高速公路建設中的軟土路基施工工藝

張愛然

(山東省路橋集團有限公司，山東 濟南 250000)

為了進一步促進國家的全面發展，近年來我國一直在不斷加大高速公路的建設力度，所以高速公路線路也隨之持續向邊遠地區延伸。在近水區域的高速公路工程建設中，遇到軟土路基的概率是非常高的，由于軟土路基具備天然孔隙大，抗剪能力不足以及富水性等實際特點，如果不采用相應的軟土路基施工技術和施工工藝方法，就難以有效保障高速公路路基的穩固性。全面了解和掌握高速公路軟土路基的具體特點，針對凍結法、土工織物鋪墊等各種軟土路基施工工藝進行深入且細致的研究探討，可以為高速公路軟基施工提供有效參考。

1 高速公路軟土路基特點

1.1 高壓縮性

所謂軟土地基，通常是指大于1的孔隙比且土層具有豐富的水含量，土體中有大量腐殖質，微生物以及很小一部分氣體存在，土質松軟，出現不均勻沉降的概率非常大，變形能力強，幾乎沒有承載能力。

1.2 低抗剪切強度和透水性

軟土土層的組成成分包括淤泥和淤泥土質以及泥炭和泥炭土質，這些土體具有非?？斓募羟兴俾室约昂懿畹呐潘芰?，顯然在抗剪切強度方面的表現也很差，用作地基后其透水性在垂直方向能力很低，需要很長時間才能達到沉降穩定，貿然對其進行地基加載會造成地基嚴重失穩。

1.3 不均勻性

土壤結構的軟土層含有較多粉細砂透鏡體，其土層在平面和垂直方向地基性能技術指標表現迥異，地基結構出現不均勻沉降的概率非常高。而不均勻的土質在受到載荷壓力的時候更容易出現不規則沉降，進而導致公路運行使用中車輛行駛安全性下降。

2 軟土路基施工技術應用現狀

2.1 施工團體責任和安全意識淡薄

國內高速公路工程建設中，影響工程整體質量和投入使用后運行過程安全穩定性的關鍵因素就在軟土路基施工環節，一些承建高速公路工程的施工單位缺乏相關技術資質，沒有處理軟土路基的施工經驗，安全責任意識淡薄，對工程建設質量實施無下限的粗放管理，對工程進度和經濟效益的追求達到了近乎瘋狂的程度，導致工程質量根本無法保證。一旦出現嚴重事故，會給承建方帶來難以承受的利害損失，比如一些承建單位沒有做好工程施工的前期準備工作就倉促上馬，對設計方案和施工方案的準備和理解也不成熟，對施工進度的管控沒有做到縝密部署，技術和設計人員沒有對施工單位做好技術交底，對工程引進的先進技術和設備沒有充分熟悉和掌握，施工人員未經技術和安全培訓就無證上崗，為趕進度而盲目依據傳統技術和經驗開展施工作業。管理部門在日常工作中組織不力，管理不善，做不到任人唯賢，導致高速公路工程質量問題頻發，安全穩定性根本無法保證。

2.2 過分依賴傳統施工工藝

影響軟土地基性能指標的因素多而復雜，而現代高速公路工程建設的質量追求已經向高效舒適和美觀環保方面發展，傳統的高速公路施工技術已經很難滿足現代化的建設和服務需要。如果施工單位沒有及時轉型和對短板進行補強，就會在施工和管理方面遇到越來越多的矛盾沖突。目前很多高速公路工程承建單位未能充分意識到對施工人員進行綜合素質和技術能力培訓的重要性，導致很多先進技術和管理理念無法在施工過程中合理運用，傳統施工流程和工藝技術仍然大行其道，在技術創新方面遲遲不能實現突破，技術和設備運用和管理理念嚴重落后于時代，在對軟土路基進行處理時離設計要求相去甚遠，一旦出現質量和安全事故，其后果就很可能是災難性的。

