浅析软土路基施工技术在高速公路工程施工中的应用

浅析软土路基施工技术在高速公路工程施工中的应用

左纪锋     徐建涛

湖北长江路桥有限公司  湖北省武汉市  430000

摘要：在高速公路上，路基建设面临特殊难题，尤其是由于软土的特性——其力学强度偏低、易于变形且具有高液限和大塑性指数，这些特性使得相关施工面临严峻考验。若处理不当，将引发一连串工程噩梦，如地基不稳定、路面损坏，甚至对公路安全构成潜在风险。为克服这一挑战，工程师们广泛采用了一系列创新技术，包括预先压力处理、土壤性能提升策略、深层固化工艺、复合土桩技术、粉末喷射桩施工以及液态燃煤灰填充技术，以确保工程质量与稳定。

关键词：软土路基；施工技术；高速公路；施工应用

1软土路基的危害

1.1含水量高

路基的主体构成主要源自诸如淤积土和粘性土壤这类特性明显的软土类型。这些软土的特点在于其水分饱含度极高，结构稳定性明显不足，其含水量区间通常在35%至65%之间。为了有效防止路基可能出现的沉降问题，预先实施针对软土特性的定制化解决方案显得至关重要。同时，在工程筹备阶段，通过有效的手段来控制和降低路基的水分含量，增强其整体稳定性，这是确保施工质量的核心环节。

1.2渗水性差

软质地基的特性，尤其是其高水分含量，显著降低了其渗透性能，这对公路建设的渗水设计构成了挑战。低渗透性不仅延缓了混凝土硬化进程，从而威胁到结构的整体耐久性，还可能导致地基不稳定，进而对工程品质和经济效益构成潜在威胁。这种土壤的特性要求在设计中特别考虑有效的排水策略以确保施工质量和长期性能。

1.3承载能力与抗剪能力差

公路交通的顺畅在很大程度上依赖于坚实的路基支撑，然而软土路基的承载性能问题却成为制约其效能的关键瓶颈。这种问题主要体现在施工阶段，频繁的形变和沉陷现象频发，这不仅削弱了路基对重型车辆荷载的承受力，还可能导致路面结构的破裂，缘起于不均衡的地基下沉。长期的户外暴露使得软土路基的土体结构呈现出絮状分解的状态，显著降低了其抵抗剪切应力的能力，这对道路稳定性构成了潜在威胁。

2高速公路施工中软土路基的特点

2.1富水性

在高速公路建设的地质背景下，软土路基的特性尤为显著，尤其是其显著的含水量特性。这种特性在施工过程中主要体现在土壤的过饱和状态，导致建筑材料与地基表面的粘结力严重削弱。这不仅对工程的整体施工质量构成了严峻挑战，还严重影响了工程进度的管控。此外，富含水分的地基结构在防渗处理上尤为棘手，增加了施工难度，使得高速公路在后续使用中可能面临路基下沉、结构开裂等问题。这些潜在的隐患不仅威胁着公路的运行安全，也对公路的使用寿命产生了长远影响。

2.2孔隙率大

在软土路基的土体特性探讨中，其独特的结构特征以高孔隙率为显著标志。这一特性表现在土壤颗粒间广泛的空隙、结构松散，以及对静压力承受能力的明显削弱。在实际建设过程中，路基的高孔隙率问题尤为突出，它导致静压力承载能力不足，难以有效支撑上方的施工材料，进而限制了机械设备的使用，施工效率受阻，施工成本也随之上升。这种状况不仅对高速公路的稳定和安全施工构成挑战，也对工程项目的成本管理和质量控制产生了负面影响。

3软土路基常见施工技术

3.1预压法

作为一种典型的软土地基处理技术，其操作方法主要是通过在施工区域施加大于设计荷载的重压，使得土壤中的孔隙水逐渐排出，旨在提升软土的强度和稳定性。这种方法主要应用于液限高、塑性指数大、压缩性强和强度低的软土地基处理。预压法的预压荷载不应小于设计荷载的1.2倍，以保证能够有效地排出孔隙水，提高地基土的强度和稳定性。此外，预压法还需要对预压荷载和土壤排水量进行实时监控，以便及时调整预压荷载和评估地基土的强度和稳定性。预压法可以使软土的压缩模量提高20%～30%，强度提高40%～60%。

