高速公路軟土地基處理施工技術研究

徐楚南

（江西省交通工程集團有限公司，江西南昌 330000）

0 引言

高速公路在現代交通體系中起著至關重要的作用，其可靠性和安全性在很大程度上依賴于地基的質量和穩定性。在眾多地質條件中，軟土地基在受載時容易發生沉降、滲透性問題，甚至可能引發液化等地基工程問題，對高速公路的設計、施工和運營構成嚴峻的挑戰。隨著社會和經濟的不斷發展，相關各界對高速公路的需求不斷增加，因此，如何處理和改善軟土地基已經成為高速公路工程領域的一個緊迫問題。

1 高速公路軟土地基的主要特點

首先，軟土地基的不穩定性。軟土地基通常由高含水量的松散土壤組成，因此在負荷作用下容易發生沉降和變形，這種不穩定性會導致道路表面出現坑洼和裂縫，增加車輛行駛的不穩定性，對行車安全構成威脅。其次，軟土地基具有較差的承載能力。軟土的抗壓強度較低，因此難以承受高速公路交通負荷所帶來的巨大荷載，這會導致路基沉降，嚴重時甚至會引發路面破損和交通事故，因此軟土地基的承載能力必須得到有效提高。最后，軟土地基的水文特性較為突出。由于軟土地基具有高含水量，軟土地基在雨水入滲或者河流泛濫時容易發生液化現象，進一步加劇地基的不穩定性，因此，在軟土地基處理中需要考慮排水系統的設計和維護，以減輕水文環境的影響[1]。

2 高速公路軟土地基處理存在的問題和危害

2.1 容易發生變形

軟土地基的變形主要是土壤自身的特性引起的，軟土通常富含水分，具有較高的壓縮性和膨脹性，這使其在外部荷載作用下容易發生壓實或膨脹，這種土壤性質使在軟土地基上建設的高速公路容易出現路面沉降等問題，嚴重影響道路的平整度和行車安全。其次，變形問題也受到交通荷載的影響。高速公路上的車輛荷載非常大，而軟土地基的承載能力有限，容易發生路基下沉和路面變形，這不僅會增加維護成本，還會對行車安全造成威脅，尤其是在快速車流和大型貨車頻繁通行的情況下。

此外，自然因素也會加劇軟土地基的變形問題。例如，氣候條件的變化、降雨和地下水位的波動都可能導致軟土地基的液化、膨脹或沉降，降低道路的穩定性[2]。

2.2 無法對滲透性進行合理控制

軟土地基的滲透性通常較高，這使水分在土壤中的移動更為迅速，容易引發地基液化、土壤沖刷以及地下水位的升高。

首先，缺乏合理的滲透性控制會造成路基下沉、路面破損，甚至引發沉降溝、坑洼等問題，直接影響道路的穩定性和安全性。

其次，缺乏合理的滲透性控制會對路面結構產生不利影響。高速公路的路面結構需要具備一定的抗水性，以防止水分滲透到路基下部，引發軟土地基的變形。如果無法有效控制滲透性，道路結構可能受到破壞，進而影響道路的使用壽命。

最后，無法對滲透性進行合理控制還會對周邊環境造成不良影響。土壤中的水分含量過高可能導致地下水位上升，影響周邊區域的排水情況，甚至引發地質災害，如滑坡和泥石流等。

3 高速公路軟土地基處理施工技術

3.1 換填處理技術

首先，應考慮土工織物墊層或填砂石墊層法的科學使用，這些方法可有效改善軟土地基的工程性能。土工織物墊層的應用可以增加土體的抗拉強度，降低沉陷速度，從而提高地基的穩定性和承載能力。填砂石墊層能夠改善土壤的排水性能，預防液化現象的發生，有助于減少路面沉降的風險。其次，擠壓淤泥法在軟土地基的處理中具有顯著的優勢，該方法通過擠壓淤泥，將土壤中的水分排出，使土體更加緊密和穩定，這不僅可以加快軟土地基的處理速度，縮短施工周期，還可以滿足工程的經濟性要求。同時，擠壓淤泥法能夠有效地應對現場施工風險，減少不穩定土層的液化風險，確保施工過程的安全性和可控性[3]。

