路橋工程施工的軟土地基處理技術(shù)實(shí)踐研究

讓振振

(北京市朝陽(yáng)田華建筑集團(tuán)公司，北京 100029)

1 軟土地基特點(diǎn)及危害

1.1 軟土地基的特點(diǎn)

軟土地基是公路橋梁施工中經(jīng)常會(huì)碰到的一種地基，由于其特殊性，施工起來(lái)會(huì)很麻煩，而軟土地基通常具有三個(gè)特征：(1)水分含量高是一個(gè)很典型的特征，通常超過(guò)20%，水分含量高，就會(huì)使土壤的流動(dòng)性大，從而增加了工程施工作業(yè)的難度。所以，在施工開(kāi)始前，施工單位必須到工地實(shí)地勘察，了解和掌握有關(guān)軟土地基的各項(xiàng)資料，并有針對(duì)性地制訂處理方案，為后續(xù)的軟基施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也為公路橋梁工程的整體質(zhì)量提供了保證。(2)軟土地基的滲透能力弱，與其它類型的土體相比，其自身的固結(jié)速率緩慢，滲透能力也不強(qiáng)。這是由于軟土地基中含有大量的有機(jī)物，會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，從而使土壤中的排水管道不通暢，造成滲透性下降[1]。工程施工對(duì)土壤的強(qiáng)度要求比較高，軟土地基遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求標(biāo)準(zhǔn)，所以要對(duì)軟土地基通過(guò)技術(shù)方法來(lái)進(jìn)行特殊處理，之后才能正常施工。(3)軟土地基抗剪性不強(qiáng)，會(huì)影響到路基的正常排水，還具有不均勻性，所以不均勻沉降現(xiàn)象也比較容易出現(xiàn)。

1.2 軟土地基危害

軟土地基對(duì)地面造成的危害主要是由于其內(nèi)部土壤較為松軟，含水量較大，土壤與土壤之間也有一定的間隙。在公路橋梁建設(shè)中，若不對(duì)軟土的地質(zhì)進(jìn)行有效的治理，將會(huì)給后續(xù)工程帶來(lái)安全隱患，例如土壤中的水分會(huì)持續(xù)揮發(fā)，從而使土壤的顆粒濃度持續(xù)增加，最終極有可能引起地面塌陷，從而對(duì)車輛的行駛和人身安全構(gòu)成極大的危害。在公路橋梁建設(shè)項(xiàng)目中，樁基的施工質(zhì)量直接關(guān)系到路基路面的沉陷，而在軟土地基上往往會(huì)發(fā)生沉陷。在公路工程建成通車后，由于上部荷載的增大，基礎(chǔ)承載力也將隨之增大，容易引起路面的沉降問(wèn)題。同時(shí)，由于軟土地基的穩(wěn)定性較差，所以在進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，既要注意觀察和監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)自身的變化，又要將今后的道路所承受的路面壓力納入其中。此外，軟土地基中的土體也會(huì)產(chǎn)生變形，從而使土體發(fā)生位移，繼而產(chǎn)生裂縫。因此，在公路橋梁施工過(guò)程中，必須合理采用軟土地基處理技術(shù)，盡量降低上述危害發(fā)生的概率。

2 軟土地基的處理原則和要點(diǎn)分析

2.1 軟土地基的處理原則

在使用相關(guān)技術(shù)處理軟土地基時(shí)，需要加強(qiáng)對(duì)最終處理結(jié)果的重視，軟土地基的處理效果會(huì)對(duì)路橋工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。因此，在軟土地基處理作業(yè)開(kāi)始之前，需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的軟土地基情況展開(kāi)全面分析，充分掌握軟土地基的特點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)制定一套科學(xué)合理的處理方案，并確保選擇的軟土地基處理技術(shù)符合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況[2]。同時(shí)，還要加強(qiáng)對(duì)軟土地基處理成本的重視，在保證獲得比較理想的處理效果的前提下最大程度降低施工成本，為施工企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 軟土地基的處理要點(diǎn)

