高速公路工程施工中软基处理关键技术应用研究

引言

高速公路作为现代交通基础设施的重要组成部分，其建设质量直接关系到交通运输的效率和安全。在高速公路工程施工中，软土地基是常见的地质问题之一。软土具有低强度、高压缩性和高含水量等特点，若不进行妥善处理，会导致高速公路出现沉降、开裂等病害，严重影响道路的使用性能和寿命。因此，研究高速公路工程施工中软基处理关键技术的应用具有重要的现实意义。

一、软土地基处理技术的重要性

软土地基处理技术在高速公路工程中具有显著的重要性。高速公路软土地基若未经有效处理，无法提供均匀的支撑力，会导致道路结构产生不均匀沉降，使路面出现波浪、坑洼等病害，影响行车的舒适性和安全性。同时，不均匀沉降还会对道路的附属设施，如桥梁、涵洞等造成损坏，增加后期维护成本。软土地基处理技术的主要作用是调整地基土壤的力学性质，改善其承载能力和稳定性，通过降低软土的含水量，提高其强度和压缩模量，使地基能够承受交通荷载的压力，确保道路结构的安全可靠运行，延长道路的使用寿命，降低全生命周期成本。

二、高速公路工程施工中常用的软基处理关键技术

2.1 换填法

换填法适用于浅层软土厚度较小的情况。该方法是将软弱土层挖除，然后换填强度较高、稳定性好的材料，如砂石、碎石、灰土等，并分层压实，形成良好的地基。换填法的优点是施工简单、工艺成熟、工期短，能够快速提高地基的承载能力，缺点是处理深度有限，对于深层软土地基不适用，且换填材料的运输和填筑成本较高。

在应用换填法时，需要注意以下几点：一是要准确确定软弱土层的厚度和范围，确保挖除彻底；二是换填材料的质量要符合要求，具有良好的级配和压实性能；三是分层填筑和压实要严格控制压实度和厚度，确保换填层的密实度。

2.2 排水固结法

排水固结法是通过设置排水通道，加速软土中水分的排出，使软土逐渐固结，提高其强度和稳定性。常用的排水固结法包括砂井排水、塑料排水板排水等。在施加预压荷载的情况下，软土中的孔隙水压力逐渐消散，有效应力增加，从而实现固结沉降。

排水固结法的优点是可以处理较深厚的软土地基，处理效果较好，且施工成本相对较低，缺点是施工周期较长，需要较长时间的预压期，对工期有一定影响。在应用排水固结法时，要合理设计排水通道的间距和深度，确保排水效果；同时，要根据工程要求确定合适的预压荷载和预压时间，保证软土充分固结。

2.3 加筋法

加筋法是在软土地基中铺设土工合成材料，如土工格栅、土工布等，通过土工合成材料与土体的相互作用，提高地基的整体稳定性和承载能力。土工合成材料具有抗拉强度高、耐腐蚀性好等特点，能够有效地约束土体的变形，增强土体的抗剪强度。

加筋法的优点是施工方便、对环境影响小，能够适应不同的地质条件和工程需求，缺点是土工合成材料的耐久性需要进一步关注，在长期使用过程中可能会受到紫外线、化学物质等因素的影响而老化。在应用加筋法时，要选择合适的土工合成材料类型和规格，确保其性能满足工程要求；同时，要注意土工合成材料的铺设和连接质量，保证其与土体之间有良好的摩擦力和咬合力。

2.4 表层处理法

表层处理法主要包括敷垫材料法、添加剂法等。敷垫材料法是在软土地基表面铺设一层或多层敷垫材料，如化纤无纺布、土工格室等，以提高地基的承载能力，防止地基表面局部破坏；添加剂法是在软土中掺入水泥、石灰等添加剂，改善软土的工程性质，提高其强度和稳定性。

表层处理法的优点是施工简单、成本较低，适用于对地基承载力要求不高的路段，但其处理深度较浅，对深层软土地基的处理效果有限。在应用表层处理法时，要根据软土的性质和工程要求选择合适的处理方法；对于添加剂法，要严格控制添加剂的掺量和搅拌均匀性，确保处理效果。