3 高速公路軟土路基施工工藝

中國高速公路工程建設在里程和技術方面均走在世界前列，具體到處理軟土路基的技術應用也相對成熟，有以下多種先進技術工藝可供選擇。

3.1 凍結法

這種方法是通過冷卻液讓軟土產生凍結，膨脹土層材料可選用二氧化碳或液化氮，嚴格按照技術規范操作可讓軟土路基的抗剪切強度實現大幅度提升，對該種路基承受荷載時的高壓縮率進行有效規避。

3.2 土工織物鋪墊

土工織物在抗拉強度和抗腐蝕能力方面有很高的耐受力，軟土路基經過粗平整可實施一層和多層土工織物的鋪墊，與軟土緊緊結合在一起，軟土路基在提高承載能力方面得到很好補強，無論是施工過程還是投入運營，都不易再出現大規模不均勻沉降。

3.3 使用添加劑

黏土顆粒在軟土中常以集群的形式大量存在，有效的改善方法是把適當數量的添加劑摻入土質，土層抗剪切強度能得到很大提高，添加劑材料包括生熟石灰和水泥等，這些材料可讓軟土的含水量得到大幅縮減，增強軟土路基內部的緊固性。

3.4 軟土路基表面處理

這種方法的代表方式包括換填和排水，排水法能減少軟土路基含水讓土體密實度增強，換填法是把良好透水性的填土材料和路基軟土進行置換。在抗剪切強度和抗變形能力方面大幅度提升路基質量，具體的采用方法可視情況而定。同時，在軟土路基表面加鋪高透水性填土材料，可讓整體路基均勻分攤施加的承受荷載，具體到處理軟土路基的積水，最好的方法是開挖溝槽實現順利排水，后續環節施工得以穩定推進，溝槽開挖完畢可填入高透水性的填土材料。

3.5 高壓噴射注漿法

這種方法在軟土路基施工處理中效果較好，它把高壓水射流切割與注漿技術完美融合在一起，取得了技術層面的多種優勢。由鉆機實施鉆孔作業，配以適當規格的注漿配件，再把反復測試過的合格配漿以高壓流射體形式射入軟土層切割軟土，既不破壞路基基礎，又能讓軟土土質和漿液高度融合再產生固結，最終形成整體性極高且性能穩定的路基結構，有效改善軟土路基的整體性能，提高承載能力和安全穩定性。

3.6 砂墊層處理

這種方法是利用砂墊層良好的排水效果，有效降低軟土路基過高的含水量，一般砂墊層的厚度僅為20公分，它的排水效果可通過荷載試驗來檢測清潔度和含水量的技術指標，向砂墊層灑水開展壓實作業也是一種行之有效的軟土路基性能技術措施，促進高速公路工程建設在更堅固的基礎上進行，前提是必須確保砂墊層濕潤度良好。

3.7 排水固結法

這種方法的作用原理是把軟土層中積存的過多水分予以排除，使土體含水量大幅縮減，處于一種長期干燥的狀態，它是通過在軟土路基的適當位置設置規格符合實際情況的水井，再于井內配送水泵設施，把滲析到井內積聚的軟土水分泵送出去達到排水目的，促進軟土土體逐漸固結，排水固結法的排水效果非常高效，在軟土土層較深厚的軟土路基作業中較為適用。它除了高效的排水效果，其技術優勢還在于操作方面的方便快捷，施工人員無需太高的技術能力，作業過程也無需太多的物資供應。

3.8 粒料樁加固地基

高速公路工程建設在對軟土路基進行處理時，可結合實際情況選擇使用粒料樁加固地基工藝技術，這種技術比較切實可行。振沖器是這種技術作業的主要設備，適當搜集鵝卵石或碎石加以破碎處理，形成碎石度極高的小碎石與軟土路基摻合形成整體性較好的路基樁，這個過程是充分發揮振沖器的碎石效果，摻入軟土路基后實現路基的降壓排水和擠密，最終得到路基安全穩定性方面的性能保證。需要注意的是，對鵝卵石或碎石的選材一定要確保其含砂率低于5%才能達到最佳碎石效果，振沖器在下沉過程中需要操作人員對其速度進行嚴格精準的勻速控制，成樁位置，樁位放線以及日常監測都是需要操作人員嚴格實施的，施工過程的精確度需要切實保證。