在路橋工程軟土地基處理過(guò)程中，需要明確道路等級(jí)，并以此為基礎(chǔ)制定合理的施工方案，選用合適的施工材料。如果道路等級(jí)較低，可以使用常規(guī)的施工方法對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，在滿足道路建設(shè)要求的同時(shí)降低施工難度，加快施工進(jìn)程，并使施工成本得到降低[3]。如果道路等級(jí)較高，對(duì)施工質(zhì)量有更高的要求，就需要采用高水平的施工技術(shù)對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，并且還應(yīng)嚴(yán)格控制施工材料的質(zhì)量，確保施工材料的各項(xiàng)性能都可以滿足高等級(jí)道路建設(shè)要求。另外，在處理軟土地基的過(guò)程中，還應(yīng)充分了解軟土的自身特點(diǎn)和性質(zhì)，并將施工現(xiàn)場(chǎng)周圍的環(huán)境考慮在內(nèi)，只有這樣才能有效提升路橋軟土地基施工質(zhì)量，為后續(xù)的施工環(huán)節(jié)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 軟土地基對(duì)路橋施工的影響

軟土地基會(huì)對(duì)路橋施工過(guò)程造成很大阻礙，其中比較重要的一種影響就是容易使地表發(fā)生沉降現(xiàn)象，這是因?yàn)檐浲恋鼗鶅?nèi)部土層的松軟度較高，土層中的含水量較大，并且在土層中還存在大量的縫隙。在路橋項(xiàng)目施工過(guò)程中，如果對(duì)軟土地基的危害不夠重視，沒(méi)有采取合適的施工技術(shù)對(duì)軟土層進(jìn)行處理，就容易導(dǎo)致后續(xù)的施工作業(yè)難以正常進(jìn)行，從而嚴(yán)重影響路橋工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度，而且還有可能引起沉降現(xiàn)象，對(duì)行駛車輛的安全造成巨大威脅。對(duì)于路橋建設(shè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，底部樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量與路基路面的沉降程度有很大關(guān)系，而在軟土地基中又比較容易出現(xiàn)沉降問(wèn)題，所以需要做好軟土地基的處理工作，確保軟土地基的處理效果[4]。另外，軟土地基不具備較好的穩(wěn)定性，在具體施工過(guò)程中應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地基的自身變化情況，還應(yīng)全面分析道路投入使用后路面所承受的壓力大小。軟土地基的土壤顆粒還容易發(fā)生變形，當(dāng)達(dá)到一定程度后容易引發(fā)土塊位移，最終會(huì)產(chǎn)生裂縫問(wèn)題。

4 軟土地基處理技術(shù)在公路橋梁施工中的重要應(yīng)用意義

由于軟土基礎(chǔ)承載能力不足以支持高架橋結(jié)構(gòu)，在工程中若不進(jìn)行軟土地基的加固，將導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，而在軟土地基上建造的建筑物與地基之間的密合性也會(huì)受到影響。到了后期，裂縫會(huì)越來(lái)越多，地下水也會(huì)越來(lái)越高，久而久之，建筑的地基就會(huì)被抬高。因此，軟土地基存在著很大的安全隱患，因此，要提高工程質(zhì)量，必須對(duì)軟土地基進(jìn)行加固。我國(guó)幅員遼闊，各區(qū)域土壤性質(zhì)不同，在建設(shè)中應(yīng)根據(jù)不同的土壤條件，選用適宜的施工方法。對(duì)于軟土地基需要采取特殊的處理措施，以控制軟弱地層的沉降，從而有效提高工程質(zhì)量。

由此可見(jiàn)，運(yùn)用專門技術(shù)進(jìn)行軟土地基的特殊處理是十分必要的，這對(duì)我國(guó)的路橋工程建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。它既能維持高速公路的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，又能保證工程的施工質(zhì)量，同時(shí)還可以保證道路橋梁的穩(wěn)定和安全。此外，還可以提高公路橋梁的壽命，針對(duì)軟土地基采取相應(yīng)的技術(shù)措施，經(jīng)過(guò)處理之后能夠有效避免沉降、開(kāi)裂等質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)今后公路橋梁的維護(hù)保養(yǎng)和使用壽命具有積極意義。

5 路橋工程施工的軟土地基處理技術(shù)及實(shí)踐研究

5.1 路橋工程施工的軟土地基處理技術(shù)分析

(1)換填墊層技術(shù)

在軟土地基處理中，采用換墊層技術(shù)，即采用低含水量、性能穩(wěn)定的軟土代替原有的軟土，使軟土地基本身的性質(zhì)發(fā)生改變。在公路橋梁工程施工中，采用這種軟土地基處理技術(shù)，可以有效的解決軟土地基的安全隱患，施工時(shí)要對(duì)軟土地基的物理性質(zhì)、周圍的環(huán)境等進(jìn)行細(xì)致的分析，并據(jù)此設(shè)計(jì)施工方案。其次，要確保更換填土的科學(xué)化，并根據(jù)實(shí)際情況和工程建設(shè)的具體要求，科學(xué)、合理地選用新的填筑材料或換填土。在進(jìn)行換填時(shí)，操作人員要特別重視換填密度，并對(duì)其進(jìn)行合理的控制，最后還要對(duì)充填物進(jìn)行夯實(shí)、碾壓，在這個(gè)過(guò)程中需要使用機(jī)械設(shè)備，既能保證充填的密度，又能合理地控制密度，從而提高工程建設(shè)質(zhì)量。

