地基處理過程中的問題

2.1 容易產生變形

軟土地基受到上層壓力時容易產生變形，一旦壓力超過一定的限值，軟土地基就會產生收縮或者沉降。通常情況下，壓力主要來自路面荷載。當出現壓力的時候，軟土地基就會發生結構上的變形，而且如果壓力持續作用，會導致結構變形加劇，無法恢復，影響軟土地基地穩固性，這對高速公路的建設十分不利。

2.2 無法有效控制滲透性能

目前，很多施工單位在對軟土地基進行處理的過程中，無法有效地控制軟土地基地滲透性能。軟土地基的土質比較松散、密度小、空隙大、滲水能力比較強，滲透性能不好把控。高速公路軟土地基地滲透系數需要符合相關規范要求，要確保影響軟土地基地排水效果，否則將會影響高速公路的建設[2]。

2.3 路面沉降

如果在對高速公路軟土地基進行處理的時候，沒有按照相關的規定，或者沒有達到相關的要求，就很容易使得高速公路在使用過程中發生沉降。特別是在地基過渡的部分，如果在施工中沒有有效地加固軟土地基，路基很容易在受到外力影響時發生沉降，產生變形，影響高速公路的安全穩定性。

3 軟土路基常用技術應用概述

3.1 置換技術

在軟土路基建設中，置換技術是現實生活中常用的處理技術之一，最常用的施工技術處理方法就是通過一定的操作手段來改變土壤建設結構，提高土壤軟土路基的穩定性、強度和密度，進而延長道路使用周期。這時施工建設人員如果能夠很好地運用置換技術，就可以有效提高軟土路基的土壤結構強度和穩定性程度，防止道路坍塌、裂縫等不良現象的發生。

常見的置換技術主要包括人工挖掘置換和爆破置換兩個技術層面，核心建設人員應該結合具體的施工狀況對工程場地進行基礎性的適當改造。例如，在人工設備挖掘過程中，可以利用相關設備穩定程度較高、應用范圍較廣等特點，發揮其內在施工作業進度較快等優勢，并不斷摒棄建設成本較高等缺點。另外，爆破置換恰恰與人工挖掘置換相反，其主要優勢為施工速度較快、建設成本較低，但其穩定性和安全性和人工挖掘爆破相比較弱一些，有關部門應該將兩者有機協調起來，充分提高軟土路基建設管理水平。

3.2 強夯技術

3.2.1 施工技術簡介

強夯技術施工法又可以稱為強力夯實技術法，也被業內人士稱為動力固結法，其主要應用機理是相關建設人員通過大型履帶式強夯機的操作，把重量為9-31t的重錘從6.5-30.5m的高度自由落下，并對土壤進行強力夯實，最后迅速加強軟土路基的承載能力和壓縮模量，形成比較緊密的路基軟土層[3]。

3.2.2 適用范圍

在施工建設結構的不斷研究中，隨著建筑技術的日漸更新以及生產建設設備的不斷升級，強夯技術施工法已經被廣泛應用于高速道路、鐵路、機場、核電站以及大型工業園區建設，對一些地質情況較為復雜、含水量較高的路基建設地段也存在著重大影響。另外，強夯技術法還適用于碎石處理、沙土飽和與黏性土壤等地基建設。

3.3 排水固結

排水固結法是針對天然地基，在建設地基中設置砂井等豎向結構的排水體，相關工作人員對建筑物的本身重量進行相應加載，或者在建筑物的工程場地上進行加載預壓，把路基中的孔隙水分不斷排出，在逐漸固結的基礎之上，使得地基不斷沉降，強度逐漸增加。為了加速固結，有效地解決方法即可以在建設土層中增加適量的排水途徑，并不斷縮短排水距離，進而加速地基固結，減少預壓工程的預期時間，將沉降工作提前完成。另外，有關部門人員還可以增加地基抗剪的長度，確保施工負荷率的增長速率明顯小于地基承載力的運行速率，提升軟土路基的穩定性。排水固結法主要適用于處理飽和以及軟弱土層建設中，對于那些滲透性相對較低的泥炭土應該慎重對待，采用合理的方法提升地基安全性[4]。

