软土地基处理技术及在公路施工中的应用

摘要： 本文深入分析了软土地基处理技术在公路建设过程中的应用及发展趋势。通过对软土地基的工程特性及处理难点的剖析，系统性地阐述了换填法、挤密法、真空预压法、深层搅拌法等主流处理技术的理论基础、适用范围以及施工关键环节。结合实例，重点讨论了上述处理技术在不同工程环境下的应用成效与特征。针对处理过程中出现的技术问题，本文提出了相应的改进策略和创新解决方案。研究结果表明，恰当选择并应用软土地基处理技术，对于保障公路工程品质、提升路基稳定性具有至关重要的作用。本文可为类似工程提供技术借鉴和实践指导。

关键词： 软土地基；地基处理；公路工程；地基加固；施工技术；工程应用

引言： 在国家“十四五”规划及2035年远景目标纲要的指导下，我国交通基础设施建设正面临新的发展机遇。随着“一带一路”倡议的深入实施以及区域协调发展战略的推进，公路建设在国民经济中的作用日益凸显。然而，在沿海、河网等软土分布密集的地区，地基处理技术成为制约公路建设发展的关键难题。近年来，得益于新材料、新工艺和新设备的持续创新，软土地基处理技术实现了显著的发展。在此背景下，对软土地基处理技术及其在工程中的应用进行系统性研究，对于促进公路建设的高质量发展具有重要的现实意义。

1.软土地基特性及处理原则

1.1软土地基的工程特性

软土地基，其特征表现为高含水量、大孔隙比、显著的压缩性、低强度以及较差的渗透性。该类土体的原状含水量普遍超过液限，其天然孔隙比介于1.2至2.0之间，压缩系数通常大于0.5MPa^-1。由于其承载力不足，地基的承载能力一般在30至60kPa的范围内。软土中黏土矿物含量较高，导致其具有显著的触变性和蠕变特性，从而在荷载作用下容易产生长期变形。此外，软土的结构对扰动极为敏感，扰动后其强度会显著降低，重塑强度比甚至可降至0.2以下。由于上述特性，软土地基的稳定性较差，在施工荷载作用下极易发生失稳破坏。

1.2处理原则和技术选择依据

地基处理方案的制定需综合考量软土层的分布特性、工程规模、施工工期以及环境条件等关键因素。对于深厚软土地层，推荐采用桩基或深层处理技术；而对于浅层软土，则可考虑换填、预压等方法。处理深度的确定应基于荷载影响深度及软土的分布情况，通常控制在临界深度的1.5至2.0倍范围内。在技术选择过程中，必须充分权衡经济性与工期要求，并结合周边环境条件及施工场地的限制因素。处理效果需满足变形控制标准和承载力要求，以确保路基的长期稳定性。

2.常用处理技术分析

2.1换填法的应用与创新

换填法作为一种地基处理技术，通过替换软弱土层以提升地基承载性能，其工艺简便、效果迅速且显著。在传统实践中，填料多选用砂石、碎石、矿渣等无机材料，其选择主要基于级配特性、承载力及成本效益分析。为确保填料质量，砂石料的粒径分布需合理，泥含量应控制在5%以下，压碎值不得超过30%。随着环保意识的增强，创新性填料如建筑废弃物再生材料、工业固废、粉煤灰等环保材料的开发与应用，不仅促进了资源的循环利用，还有效降低了工程成本。

确定换填深度时，需考虑软土分布和荷载深度，浅层处理深度通常不超过6米。基坑开挖应采用台阶式分层方法以保持边坡稳定，放坡系数根据土质调整，介于1：1.5至1：2。基坑排水系统包括降水井或明沟，井间距15至20米，沟深不小于0.5米。施工中，分层回填、分段施工，每层厚度30至50厘米。压实机械为重型振动碾，压实遍数不少于8遍，压实度达95%以上。振动碾压分低频和高频，以提高压实效果。填筑后，平整度检测标准为±3厘米。

