摘要：在我国国民经济快速发展的前提下，我国的公路建设也随其快速发展，而软土问题已成为影响公路工程质量和建设工期的关键因素之一。如果对公路工程建设中出现的软土地基不进行有效地处治，就会导致路基不均匀沉陷，路面开裂等病害的发生，对道路的稳定性、安全性影响较大，同时还会增加公路的养护成本。
关键词：高速公路；工程施工；软基处理技术；具体应用
前言
在高速公路的施工过程中，往往会遇到各种各样地质的土壤层，其中一些地质土壤会给工程带来非常大的施工难度，如果没有有效的技术对其进行处理，那最终必将会影响到工程整体施工质量安全，甚至可能导致公路塌陷，后果不堪设想。不过随着公路施工行业的高速发展，公路施工技术的不断进步，已经有专门的软基处理技术应用在高速公路工程施工中了。作者就结合工程施工实际来简要谈谈软基处理技术在施工中的应用。
1高速公路软基特性
（1）孔隙比和天然含水量大。我国软土的天然孔隙比一般e=1~2之间，淤泥和淤泥质土的天然含水量w=50~70%，一般大于液限，高的可达200%。
（2）压缩性高。我国淤泥和淤泥质土的压缩系的一般都大于0.5Mpa-1，建造在这种软土上的建筑物将发生较大的沉降，尤其是沉降的不均性，会造成建筑物的开裂和损坏。
（3）透水性弱。软土含水量大，可是，透水性却很小，渗透系数k≤1(mm/d)。由于透水性如此微小，土体受荷载作用后，往往呈现很高的孔隙水压力，影响地基的压密固结。
（4）抗剪强度低。软土通常呈软塑一流塑状态，在外部荷载作用下，抗剪性能极差，根据部分资料统计，我国软土无侧限抗剪强度一般小于30KN/m2（相当于0.3kg/cm2）。不排水剪时，其内磨擦角∮几乎等于零，抗剪强度仅取决于凝聚力C，C＜30KN/m2，固结快剪时，∮一般为5°~15°。因此，提高软土地基强度的关键是排水。如果土层有排水出路，它将随着有效压力的增加而逐步固结。反之，若没有良好的排水出路，随着荷载的增大，它的强度可能衰减。在这类软土上的建筑物尽量采用“轻型薄壁”，减轻建筑荷重。
（5）灵敏度高。软粘土上尤其是海相沉积的软粘土，在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度，但一经扰动，抗剪强度将显著降低。软粘土受到扰动后强度降低的特性可用灵敏度（在含水量不变的条件下，原状土与重塑土无侧限抗压强度之比）来表示，软粘土的灵敏度一般在3~4之间，也有更高的情况。因此，在高灵敏度的软土地基上筑堤时应尽量避免对地基土的扰动。冲填土是水力冲填形成的产物。含砂量较高的冲填土，其固结情况和力学性质较好；含粘粒较多的冲填土往往强度较低，压缩性较高，具有欠固结性。
2高速公路软土地基处理方法分类
2.1换填垫层法
当软弱土层厚度不很大时，可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的中粗砂)称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度为2～3m，如果软弱土层厚度过大，则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。通过换填具有较高抗剪强度的地基土，从而达到增强地基承载力的目的，满足构筑物对地基的要求。
主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种。垫层法根据材料的不同可分为砂(砾石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层。代表方法有砂垫层法及换填法。
2.2深层密实法
采用爆破、夯击、挤压和振动及加入抗剪强度高的材料等方法，对地基深层的软弱土体进行振密和挤密的地基加固方法称为深层密实法。适用于软土厚度>3m的中厚软土的加固，分布面积广的软基加固处理，其加固深度可达到30m。通过振动、挤压使地基中土体密实、固结，并利用加入的具有高抗剪强度的桩体材料置换部分软弱土体中的三相(气相、液相与固相)部分，形成复合地基，达到提高抗剪强度的目的。