3.9 加筋土處理

這種處理方法在兩個方面具有很大的技術優勢，具體如下：①經過加筋土處理后的高速公路能確保路基和整體結構在沉降方面保持連續性，不會出現差異性沉降；②加筋土處理技術具有方便快捷的操作特性，能確保節約大量人力物力資源，如果各方面能夠做到良好的組織協調，處理軟土路基的作業可高效快速完成。

現代科技的高速發展讓加筋土處理軟土路基作業方式有了多種選擇，換填土和分段施工都是切實可行的作業方式，只需施工人員結合現場實際情況選擇就可以。通常來說，技術和施工人員要對選取哪種作業方式進行科學論證，在此基礎上對施工方案進行合理制定并在施工過程中加以嚴格執行和科學管理，所有參與施工的人員須齊心協力對作業過程加以執行，力求軟土路基的處理效果達到預期目的。

4 工程案例

4.1 工程概況

以某高速公路工程建設為例，它的全跨度區域內都是季風性半濕潤氣候，一年四季的季節特征非常明顯，途徑區域氣候都很濕潤，跨越的地勢低洼路況走勢非常平緩，有包括沖積層、?；鶎右约叭斯ぬ钪釉趦鹊娜N地質巖層結構。該區域的地下水來源主要靠地表水滲漏，形成了水位很淺的空隙潛水，上層地表水和下層地下水兩面夾擊給高速公路的混凝土路基帶來嚴重的腐蝕性威脅，區段高速公路總里程達17.8km，設計寬度24.8m，全程設計車輛時速100邁，達到了23級以上的荷載等級。

4.2 軟土路基施工

該區域路段軟土路基的施工難點在于地層存在厚度很大的淤泥層，地下水位超高，雪上加霜的是路段積水嚴重，排水困難，決定以換填法拋投半徑在30cm以下的片石為主要作業方式，促使水面或者淤泥頂層和拋石面落差縮小到20cm，開始填入石屑填筑作業，最終找平。以中心線為基準向兩側延伸拋石直至片石面高出水位面后改用碎石填筑并找平，然后實施碾壓作業，結束鋪設反濾層作業后填土，以竹竿標定坡腳位置，以由西向東的次序對淤泥層進行填筑，規定碾壓作業的設備須達50t以上噸位機械，保證碾出路基下的所有淤泥，結束碾壓作業后須再次測量填土壓實后的路基高程，彎沉測試要嚴格進行，為后續施工打好基礎。

4.3 軟土路基施工的質量控制

路基周圍的耕植土和其他填土中的雜質經常嚴重影響路基坡腳的施工質量，路基一旦壓實成型，時間一長這些植物性雜質會衰朽腐爛，給路基的穩定性帶來不良后果。小隱患積聚到一定程度會誘發重大安全事故，因此開展路基施工時一定要對路基范圍內的填土雜質等進行徹底清理。對軟土路基進行填筑時，作業速度的掌控非常重要，太快的速度不利于路基加固和勻速沉降，破壞持力層的形成，導致路基失衡嚴重。一旦有外力加持就會帶來不良后果，太慢的速度又不利于有效掌控施工進度，高速公路建設會給路基所在地的土質帶來性狀改變，土體原有的水分也會誘發土質軟化，這些都會給路基承載能力造成破壞。施工人員須在作業過程中切實保護好原軟土路基的硬質外殼，提高路基強度，此外還要注意濕潤性氣候區域施工不可選擇在雨季。除此以外，強化高速公路建設工作中進行軟土路基施工質量控制力度才能為公路系統優化提供保障，在高速公路軟土路基施工前做好技術交底，保證各環節施工人員都能夠按照路基施工設計方案落實標準化施工，提升軟土路基穩定性，進而防止高速公路使用中發生嚴重質量問題，為高速公路行車安全提供助力。

5 結 語

在目前的高速公路工程建設中，軟土路基越來越多見，科學性的選擇相應的軟土路基處理技術及施工工藝措施，并保證軟土路基施工質量的可靠性，有利于確保高速公路路基穩固性符合整體工程的具體需求。因此筆者強烈建議相關人員重點加強高速公路工程軟土路基施工技術以及施工工藝研究，以便不斷提高我國的高速公路工程整體施工水平。