關(guān)于公路橋梁施工中軟土地基施工技術(shù)的研究

張琦

摘 要：為解決公路橋梁軟土地基處理不當(dāng)所帶來(lái)的質(zhì)量、安全問(wèn)題，總結(jié)在公路橋梁工程中軟土地基施工技術(shù)及要點(diǎn)，引導(dǎo)各個(gè)施工企業(yè)在面臨軟土地基時(shí)對(duì)比和選擇加固技術(shù)，提高軟土地基的承載力、穩(wěn)定性。引入理論討論與案例分析的方法，探究了公路橋梁軟土地基的特點(diǎn)及可用的處理技術(shù)，得到了軟土地基加固處理的必要性，說(shuō)明這些加固技術(shù)對(duì)改善軟土地基性能、增強(qiáng)地基承載力、強(qiáng)度都具有重要的意義，各公路橋梁中尤其需關(guān)注軟土地基的施工作業(yè)，加強(qiáng)軟基處理全過(guò)程控制。在公路橋梁項(xiàng)目中，尤其需要關(guān)注地基問(wèn)題，根據(jù)地基類型及土質(zhì)、水文等情況，創(chuàng)新軟土地基施工技術(shù)，保持軟基加固技術(shù)的先進(jìn)性、多樣性，并在施工全過(guò)程做好技術(shù)管理與質(zhì)量控制，以期提高公路橋梁項(xiàng)目的地基穩(wěn)固性。

關(guān)鍵詞：公路橋梁工程；軟土地基；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U416? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2024）02-0043-03

0引言

結(jié)合公路橋梁施工情況來(lái)看，許多路橋工程建設(shè)中經(jīng)常面臨軟土地基條件，此類地基疏松多孔、抗剪不足，難以符合公路橋梁的結(jié)構(gòu)要求。目前，軟土地基施工技術(shù)越發(fā)多樣，但每種技術(shù)都有其適用條件及施工要求，工程人員需結(jié)合軟土地基特征，合理選擇技術(shù)，并加強(qiáng)施工全過(guò)程的控制，提高軟土地基性能。

1 公路橋梁施工中軟土地基的特點(diǎn)

1.1 疏松多孔

每一公路橋梁項(xiàng)目建設(shè)時(shí)都會(huì)面臨不同的地基條件，軟土地基相對(duì)常見(jiàn)且特殊，其顆粒狀泥土或黏土的含量較高，典型特征為疏松多孔，這一土質(zhì)特點(diǎn)易導(dǎo)致軟土地基的壓縮性增強(qiáng)，在受到外力作用后地基變形明顯[1]。我國(guó)軟土地基的分布較廣，此類地基的孔隙多，土壤中還包含大量的水分與氣泡，這種結(jié)構(gòu)、土質(zhì)特點(diǎn)易導(dǎo)致軟土地基的承載力不佳。如要在地基上建設(shè)工程項(xiàng)目，必須改善地基性能。

因?yàn)檐浲恋鼗杷啥嗫?，土壤中的地基呈現(xiàn)不均勻分布特點(diǎn)，不利于項(xiàng)目建設(shè)。軟土地基中并非僅有泥土或者黏土，泥炭、砂石的含量也相對(duì)較高，這些雜質(zhì)導(dǎo)致軟土地基的孔隙與空間遠(yuǎn)超于常規(guī)地基，在強(qiáng)降雨天氣下，雨水大量滲于地基中，影響了地基強(qiáng)度、承載力。

1.2 流動(dòng)性強(qiáng)

軟土地基的另一典型特點(diǎn)為較強(qiáng)的流動(dòng)性。這主要是因?yàn)榈鼗械乃趾扛?，在受到溫度等的影響下，水分快速蒸發(fā)，周邊土壤逐步向外擴(kuò)散，一旦這種滲流作用發(fā)展到一定程度，將加劇結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)。

2 公路橋梁中軟土地基處理技術(shù)

2.1 表層排水處理技術(shù)

當(dāng)公路橋梁工程中面臨軟土地基施工條件時(shí)，可采用表層排水處理方法。合理應(yīng)用表層排水處理方法后，可顯著降低地基含水量，提高地基的破壞極限、滲透能力，保持地基的穩(wěn)定性。

應(yīng)用表層排水法處理軟土地基時(shí)，需注意以下3個(gè)方面：①設(shè)置溝槽。布局溝槽時(shí)應(yīng)盡量利用天然坡度來(lái)排水，設(shè)置大縱坡，保障水流速度、流量。填筑作業(yè)中施工人員需關(guān)注邊坡情況，保持邊坡間距的一致性，形成良好的排水條件。②挖溝。以設(shè)計(jì)要求為基準(zhǔn)開(kāi)挖溝槽，選擇恰當(dāng)?shù)拈_(kāi)挖位置，并控制開(kāi)挖深度、寬度。為提高排水能力，溝槽的各個(gè)挖掘參數(shù)需與設(shè)計(jì)圖紙要求完全一致，在條件允許的情況下施工人員要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行一系列測(cè)試，確?；A(chǔ)承載力符合要求，并將挖掘出的軟土運(yùn)往指定區(qū)域。③處理基礎(chǔ)。當(dāng)基坑開(kāi)挖深度與設(shè)計(jì)要求相一致，達(dá)到基底部位時(shí)，應(yīng)保留0.1 m高度，安排專人清理基礎(chǔ)。土層上部的基底應(yīng)設(shè)置砂漿隔水層，必要情況下在盲溝凹槽基底鋪設(shè)一層防水土工膜。

