高速公路施工阶段软土路基的施工技术探讨

引言

高速公路建设在推动区域经济发展中起着至关重要的作用。然而，当路基施工遇到软土地层时，诸多工程问题随之显现，尤其是路基稳定性和安全性的问题。传统的处理方法如土体替换和表层预压虽然在某些情况下有效，但在技术和经济上往往不能满足现代高速公路工程的要求。因此，探索更高效、经济的软土处理技术，对确保工程质量和延长道路寿命具有重要意义。

1 软土路基的工程特性与危害

1.1 软土的物理力学特性

高含水量：天然含水率常达 30%～80% ，甚至超过液限，导致土体呈流塑状态。

低强度：天然地基承载力通常低于 50kPa ，难以承受路堤自重及车辆荷载。

高压缩性：压缩系数 ，固结周期长，易产生过大沉降。

流变性显著：受荷载作用时，土体易发生蠕变和侧向变形，导致路基失稳。

1.2 软土路基的主要危害

沉降超限：工后沉降超过规范限值（一般 ⩽30cm ），导致路面开裂、桥头跳车。

路基滑移：软土层抗剪强度不足，路堤沿滑动面整体滑移，引发坍塌事故。

不均匀沉降：不同路段软土厚度或性质差异，导致路面纵向裂缝、横向开裂。

耐久性降低：长期变形使路基结构性能劣化，缩短高速公路使用寿命。

2 软土路基施工前的准备工作

2.1 地质勘察与设计优化

勘察要点：采用钻探、静力触探、十字板剪切试验等手段，查明软土分布范围、厚度、物理力学指标及地下水情况。

设计优化：根据勘察结果选择合理的处理方案（如换填法、排水固结法、水泥搅拌桩等），优化路基断面形式与边坡坡度。

2.2 施工组织与材料准备

施工方案编制：明确各工序施工顺序、机械配置（如压路机、搅拌桩机）、质量控制标准及应急预案。

材料检验：对换填材料（如砂、碎石）、固化剂（水泥、石灰）等进行严格检验，确保性能符合设计要求。

3 软土路基主要施工技术及应用

3.1 排水固结技术应用

排水固结技术是软土路基处理中常用的施工方法，主要通过设置排水通道加速软土固结，在施工中采用塑料排水板作为主要排水材料。排水板芯材采用聚乙烯材质，外包无纺土工布作为过滤层。排水板断面宽度为 100 毫米，厚度为 4 毫米，纵向通水量不小于每天100 立方米，施工时采用专用的打设设备，确保排水板竖直度，偏差控制在 1.5% 以内，打设深度应贯穿软土层并插入下卧层 50 厘米。排水板平面布置采用三角形或方形布置，间距根据土质条件确定，一般在 1.21.5 米之间，在排水板顶部设置水平排水层，采用砂垫层或塑料排水带，厚度不小于 30 厘米，确保排出水能够及时导出，通过排水固结工艺可使软土层的固结度在 90 天内达到 85% 以上，显著加快施工进度。

3.2 碎石桩处理工艺

碎石桩处理工艺是一种通过在软土中设置碎石桩体，形成复合地基以提高路基承载力的有效方法，施工方法主要采用振动沉管法，施工设备选用大型振动沉管机，钢管直径为 50 厘米，壁厚 12 毫米以确保成桩质量。桩位布置采用梅花形，桩距一般为桩径的 3＼～4 倍，以实现最佳的处理效果。施工前需进行试成桩，通过调整振动频率和下沉速度，找出最优施工参数，振动频率通常控制在 2530 赫兹之间，这一频率范围能够有效降低土体阻力，保证钢管顺利下沉。在软土地层中还需控制沉管速度，一般不超过每分钟 2 米，防止桩孔坍塌。桩孔成型后的回填是保证碎石桩质量的关键环节，所选碎石料需质地坚硬，粒径严格控制在 2060 毫米之间，含泥量不得超过 3% ，以确保碎石桩具有良好的承载和排水性能。回填采用分层振实法，每层厚度控制在 50 厘米以内，振实时间不少于 1 分钟，直至碎石无明显下沉为止，为保证桩顶与垫层的紧密结合，桩身标高应高出地面 30 厘米，顶部设置厚度不小于40 厘米的砂石垫层，压实度要求达到 95% 以上。通过合理的施工工艺控制碎石桩，不仅能使地基承载力提高2＼～3 倍，还能形成良好的竖向排水通道，加快软土固结。

