道橋施工中軟基加固技術(shù)的應(yīng)用研究

（山東高速舜通路橋工程有限公司，山東 安丘 262100）

0 前言

我國(guó)地大物博、幅員遼闊，土地資源極其豐富，地質(zhì)情況復(fù)雜多樣，這也為各類工程地基施工增加了難度和挑戰(zhàn)。尤其新時(shí)期背景下，人們?nèi)粘３鲂腥諠u頻繁，地區(qū)貿(mào)易往來(lái)逐漸增多，促進(jìn)交通運(yùn)輸行業(yè)蓬勃發(fā)展，在一定程度上增加了道橋工程施工數(shù)量。如果工程施工過(guò)程中遇到軟土地基，將會(huì)導(dǎo)致施工單位面臨經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等方面的難題。具體來(lái)說(shuō)，軟土地基具有易于壓縮、承載能力差等特點(diǎn)，無(wú)法充分滿足工程施工安全性和穩(wěn)定性需求。尤其地基作為道橋工程中承受應(yīng)力和在最集中的結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量會(huì)影響工程整體性能，如果處理不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致道橋工程在長(zhǎng)時(shí)間投入運(yùn)行后出現(xiàn)沉降不均、地面變形等危害，嚴(yán)重影響交通運(yùn)輸安全性[1]。因此，在道橋施工過(guò)程中，一旦遇到軟土地基，需要施工單位從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等方面綜合分析，制定科學(xué)、可行的軟土地基加固方案，合理采用加固技術(shù)，從而為提高工程質(zhì)量、延長(zhǎng)工程使用壽命奠定基礎(chǔ)。

1 道橋施工中軟基加固技術(shù)的重要意義

現(xiàn)階段，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人們生活水平不斷提高，促進(jìn)私家車保有量逐漸上升，在為人們?nèi)粘３鲂刑峁┍憷耐瑫r(shí)，也對(duì)道橋工程造成了更大沖擊力。只有提高工程載荷能力，才能充分保障交通運(yùn)輸安全性和可靠性。而地基作為道橋工程中的重要施工環(huán)節(jié)，是工程承受壓力最集中的結(jié)構(gòu)，所以提高其施工水平至關(guān)重要。然而，由于道橋工程路基施工具有專業(yè)性、復(fù)雜性等諸多特點(diǎn)，加上其施工范圍較廣，導(dǎo)致實(shí)際施工中不可避免會(huì)遇到軟土地基情況，如果處理不當(dāng)，將會(huì)導(dǎo)致工程地基承載力不足，長(zhǎng)此以往容易使道橋工程出現(xiàn)塌方、沉降等問(wèn)題，不僅影響工程安全性和穩(wěn)定，還會(huì)為社會(huì)群眾生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大威脅。而利用加固技術(shù)，對(duì)軟土地基進(jìn)行科學(xué)處理，一方面可以降低質(zhì)量事故、安全事故的產(chǎn)生，另一方面可以減少道橋工程后期維護(hù)檢修費(fèi)用，有利于充分發(fā)揮道橋工程的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，從而促進(jìn)我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

2 軟土路基的特性研究

我國(guó)土地資源豐富，軟土地基較為常見(jiàn)，這也是道橋工程施工一直以來(lái)存在的困擾問(wèn)題，在一定程度上增加了工程地基施工難度。新時(shí)期背景下，各種軟基加固技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，有效克服了工程施工中的各種難點(diǎn)[2]。而加固技術(shù)的出現(xiàn)，基本都是建立在軟土路基基本特征基礎(chǔ)上研究而來(lái)的，具體分析如下：