(2)粉噴樁技術(shù)

粉噴樁是一種常用的軟基處理技術(shù)，它的作用是提高軟土地基的承載力，而且效果非常顯著。在具體的工程中，要先實(shí)地考察，確保施工現(xiàn)場(chǎng)清潔無(wú)雜物，并將所需的各種材料都準(zhǔn)備好。此外，還要做好試樁工作，必須加強(qiáng)對(duì)原材料的質(zhì)量控制，特別是混凝土材料，在試驗(yàn)期間要反復(fù)地進(jìn)行資料對(duì)比[5]。同時(shí)，在混凝土中加入的固化劑用量也要嚴(yán)格地加以限制，對(duì)工程的機(jī)械進(jìn)行全面檢測(cè)，確保各種應(yīng)用到的設(shè)備不會(huì)發(fā)生任何故障問(wèn)題，確保施工作業(yè)的順利實(shí)施。在進(jìn)行施工前，要確保施工工人充分掌握粉噴樁處理技術(shù)要點(diǎn)，做好一切準(zhǔn)備工作就可以開(kāi)始進(jìn)行施工作業(yè)。通過(guò)對(duì)噴粉樁施工的技術(shù)實(shí)踐，可以看出，噴粉樁機(jī)可以穿透軟粘土，打入到土壤之中，作為一個(gè)支點(diǎn)，增加基礎(chǔ)的承受能力。尤其要注意的是，粉噴樁必須要深深地扎進(jìn)土壤中，不能在半空中停留，所以在施工過(guò)程中必須先將軟土打穿。

(3)堆載預(yù)壓處理技術(shù)

采用堆載預(yù)壓方法處理軟土地基，也能收到較好的效果，在進(jìn)行加固前必須先確定其荷載等級(jí)，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)資料進(jìn)行填筑，保證其荷載水平符合設(shè)計(jì)要求。在工程開(kāi)始之前，還要對(duì)地基進(jìn)行加固，提高地基承載力，同時(shí)也會(huì)降低其物理性能，例如靈敏度、壓縮性等。準(zhǔn)備工作完成后，就可以開(kāi)始正式施工，根據(jù)橋梁工程的特殊要求，計(jì)算出荷載的大小，從而確定地基的沉降程度。然后利用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械設(shè)備進(jìn)行挖掘，并對(duì)土坑的深度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，將軟土清理干凈，再進(jìn)行下一步的填筑，在進(jìn)行填筑時(shí)，可以選用顆粒較大的砂土。在第一次填土完畢后，采用人工或機(jī)械方法進(jìn)行地基夯實(shí)。接下來(lái)是第二次填筑，這一次的填筑工作，可以選用砂質(zhì)和粘土的混合材料，這樣的材料比較致密，可以達(dá)到很好的加固效果。在進(jìn)行三次充填時(shí)，要選用粘性較好的物料，使其保持較高的粘性，并在每次填土后都需要進(jìn)行夯實(shí)。經(jīng)過(guò)三次充填、夯實(shí)處理，基礎(chǔ)強(qiáng)度得到了進(jìn)一步提高，基本能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。堆載預(yù)壓方法的施工工藝較為簡(jiǎn)便，操作起來(lái)十分方便，并且可以取得不錯(cuò)的效果，所以在軟土地基處理工作中得到廣泛應(yīng)用。

(4)排水固結(jié)處理技術(shù)

