变截面搅拌桩是一种新型的搅拌技术，所采用的双向搅拌技术能够解决常规水泥土搅拌桩施工中存在的桩身质量问题，独特的中间桩径扩大设计能够有效的处理高速公路软基加固中成层软弱地基的情况。　　 本文采用室内模型试验、现场试验和数值模拟，研究了变截面搅拌桩加固高速公路成层软弱地基的机理和效果，主要包括以下内容：　　 (1)进行了变截面搅拌桩和常规搅拌桩加固成层软弱地基的室内模型试验，分析了复合地基的桩间土竖向附加应力、超静孔隙水压力和沉降变化规律。结果表明：相对常规搅拌桩，相同置换率的变截面搅拌桩能有效减小成层复合地基的总沉降和工后沉降；　　 (2)为了分析变径搅拌桩加固成层软弱地基的处理效果和经济效益，在同一场地建立了变截面搅拌桩和常规搅拌桩处理区，通过现场试验介绍了变截面搅拌桩的施工工艺和质量检测，并对比分析了路堤荷载作用下变截面搅拌桩和常规搅拌桩复合地基的工作性状，包括桩土应力、超静孔隙水压力、地表沉降和坡脚深层水平位移。现场试验结果表明变截面搅拌桩具有显著的经济效益。　　 (3)利用FLAC-3D软件对路堤荷载下变截面搅拌桩复合基地桩土相互作用和变形特性进行了数值模拟研究，分析了变截面搅拌桩加固成层软弱地基的加固机理。