2.1 軟土地基孔隙大含水量高

軟土地基的土壤成分為軟土，也就是由細(xì)粒土組成的土，其在道橋工程施工中屬于不良地基。具有空隙較大、含水量較高等特點(diǎn)，孔隙率普遍大于1，含水量接近或大于液限。這是因?yàn)檐浲恋鼗械募?xì)粒土表面存在諸多負(fù)電荷，負(fù)電荷會(huì)長(zhǎng)時(shí)間吸附空氣中的濕氣，導(dǎo)致土存在大量水蒸氣，使得土壤含水量不斷上升，嚴(yán)重破壞了土體之間的粘結(jié)性。在粘結(jié)性不斷下降的同時(shí)，土粒與土粒之間的縫隙也會(huì)不斷增加，最終使得軟土地基形成空隙大、含水量高等特點(diǎn)，并為道路工程施工造成巨大困難，嚴(yán)重影響地基承載性能。

2.2 軟土地基土質(zhì)觸變性與流變性高

上文提到，軟土地基粘結(jié)性較低，如果長(zhǎng)時(shí)間受重力沖擊，會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)生流變或觸變問(wèn)題。所謂觸變性，就是在軟土沒(méi)有遭到破壞的情況下，會(huì)呈現(xiàn)固態(tài)特征，但是一旦遭到破壞，則會(huì)導(dǎo)致其形成流動(dòng)狀態(tài)。而流變性，則是軟土在一定剪力作用下，會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)期、緩慢變形性質(zhì)。在道橋工程實(shí)際施工中，如果施工單位沒(méi)有采用加固技術(shù)處理軟土地基，即便施工人員嚴(yán)格按照施工規(guī)范和工藝標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地基進(jìn)行施工，也會(huì)導(dǎo)致工程投入運(yùn)行后，隨著時(shí)間不斷推移、壓力不斷增加，使得地基出現(xiàn)變形、流動(dòng)等一系列問(wèn)題，而這一問(wèn)題對(duì)于工程整體結(jié)構(gòu)而言會(huì)產(chǎn)生巨大負(fù)面影響。因此，在工程實(shí)際施工中，施工單位需要結(jié)合工程投入后實(shí)用性和安全性進(jìn)行綜合分析，采用針對(duì)性加固措施對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，盡可能避免軟土地基對(duì)工程造成的不良影響，從根源上減少工程塌陷、沉降等不良問(wèn)題。

2.3 軟土地基壓縮性較高

軟土地基壓縮性較高，壓縮系數(shù)＞0.5 m2/mm。而產(chǎn)生這一特點(diǎn)的主要因素是：軟土中含有大量水蒸氣，導(dǎo)致土粒與土粒之間的縫隙較大，這也使得其結(jié)構(gòu)在外界壓力作用下會(huì)產(chǎn)生一定壓縮性，如果承受壓力過(guò)大，容易產(chǎn)生受剪破壞現(xiàn)象。所以說(shuō)，在道橋工程施工過(guò)程中，如果施工單位沒(méi)有針對(duì)性采取加固技術(shù)處理軟土地基，容易導(dǎo)致工程投入運(yùn)行后受壓力作用影響，產(chǎn)生坍塌、沉降等一系列質(zhì)量事故，不利于保證交通運(yùn)輸安全性和可靠性。

3 道橋施工中軟基加固技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.1 土工合成材料的加固技術(shù)

新時(shí)期背景下，高分子化學(xué)工業(yè)發(fā)展速度越來(lái)越快，促進(jìn)多種類型合成纖維應(yīng)運(yùn)而生，包括：抓乙烯纖維、聚酞胺纖維等。將這些纖維相對(duì)于人造纖維而言，具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性和實(shí)用性，并且逐漸被各種工程單位所接受，結(jié)合其應(yīng)用效果來(lái)看，是一種較為理想的工程材料。作為新興土工合成材料，其雖然發(fā)展進(jìn)程較短，但發(fā)展速度較快。至今已經(jīng)有多種系列產(chǎn)品出現(xiàn)在市場(chǎng)中，其作用機(jī)理如下：在軟土地基中鋪設(shè)一定強(qiáng)度的土工合成材料制作而成的復(fù)合體，其力學(xué)性能一方面取決于土工合成材料界面特征，另一方面取決于材料性質(zhì)與土體性質(zhì)[3]。另外，土工合成材料對(duì)軟土地基有側(cè)限作用，也就是軟土和土工合成材料在應(yīng)力傳遞過(guò)程中，能夠提高土體承受拉伸變形的能力。土工合成材料的實(shí)際應(yīng)用可以體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，將土工合成材料作為軟土地基的排水墊層。由于土工合成材料滲透性較強(qiáng)，所以在道橋工程施工過(guò)程中，可以將作為軟土地基的排水墊層，使其形成排水面。隨著填土荷載不斷增加壓力，軟土中的水分也會(huì)逐漸順著排水面流出，從而實(shí)現(xiàn)軟土地基加固目標(biāo)，有效提高道橋工程地基承載力。