3.2 真空預壓法

真空預壓法是一種在軟土地基處理中常用的技術，其基于固體—液體—氣體三相的力學原理，通過施加負壓將水分從土壤中排出，從而提高土壤的密實度和承載能力，這一方法在解決軟土地基問題上具有相應的理論基礎和實際應用價值。其一，真空預壓法通過減小土壤內的孔隙水壓，有效降低土壤的孔隙水含量，這有助于提高土壤的抗剪強度和抗沉降能力，減少了軟土地基的沉降風險。因此，在軟土地基處理中，真空預壓法常用于改善地基的穩定性，尤其是在需要承受大型結構物或交通負荷的情況下，能夠顯著提高地基的承載能力，確保工程的安全性和穩定性。其二，真空預壓法還可用于提前排出土壤中的孔隙水，以減少施工中的振動和沉降。在高速公路建設中，特別是在城市或靠近建筑物的地區，振動和沉降可能對周圍環境造成不利影響。真空預壓法可以事先降低軟土地基的含水率，減少施工引起的地基沉降和振動，從而降低施工對周邊環境和結構物的影響，提高施工的可控性和可持續性[4]。

3.3 攪拌樁法

攪拌樁法是通過在地基中注入水泥漿并加以攪拌，形成一系列深埋的水泥樁，從而改善土壤的力學性質和穩定性。其一，攪拌樁法將水泥漿注入地基，并攪拌形成堅實的樁體，進而提高地基的承載能力，這對于支撐大型交通負荷和減少地基沉降而言至關重要，確保了高速公路的安全運行。其二，軟土地基在水分飽和或者外部振動作用下容易發生液化現象，攪拌樁法可以減少土壤的孔隙水含量，提高土壤的抗液化能力。此外，攪拌樁法也可以改善土壤的排水性能，預防積水和泥石流等問題的發生，確保道路的可靠性和安全性。

3.4 堆載預壓法

堆載預壓法是通過在地基上加裝重物，施加靜荷載來壓實土壤，降低土壤的壓縮性，提高軟土地基的承載能力。首先，確定堆載的位置和大小，以滿足設計要求。其次，在選定的位置上安置堆載，可選用砂袋、碎石、鋼板或其他重物，重物的選擇應考慮其質量、分布、排列方式以及所需的壓實程度。最后，施加靜荷載并保持一段時間，使土壤逐漸壓實，這一過程通常需要一段時間，以確保土壤中的孔隙逐漸減少，土壤顆粒更加緊密。堆載預壓法的應用具有多種優勢，第一，通過靜荷載的施加，軟土地基中的土壤顆粒被緊密壓實，從而增加了土壤的抗剪強度，使其更好地支撐道路、橋梁和建筑等工程結構。第二，堆載預壓法通常成本較低，施工相對簡單。相較于其他土地基處理方法，如攪拌樁法或擠壓淤泥法，堆載預壓法對施工設備和材料的要求相對較低，適用于資源受限或預算有限的項目[5]。

3.5 排水固結法

排水固結法旨在改善土壤的工程性能和穩定性。該方法基于孔隙水排除原理，通過排水來減小土壤內部的孔隙水壓力，從而增加土壤的抗剪強度和承載能力。其一，確定需要排水固結的區域，通常軟土地基中含水量較高的區域更容易發生沉降和不穩定性問題，因此需要進行處理。其二，進行排水處理，可以采用不同的排水方法，如水平排水、垂直排水或斜向排水等，根據地基情況和工程需求選擇最適合的方法。排水固結法的應用涵蓋了多個領域，常用于解決沉降問題。軟土地基中的孔隙水壓力是發生沉降的主要原因之一，排水固結法可以有效減小孔隙水壓力，降低沉降風險，確保道路和建筑物的穩定性。排水固結法也可以用于處理液化風險，在地震或其他振動條件下，軟土地基容易發生液化現象，通過排水固結法來減小孔隙水壓力，可以提高土壤的抗液化能力。

3.6 深層土振動擠壓技術

深層土振動擠壓技術通過機械振動設備將鋼管或擠漿鉆桿推入地下，同時注入水泥漿或水泥砂漿，然后通過振動和壓實作用來改善土壤的力學性質，這一過程可以在地基深層形成堅固的土石樁，從而增加土壤的承載能力和穩定性。深層土振動擠壓技術的應用主要包括以下兩個方面：第一，用于提高軟土地基的承載能力。通過形成堅實的土石樁，該技術可以有效增加土壤的抗剪強度，使其更適合支撐重型結構和交通負荷。第二，深層土振動擠壓技術也可用于減小地基沉降風險。通過壓實土壤并排出孔隙水，可以降低地基的沉降速率，確保道路和建筑物的穩定性。

