公路橋梁軟土地基施工的關(guān)鍵技術(shù)分析

吳忠華

武漢綜合交通研究院有限公司 湖北 武漢 430015

引言

伴隨我國(guó)交通業(yè)的發(fā)下，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜起來，為此，各施工單位在施工過程中便需要面對(duì)各種差異化的地質(zhì)環(huán)境，尤其軟土地質(zhì)為施工單位造成了一定的施工難度，某種程度上影響到了工程的施工質(zhì)量和公路的使用壽命。因此，實(shí)際施工中為進(jìn)一步延長(zhǎng)公路的使用壽命，需要強(qiáng)化公路軟土地基的處理工作，以保證工程施工質(zhì)量可以達(dá)到要求，同時(shí)避開公路使用過程中出現(xiàn)的斷裂和沉降等問題[1]。

1 軟土路基

所謂軟土路基，它是一種比較常見的特殊地區(qū)的路基，且需要對(duì)其作特殊設(shè)計(jì)處理。一般來說，這種路基多分布在江、海洋沿岸、河、內(nèi)陸湖泊、盆地、塘、多雨的山間洼地等。軟土含水量比較大，但滲透性卻很差，純天然的強(qiáng)度低且具備壓縮性高的特點(diǎn)。要是超出臨界高度，則地基必定會(huì)喪失穩(wěn)定性。通常軟土地基比較常用的處理措施包括排水砂墊層、拋石擠淤、水泥土攪拌、換土、用土木織物等實(shí)行表層加固或者進(jìn)行砂井加固等。

時(shí)下，我國(guó)公路行業(yè)對(duì)軟土地基給出的定義為強(qiáng)度低且壓縮量較高的軟弱土層，大多數(shù)都含有一定的有機(jī)物質(zhì)。另外，日本高等級(jí)公路設(shè)計(jì)規(guī)范則給其定義為：由黏土和粉土等細(xì)顆粒物主要構(gòu)成的松軟土、孔隙較大的有機(jī)質(zhì)土、松散砂及泥炭等土層構(gòu)成。一般來說，地下水位比較高且上部填方或構(gòu)造物穩(wěn)定性差，同時(shí)有很容易引發(fā)沉降問題的地基。此外，日本規(guī)范也對(duì)軟土地基進(jìn)行了分類，并且提出了針對(duì)性的類型概略判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 公路軟土地基的特點(diǎn)

2.1 軟土地基的主要特點(diǎn)

2.1.1 形變程度大。對(duì)比一般的地基來說，軟土地基地質(zhì)發(fā)生形變的幅度較大，究其原因在于，大部分軟土地基均處于淤泥中，且地基水分含量比較高，但是地基施工中水分又不容易流出，最終就引起了軟土地基出現(xiàn)大幅度的應(yīng)變。

2.1.2 側(cè)向變形水平較大。對(duì)比普通土質(zhì)的地基來說，軟土地基的側(cè)向變形水平更大一些，但迫于其他的條件相同的前提下，軟土地質(zhì)往往豎上的變形要大于普通的地基[2]。

2.2 公路軟土地基的特點(diǎn)

2.2.1 含水量高。軟土地基最顯著的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為水分含量很高，且通?？沙^15%的含水量，但在軟土地基內(nèi)其含水量卻可以高達(dá)70%，故而即便土壤的流動(dòng)性比較大，也很大程度上為路橋施工造成了很多困難，因此為保證路橋施工能夠順利進(jìn)行，要求與之相關(guān)的施工單位一定要在施工前做好勘察，深入掌握關(guān)于軟土地基的相關(guān)參數(shù)，同時(shí)制定出科學(xué)有效的處理和解決方案，便于后期的施工順利開展。

2.2.2 滲透能力不強(qiáng)。軟土地基對(duì)比其他的土壤往往在固結(jié)能力方面表現(xiàn)得比較弱，且滲透能力也不強(qiáng)。后因?yàn)檐浲恋鼗鶅?nèi)存在許多有機(jī)物的緣故，容易產(chǎn)生氣泡，繼而影響到地基的堅(jiān)固程度。