3.2粉喷桩施工技术

深部水泥喷浆施工技术采用先进的喷射搅拌机，将水泥以高压气流的形式注入深层松散土壤中。在搅拌过程中，水泥与土壤颗粒经历强烈碰撞并深度融合，产生一系列复杂的物理结合与化学反应，逐渐形成一整体现象、保持水稳定性的坚固柱状结构。这种工艺将水泥桩作为软土的替代物，形成了一种垂直强化的实体，实施了替换策略，从而提升了承载能力。这种新型复合地基由桩体和桩周土共同支撑上层负荷，呈现出独特的力学效应。

3.3液态粉煤灰回填施工技术

在高速公路工程的软土路基施工中，液态粉煤灰的应用显现出其独特的优势。在实践中，高速公路处理过程中的主要问题包括桥台倾覆和桥头跳车。这些问题通常由于桥头和台背填料间的不均匀沉降引发。液态粉煤灰相比于传统的砂砾土、级配沙砾等填料，在物料来源、成本控制、施工效率以及环保性等方面具有显著的优势。

3.4土石混合桩法

在软土层内打入土石混合桩，以改善路基土的承载能力和稳定性，该方法结合了土质改良和深层压实两种技术的优点，特别适用于高度压缩性或强度较低的软土地基。在施工过程中，首先将改良剂（如水泥、石灰等）与碎石混合，然后通过旋挖设备在预定位置打入混合料，形成土石混合桩。通过这种方法，可以有效提高软土的抗剪强度和压缩模量，减少地基的沉降和变形，提高路基的稳定性。研究表明，经过土石混合桩法处理后，软土的抗剪强度可以提高2～4倍，压缩模量可以提高4～6倍，有效控制了地基的后期沉降。而且，土石混合桩的施工效率高，施工周期短，对施工环境的影响小，不会产生大量的挖掘土和废弃物。土石混合桩法中，桩的布置需要精确计算和严格控制，否则可能会影响桩的效果和土体的均匀性，桩的质量受到混合料配比、搅拌质量和打桩设备性能的影响，需要进行严格的质量控制。

4提高高速公路软土路基施工水平的具体措施

4.1优化高速公路软土路基施工理念

在推进高速公路上的软土地基建设项目中，有必要革新传统的施工思维，针对现有工程存在的局限性，深度研发并优化施工策略，以实现软土地基建设的实质飞跃。实施全面且系统的现场操作人员教育计划，结合专业性的软土地基施工技术研讨会和实战心得分享，激发各部门间在施工流程中的协同创新精神，从而确保软土地基施工任务得以高水平、高效率地推进。

4.2加大软土路基施工技术管理力度

针对高速公路建设中特有的软土路基施工特性，应强化其技术管理策略，严谨执行包括路堤填充、水分控制等一系列关键工艺。此举旨在显著减少施工过程中的潜在问题，确保工程质量。鉴于软土路基施工步骤的复杂性，为了优化软土处理技术的实际运用效能，必须精细管理施工技术流程，高效整合和调度各种施工技术资源，实现精细化施工管理。

4.3做好施工材料质量监控工作

加强软土路基施工材料质量管控力度，依照高速公路工程施工要求，对进入施工现场的施工材料进行全面检测，避免因施工材料质量不佳导致软土路基施工效果下降等问题出现。

结论

软土路基处理技术的有效应用，可解决工程建设中的各种挑战并实现安全、经济和环保的目标。不同的软土处理技术如粉喷桩施工技术、液态粉煤灰回填法、砂垫层法与深层搅拌法结合、堆载预压法与深层搅拌法结合等，都具有其独特的优势和可行性，为高速公路的施工提供了新的思路和可能，各项技术具有其特定的应用条件和限制，需要根据实际情况，灵活而有效地调整和应用这些技术，以实现最佳的施工效果。

参考文献：

[1]丁攀.公路工程中软土路基设计及施工标准的应用研究[J].价值工程，2023，42(14):10-12.

[2]李宏宝.公路工程中软土路基换填施工技术研究[J].科学技术创新，2023(12):174-177.

[3]牟俊杰.软土路基加固处理技术数值分析及在公路工程中的应用[J].科学技术创新，2022(36):143-146.