3.3 新型固化剂应用

新型固化剂在软土路基处理中发挥着重要作用，可以通过化学反应改善软土性质。固化剂主要由水泥、石灰、粉煤灰等材料复配而成，添加剂含量根据土质情况确定，一般占土重的 8%～12%_⨀ 。施工时采用专用拌和设备进行均匀搅拌，搅拌深度需达到设计要求，一般控制在 3＼～4 米，搅拌机的转速控制在每分钟 4060 转之间，确保固化剂与软土充分反应。施工采用分块进行，每块面积控制在100 平方米左右，相邻区块搭接宽度不小于 20 厘米。固化后的路基需进行及时养护，养护时间不少于 14 天，期间保持路基湿润，通过固化剂处理的软土，其无侧限抗压强度可提高3 倍以上，含水率降低 15%～20% ，能够显著改善路基强度。新型固化剂具有早强、耐久性好的特点，能够有效解决软土路基承载力不足的问题。

3.4 堆载预压技术

堆载预压采用分级加载方式，通过填土荷载挤压软土层实现固结，填方采用透水性良好的砂性土，含水率控制在适宜范围，堆载高度按设计超载 20% 考虑，分4＼～5 级加载，每级加载高度 1.0 米，持荷时间 15＼～20 天，填筑坡度控制在 1：2，坡脚设置反压护道。填筑机械选用履带式推土机，采用侧向填筑法，防止地基失稳，沉降观测点间距 20 米，监测频率初期每天 2 次，后期每周 2 次，当地基固结度达到85% ，连续 7 天日沉降量小于 3 毫米时，可以卸载，卸载采用分级方式，每级卸载厚度与加载相同，防止回弹过大。

4 软土路基施工常见问题及对策

4.1 沉降控制不足

原因分析：处理方案选择不当、预压时间不足、加载速率过快。

对策：

优化设计方案，对深厚软土层采用复合地基（如搅拌桩 + 砂垫层）。

严格控制加载速率，延长预压期，确保固结度达标。

4.2 桩体质量缺陷

原因分析：水泥掺量不足、搅拌不均匀、断桩或缩颈。

对策：

加强原材料检验，实时监控喷浆量与搅拌速度。施工中出现故障时，及时记录中断深度，重新搭接长度 ⩾1.0m_⨀

4.3 地下水处理不当

原因分析：排水系统不完善，基坑积水未及时排除。

对策：

施工前完善排水设施，设置临时排水沟与集水井。

采用井点降水或深层排水板降低地下水位。

5 软土路基施工质量检测与验收

5.1 检测方法

沉降观测：埋设沉降板、位移桩，定期监测路基沉降速率与累计沉降量，工后沉降速率应 ⩽3mm/ 月。

承载力检测：采用平板载荷试验、动力触探等方法，检测处理后地基承载力是否满足设计要求（一般≥120kPa）。

桩身完整性检测：通过低应变法检测搅拌桩桩身连续性，对可疑桩采用钻芯法验证。

5.2 验收标准

路基压实度符合《公路路基施工技术规范》（JTG/T3610-2019）要求。

外观质量：无明显裂缝、沉降差，边坡稳定，排水系统畅通。

结束语

软土路基施工技术的合理应用是高速公路建设的关键环节，需结合工程地质条件、工期要求及成本控制，选择针对性的处理方案，并强化施工过程中的质量管控。未来，随着智能监测技术（如InSAR、BIM）与新型材料（如高分子固化剂）的发展，软土路基施工将向智能化、绿色化方向迈进，进一步提升工程安全性与经济性。尽管已取得显著成效，但软土处理技术的研究与应用仍面临诸多挑战，未来的研究应继续探索更为高效、环保且经济的软土处理新技术，以适应更复杂多变的工程环境和提升道路工程的整体质量。

参考文献

[1] 龚红燕 . 高速公路施工中的软土路基施工技术研究 [J]. 运输经理世界 ，2023（26）：28-30.

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[3] 马强. 关于高速公路软土路基加固施工技术的研究[J]. 交通世界，2023（19）：55-57.