2.2真空预压技术的改进

真空预压技术通过负压降低土体孔隙比，加速固结排水，尤其适用于高含水量软土地基。该技术系统由竖向排水体、水平排水层、真空膜和密封系统组成。竖向排水体为新型塑料板，规格10厘米×0.4厘米，间距0.8至1.2米。水平排水层为级配砂或土工复合排水网，厚度20至30厘米，砂垫层粒径分布连续，渗透系数大于0.001厘米/秒。土工复合排水网导水能力不低于0.2升/秒。真空系统采用双层膜，膜厚0.3毫米，拉伸强度不小于15千牛/米。施工流程包括场地平整、排水系统铺设、真空膜铺设、密封固定和抽气运行。场地平整后铺设土工布防膜破损，排水板插打作业用专用设备保证垂直度偏差小于1%。真空泵为无油旋片式，抽气量不低于50立方米/小时，负压控制在80至90千帕，持续3至6个月。监测系统包括沉降观测点、孔隙水压力计、负压监测点和深层标，实现全方位监控。沉降观测点间距10米，孔隙水压力计根据土层分层布置。数据采集自动化，建立远程监控平台实时监控处理进展。为确保固结度达到85%，增设固结度控制指标。改进措施包括超载预压和联合预压，超载预压堆载高度1至2米，联合预压结合真空预压与堆载预压优点。为应对季节性施工挑战，开发防雨型真空预压系统，确保全天候施工可行性。

2.3深层搅拌技术的发展

深层搅拌技术广泛用于软基处理，其发展趋势包括搅拌设备创新、固化剂配比优化和施工工艺革新。新型多轴搅拌机引入后，实现了搅拌过程的实时监控和数据采集，优化搅拌头叶片角度提高了效率。变频调速技术使搅拌机适应不同土层，确保了搅拌过程的适应性和效率。

开发了复合型固化剂配方，以适应软土特性。水泥用量控制在200至300公斤每立方米，加入活性矿物材料以增强强度。固化剂配比经室内试验精确确定，满足设计强度要求。搅拌参数，如转速、提升速度和喷浆压力，确保了浆液与土体的充分混合。

施工过程中，采用全过程自动监控系统，实时记录搅拌深度、速度、浆液量等关键参数，确保施工质量。深度误差控制在10厘米以内，垂直度偏差不超过1%，以保证施工精度。单桩搅拌过程采用三搅一喷工艺，有效提高了搅拌均匀性。处理体的强度经过设计，达到300至500千帕，满足承载力要求。

在创新技术方面，湿喷工艺和真空辅助搅拌等方法被引入，前者通过改善浆液扩散半径来增大处理体的直径，而后者则通过降低土体含水量来提高固化效果。质量检测方面，采用钻芯取样、声波测试等方法，对处理效果进行验证，确保工程质量符合标准。

2.4 新型复合地基技术研究

复合地基技术结合多种地基处理方法，提高地基承载力。研究包括桩网复合、桩砂垫层复合、桩锚复合等形式。桩体材料灵活，包括水泥土桩、砂石桩、预制混凝土管桩等，桩径300至800毫米，间距0.8至1.5米，可正方形或三角形排列。设计考虑应力分担，控制桩土应力比3至5。砂垫层厚40至60厘米，要求级配优良，压实度95%以上，材料为中粗砂，含泥量3%以下。网格结构用土工格栅或钢筋网片，土工格栅双层，层间距30厘米，钢筋网片直径8至12毫米，网格间距20厘米。锚固系统设计增强稳定性，预防侧向变形，锚杆直径20毫米，倾角15至20度，间距1.2至1.5米。施工工艺规范化关键，桩基施工用跳桩法，砂垫层分层碾压，土工格栅搭接长度不小于30厘米，锚杆施工用钻孔埋设法，灌浆压力0.2至0.3兆帕。

结束语

软土地基处理技术的发展与创新一直是工程建设领域关注的核心议题。通过综合性的理论研究与工程实践，我们不仅需深入理解现有技术，更应致力于技术革新，以期发现更为经济、环保、高效的处理策略。坚信在理论探索与工程应用的持续融合下，软土地基处理技术定能实现新的飞跃，为公路建设领域的发展提供有力支撑。本项研究的成果将为相关工程实践提供理论指导，促进软土地基处理技术的持续进步与演进。

参考文献：

[1]钟洪波.软土地基处理技术在市政路桥施工中的应用[J].中华建设，2024，（11）：172-174.

[2]韦艳卫.软土地基处理技术在公路工程施工中的应用[J].运输经理世界，2023，（22）：22-24.