2.2 土層置換法

在采用土層置換法時(shí)施工人員需分層替換，控制每一分層的厚度。根據(jù)大量的施工經(jīng)驗(yàn)，埋深在3 m以內(nèi)的軟土地基，分層換填的施工效果較為理想。施工過(guò)程中有關(guān)人員需依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定，開(kāi)挖地基，挖出基礎(chǔ)土質(zhì)，用其他材料換填原土，此后開(kāi)展分層填筑與壓實(shí)，保障地基壓實(shí)度。在土層置換施工期間，填充物的松散厚度一般不超0.5 m，而壓實(shí)度需達(dá)90%以上[2]。

排渣、路塹邊坡石方工程中如采用的是砂礫、碎石等滲透性材料，施工中主要需注意以下6方面：①清晰劃分開(kāi)挖區(qū)與填筑區(qū)，已開(kāi)挖的基坑必須及時(shí)回填，縮短開(kāi)挖面的暴露時(shí)間，回填后應(yīng)按照要求組織碾壓操作。②基坑后的軟土上可種植植物，設(shè)置中部隔離帶，以節(jié)約基坑后空間。③回填作業(yè)中有關(guān)人員需密切關(guān)注壓實(shí)度指標(biāo)，采用石渣填方時(shí)應(yīng)合理確定碾壓次數(shù)，保障石材的緊密度。④碾壓作業(yè)結(jié)束后檢查壓實(shí)度是否達(dá)標(biāo)，保持壓實(shí)地面的穩(wěn)固性，減小變形。⑤回填碎石質(zhì)殘?jiān)鼤r(shí)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)由專人組織灌砂試驗(yàn)。⑥在粗砂回填作業(yè)中應(yīng)至少碾壓3遍，每一分層的回填作業(yè)中都需遵循施工標(biāo)準(zhǔn)完成測(cè)量。

2.3 剛性樁復(fù)合地基

一些公路橋梁軟土地基處理中選擇的是剛性樁復(fù)合地基，這一技術(shù)的應(yīng)用效果也相對(duì)理想。剛性樁一般為實(shí)現(xiàn)鉆孔制作的小型樁、管狀樁，如CFG樁。剛性樁復(fù)合地基為樁、土結(jié)合而成的人工地基，能凸顯樁和地基的承載力優(yōu)勢(shì)。

施工過(guò)程中，施工人員需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地基條件，在天然地基中布設(shè)樁體，發(fā)揮樁體的加固作用，并通過(guò)一定厚度的顆粒散體材料如褥墊層與基礎(chǔ)相連接。在剛性樁負(fù)荷地基中，樁土分擔(dān)荷載的比例與荷載變化存在直接關(guān)系。當(dāng)荷載存在變化時(shí)樁土分擔(dān)荷載的比例也有所變化，如荷載較小，土分擔(dān)的荷載超過(guò)樁，當(dāng)荷載持續(xù)增大時(shí)，土分擔(dān)的荷載比例也將減小[3]。

剛性樁復(fù)合地基對(duì)軟土地基的加固效果好，許多公路橋梁的軟土地基中均采用了這一技術(shù)。某工程中復(fù)合地基的應(yīng)用效果較為理想，其單樁復(fù)合地基載荷實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

2.4 粉噴樁施工

粉噴樁的技術(shù)原理為借助高速噴射的水泥漿或其他膠凝材料的混合物促進(jìn)土壤固化，施工過(guò)程中需配備高壓旋噴設(shè)備，使水泥漿體順利噴射于軟土層，一段時(shí)間后形成固結(jié)體，達(dá)到加固土壤的目的。因?yàn)榉蹏姌妒┕さ奶攸c(diǎn)，在軟土、淤泥、砂質(zhì)土地基中較為常見(jiàn)，此技術(shù)的適用范圍廣、施工靈活且高效。

軟土地基施工中同樣可采用粉噴樁施工技術(shù)，此技術(shù)的施工難度較大。施工過(guò)程中應(yīng)著重關(guān)注以下3方面：①依據(jù)軟土地基的土質(zhì)類型，確定鉆井設(shè)備的鉆入深度，選擇最優(yōu)的停灰平面。控制粉噴樁長(zhǎng)度、高度，避免噴粉過(guò)多影響施工效果。參與粉噴樁作業(yè)的人員都需要熟悉粉噴樁施工規(guī)范、操作流程，可在施工中發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢(shì)。②合理規(guī)劃施工場(chǎng)地，調(diào)試機(jī)械設(shè)備，控制每一設(shè)備參數(shù)，保障機(jī)械鉆孔效果。③噴射粉末時(shí)，采用鉆井工具進(jìn)行混合，在第二次混合完成后，從鉆孔中取出鉆棒。此環(huán)節(jié)有關(guān)人員需測(cè)定鉆棒長(zhǎng)度、判定鉆孔深度，整個(gè)施工過(guò)程中完整記錄噴粉量、壓力、提桿速度等參數(shù)。