4 提升高速公路軟土地基處理水平的關鍵措施

4.1 明確施工處理方案

在對高速公路軟土地基處理之前，應明確施工處理方案。軟土地基的特點與施工現場的具體情況應該在方案確定過程中得到充分考慮，以確保施工的科學性和可行性。首先，必須對軟土地基的性質進行深入分析，包括了解土壤的類型、含水量、壓縮性等工程性質。通過地質勘查和試驗室測試，可以獲得關于土壤的詳細數據，這些數據將為施工處理方案的制訂提供科學依據。其次，施工的實際情況也是施工處理方案需考慮的關鍵因素。施工現場的地理位置、規模、資源可利用性等都會影響方案的制訂。如果施工現場位于偏遠地區，物資和設備的運輸可能面臨困難，因此施工方案制訂時需要充分考慮這一實際情況，以確保施工可行性和經濟性。最后，需要綜合考慮理論方法和實際情況，選擇適用的處理方法和材料，并制訂詳細的施工計劃。施工處理方案的明確有助于規范施工過程，降低風險，確保高速公路軟土地基處理工程的成功實施。

4.2 做好施工準備工作

施工前的準備工作至關重要，可以保障后續的軟土地基處理效果。首先，原材料的充分準備。在軟土地基處理中，常用的原材料包括水泥、石灰、聚合物等，這些材料在施工中起著關鍵作用。在施工前，必須確保原材料的充足供應，并且符合相關質量標準。同時，仔細策劃原材料的采購和儲備工作，以應對施工需要，避免不必要的延誤和施工中斷。其次，設備的準備。根據施工方案的要求，需要選擇適當的施工設備，如攪拌機、振實機、注漿設備等，這些設備必須經過檢修和維護，確保其性能正常。最后，人員的準備。施工隊伍的組建需要充分考慮人員的技能和經驗，以確保其能夠勝任施工任務。此外，應開展相關技能和安全意識培訓，這關系到施工現場的安全性。同時，明確責任分工和溝通機制，確保施工團隊的協同合作，高效完成任務。

4.3 完善現場管控制度

現場管控的目的是確保施工過程安全、高效、質量可控，同時遵循相關法規和標準。為了實現這一目標，需要從以下三個方面入手：第一，進度管理。在現場管控制度中，必須建立有效的進度管理機制，包括確定詳細的施工進度計劃，明確每個施工階段的時間節點和關鍵任務。同時，建立監測和報告機制，以及制訂應對延誤的預案。第二，質量管理。質量控制是現場管控制度的另一個重要方面，應制訂詳細的質量控制計劃，包括檢查和測試標準，材料和設備的要求，以及工程驗收標準。建立質量記錄和報告系統，確保質量問題能夠得到及時發現和糾正。第三，安全管理。現場管控制度強調施工現場的安全，包括制訂詳細的安全計劃和培訓方案，確保施工人員了解和遵守安全規定。同時，應建立事故報告和緊急應對機制，以便在發生事故時能夠迅速采取行動。安全管理的實施將最大程度地降低施工風險，保護施工人員和現場設施的安全。

4.4 注重應用效果評估

應用效果評估旨在通過系統的監測、數據分析和反饋機制，全面了解軟土地基處理的實際效果，以確保處理方案的有效性、可持續性，并為后續改進提供基礎。首先，必須建立有效的監測和測試系統，包括安裝監測設備，跟蹤處理后的土地基性能，如土壤沉降、承載能力、滲透性等。監測應涵蓋處理前、處理中和處理后的各個階段，以確保數據的全面性和連續性。其次，應用效果評估需要對監測數據進行詳細的數據分析，如統計分析、趨勢分析和模型建立等，以識別潛在問題和趨勢。數據分析可以評估處理方案的實際效果，比較實際數據與設計預期之間的差異，這有助于及時發現和解決問題。最后，應用效果評估需要建立反饋機制，以不斷改進處理方案和施工方法。基于監測數據和分析結果，應定期召開評估會議，匯總反饋意見，并采取針對性措施加以改進，包括更新處理方案、改進工程實踐、提供相關培訓以提高工作人員的技能。通過持續地反饋和改進，可以不斷提高軟土地基處理水平，確保軟土地基的穩定性和工程質量。

5 結語

綜上所述，軟土地基處理是高速公路建設中的重要工作，對高速公路的安全運行具有重要作用，然而，軟土地基處理是一個復雜多樣的工作，需要通過不斷的研究和實踐來不斷進行完善和創新。未來的研究和工程實踐將不斷加深相關人員對軟土地基處理的理解，為高速公路建設提供更多創新和可持續的技術方案。