排水固結法由排水系統和加壓系統兩部分共同組成，其中，豎向排水體構成和平排水墊層構成了完整的排水系統。豎向排水體主要由袋裝砂井、普通砂井以及塑料排水板構成；加壓系統指通過固結作用的荷載，對施工工程的地基形成一定的凝結壓力進而達到凝結效果。

3.4 壓載法

該方式主要是利用壓載技術，采用重壓車對高速公路軟土進行反復的壓制，利用重壓的作用將軟土中的水分有效排出并且將其由于軟土密度不夠所產生的空隙進行填充，增強軟土的密度和堅固性，從而有效地改善了軟土的性質，增加軟土的承載力。但是在使用該方式之前，需要對軟土的含水量以及軟土在混合材料中所占的比例以及其性質進行分析和測量，然后制定合適的壓制辦法和策略，從而針對不同的軟土情況進行針對性壓載處理。在實施的過程中，應不斷地對軟土情況和性質進行觀察與檢驗，以免軟土自身原因對壓載法的實施產生影響，從而保證高速公路施工質量和效率。

3.5 高壓噴射注漿法

通過高壓鉆孔機鉆孔，之后在土層的預定處放入有噴口的注漿管，向外部噴射巖漿，這種方式應用在強度比較低、含水量大的軟土中，其作用效果會更明顯。同時可以降低軟土地基里的含水率，防止軟土地基因為較低的承載力而發生地基變形，進一步加固軟土地基。不過在應用該技術的時候，在面對含水量不高的軟土地基時，該技術對其并沒有太大的作用，所以在施工時面對不一樣的地質條件要采取不一樣的處理技術[5]。

3.6 碎石樁加固技術

在素填土以及軟弱黏土的區域，通常將碎石樁加固作為核心支撐，要求施工單位能夠從多元化角度著手，先行確定所需要選擇的孔洞位置，而后利用相應的振動設備來完成沖擊工作。在應用水壓做打孔處理的時候，需要嚴格操作，以此來保障孔洞底端的結構不會受到破壞，否則就要及時停止施工。在清理孔洞的時候，要反復降低泥漿里的含沙量，之后在其中填滿砂石并開始振搗，以此為基礎，切實有效地縮減砂石間的空襲，且讓碎石往四周的黏土擠壓，提高孔洞緊密性的同時提升碎石樁的強度，從而使軟土地基地抗壓能力與沉降性能得到提高。在使用碎石樁加固相關技術時，放入煤灰與水泥等，可以大大提升其使用的性能。現如今，碎石樁的技術施工方便、成本低，這項技術被應用得越來越普遍。

3.7 粉噴樁加固技術

粉噴樁技術也是應用極為普遍的施工方案，借助于粉體噴射的方法實現對石灰粉以及水泥的攪拌處理，而后將其注射在軟土地基當中。在軟土地基當中添加相應的固體材料以后，針對性地開展攪拌工作，而后利用粉噴樁壓縮的方式，到達軟土地基更深的位置，全面加固，保障軟土地基本身的穩定性及完整性[6]。與此同時，復合地基是由所有的樁體共同形成的，可以進一步加固軟土地基。

3.8 加載填土的施工技術

加載填土的施工技術能大幅提升軟土的沉降能力，提高地基地強度，防止填土的上方或者填土路段周圍發生沉降問題。對地基地上方增加一定的壓力可以更好地推動地基固結沉降，降低填充物間的間隙。除此之外，還可以在地基表層上覆蓋不透氣密封膜，制造真空層去加速地面沉降。先填土再進行加載，大多數的填土選擇的都是承載力強、透水性能好的土體，比如沙壤土、粗砂以及水泥土等，并且在進行填土的時候，要避免出現超挖或欠挖等情況。

4 結語

軟土路基施工的關鍵要素是保證路基的穩定性和承載能力，由于軟土的環境多樣化，因此需針對不同的情況，結合現有的施工技術，注重當前科技發展中新材料、新技術的應用，不斷完善軟土路基施工技術，從而提高高速公路路基質量，增加高速公路使用壽命，為人們出行安全提供保障。