高速公路工程施工中软基处理关键技术

费载德、李广华

（南昌旭日公路桥梁工程有限公司，江西南昌 330200）

0 引言

在国民经济不断发展的背景下，科技的进步为公路施工质量的大幅提升提供了有力保障，我国高速公路工程行业也因此取得了飞速发展。然而，当前我国部分高速公路工程项目在施工过程中面临一些问题，特别是软土地基处理问题，成为制约高速公路工程施工质量的主要因素。为确保高速公路工程项目的整体施工质量和安全，文章从软土地基处理技术的重要性入手，分析软土地基处理技术在公路施工中的应用，以期进一步提升软土地基处理效果[1]。

1 软土地基处理技术运用原则

软土一般指外观以灰色为主、自然孔隙比大于或等于1、自然含水量大于或等于液限的细粒土，主要分布于沿海地区、湖泊周围[2]。软土主要包括淤泥、泥炭、泥炭质土等，具有高压缩性和低承载力的特点，这是由于沿海地区、湖泊、河谷和沉积物中具有较高的天然水含量，从而导致土壤具有较大的孔隙率、较高的可扩展性和较低的剪切强度。

此外，软土的固结敏感性高、干扰大、透水性差、土层错综复杂，有明显的触变性，且具有蠕变特性[3]。高速公路工程施工中遇到这类土质时需要遵循以下原则进行合理处理，这对高速公路工程的顺利开展有重要意义。

第一，进行实地勘察。我国地域辽阔，部分区域的地理位置特殊，不同区域的土壤组成存在一定的差异，因此在工程地质勘察阶段，需要由专业人员对当地的软土进行实地勘察，获取准确的地质信息，为软土地基处理技术的选择提供可靠依据[4]。

第二，软土地基处理不仅要考虑短期效应，还需要考虑长期效应。软土地基在长期使用过程中可能会发生变形和沉降，因此所采取的处理方法应该能够确保地基的长期稳定性。

第三，在软土地基处理过程中，应进行有效的监测。通过定期监测地基的变形和应力变化情况，及时采取必要的调整措施，确保地基的长期稳定性和安全性。

2 软基的特征及危害

2.1 特征

2.1.1 含水量高、孔隙度大

软土地基的主要构成元素为黏土和泥砂颗粒，含有较多的非无机物质，如高岭石和黏土矿物。这些矿物质表层附着负电荷，会与周边介质发生反应，产生偶极水分子，从而在其表层形成吸附水膜。受地质条件的影响，会产生絮体结构，导致其呈现出含水量高、孔隙度大的特点。

2.1.2 可塑性高

软土具有较高的可塑性，易发生流变和塑性变形。受到外部荷载作用时，软土地基容易发生较大的应力松弛和塑性变形，导致地基不稳定[5]。

2.1.3 抗剪强度低

相较于普通的土壤地基，软土地基的孔隙率较高，土体的强度和抗剪强度较小，使得承载力较低，在路面荷载作用下，容易发生变形和沉降，会影响交通安全。

2.2 危害

第一，软土地基容易发生变形和沉降。由于土壤颗粒之间的结构较松散，荷载作用下土壤颗粒易发生重新排列，导致地表下沉。沉陷和变形会导致高速公路不均匀沉降，严重时甚至会引发坍塌。

第二，软土地基的动力特性较差，对地震波的响应较为敏感，在地震等外力作用下，软土地基容易呈现液化状态，会导致高速公路严重沉降、倾斜和破坏。

3 高速公路项目中软土地基处理关键技术

3.1 强夯处理技术

在软土地基处理中，强夯是广泛应用的处理技术。该技术能够紧密压实软土地基，主要是填入碎石，再进行压实以改善地基条件[6]。强夯处理技术可以解决软土地基高孔隙率的问题，提高整个软土地基区域的承载力，确保软土地基施工的可靠性。同时，强夯技术具有便利性和灵活性。但夯处理技术施工中会出现产生较大的噪声，因此在施工过程中必须对噪声问题进行有效控制。此外，进行动态压实翻新处理时，为提高施工质量，应优化压实设备，以避免因设备不兼容影响项目施工效果。