2.2.3 抗剪性較差。鑒于軟土地基抗剪剪性能比較差的緣故，往往會(huì)使路基排水系統(tǒng)受到阻礙，繼而引發(fā)一系列不均勻沉降的問題。

3 公路橋梁施工過程中受軟土地基的影響

3.1 壓實(shí)度受軟土地基的影響

一般來說，散砂、軟松土等共同組成了軟土地基，因此其又具備壓縮性強(qiáng)且水分含量高的特點(diǎn)。然而又因?yàn)槁窐虮旧淼姆€(wěn)定性影響的緣故，又會(huì)直接波及路橋的質(zhì)量，為此，實(shí)際施工當(dāng)中，假如路橋是處于軟土地基之上，則往往要進(jìn)一步加大其可能對(duì)地基形成的壓力，繼而壓實(shí)地基，并且提高工程穩(wěn)定性。施工過程中必須要特別注意的是，一旦遇到連續(xù)的雨天，需要特別注意，盡可能避開由于大量雨水的慎入而使路橋遭到侵蝕，破壞工程的完整性。

3.2 路面硬化受軟土地質(zhì)的影響

出于軟土地基自身的特點(diǎn)考慮，將其應(yīng)用于路橋施工中容易出現(xiàn)硬化問題。當(dāng)前，在我國(guó)，路橋施工中大部分公路路面都澆筑的是瀝青和混凝土，然而事實(shí)上，此兩種材料自身的穩(wěn)定性卻存在問題，不利于公路固化。與此同時(shí)，還很容易造成公路路面硬化及出現(xiàn)裂痕，最后導(dǎo)致破壞路橋路面而致使其沒有辦法正常使用[3]。

4 公路橋梁軟土地基施工的關(guān)鍵技術(shù)分析

4.1 注漿技術(shù)

目前我國(guó)路橋項(xiàng)目施工中，軟土地基技術(shù)的應(yīng)用甚廣。通常來說，對(duì)地基做比較復(fù)雜的硬化處理的情況比較多，以便于科學(xué)合理地提高軟土地基實(shí)際承載水平和承載能力，繼而明確其施工作業(yè)當(dāng)中的實(shí)時(shí)施工標(biāo)準(zhǔn)。迫于這種情況下，注漿技術(shù)同樣屬于新型的軟土地基施工技術(shù)，且借此技術(shù)開展路橋項(xiàng)目建設(shè)的過程中，常被應(yīng)用于一些不確定路橋硬度的路段，尤其部分銜接環(huán)節(jié)，其所使用的手段以及方法也多為水硬性膠凝材質(zhì)的材料，而應(yīng)用這種材料完成路橋的澆筑作業(yè)，往往可以確保軟土地基的合理優(yōu)化，固化工程質(zhì)量并且提高工程成效。在具體實(shí)施此方法和手段的過程中，恰恰會(huì)表現(xiàn)出比較明顯的特征，以更好地優(yōu)化和改善路上項(xiàng)目軟土地基的實(shí)況。假如根據(jù)實(shí)況建構(gòu)對(duì)應(yīng)的隔水層，則往往能夠借助這種手段有效防止雨水可能對(duì)路橋作業(yè)產(chǎn)生的不良影響，而且又不會(huì)被地下水影響，進(jìn)一步保證路橋工程質(zhì)量和成效，避免塌陷或出現(xiàn)坑洼，也不會(huì)影響到人們的出行。

4.2 堆載預(yù)壓技術(shù)

當(dāng)前，我國(guó)路橋工程施工過程中常常會(huì)用到堆載預(yù)壓技術(shù)，且技術(shù)核心原理是憑借超出設(shè)計(jì)荷載的實(shí)載物完成預(yù)壓，以使施工區(qū)域可以生成更多預(yù)壓，憑借這樣的強(qiáng)壓性手段及方法往往能夠有效地保證軟土地基的可靠性或者穩(wěn)定性，繼而提高軟土地基的強(qiáng)度，后期也可以在施工當(dāng)中有效提高軟土地基的抗壓程度及性能。結(jié)合不同軟土地基的差異性特點(diǎn)及性質(zhì)，往往要運(yùn)用較之科學(xué)合理的先進(jìn)堆載預(yù)壓技術(shù)，且具體來說，其預(yù)壓時(shí)間往往也存在差異性。然而對(duì)此施工恰恰需要以更好地路橋項(xiàng)目的具體建設(shè)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來當(dāng)作參考。因此，施工企業(yè)需要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)況使用先進(jìn)的施工技術(shù)和建設(shè)材料，以便于降低施工過程中可能對(duì)周遭環(huán)境造成的影響。所以，實(shí)際施工過程中，要求相關(guān)技術(shù)人員必須要科學(xué)使用堆載預(yù)壓技術(shù)，且在應(yīng)用該技術(shù)的同時(shí)，確保軟土地基施工能夠正常開展，有效提高施工活動(dòng)的穩(wěn)定性和高效性[4]。