第二，利用土工合成材料約束地基位移。道橋工程在軟土地基上施工過(guò)程中，隨著路堤填高，地基也會(huì)在作用力下產(chǎn)生側(cè)向位移和壓縮沉降問(wèn)題。如果利用土工合成材料進(jìn)行處理，會(huì)使地基與材料之間產(chǎn)生摩擦力，從而約束地基位移，有效提高工程穩(wěn)定性和可靠性。

第三，通過(guò)土工合成材料降低工程不均勻沉降。在道橋工程施工中利用土工合成材料處理軟土地基，會(huì)使道橋工程整體結(jié)構(gòu)對(duì)土工合成材料形成豎向荷載，使材料拉伸變形，從而保證基底應(yīng)力均勻分布。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)降低道橋工程中心軸豎向應(yīng)力，增加工程兩側(cè)豎向應(yīng)力，從而減小中心軸最大沉降量，避免工程出現(xiàn)不均勻沉降等問(wèn)題。

第四，將工程結(jié)構(gòu)拉力破壞區(qū)和地基剪切破壞區(qū)隔離開(kāi)來(lái)。利用強(qiáng)度較高的土工合成材料，將道橋工程結(jié)構(gòu)與軟土地基分離開(kāi)來(lái)，不僅能夠降低工程往向外側(cè)變形這一問(wèn)題，減小工程因拉力過(guò)大產(chǎn)生破壞的現(xiàn)象，還能夠縮小軟土地基的塑性區(qū)范圍，從而全面提高工程整體穩(wěn)定性和安全性。

3.2 水泥攪拌固化的加固技術(shù)

水泥攪拌樁是道橋工程軟土地基加固處理中的常見(jiàn)技術(shù)，具有施工便捷、成本較低、處理效果好等諸多優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，想要充分發(fā)揮水泥攪拌樁作用和功能，需要從以下幾個(gè)方面入手：

第一，結(jié)合實(shí)際情況確定施工配合比各項(xiàng)參數(shù)。這就需要施工單位做好現(xiàn)場(chǎng)勘察工作，對(duì)軟土地基土質(zhì)情況進(jìn)行具體分析，并對(duì)土質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)，從而確定施工各項(xiàng)參數(shù)。

第二，做好測(cè)量放線工作。施工單位需要結(jié)合施工圖紙中的坐標(biāo)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量、放線，從而確定施工區(qū)域，而后訂好邊樁，進(jìn)而結(jié)合施工區(qū)域地勢(shì)條件以及標(biāo)高，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整，保證場(chǎng)地標(biāo)高高于設(shè)計(jì)，同時(shí)中間需要高于兩邊。在此基礎(chǔ)上，還要在兩側(cè)設(shè)置排水溝，避免雨天施工施工區(qū)域大量積水[4]。

第三，做好材料質(zhì)量把關(guān)工作。施工單位需要對(duì)進(jìn)場(chǎng)所有原材料進(jìn)行科學(xué)檢驗(yàn)，在實(shí)際檢驗(yàn)過(guò)程中，需要結(jié)合同廠家、同批號(hào)、同生產(chǎn)日期、同等級(jí)強(qiáng)度等樣品進(jìn)行批次檢驗(yàn)，并嚴(yán)格按照檢驗(yàn)需求和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)水泥等材料細(xì)度、強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間等進(jìn)行試驗(yàn)，保證原材料符合標(biāo)準(zhǔn)后即可使用。另外，原材料進(jìn)場(chǎng)后需要做好儲(chǔ)存管理工作，避免材料受外界因素影響產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)需要在材料儲(chǔ)存區(qū)域周圍設(shè)立標(biāo)識(shí)牌，詳細(xì)標(biāo)注批號(hào)、級(jí)別、噸數(shù)等相關(guān)信息。

