高速公路工程施工中軟基處理關鍵技術

費載德、李廣華

（南昌旭日公路橋梁工程有限公司，江西南昌 330200）

0 引言

在國民經濟不斷發展的背景下，科技的進步為公路施工質量的大幅提升提供了有力保障，我國高速公路工程行業也因此取得了飛速發展。然而，當前我國部分高速公路工程項目在施工過程中面臨一些問題，特別是軟土地基處理問題，成為制約高速公路工程施工質量的主要因素。為確保高速公路工程項目的整體施工質量和安全，文章從軟土地基處理技術的重要性入手，分析軟土地基處理技術在公路施工中的應用，以期進一步提升軟土地基處理效果[1]。

1 軟土地基處理技術運用原則

軟土一般指外觀以灰色為主、自然孔隙比大于或等于1、自然含水量大于或等于液限的細粒土，主要分布于沿海地區、湖泊周圍[2]。軟土主要包括淤泥、泥炭、泥炭質土等，具有高壓縮性和低承載力的特點，這是由于沿海地區、湖泊、河谷和沉積物中具有較高的天然水含量，從而導致土壤具有較大的孔隙率、較高的可擴展性和較低的剪切強度。

此外，軟土的固結敏感性高、干擾大、透水性差、土層錯綜復雜，有明顯的觸變性，且具有蠕變特性[3]。高速公路工程施工中遇到這類土質時需要遵循以下原則進行合理處理，這對高速公路工程的順利開展有重要意義。

第一，進行實地勘察。我國地域遼闊，部分區域的地理位置特殊，不同區域的土壤組成存在一定的差異，因此在工程地質勘察階段，需要由專業人員對當地的軟土進行實地勘察，獲取準確的地質信息，為軟土地基處理技術的選擇提供可靠依據[4]。

第二，軟土地基處理不僅要考慮短期效應，還需要考慮長期效應。軟土地基在長期使用過程中可能會發生變形和沉降，因此所采取的處理方法應該能夠確保地基的長期穩定性。

第三，在軟土地基處理過程中，應進行有效的監測。通過定期監測地基的變形和應力變化情況，及時采取必要的調整措施，確保地基的長期穩定性和安全性。

2 軟基的特征及危害

2.1 特征

2.1.1 含水量高、孔隙度大

軟土地基的主要構成元素為黏土和泥砂顆粒，含有較多的非無機物質，如高嶺石和黏土礦物。這些礦物質表層附著負電荷，會與周邊介質發生反應，產生偶極水分子，從而在其表層形成吸附水膜。受地質條件的影響，會產生絮體結構，導致其呈現出含水量高、孔隙度大的特點。

2.1.2 可塑性高

軟土具有較高的可塑性，易發生流變和塑性變形。受到外部荷載作用時，軟土地基容易發生較大的應力松弛和塑性變形，導致地基不穩定[5]。

2.1.3 抗剪強度低

相較于普通的土壤地基，軟土地基的孔隙率較高，土體的強度和抗剪強度較小，使得承載力較低，在路面荷載作用下，容易發生變形和沉降，會影響交通安全。

2.2 危害

第一，軟土地基容易發生變形和沉降。由于土壤顆粒之間的結構較松散，荷載作用下土壤顆粒易發生重新排列，導致地表下沉。沉陷和變形會導致高速公路不均勻沉降，嚴重時甚至會引發坍塌。

第二，軟土地基的動力特性較差，對地震波的響應較為敏感，在地震等外力作用下，軟土地基容易呈現液化狀態，會導致高速公路嚴重沉降、傾斜和破壞。

3 高速公路項目中軟土地基處理關鍵技術

3.1 強夯處理技術

在軟土地基處理中，強夯是廣泛應用的處理技術。該技術能夠緊密壓實軟土地基，主要是填入碎石，再進行壓實以改善地基條件[6]。強夯處理技術可以解決軟土地基高孔隙率的問題，提高整個軟土地基區域的承載力，確保軟土地基施工的可靠性。同時，強夯技術具有便利性和靈活性。但夯處理技術施工中會出現產生較大的噪聲，因此在施工過程中必須對噪聲問題進行有效控制。此外，進行動態壓實翻新處理時，為提高施工質量，應優化壓實設備，以避免因設備不兼容影響項目施工效果。

