公路橋梁工程中軟土地基施工的關(guān)鍵技術(shù)

劉振坤

（青海省果洛公路工程建設(shè)有限公司，青海 西寧 810000）

0 引言

由于各個(gè)地區(qū)的地質(zhì)條件存在差異，施工中容易遇到軟土地基等困擾，軟土地基與普通地基相比較，其含水量較大、滲透性較小、天然空隙大，容易導(dǎo)致工程路堤不穩(wěn)、路面開(kāi)裂等問(wèn)題，為工程安全使用埋下隱患。在實(shí)際施工中，施工單位要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況合理應(yīng)用施工技術(shù)，科學(xué)處理軟土地基為工程后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)，確保工程安全進(jìn)行。

1 軟土地基的特點(diǎn)

軟土地基屬于公路橋梁施工中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，其特性會(huì)為施工帶來(lái)一定困難。軟土地基的主要特點(diǎn)為：第一，抗剪性能差，軟土地基中含有大量水分，并且滲透性不足，會(huì)為路面排水帶來(lái)阻礙，誘發(fā)路面出現(xiàn)沉降不均勻的情況，在工程投入使用后，將會(huì)縮短工程使用年限；第二，滲透性差，與普通地基相比較，軟土地基滲透性不足，加之土層強(qiáng)度較低，如果土層中含有有機(jī)物，后期工程在使用中會(huì)不斷產(chǎn)生氣泡，對(duì)地基的穩(wěn)定性和堅(jiān)固性帶來(lái)負(fù)面影響；第三，含水量大，是軟土地基最為重要的特點(diǎn)，通常情況下，軟土地基的含水量基本在20%左右，甚至部分軟土地基會(huì)達(dá)到60%以上，含水量大則意味著土層流動(dòng)性較強(qiáng)，會(huì)影響工程施工過(guò)程的安全性和穩(wěn)定性。

2 公路橋梁施工中軟土地基對(duì)工程的影響

2.1 誘發(fā)工程變形

地基在公路橋梁工程建設(shè)中占據(jù)關(guān)鍵地位，地基的穩(wěn)定性與工程質(zhì)量密切相關(guān)，由于軟土地基中空隙較大、流動(dòng)性較強(qiáng)，工程投入使用后，其土層會(huì)使工程路面出現(xiàn)偏移等問(wèn)題。同時(shí)，軟土地基的含水量大、滲透性不足，內(nèi)部水分無(wú)法充分排出，地基會(huì)在長(zhǎng)期使用過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂或變形等問(wèn)題，影響工程的安全運(yùn)行。

2.2 土層壓實(shí)不足

土層壓實(shí)是地基施工的關(guān)鍵內(nèi)容。通過(guò)壓實(shí)能夠提升地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，進(jìn)而保證公路橋梁路面具有較強(qiáng)的承載能力。但是由于軟土地基含水量較大、內(nèi)部空隙較多、土質(zhì)較為松軟，會(huì)嚴(yán)重影響路面的滲透性和抗壓性。在工程建設(shè)中，如果壓實(shí)度無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，工程的穩(wěn)定性則無(wú)法保證。同時(shí)，在多雨季節(jié)，隨著路面雨水的不斷滲入，軟土地基會(huì)受到較大影響，甚至腐蝕工程內(nèi)部，如果沒(méi)有及時(shí)處理則容易誘發(fā)路面坍塌等問(wèn)題[1]。

2.3 土層分布不均

軟土地基在土層分布方面，與普通地基存在一定差異。軟土層主要是由砂土、松軟土共同組成，承載能力和透水性能較小，尤其在工程建設(shè)中，土層分布受到外部承載力容易出現(xiàn)不均勻的情況。如果外部承載力較大，還容易誘發(fā)地基不均勻沉降等問(wèn)題。對(duì)于公路橋梁工程而言，地基屬于最為基礎(chǔ)、最為重要的施工內(nèi)容，如果發(fā)生地基不均勻沉降，會(huì)對(duì)工程使用性能和安全運(yùn)行造成巨大影響。