2.5 强夯置换法

强夯置换法是利用重锤从高处自由落下，将软土挤开，同时在夯坑内填入碎石、砂砾等硬质材料，形成墩柱，与周围软土形成复合地基，提高地基的承载能力。

强夯置换法适用于处理深度较大的软土地基，具有施工速度快、处理效果好等优点，然而，其在施工过程中会产生较大的振动和噪音，对周围环境有一定影响。在应用强夯置换法时，要合理确定夯击能、夯击次数和夯点间距等参数，确保处理效果；同时，要采取有效的减震措施，减少对周围环境的影响。

2.6 水泥土搅拌桩法

水泥土搅拌桩法是利用水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，将水泥和软土强制搅拌，使软土硬结，形成具有一定强度的水泥土桩体，与周围软土共同构成复合地基。水泥土搅拌桩法适用于处理厚层软土地基，能够有效提高地基的承载能力和抗变形能力。

水泥土搅拌桩法的优点是施工无振动、无噪音，对周围环境影响小；且桩体强度较高，处理效果可靠，缺点是施工质量受施工工艺和水泥掺量的影响较大，需要严格控制施工参数。在应用水泥土搅拌桩法时，要进行现场试验，确定合适的水泥掺量和施工工艺参数；同时，要加强施工过程中的质量检测，确保桩体质量符合要求。

2.7 高压旋喷注浆法

高压旋喷注浆法是利用高压喷射流，冲击破坏土体，使浆液与土颗粒强制搅拌混合，形成具有一定强度的固结体。高压旋喷注浆法可以根据不同的地质条件和工程要求，采用不同的喷射方式，如单管法、二重管法和三重管法等。

高压旋喷注浆法适用于处理各种复杂的软土地基，具有加固深度大、加固效果好等优点，但其施工成本较高，且对施工设备和操作人员的技术要求较高。在应用高压旋喷注浆法时，要准确掌握喷射参数，如喷射压力、提升速度等，确保固结体的质量；同时，要做好施工现场的排水和环境保护工作。

三、软基处理技术应用的综合考量

3.1 环境保护

在高速公路软基处理施工过程中，应充分考虑环境保护因素。例如，换填法可能会产生大量的弃土，需要合理规划弃土场地，避免对周围环境造成污染；排水固结法在排水过程中，要防止污水对地下水和地表水的污染。同时，应尽量选择对环境影响小的处理技术和材料，减少施工过程中的噪音、粉尘等污染。

3.2 施工成本

不同的软基处理技术施工成本差异较大，在选择处理技术时，要综合考虑工程预算和经济效益，选择性价比高的处理技术。例如，换填法虽然施工简单，但换填材料的运输和填筑成本较高；而排水固结法施工成本相对较低，但施工周期较长。

3.3 工程周期

高速公路工程通常有严格的工期要求，在选择处理技术时，要充分考虑其施工周期，合理安排软基处理施工顺序和时间。例如，强夯置换法和水泥土搅拌桩法施工速度较快，能够在较短时间内完成处理任务；而排水固结法需要较长的抽气时间，对工期影响较大。

四、结论

高速公路工程施工中的软基处理是一项复杂而重要的工作，对于提高高速公路的稳定性和耐久性，保障工程安全和质量具有至关重要的作用。在实际工程中，应科学合理地选择软基处理技术，并综合考虑环境保护、施工成本和工程周期等因素，确保软基处理工程的经济效益和社会效益。通过不断研究和应用软基处理关键技术，我们能够更好地应对软土地基带来的挑战，建设出更加安全、舒适、耐久的高速公路。

参考文献：

[1]陈顺超.高速公路路基软基处理技术的优缺点分析与应用研究[J].工业技术,2024,(2):49-51.

[2]张晓东.土工试验在高速公路软基处理中的应用研究[J].工程科学,2024,(10):32-34.

[3]钟顺,徐敏.高速公路工程施工中软基处理技术应用分析[J].路桥设计，2023,(2):176-178.