進行強夯施工時，需要全面了解施工現場環境，以便更合理地選擇起重設備和重型破碎錘。重型錘的重量通常在10～30t 之間，并確保它們能夠良好配合，避免在施工和使用過程中遇到障礙。使用重錘時，應進行準確的計算和分析，合理設置重錘的重量和高度，以滿足軟土地基加固要求。若軟土地基的相對濕度過大或土壤質量過差，在地基夯實過程中為達到更理想的效果，可配合采用置換法。

3.2 換填法理技術

換填處理技術廣泛應用于高速公路工程中軟土地基處理，施工方法也較為成熟。該技術適用于多種不良土壤地質處理，能夠有效解決軟土地基問題，提高土壤基礎的穩定性和承載力。

首先，應用換填處理技術時，為了更好地提高加固效果，必須了解軟土比重，制訂切實可行的施工計劃，避免替換和填充不足。

其次，具體實施換填處理技術時，通常采用機械設備對置換區進行開挖。對于結構相對復雜的軟土，應采用手動挖掘方式，以保證挖掘精度。

再次，應用換填處理技術時，回填工作的控制非常重要，如果處理不當會導致換填后的地基依舊難以滿足施工要求。此外，重新填充之前，需要對填充材料的使用性能進行全面測試，可通過進一步測量濕度和電阻等關鍵指標。一般礦渣、粉煤灰和砂子可以產生良好的換填效果，這些材料也是當前換填處理施工中的重要材料。

最后，換填完成后，通常需要借助壓實技術進行壓實處理，以提高換填后軟土地基區域的穩定性。在某些軟土地基深度較大的區域，可在換填過程中采用水平置換和同步碾壓方式，以確保基礎具有較高的承載能力，從而最大程度地降低后續返工的可能性。

3.3 粉噴樁加固施工技術

由于軟土地基的特殊性，需要采取一些措施來改善其穩定性，以有效提高軟土地基的硬度和強度。在公路施工中，粉噴樁加固技術的作用是通過深層攪拌來加固地基，該技術也稱為地面樁加固技術。在實際施工中，水泥石灰是使用較為廣泛的固化劑，這類固化劑可以通過一系列物理和化學反應，使軟土基礎變為有機整體，以此提高軟土基礎的強度和硬度，同時增強軟土基礎的穩定性。

3.4 加筋施工技術

加筋施工技術是一種常用的軟土地基處理方法，通過在地基中添加纖維或尼龍來提高土壤的承載力。在施工過程中，需要將砂層和土壤層混合。為了增強路基的承載力和抗壓能力，采用加筋施工技術時，應選擇適宜的材料進行鋪裝，并確保鋪裝過程符合相關規范和標準。

3.5 預應力管樁技術

預應力管樁技術是一種有效的軟土地基加固技術，對改善軟土地基具有良好的效果。應用預應力管樁技術進行加固時，首先要準確確定軟土的位置，并合理確定管樁布設位置。完成工程測量后，需檢查管樁是否按照規定位置放置。此外，進行管樁施工時，必須確保該技術與施工環境相兼容，施工完成后，應安裝標牌作為標識。

催化油漿是催化裂化反應過程的副產品，因原料、工藝條件的差異，各煉廠所產催化油漿的組成和性質也各不相同，但其化學組成具有密度大，稠環芳烴含量高，氫碳原子比低等特點，是一種低附加值的副產品。根據催化油漿的性質，利用其所含優質碳資源的特性，可將其作為原料生產不同需求的新型碳材料和多種化工產品。但催化油漿中包裹的催化劑和焦粉粉末等機械雜質嚴重影響深加工產品的質量，因此，進一步開發利用催化油漿就必須采取科學合理的方法有效地脫除油漿的催化劑粉末，以滿足后續加工單元的需求。

4 案例分析

4.1 項目概況

某公路橋梁工程設計總里程為2.8km，由兩座大橋共同組成，樁基共計516 根，最深的樁基為36m，最淺的樁基為16m，大多數樁基的深度在20m 以上。該工程全標段內地質條件較差，多位于軟土地基之上，軟土厚度在6～28m，液化類型的砂土深度超過10m，樁基施工穿越復雜地層，具體包括：軟弱土層、黏性土層、中細砂土層等。