3 公路橋梁建設(shè)中軟土地基施工的重要意義

3.1 延長(zhǎng)工程壽命

隨著公路橋梁工程建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，投資成本也更加高昂，對(duì)工程的使用年限也提出要求。軟土地基會(huì)對(duì)工程使用壽命帶來(lái)巨大影響，其所具備的含水量大、滲透性不足等特點(diǎn)，會(huì)隨著工程的使用而造成路面病害，對(duì)軟土地基進(jìn)行科學(xué)處理，有助于延長(zhǎng)工程使用壽命，節(jié)約城市基建資金投入。

3.2 節(jié)約維護(hù)成本

公路橋梁工程作為城市交通體系的關(guān)鍵組成部分，其在使用一段時(shí)間后需要進(jìn)行科學(xué)的維護(hù)和管理，確保工程保持正常使用狀態(tài)。如果在施工中沒(méi)有對(duì)軟土地基進(jìn)行科學(xué)處理，會(huì)導(dǎo)致路面頻繁發(fā)生病害，為后期工程維護(hù)保養(yǎng)帶來(lái)困難，進(jìn)而導(dǎo)致維護(hù)成本增加，造成資源和資金浪費(fèi)。在施工中通過(guò)應(yīng)用科學(xué)的施工技術(shù)，對(duì)軟土地基進(jìn)行科學(xué)處理，能夠減少后期工程維護(hù)的成本投入，起到節(jié)約維護(hù)成本的作用[2]。

3.3 確保行車(chē)安全

隨著現(xiàn)代我國(guó)居民生活水平的不斷提升，駕車(chē)出行已經(jīng)成為居民出行的重要選擇，因此，橋梁道路工程的使用效率也隨之提升。對(duì)于居民而言，工程質(zhì)量與出行安全密切相關(guān)，如果工程路面發(fā)生病害，則容易誘發(fā)安全事故，例如路面出現(xiàn)坍塌病害，車(chē)輛在高速行駛中則會(huì)有安全隱患。軟土地基是誘發(fā)工程病害最為重要的原因，通過(guò)對(duì)軟土地基進(jìn)行科學(xué)處理，能夠確保行車(chē)安全，為居民出行創(chuàng)設(shè)安全的交通環(huán)境。

4 公路橋梁施工中軟土地基施工技術(shù)分析

4.1 換填墊層

在處理軟土地基時(shí)，換填墊層是最為常用的一種技術(shù)方法，其應(yīng)用要點(diǎn)是使用穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、含水量低的土層，置換掉穩(wěn)定性差、強(qiáng)度差以及含水量高的土層，以改變地基特性。換填墊層技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、成本低、施工周期短等特點(diǎn)，可以改善軟土地基施工質(zhì)量，并且適用性較強(qiáng)，可應(yīng)用于大部分軟土地基施工中。在具體操作中，施工單位需要把握以下技術(shù)要點(diǎn)：

第一，施工單位要提前開(kāi)展地質(zhì)勘查工作，掌握周邊環(huán)境、軟土層性質(zhì)、土壤物理屬性等信息，綜合考慮施工量、施工成本、施工進(jìn)度等因素，制定科學(xué)的施工方案。

第二，為了確保技術(shù)應(yīng)用效果，施工單位要確定換填的材料，并且與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際充分結(jié)合，保證換填材料具有良好的強(qiáng)度，可以滿(mǎn)足工程建設(shè)要求。

第三，在整個(gè)換填墊層施工中，涉及大量的施工人員和施工機(jī)械，所有施工機(jī)械都要處于正常使用狀態(tài)下，并科學(xué)控制換填的密度和厚度，嚴(yán)格控制碾壓環(huán)節(jié)，保證土層密度和強(qiáng)度符合施工要求[3]。