主要加固方法：强夯法、土(或灰土、粉煤灰加石灰)桩法、砂桩法、爆破法、碎石桩法、石灰桩法、水泥粉煤灰碎石桩、粉喷桩法、旋喷桩法。代表方法有碎石桩法、强夯法、水泥粉煤灰碎石桩法、粉喷桩法。
图1 碎石桩处理高速公路软土路基施工工艺图
图2 粉喷桩处理公路软基施工技术
2.3排水固结法
在软土地基上加压并配合内部排水，加速软土地基的排水，加快软土固结的处理方法称为排水固结法。适用于处理各类淤泥、淤泥质粘土及冲填等饱和粘性土地基。软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐扩散，土的有效应力增加，并使沉降提前完成或提高沉降速度。
主要加固方法：堆载预压法、砂井法、袋装砂井、真空预压法、电渗排水法、降低地下水位法、塑料排水板法。
2.4化学加固法
通过在软土地基中加入水泥或其它化学材料，进行软土地基处理的方法称为化学加固法。适用于处理砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般人工填土，也可以在处理裂隙岩体及已有构筑物地基加强中。水泥或其它化学材料注入土体后，与土体发生化学反应，吸收和挤出土中部分水与空气，形成具有较高承载力的复合地基。主要加固方法：粉喷桩、旋喷桩、注浆、水泥土搅拌法。
2.5加固路基法
通过在路基中埋入高强度、大韧性的土工聚合物、拉筋、受力杆件或柴(木)梢排等方法加强路基的自身强度，增加抵抗地基变形沉降的能力。适用于软弱岩体、土体中的路堤与路堑。主要加固方法：加筋土路基、土工聚合物、土钉墙、土层锚杆、土钉、树根桩法、柴(木)梢排法。
3软基处理技术在水泥搅拌桩中的应用
水泥搅拌桩技术在现代的高速公路工程施工中得到了广泛的应用，究其原因，该技术能够有效加固地基，将软土层对公路施工带来的影响降到最小。通过在软土层添加水泥作为固化剂，然后使用专业施工机械充分搅拌，使水泥与软土全面接触而发生化学反应，有效帮助软土凝固，形成强度更大、承载力更强的水泥一软土混合层，更有利于软基施工。
3.1施工应用流程
在水泥搅拌桩施工阶段，其软基处理技术的应用流程如下：首先，测量软土层的基础深度和涵盖范围，并根据得到数据进行水泥桩施工定位操作，同时完成桩机的定位操作；其次，用打桩机对软土层实行第一次下沉，下沉工序完毕后按照施工方案合理配比水泥浆；然后再将注浆搅拌机高度提到设计标高的要求位置上，做好第二次下沉的准备工作；最后就可以进行第二次下层，并对桩孔注浆至标高，待其初凝后就可以移动打桩机继续进行后续施工了。
3.2施工注意事项
（1）施工前期阶段
在正式开始水泥搅拌桩施工工序时，要充分勘察地质情况，将地表和较浅地层的所有垃圾及其他相关障碍物清除，使用粘性土将坑洞进行回填并充分压实，回填过程中一定要严格把关回填材料的质量，禁止垃圾、废土回填，以免造成工程机械塌陷。
（2）搅拌桩成形过程
在注浆成形的过程中，搅拌桩一定要保证均匀连续，不可有明显的断层或者裂缝，也不可以形成缩径桩。提升喷浆工序中要保证浆液喷出的连续性，绝对不能出现中断，如果有特殊原因影响而造成断浆，不能得过且过，要放弃该桩并重新进行注浆成桩施工。桩在定位时候的偏差不能大于50，垂直偏差也不能大于L／200，相关桩体参数如长度和直径一定要严格符合施工要求，如果上述任何一点与要求不符都要推倒重来，彻底落实好高速公路工程施工的质量管理工作。
（3）搅拌桩打孔阶段
使用到重型机械对软土层进行打孔时，要控制好施工的速度，不能过慢，浪费工程工期和施工成本；也不能过快，对周围环境造成影响，甚至可能对软土层产生较大挤压力而导致无法挽回的后果。一定要对工程其他施工段和周边建筑物做好防护措施，避免因软基工程给旁边造成危害。在打孔开挖之前要将施工现场埋设的所有管道线路一一弄清楚，并绘出准确完善的管道线路图，在施工过程中尽量避开这些管道线路施工，将工程给周边居民带来的影响降到最小。