进行强夯施工时，需要全面了解施工现场环境，以便更合理地选择起重设备和重型破碎锤。重型锤的重量通常在10～30t 之间，并确保它们能够良好配合，避免在施工和使用过程中遇到障碍。使用重锤时，应进行准确的计算和分析，合理设置重锤的重量和高度，以满足软土地基加固要求。若软土地基的相对湿度过大或土壤质量过差，在地基夯实过程中为达到更理想的效果，可配合采用置换法。

3.2 换填法理技术

换填处理技术广泛应用于高速公路工程中软土地基处理，施工方法也较为成熟。该技术适用于多种不良土壤地质处理，能够有效解决软土地基问题，提高土壤基础的稳定性和承载力。

首先，应用换填处理技术时，为了更好地提高加固效果，必须了解软土比重，制订切实可行的施工计划，避免替换和填充不足。

其次，具体实施换填处理技术时，通常采用机械设备对置换区进行开挖。对于结构相对复杂的软土，应采用手动挖掘方式，以保证挖掘精度。

再次，应用换填处理技术时，回填工作的控制非常重要，如果处理不当会导致换填后的地基依旧难以满足施工要求。此外，重新填充之前，需要对填充材料的使用性能进行全面测试，可通过进一步测量湿度和电阻等关键指标。一般矿渣、粉煤灰和砂子可以产生良好的换填效果，这些材料也是当前换填处理施工中的重要材料。

最后，换填完成后，通常需要借助压实技术进行压实处理，以提高换填后软土地基区域的稳定性。在某些软土地基深度较大的区域，可在换填过程中采用水平置换和同步碾压方式，以确保基础具有较高的承载能力，从而最大程度地降低后续返工的可能性。

3.3 粉喷桩加固施工技术

由于软土地基的特殊性，需要采取一些措施来改善其稳定性，以有效提高软土地基的硬度和强度。在公路施工中，粉喷桩加固技术的作用是通过深层搅拌来加固地基，该技术也称为地面桩加固技术。在实际施工中，水泥石灰是使用较为广泛的固化剂，这类固化剂可以通过一系列物理和化学反应，使软土基础变为有机整体，以此提高软土基础的强度和硬度，同时增强软土基础的稳定性。

3.4 加筋施工技术

加筋施工技术是一种常用的软土地基处理方法，通过在地基中添加纤维或尼龙来提高土壤的承载力。在施工过程中，需要将砂层和土壤层混合。为了增强路基的承载力和抗压能力，采用加筋施工技术时，应选择适宜的材料进行铺装，并确保铺装过程符合相关规范和标准。

3.5 预应力管桩技术

预应力管桩技术是一种有效的软土地基加固技术，对改善软土地基具有良好的效果。应用预应力管桩技术进行加固时，首先要准确确定软土的位置，并合理确定管桩布设位置。完成工程测量后，需检查管桩是否按照规定位置放置。此外，进行管桩施工时，必须确保该技术与施工环境相兼容，施工完成后，应安装标牌作为标识。

催化油浆是催化裂化反应过程的副产品，因原料、工艺条件的差异，各炼厂所产催化油浆的组成和性质也各不相同，但其化学组成具有密度大，稠环芳烃含量高，氢碳原子比低等特点，是一种低附加值的副产品。根据催化油浆的性质，利用其所含优质碳资源的特性，可将其作为原料生产不同需求的新型碳材料和多种化工产品。但催化油浆中包裹的催化剂和焦粉粉末等机械杂质严重影响深加工产品的质量，因此，进一步开发利用催化油浆就必须采取科学合理的方法有效地脱除油浆的催化剂粉末，以满足后续加工单元的需求。

4 案例分析

4.1 项目概况

某公路桥梁工程设计总里程为2.8km，由两座大桥共同组成，桩基共计516 根，最深的桩基为36m，最浅的桩基为16m，大多数桩基的深度在20m 以上。该工程全标段内地质条件较差，多位于软土地基之上，软土厚度在6～28m，液化类型的砂土深度超过10m，桩基施工穿越复杂地层，具体包括：软弱土层、黏性土层、中细砂土层等。