4.2 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法在我國(guó)公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用歷史悠久，也稱(chēng)為動(dòng)力固結(jié)法。通過(guò)合理應(yīng)用可以顯著提升軟土地基的承載能力和強(qiáng)度，并降低土層的壓縮性和強(qiáng)度。強(qiáng)夯法的應(yīng)用方式為：使用重量為20～50t左右的物體，通過(guò)自由落體的方式，對(duì)軟土層進(jìn)行反復(fù)錘擊。強(qiáng)夯法在應(yīng)用初期具有一定的局限性，主要在砂石軟土地基中應(yīng)用，而隨著技術(shù)的不斷更新和完善，該技術(shù)的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，可以在淤泥型或者細(xì)砂型軟土地基中應(yīng)用，具有應(yīng)用范圍廣、施工用時(shí)短、成本低、快捷方便等優(yōu)勢(shì)。例如,在我國(guó)陜西和河北地區(qū)的公路橋梁工程建設(shè)中，強(qiáng)夯法是處理軟土地基的首選技術(shù)，通過(guò)科學(xué)的操作可以顯著提升地基的承載能力、液體性能和抗震性能，降低工程建設(shè)整體造價(jià)。但是強(qiáng)夯法不能在粉土土層中應(yīng)用，因此在確定施工技術(shù)之前，施工單位要綜合考慮當(dāng)?shù)氐耐寥罈l件[4]。

4.3 粉噴樁技術(shù)

粉噴樁與強(qiáng)夯法相比較，其屬于一種新型技術(shù)，目前在公路橋梁工程建設(shè)中的應(yīng)用較為廣泛。通過(guò)設(shè)置粉噴樁，能夠強(qiáng)化地基的穩(wěn)定性和承載能力，具有顯著的應(yīng)用效果。但是該技術(shù)與換填墊層、強(qiáng)夯法相比較，操作具有一定難度，需要施工單位把握幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)。

第一，組織人員需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，將場(chǎng)地中的雜物清理干凈，確?，F(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有任何雜物，施工機(jī)械和材料則可進(jìn)入場(chǎng)地。

第二，粉噴樁技術(shù)需應(yīng)用大量水泥材料，并對(duì)水泥的灰號(hào)和質(zhì)量進(jìn)行抽查，尤其在試樁過(guò)程中，要加強(qiáng)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，在攪拌水泥中可適當(dāng)加入固化劑。

第三，應(yīng)用粉噴樁技術(shù)會(huì)涉及水泥攪拌機(jī)等機(jī)械設(shè)備，施工單位要對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，確保所有設(shè)備都處于正常使用狀態(tài)。

第四，在粉噴樁施工過(guò)程中，要規(guī)范施工人員的操作行為，粉噴樁只有深入土層中，才能起到加固和支撐的作用，樁體不能在土層內(nèi)部處于懸浮狀態(tài)，要將軟土層完全打穿[5]。

4.4 固化劑

固化劑屬于一種化學(xué)材料，是一種新型的軟土地基處理技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)單、施工便捷、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，而從當(dāng)前固化劑的使用情況分析得出，其應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大。固化劑化學(xué)成分是由有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料共同組成，不僅能夠單獨(dú)應(yīng)用于軟土地基中，還能夠結(jié)合水泥使用，具有顯著的固化效果。以往在公路橋梁施工中，較為常用的建設(shè)材料包括礫石、粉煤灰以及石灰等，其都屬于礦石資源，如果過(guò)度開(kāi)采，容易造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞。而固化劑具有環(huán)保、節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。其應(yīng)用原理為通過(guò)與軟土層中的水分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，進(jìn)而起到固化土壤的作用。此外，固化劑還能夠提升土層中的電解質(zhì)濃度，促使膠團(tuán)體迅速膨脹，填補(bǔ)土層中存在的縫隙，提升土層的抗壓能力和抗剪能力[6]。

4.5 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法主要是將軟土地基中含有的水分大量排出，進(jìn)而起到提升土層強(qiáng)度和承載能力的作用。當(dāng)前在公路橋梁建設(shè)中，排水固結(jié)法的應(yīng)用也較為廣泛。在具體應(yīng)用中，通過(guò)設(shè)置水平排水層和豎向排水體，將水分順利排除。在設(shè)置水平排水層時(shí)，需要科學(xué)設(shè)置砂墊層高度，厚度保證在50cm左右，材料為粗砂或者砂，寬度要大于工程路面，能夠確保排水充分，防止后期建設(shè)中對(duì)工程質(zhì)量造成負(fù)面影響。在設(shè)置豎向排水井體時(shí)，需要保證豎向與水平方向的連接，并在連接處設(shè)置橫坡，形成完善的排水體，以提升排水效果。在軟土地基中應(yīng)用排水固結(jié)法，能夠?qū)④浲翆又械乃猪樌懦觯⑻嵘鼗膹?qiáng)度和密度，但是在具體施工中，施工單位需要把握相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，切實(shí)發(fā)揮其排水作用。