4软基处理技术在预应力管桩中的应用
通过在公路工程预应力管桩施工阶段应用软基处理技术，可以将桩基牢固地安置在软土层以下，从根本上保证高速公路工程的施工质量和安全。
4.1施工应用流程
在预应力管桩施工阶段，其软基处理技术应用的具体流程如下：首先，对施工现场场地进行彻底的清扫，将所有对工程施工可能有影响的垃圾或土层全部清除，充分确保软土地层的平整，调动桩机在现场就位；其次，使用静力压入法将管桩的第一节桩部分压入软土层，并将第二节桩部分吊起在第一部分上方，二者水平重合、垂直保证一条直线：然后，将两段进行焊接，焊接完毕后对其质量和垂直度进行仔细的检查，确认无误以后就可以将第二节桩部分也压入地下；之后重复打桩直至达到规定要求即可完工，调动桩机至下一管桩施工位置就位。
4.2施工注意事项
（1）接桩工序
一般采用端板焊接法实施接桩工序。焊接开始前，要将两节管桩的焊接部位的锈迹和污渍清理干净，并将两根管桩接口处对齐，尽量保证横平竖直，错位和弯曲指数较小。如果两根管桩之间连接间隙可见，使用厚度匹配的铁片插入缝隙处并焊接牢固。焊接方式应为分层对称式，可以有效避免节点弯曲等不良现象产生。焊接完成后要保证焊缝的连续和饱满，只有在自然条件下自由冷却一分钟并验收通过之后才能继续进行下一步的施工工序。
（2）截桩工序
如果将管桩完全沉入软土层后仍有一部分露在外面，就要对其实施截桩工序了。截桩时切割机一边切割，施工人员一边给切割部位浇水，以达到冷却管桩与机械的目的，避免因温度过热对二者造成损坏。切割时一定要保持匀速，并且全程使用机械截断，禁止使用其他方法将管桩切断，充分保证工程施工质量。
5软基处理技术土工格栅的应用
通过使用土工格栅，可以在不同地质结构的土层之间设立有效的防护网，从而提高土层之间的抗压性能和整体强度，不失为一种简单有效的软基处理技术。
在此技术中，一定要对施工材料质量严格把关，确保没有假冒伪劣材料进场，所有施工材料都与施工设计方案要求相吻合才准许进入现场投入施工。具体采用土工格栅的软土层高速路施工段在正式开始施工前要建筑一个模拟施工路段，其基本条件都与真实路段一致，能够很好地起到指导施工的作用，便于施工技术人员及时发现一些工程中不易发现的微小问题，促进整个工程更加顺利地完成，为施工企业带来尽可能多的经济效益。
土工格栅宜使用钢塑复合型的土工格栅，这种格栅非常适应软土层，在软基处理施工中发挥着至关重要的作用。土工格栅铺设之前也要对其应用土层进行全面彻底的清理，不得有突出物体出现在土层表面，给铺设工序带来技术困难。在进行格栅铺设时要严格按照图纸进行，确保格栅下方的土层表面相对平整，在铺设时杜绝一切皱褶或者形变现象。铺设完工后，规范的土工格栅应该是与土层紧贴，无任何扭曲、折叠、重复、皱褶现象出现，才能最终保证高速公路工程施工的基础稳定性。
将土工格栅摊开铺设两天之内要及时进行回填覆盖操作，可有效减少阳光暴晒给格栅带来的不良影响。在格栅上方填埋第一层填料时，宜采用轻型推土机进行缓慢均匀的压实，同时其他施工机械在运行时要尽量避开格栅，减少其所受到的车行压力，提高它的综合强度性能；如果万不得已要接触到格栅铺设土层时，也只准许沿着格栅强度最高的那条直线运行，以达到保护格栅的目的。
结束语
在高速公路工程施工中，软基处理技术得到了普遍的应用，并有效地解决了一些实际施工问题，为我国公路工程施工行业的未来发展铺设了广阔的道路。在今后的高速公路施工过程中，如遇到软基一定要采取相应的施工技术，严格按要求施工，保证软基部分路基的施工质量。
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论文作者:陈志强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/18
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