该工程软土地基处理深度大、范围广，且位于城市中，对软土地基处理技术有很高的要求。经过分析讨论和论证，采取粉喷桩加固施工技术，并取得了良好效果。

4.2 具体施工工艺

4.2.1 试桩

首先，钻进施工的速度不能超过1.5m/min，钻头提升的速度不应超过0.8m/min。其次，进行水泥和软土强制搅拌时，搅拌速度要控制在30r/min 左右，钻进、反复搅拌以及提升时管道的压力需要控制在0.1～0.2MPa，在具体喷灰施工中，管道的压力要控制在0.25～0.40MPa。最后，精确掌握水泥搅拌均匀速度，并充分考虑下钻和提升时的困难程度。

4.2.2 流程

粉喷桩加固技术对施工过程和质量控制有严格的要求。在该工程中，为了最大限度地保证软土地基的处理效果，对各个施工步骤进行了严格控制，进而取得了良好的加固效果。

第一步，桩基定位。通过测量放线方法确定每根粉喷桩的具体位置，并保证起吊设备的水平度以及搅拌轴的垂直度等满足设计要求。

第二步，预搅拌下沉。启动粉喷桩机，钻头边旋转边钻进。在整个钻进过程中要连续不断地喷射压缩空气。如果钻进下沉的速度过慢，可从输浆系统中补充清水，以提升钻进速度。

第四步，逐步缓慢提升粉喷桩，边喷粉边旋转。严格按照试桩确定的施工参数和工艺标准合理控制提升速度，提升结束的标志为钻头提升到距离地面30cm 的位置，此时发送器应停止喷粉。

第五步，提升完成、停止喷粉之后，应对粉喷桩上部1/2 的位置重复进行至少2 次搅拌，以保证粉喷桩施工质量。

第六步，粉喷桩全部施工完成后，将附着在搅拌头上的软土全部清洗干净，再移动到下一根粉喷桩上，之后重复上述步骤。

4.2.3 注意事项

在公路桥梁软土地基处理中应用粉喷桩加固施工技术时，为确保各道工序质量达到设计要求，需要结合软土地基的特点，以及粉喷桩加固施工流程，对各道工序进行严格控制，进而充分发挥该技术的优势，以下是几个关键的注意事项：

第一，粉喷桩施工中垂直度误差不可超过1%，桩位最大的偏移误差不可超过5cm，粉喷桩桩径误差最大不可超过4%。

第二，为保证粉喷桩桩底端的施工质量，在具体施工中，浆液达到出浆口后，要持续喷浆30s 左右，以确保浆液充分到达底端。喷浆口的高度达到设计要求的桩顶标高之后，要立即停止喷粉，但要持续搅拌30s 以上，以保证粉喷桩桩头的均匀性和密实度。

第三，粉喷桩施工应尽量连续进行，避免中途停止，并严格控制起喷和停喷的高程。如果由于设备故障或停电导致停喷，需详细记录中断的高程。故障恢复后应立即进行复搅，复搅的重叠长度不得小于1m。如果故障中断时间超过12h，则需要进行断桩处理。

第四，在粉喷桩顶部1/2 的位置，要至少重复搅拌2 次，高度必须大于5m，进行钻进提升时，管道的压力不能太大，以免淤泥向孔壁四周不断挤压，形成空洞问题。

在整个施工过程中，要采取低速、缓慢提升的方法，以确保土体和水泥浆液充分拌和，从而提升桩体的均匀性。此外，水泥的配合比必须严格按照试验室确定的比例进行控制，水泥浆必须一次喷射完成。

5 结语

软土地基是高速公路工程建设中经常遇到的问题，处理效果会直接影响整个工程质量。此外，软土地基处理效果受到多种因素的影响，因此在选择处理方案时，应综合考虑气候和地质等因素，以及劳动力和物质资源的影响等，以确保所选方案经济、实用，取得良好的处理效果，从而保证高速公路工程施工质量。