4.3 深層石灰攪拌樁技術(shù)

路橋施工的過程中，軟土地基會(huì)表現(xiàn)出極強(qiáng)的塑性特征，對(duì)于這種情況可以使用深層石灰攪拌樁技術(shù)，同時(shí)整合先進(jìn)技術(shù)及石灰固化劑，不斷攪拌軟土和石灰，使其生成化學(xué)方面的反應(yīng)，確保路橋工程的塑化質(zhì)量及成效不受影響，繼而保證工程的穩(wěn)定性和可靠性。假如能夠科學(xué)應(yīng)用該技術(shù)，則恰恰可以避免現(xiàn)階段軟土地基施工中的各種不足和問題，以確保軟土地基的實(shí)際承載水平或者承載強(qiáng)度，有效杜絕因軟土地基引起的塌陷問題。在我國(guó)路橋施工作業(yè)中應(yīng)用先進(jìn)的深層石灰攪拌技術(shù)，它的優(yōu)勢(shì)并非僅僅在此方面得以受到限制，同時(shí)也減少了施工過程中的成本支出，全面發(fā)揮出技術(shù)具備的實(shí)操便利性。深層石灰攪拌樁技術(shù)實(shí)踐過程中，施工單位必須要保證充足的空氣壓縮及攪拌樁設(shè)備等。迫于這種情況下，相關(guān)工作人員在實(shí)際軟土地基施工作業(yè)的過程中，需在軟土地基上鋪設(shè)對(duì)應(yīng)的砂石材料。同時(shí)，當(dāng)前的路橋施工如遇軟土地基表層十分薄弱的情況，為了防止工程質(zhì)量受到影響，繼而保證軟土地基的實(shí)際強(qiáng)度。路橋在實(shí)際出行過程中往往發(fā)揮著非常重要的作用。但是經(jīng)過分析表明，必須保證路橋項(xiàng)目施工質(zhì)量及工程成效以杜絕工程施工過程中誘發(fā)一系列安全事故。實(shí)際施工中需要合理增添石灰，以便于全面發(fā)揮出技術(shù)的效用，同時(shí)必要實(shí)地考察施工條件或施工環(huán)境等，另在施工現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行采樣，合理控制石灰摻入的情況。

4.4 排水處理技術(shù)

當(dāng)前我國(guó)路橋施工中，積水產(chǎn)生的影響非常大，這就導(dǎo)致極大程度上影響到了建筑材料的性能，后期對(duì)工程軟土地基造成負(fù)面影響。而在此階段的軟土地基施工中，一定要做好工程的排水處理工作，對(duì)此可以在土層中摻加添加劑來改善，繼而進(jìn)一步提高軟土地基的壓縮程度。路橋軟土地基表面要鋪設(shè)砂土，而因?yàn)樯巴翆油杆蕴卣髅黠@且排水性能好的緣故，如此容易將一些積下來的雨水轉(zhuǎn)變成地下水，繼而合理控制或管理水位等。另外也可以在其中應(yīng)用排水固結(jié)法，這種方法的應(yīng)用是以軟土地基排水的實(shí)際固結(jié)程度進(jìn)行加荷預(yù)壓，以便于充分發(fā)揮軟土地基的作用，進(jìn)一步提高軟土地基的強(qiáng)度。在確保充分發(fā)揮軟土地基排水固結(jié)效用的同時(shí)，需保證排水固結(jié)的質(zhì)量及其實(shí)際成效，繼而有效提高軟土地基的抗堿性，于黏土之中使用垂直排水柱的方法，輔助以深層性排水固結(jié)手段，可以有效地保證軟土地基的實(shí)際承載水平及承載能力。再者要將軟土地基中的砂土層控制在2cm，保證軟土地基的高度滿足作業(yè)施工的標(biāo)準(zhǔn)要求，繼而提升其承載能力。為此應(yīng)該根據(jù)實(shí)況科學(xué)加速排水的速度，確保軟土地基的凝結(jié)速度不會(huì)受到影響，保證軟土地基的作業(yè)質(zhì)量符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[5]。