第四，布置現(xiàn)場(chǎng)樁位。通常情況下，水泥攪拌樁施工基本按照梅花形布置，為保證施工順利實(shí)施，施工人員需要利用經(jīng)緯儀和鋼尺進(jìn)行放樁，并且在施工過(guò)程中需要做好區(qū)域邊樁保護(hù)工作。

第五，試驗(yàn)樁施工。在采用水泥土攪拌樁施工前，施工單位需要做好試驗(yàn)樁施工工作，并結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，確定漿液配置的各項(xiàng)指標(biāo)。包括稠度、比重等，保證在實(shí)際施工中嚴(yán)格按照此參數(shù)配置漿液，從而提高施工質(zhì)量和施工效率。

第六，檢測(cè)試驗(yàn)樁。在試驗(yàn)樁施工完畢后的3 天內(nèi)，施工人員需要利用專業(yè)設(shè)備對(duì)樁身均勻性進(jìn)行檢測(cè)。在施工完畢7 天后，對(duì)水泥樁外觀和整體性進(jìn)行再次檢測(cè)，同時(shí)測(cè)量樁體直徑。在施工完畢28 天后，對(duì)水泥單樁的承載力和復(fù)合地基承載力進(jìn)行檢測(cè)，從而確定施工工藝參數(shù)。

3.3 粉煤灰碎石樁的加固技術(shù)

目前，我國(guó)道橋工程在施工過(guò)程中遇到軟土地基，所應(yīng)用的最常見(jiàn)加固技術(shù)即粉煤灰碎石樁加固技術(shù)，并且隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，該技術(shù)也得到了一定優(yōu)化和完善，現(xiàn)階段已經(jīng)基本趨于成熟，其施工步驟如下：第一，配置與拌和骨料。該技術(shù)在處理軟土地基時(shí)，所需要的原材料有隨時(shí)、粉煤灰、水泥、石屑以及水資源等，只有保證所有原材料配比科學(xué)，攪拌均勻，才能夠?yàn)楹罄m(xù)施工奠定良好基礎(chǔ)。第二，將攪拌均勻后的原材料制作成高強(qiáng)度狀體結(jié)構(gòu)，而后采用機(jī)械設(shè)備，將樁體與軟土進(jìn)行混合，使其在軟土地基中形成一層復(fù)合墊層，有效提高軟土地基承載力。由此可見(jiàn)，采用粉煤灰碎石樁技術(shù)加固軟土地基，能夠充分滿足道橋工程施工需求，同時(shí)可以為施工單位創(chuàng)造最大化經(jīng)濟(jì)效益。其原因在于兩個(gè)方面：一方面是粉煤灰碎石樁制作簡(jiǎn)單，成本較低。另一方面在于其原材料污染性較小，可以順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展需求，并且施工流程簡(jiǎn)便，有利于提高施工效率，縮短施工工期。但凡事有利必有弊，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中也存在一定弊端[5]。具體來(lái)說(shuō)，如果骨料配比不科學(xué)，容易導(dǎo)致其與軟土地基混合并將加固過(guò)程中堵塞泵管，導(dǎo)致泵管爆裂，從而破壞土體強(qiáng)度，嚴(yán)重影響后續(xù)施工順利展開(kāi)。所以，施工單位在選擇該加固技術(shù)時(shí)，需要可續(xù)配置骨料，避免質(zhì)量問(wèn)題和安全問(wèn)題產(chǎn)生。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)階段，針對(duì)道橋工程中遇到的軟土地基，已經(jīng)出現(xiàn)了多種類型的加固技術(shù)，每種加固技術(shù)都存在自身的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，需要施工單位結(jié)合實(shí)際情況，針對(duì)性選擇加固技術(shù)處理軟土地基，從而提高工程施工質(zhì)量，充分發(fā)揮其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。