對(duì)于路橋工程建設(shè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，使用排水固結(jié)法對(duì)軟土地基進(jìn)行處理可以收獲比較理想的效果。此種方法主要是針對(duì)地表水和地下水進(jìn)行處理，在處理工作開(kāi)始之前應(yīng)組織相關(guān)人員做好施工現(xiàn)場(chǎng)的勘測(cè)工作，全面分析施工現(xiàn)場(chǎng)的地表水文情況，并將勘測(cè)結(jié)果記錄下來(lái)，然后匯報(bào)給工程設(shè)計(jì)部門，以此為基礎(chǔ)制定出科學(xué)合理的排水方案。通常情況下，在地表水的處理工作中經(jīng)常會(huì)用到固化劑，這是因?yàn)槭褂霉袒瘎┨幚淼乇硭梢允斋@十分理想的效果，并且需要的時(shí)間較短[6]。固化劑主要是由不同的無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料組成，此種材料可以與水泥搭配使用，能夠進(jìn)一步提升固化劑的效果。固化劑可以跟軟土地基土壤中的水分發(fā)生反應(yīng)，形成固定結(jié)構(gòu)的結(jié)晶水，對(duì)軟土土質(zhì)結(jié)構(gòu)有很明顯的改善，并且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。當(dāng)路基淺表的軟土被清除之后，就可以利用合適的土壤開(kāi)展回填作業(yè)，接著使用強(qiáng)夯機(jī)將整個(gè)路基表層夯實(shí)，從而使路基的強(qiáng)度得到增強(qiáng)，滿足路橋施工要求標(biāo)準(zhǔn)。

(5)強(qiáng)夯法

在公路橋梁工程建設(shè)中，強(qiáng)夯法軟土地基處理技術(shù)是比較關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)，它屬于比較成熟的軟土地基處理技術(shù)。強(qiáng)夯法主要是利用高空中的重物，在下落過(guò)程中產(chǎn)生的巨大的重力作用，使路橋的軟土地基不斷被壓實(shí)，從而降低其可壓縮性。同時(shí)，通過(guò)減小土體間隙，可以提高軟土地基的承載能力。強(qiáng)夯軟基處理技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、施工快捷、節(jié)約原料等優(yōu)點(diǎn)，并且處理效果十分顯著，適用范圍更廣，對(duì)軟土地基的承載力有了明顯的改善。應(yīng)用此種技術(shù)對(duì)軟土地基進(jìn)行處理之后，可使土體的壓縮程度降低2～7倍，基礎(chǔ)強(qiáng)度提高2～5倍。但是，這種軟土地基的處理方法存在著較大的振動(dòng)，所以在施工過(guò)程中需要修建隔音墻，以減少噪音影響。

5.2 路橋工程施工的軟土地基處理技術(shù)實(shí)踐分析

某工程所處位置靠近海邊，地形為濱海淤積淺灘，地質(zhì)條件為海相沉積軟土，土壤厚度較深，實(shí)測(cè)的平均厚度已達(dá)18 m以上，其下部為粘性土層。這種地質(zhì)特點(diǎn)使公路橋梁在施工中遇到了很大的困難，因此，為了增強(qiáng)其承載力和預(yù)防其沉降和變形，需要對(duì)其進(jìn)行特別處理。只有如此，才能滿足公路橋梁的施工條件。

經(jīng)過(guò)技術(shù)人員的商討分析之后，該工程決定采用排水固結(jié)技術(shù)，對(duì)海底深層軟土進(jìn)行了治理。在建設(shè)初期，建設(shè)單位組織了一支專門的測(cè)量隊(duì)伍，對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)資料進(jìn)行了細(xì)致的記錄和整理。根據(jù)收集到的資料，再根據(jù)之前的施工經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)人員決定采用超負(fù)荷預(yù)壓法和塑料板進(jìn)行排水：先用固化劑將地面和流動(dòng)的淤泥固化，再制作出一塊20 m長(zhǎng)、100 mm寬、4 mm厚的塑料排水板，按正三角形排列，留出1.2 m的空隙，以便讓它們能進(jìn)入粉沙層。在施工之前，先開(kāi)挖排水渠，對(duì)挖出的泥沙進(jìn)行翻曬，然后平整現(xiàn)場(chǎng)，再做出3%的斜面，填上30公分的細(xì)塘渣，在塑料板中打上30公分的級(jí)配碎石墊層，填上20公分的級(jí)配碎石墊層。然后，進(jìn)行分層夯填塘渣，每次30 cm厚，并進(jìn)行夯實(shí)。碾壓強(qiáng)度95%，塘渣夯實(shí)到標(biāo)準(zhǔn)3.5 m高度。此外，在本次施工中對(duì)地表水及流動(dòng)泥漿進(jìn)行固化時(shí)，還采用了固化劑與水泥進(jìn)行粘接，以進(jìn)一步提高實(shí)際固化效果。

綜上所述，路基施工是路橋工程項(xiàng)目的重要基礎(chǔ)，其質(zhì)量的好壞會(huì)對(duì)整體工程質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。施工企業(yè)應(yīng)充分掌握軟土地基的處理原則和處理要點(diǎn)，并全面分析路橋工程的建設(shè)要求，合理應(yīng)用軟土地基處理技術(shù)，進(jìn)一步提高軟土地基的處理效果。