4.5 表面處理技術(shù)

路橋施工中軟土地基需要先進(jìn)行表面處理。鑒于軟土地基在穩(wěn)定性及硬度方面均不符合要求的緣故，一般要先提高軟土地基的強(qiáng)度，保證施工能夠正常進(jìn)行。一般來說有兩種方法：一種方法是以填料的方法來提高軟土地基的強(qiáng)度，確保施工人員能夠作業(yè)于軟土地質(zhì)表面。第二種方法則需要及時(shí)排除軟土地基中的水分，盡可能減少含水量，并且有效提高軟土地基的強(qiáng)度。排水時(shí)可現(xiàn)場(chǎng)挖設(shè)排水溝，將軟土中的水分排出來，避免路橋開裂，保證施工順利開展。對(duì)于軟土地基的表面處理墊層法的應(yīng)用，是借助一些比較高穩(wěn)定性和耐腐蝕的材料來填補(bǔ)，如果軟土地基未超出3m，則這種方法是不錯(cuò)的選擇。預(yù)壓法則是憑借堆載物使地層提前下沉，實(shí)測(cè)地層的實(shí)際情況，在確保硬度可以達(dá)標(biāo)的情況下，可適當(dāng)將堆載物移除再進(jìn)行施工，此過程一定要嚴(yán)格控制堆載重量，防止地基遭到破壞。

4.6 粉噴樁加固處理技術(shù)

此技術(shù)的應(yīng)用往往是借助水泥或是石灰等材料，將其當(dāng)作固化劑來提高軟土地基的強(qiáng)度?；旌瞎袒瘎┡c軟土，再用攪拌機(jī)攪拌，直至混合物中的物質(zhì)黏合在一起，形成一定強(qiáng)度的地基。粉噴樁加固技術(shù)適合應(yīng)用在淤泥和黏土質(zhì)的地基中，由于使用此技術(shù)造假成本低的緣故，因此又可以將其普遍地應(yīng)用在地基加固施工中。例如，某公路深坑挖至3.46m，且施工場(chǎng)地地處坡腳和海盆邊緣地緣，巖性變化比較大，另土層當(dāng)中又含有人工填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土等土壤，利用粉細(xì)砂對(duì)土質(zhì)進(jìn)行加固，其地下水位埋深0.8m。施工技術(shù)人員在施工時(shí)采用粉噴樁地基加固處理技術(shù)與基坑臨時(shí)護(hù)壁方法，按照梅花形布置地基下的工程，且保持樁和樁之間維持1.5m的距離，置換率高達(dá)20%。地基復(fù)合承載力超120KPa，工作人員給柱下樁采取對(duì)應(yīng)的加強(qiáng)措施，將軟土地基的承載力提升至140KPa，這時(shí)候樁徑0.5m。由于粉噴樁內(nèi)無鋼筋，因此樁沒有辦法抵御太大的水平推力，但是使用基坑單排支護(hù)的工作方法，卻往往無法滿足工程支護(hù)設(shè)計(jì)要求。為此，工作技術(shù)人員便將支護(hù)樁設(shè)計(jì)成為雙排加勁的形式，且控制樁徑與排樁的間距分別為0.5m、6m，假設(shè)加勁樁和加固樁，用水泥材料來提高支護(hù)樁的水平支撐能力[6]。

5 結(jié)束語

綜上所述，路橋工程項(xiàng)目施工建設(shè)的過程中，軟土地基施工是必須要重視和面對(duì)的重點(diǎn)問題，為進(jìn)一步提升路橋工程的建設(shè)質(zhì)量和施工質(zhì)量，一定要進(jìn)一步深入有關(guān)軟土地基及其施工技術(shù)的研究，并且要在持續(xù)性實(shí)踐總結(jié)研究的過程當(dāng)中，不斷提升軟土地基的處理水平，并且盡可能將軟土病害降至最低。