該工程軟土地基處理深度大、范圍廣，且位于城市中，對軟土地基處理技術有很高的要求。經過分析討論和論證，采取粉噴樁加固施工技術，并取得了良好效果。

4.2 具體施工工藝

4.2.1 試樁

首先，鉆進施工的速度不能超過1.5m/min，鉆頭提升的速度不應超過0.8m/min。其次，進行水泥和軟土強制攪拌時，攪拌速度要控制在30r/min 左右，鉆進、反復攪拌以及提升時管道的壓力需要控制在0.1～0.2MPa，在具體噴灰施工中，管道的壓力要控制在0.25～0.40MPa。最后，精確掌握水泥攪拌均勻速度，并充分考慮下鉆和提升時的困難程度。

4.2.2 流程

粉噴樁加固技術對施工過程和質量控制有嚴格的要求。在該工程中，為了最大限度地保證軟土地基的處理效果，對各個施工步驟進行了嚴格控制，進而取得了良好的加固效果。

第一步，樁基定位。通過測量放線方法確定每根粉噴樁的具體位置，并保證起吊設備的水平度以及攪拌軸的垂直度等滿足設計要求。

第二步，預攪拌下沉。啟動粉噴樁機，鉆頭邊旋轉邊鉆進。在整個鉆進過程中要連續不斷地噴射壓縮空氣。如果鉆進下沉的速度過慢，可從輸漿系統中補充清水，以提升鉆進速度。

第四步，逐步緩慢提升粉噴樁，邊噴粉邊旋轉。嚴格按照試樁確定的施工參數和工藝標準合理控制提升速度，提升結束的標志為鉆頭提升到距離地面30cm 的位置，此時發送器應停止噴粉。

第五步，提升完成、停止噴粉之后，應對粉噴樁上部1/2 的位置重復進行至少2 次攪拌，以保證粉噴樁施工質量。

第六步，粉噴樁全部施工完成后，將附著在攪拌頭上的軟土全部清洗干凈，再移動到下一根粉噴樁上，之后重復上述步驟。

4.2.3 注意事項

在公路橋梁軟土地基處理中應用粉噴樁加固施工技術時，為確保各道工序質量達到設計要求，需要結合軟土地基的特點，以及粉噴樁加固施工流程，對各道工序進行嚴格控制，進而充分發揮該技術的優勢，以下是幾個關鍵的注意事項：

第一，粉噴樁施工中垂直度誤差不可超過1%，樁位最大的偏移誤差不可超過5cm，粉噴樁樁徑誤差最大不可超過4%。

第二，為保證粉噴樁樁底端的施工質量，在具體施工中，漿液達到出漿口后，要持續噴漿30s 左右，以確保漿液充分到達底端。噴漿口的高度達到設計要求的樁頂標高之后，要立即停止噴粉，但要持續攪拌30s 以上，以保證粉噴樁樁頭的均勻性和密實度。

第三，粉噴樁施工應盡量連續進行，避免中途停止，并嚴格控制起噴和停噴的高程。如果由于設備故障或停電導致停噴，需詳細記錄中斷的高程。故障恢復后應立即進行復攪，復攪的重疊長度不得小于1m。如果故障中斷時間超過12h，則需要進行斷樁處理。

第四，在粉噴樁頂部1/2 的位置，要至少重復攪拌2 次，高度必須大于5m，進行鉆進提升時，管道的壓力不能太大，以免淤泥向孔壁四周不斷擠壓，形成空洞問題。

在整個施工過程中，要采取低速、緩慢提升的方法，以確保土體和水泥漿液充分拌和，從而提升樁體的均勻性。此外，水泥的配合比必須嚴格按照試驗室確定的比例進行控制，水泥漿必須一次噴射完成。

5 結語

軟土地基是高速公路工程建設中經常遇到的問題，處理效果會直接影響整個工程質量。此外，軟土地基處理效果受到多種因素的影響，因此在選擇處理方案時，應綜合考慮氣候和地質等因素，以及勞動力和物質資源的影響等，以確保所選方案經濟、實用，取得良好的處理效果，從而保證高速公路工程施工質量。