软土路基处理技术在高速公路施工中的应用分析

张乃发

中铁三局集团有限公司天津建设工程有限公司  天津  300350

摘要：随着交通运输事业的飞速发展，高速公路建设日益成为国家基础设施建设的重点。然而，在高速公路施工中，软土路基的处理一直是工程建设的难点和重点。软土路基具有含水量高、压缩性大、抗剪强度低等特点，如果不进行妥善处理，将会对高速公路的稳定性和安全性造成严重影响。因此，本文将深入探讨软土路基处理技术在高速公路施工中的应用，以期为我国高速公路建设提供有益参考。

关键词：高速公路；软土路基；处理技术

1 软土路基的特征和危害

软土，顾名思义，是一种具有较低承载力和较高压缩性的土壤，主要由细粒土组成，包括粘土、粉土等，其中含有大量的水分和有机物。由于其结构疏松、粒径细小，软土在受到外力作用时容易发生变形。通常形成于河流、湖泊、海洋等沉积环境，由于长时间的沉积作用，使得土壤颗粒之间紧密结合，形成了具有特殊性质的软土层。其特征主要体现在含水量高、压缩性大和抗剪强度低等方面：

含水量高。由于软土中含有大量的水分，其体积稳定性较差，容易受到外界环境的影响而发生变形。例如，在雨季或地下水位较高的地区，软土路基很容易因为吸水而发生膨胀，导致路面隆起或沉降，不仅影响道路的平整度，还可能对行车安全构成威胁。在冬季还可能引起土体的冻胀和融沉，进一步加剧路面的损坏。

压缩性大。由于软土的颗粒较细，颗粒之间的结合力较弱，因此在外力作用下容易发生压缩变形。这种变形会导致路基的稳定性降低，增加路面的破损风险，严重时甚至可能导致路基失稳。

抗剪强度低。由于软土的颗粒间结合力较弱，其抵抗剪切破坏的能力较低。在受到外力作用时，软土路基容易发生剪切破坏，导致路面出现裂缝、沉陷等问题。

2 软土路基处理技术在高速公路施工中的应用分析

2.1垂直排水固结法

垂直排水固结法是一种通过增加土体的竖向排水通道，加速软土固结过程的方法。其基本原理主要包括两个方面：一是通过竖向排水通道，使软土中的水分在重力作用下快速排出，降低土体的含水量；二是通过排水过程中产生的有效应力，使软土逐渐压实，提高其密度和强度。

在施工前对软土路基进行详细的地质勘察，了解土层的分布、厚度和性质等信息，确定排水管道的布置方式和间距，在软土路基中钻孔并安装排水管道，采用塑料管或钢管。安装过程中，应确保排水管道与周围土体紧密接触，避免产生空隙。在排水管道安装完成后，一般采用砂土或碎石等透水性较好的材料进行回填作业。回填过程中，应分层进行并逐层压实，确保回填材料的密实度和均匀性[1]。在回填完成后，对软土路基进行加载预压，使软土中的水分在排水管道的作用下快速排出，加速土体的固结过程。随着水分的排出，软土的体积逐渐减小，密度和强度逐渐增加，最终达到提高软土路基承载能力和稳定性的目的。

2.2换填法

换填法的基本原理是通过将软弱土层挖除，用强度更高、稳定性更好的材料进行替换，提高路基的承载能力和稳定性，有效改善软土路基的工程性质，减少路基的沉降和变形。

在施工前对软土路基进行详细的勘察和设计，确定换填的范围和深度，准备好施工所需的材料和设备，如挖掘机、压路机、砂石料等。然后根据设计要求，使用挖掘机将软弱土层挖除。在挖除过程中，注意保护周围的土壤和环境，避免对周围地区造成污染和破坏。挖除软弱土层后，用新材料进行填充，一般来说，填充材料可以选择砂石、碎石、砾石等强度较高、稳定性较好的材料。在填充过程中，需要保证填充材料的均匀性和密实性，避免出现空隙和沉降。填充新材料后，进行压实处理，采用压路机或其他压实设备进行，根据填充材料的种类和厚度，选择合适的压实方法和次数。施工完成后，进行压实度检测、承载力检测、变形观测等质量检测，确保换填法处理后的路基符合设计要求。