4.6 堆載預(yù)壓技術(shù)

堆載預(yù)壓技術(shù)是一種新型軟土地基處理技術(shù)，在開(kāi)始施工之前，需要通過(guò)調(diào)研分析掌握相關(guān)數(shù)據(jù)，然后利用固結(jié)沉降的方式，提升軟土地基自身的抗壓能力和承重能力，改變其物理性質(zhì)，包括壓縮性以及靈敏度等。施工單位在具體操作中，需要把握以下技術(shù)要點(diǎn)：第一，應(yīng)用堆載預(yù)壓技術(shù)需確定沉降系數(shù)，施工單位要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體施工情況科學(xué)計(jì)算；第二，在對(duì)開(kāi)挖作業(yè)進(jìn)行填土施工時(shí)，需要采用機(jī)械或者人工的方式，保證土層夯實(shí)；第三，通常情況下需要進(jìn)行三次填土施工，第一層為普通土，第二層為混合土，第三層為黏性土。

5 公路橋梁施工中軟土地基施工的注意事項(xiàng)

5.1 開(kāi)展前期調(diào)研

軟土地基施工是一項(xiàng)重要性和基礎(chǔ)性工作，在開(kāi)展工程建設(shè)前，施工單位不能盲目施工，需要積極開(kāi)展前期調(diào)研工作，為后期軟土地基處理提供數(shù)據(jù)和信息支撐。首先，組織技術(shù)人員和設(shè)計(jì)人員深入施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)土層樣本進(jìn)行采集和分析，掌握現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境；其次，前期調(diào)研內(nèi)容要包含現(xiàn)場(chǎng)周?chē)h(huán)境、土層性質(zhì)、土層成分、水文地質(zhì)等方面，并且出具具有參考性和指導(dǎo)性的文件，為工程設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)；最后，在開(kāi)展工程前期調(diào)研中，要確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，如果數(shù)據(jù)存在問(wèn)題要進(jìn)行二次調(diào)研。

5.2 確定施工技術(shù)

基于軟土地基的特點(diǎn)和性質(zhì)，需要采取針對(duì)性的技術(shù)措施進(jìn)行處理，不同施工技術(shù)的處理效果也存在差異，因此在開(kāi)展施工前需要先確定施工技術(shù)。首先，施工技術(shù)要具有較強(qiáng)的應(yīng)用性和適用性，符合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況；其次，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、可行性、機(jī)械設(shè)備以及施工成本等因素，在確保施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡量降低工程造價(jià)；最后，在確定施工技術(shù)后，需要做好技術(shù)交底工作，促使施工人員掌握技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)，切實(shí)發(fā)揮施工技術(shù)的作用。

5.3 規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)操作

基于軟土地基的特殊性和危害性，施工單位要高度重視現(xiàn)場(chǎng)管理。在確定施工技術(shù)后，施工人員需要嚴(yán)格執(zhí)行既定的規(guī)范和操作標(biāo)準(zhǔn)。首先，所有施工人員都要具備一定的崗位經(jīng)驗(yàn)和操作能力，在現(xiàn)場(chǎng)施工中嚴(yán)禁出現(xiàn)隨意操作或者憑經(jīng)驗(yàn)操作的行為，切實(shí)發(fā)揮施工技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值；其次，現(xiàn)場(chǎng)配備數(shù)量充足的監(jiān)理人員，實(shí)行監(jiān)理旁站制度，對(duì)整個(gè)軟土地基處理過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管，避免影響施工質(zhì)量；最后，在完成軟土地基處理后，需要對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，測(cè)試其滲透性、強(qiáng)度以及抗壓性能，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后再開(kāi)展下一工序的施工。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在現(xiàn)代城市發(fā)展中，橋梁和道路工程的重要性和功能性日益凸顯，其施工質(zhì)量也受到社會(huì)的高度重視。軟土地基是工程建設(shè)中常見(jiàn)情況，會(huì)對(duì)工程穩(wěn)定性、安全性和耐久性帶來(lái)巨大影響，施工單位需采取合理措施科學(xué)處理，提升公路橋梁工程的整體性能，為居民安全出行提供保障。