2.3抛石挤淤法

抛石挤淤法通过向软土路基中设置碎石层，当石块被抛入软土中时，会沉入土中并相互挤压，形成一个相对密实的石层，利用石块的重力作用将软土中的水分和空气挤出，增加路基密实度和承载力，防止软土的进一步变形和沉降。

施工前对施工现场进行详细的地质勘察，了解地基的土层分布、淤泥厚度等信息，制定详细的施工方案，明确施工顺序、石块规格、抛填速度等。然后根据施工方案，选择合适的石块规格，一般选用400mm以内的石块，利用挖掘机等机械设备将石块抛填入软土路基中[2]。抛填过程中，控制抛填速度和石块分布，确保石块能够均匀分布在路基中。在石块抛填完成后，利用压路机等设备对路基进行压实，使石块与软土紧密结合，设置排水沟和排水管，将路基中的积水排出，保证路基的干燥。

2.4强夯法

强夯法，又称动力压实法，是一种通过高能量冲击压实软土路基的技术，利用重锤自由落体产生的冲击能，对软土进行反复的冲击和振动，从而改变软土的结构和性质，提高其承载能力和稳定性。

施工前对施工现场进行详细的地质勘察和试验，确定软土路基的性质和厚度，制定详细的施工方案。根据施工方案的要求，在软土路基上布设合适的重锤。重锤的重量和尺寸应根据土体性质和施工要求进行选择。一般情况下，重锤的重量在10—40吨之间，形状多为圆柱形或圆锥形。在布设好重锤后，开始进行强夯作业，操作人员需控制重锤的起吊高度和下落速度，保证冲击能量能够充分作用于软土路基。强夯作业一般分为多遍进行，每遍的夯击次数和间隔时间应根据土体性质和施工要求进行调整。在强夯作业完成后，对处理后的路基进行现场取样试验、载荷试验和平板载荷试验等检测和评估，判断强夯法处理效果是否满足设计要求。

2.5高压喷射注浆法

高压喷射注浆法是一种通过高压注浆管将浆液注入软土路基中的方法，浆液在高压的作用下形成高速喷射流，冲击和破坏软土结构，使软土颗粒重新排列并填充浆液，形成一个固结体，提高软土的强度和稳定性，减少路基的沉降和变形。

施工前对施工现场进行详细的地质勘察，了解软土层的分布和性质，准备好所需的注浆设备、浆液材料和施工人员。根据地质勘察结果，确定注浆孔的位置和间距，使用钻机在预定位置钻孔，并插入注浆管。注浆管的直径和长度应根据实际情况选择，以确保浆液能够均匀分布到整个软土层。根据工程要求，选择合适的注浆材料，如水泥、砂、添加剂等[3]。按照一定比例混合搅拌，制备成具有一定流动性和稳定性的浆液。启动注浆设备，将浆液通过注浆管注入软土层。注浆过程中，要控制好注浆压力和注浆速度，确保浆液能够充分渗透到软土中。同时，要注意观察注浆效果，避免出现注浆不足或过量的情况。注浆完成后，需要对路基进行养护，使浆液充分固结，养护期间要定期检测路基的沉降和变形情况，确保处理效果达到设计要求。

3 结论

由于高速公路跨度长，难免会遇到软土地基路段，要进行科学合理的软土地基处理。通过利用垂直排水固结法、换填法、抛石挤淤法、强夯法及高压喷射注浆法，可以有效处理软土地基，降低含水量及压缩性，提高抗剪强度，避免因软土地基带来的沉降、裂缝及变形问题，确保高速公路的稳定和安全。

参考文献：

[1]黎波. 高速公路施工中的软土路基施工技术[J]. 中国住宅设施,2023(8):151-153.

[2]惠衡.论软土路基处理技术在高速公路施工中的应用分析[J].工程建设(维泽科技), 2023, 6(10):186-188.

[3]李海云.软土路基施工技术在高速公路施工中的应用研究[J].中国科技期刊数据库 工业A, 2023(4):178-181.