2.5 深層石灰攪拌樁技術(shù)

公路橋梁項(xiàng)目中軟土地基的施工難度大，可選擇的施工技術(shù)相對(duì)較多，深層石灰攪拌樁技術(shù)也相對(duì)常見(jiàn)，此技術(shù)下需利用石灰固化劑，持續(xù)攪拌軟土與石灰，使二者之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高地基性能。

在實(shí)際的施工中，如能規(guī)范利用深層石灰攪拌樁技術(shù)，可提高軟土地基的承載力、強(qiáng)度，預(yù)防公路橋梁中因地基問(wèn)題導(dǎo)致的塌陷事故。與其他技術(shù)相比，深層石灰攪拌樁技術(shù)的施工操作簡(jiǎn)單，施工成本較低，效果較為理想。在具體的施工中，有關(guān)人員需根據(jù)技術(shù)要求選擇高性能攪拌設(shè)備，規(guī)范操作設(shè)備。

利用深層石灰攪拌樁技術(shù)時(shí)包含物理加固與化學(xué)加固兩個(gè)方面，物理加固下涉及吸水性能、膨脹性能及樁身置換過(guò)程，施工周期短，時(shí)間不超7 d，樁身密度、成型效果基本達(dá)標(biāo)?；瘜W(xué)加固法下涉及反應(yīng)熱性能、離子交換性能、凝膠性能，此施工過(guò)程中的反應(yīng)緩慢，施工時(shí)間較長(zhǎng)。

深層石灰攪拌樁技術(shù)利用了石灰的膨脹特性，其能不斷擠密周邊土體，在離子交換力、膠凝作用力下，保障樁間土強(qiáng)度。樁身的生石灰與活性摻和料共同作用，發(fā)生水化、膠凝反應(yīng)，保障樁身良好的抗壓強(qiáng)度。

2.6 注漿技術(shù)

如公路橋梁中的軟土地基性能較差，可在土層中澆筑水硬性膠凝材料，利用該材料填充土壤中的空隙，增強(qiáng)地基強(qiáng)度。施工期間有關(guān)人員需在軟土地基的銜接部位設(shè)置隔離水質(zhì)面，以預(yù)防水體的侵蝕，保障地基性能，確保軟土地基的承載力達(dá)標(biāo)，控制沉降、預(yù)防塌陷。地基注漿施工期間，有關(guān)人員在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)規(guī)范鉆孔，控制孔位、孔深、孔徑，一般孔徑保持在60～95 mm。

在鉆孔結(jié)束且通過(guò)驗(yàn)收后，在孔中放入射管，射管直徑應(yīng)略小于孔徑，在管外層套管。在施工任務(wù)完成后，有關(guān)人員需按照地基處理要求配制水泥砂漿，控制配合比，保障水泥砂漿的各方面性能，隨后將水泥砂漿注入射管，使砂漿逐步滲入土體縫隙中。

3 案例分析

3.1 工程概況

某公路工程項(xiàng)目，總長(zhǎng)2.785 km，包含一座高架橋，為該城市的重要項(xiàng)目。結(jié)合此公路工程規(guī)劃要求，選擇混凝土路面，基層為水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)。為保障路基路面施工效果，施工之前安排專人進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)了調(diào)研，發(fā)現(xiàn)此項(xiàng)目所在地區(qū)屬于軟土地基，含水量高，為淤泥地質(zhì)條件，為滿足公路工程的結(jié)構(gòu)要求，必須加固軟土地基。

3.2 軟土地基施工技術(shù)

3.2.1 軟土的性質(zhì)

經(jīng)由一系列地質(zhì)調(diào)研與分析得知，本工程中的軟土地基分布廣，含水量高達(dá)35.5%，抗剪強(qiáng)度在23～48 MPa，壓縮系數(shù)為0.7～1.58。

3.2.2 軟土處理方案

為改善此工程現(xiàn)場(chǎng)的軟土地基條件，施工人員需率先將淤泥清理出去，并將積水排出，在清理和排水工作結(jié)束后進(jìn)行回填，回填過(guò)程中選用片石材料，回填以后鋪設(shè)土工格柵，換填改良土。

3.2.3 軟土處理技術(shù)要點(diǎn)

3.2.3.1 清表

此軟土地基的施工作業(yè)中，為提高地基施工水平，相關(guān)人員需將地基現(xiàn)場(chǎng)的樹(shù)根等雜物清理干凈，挖除施工現(xiàn)場(chǎng)的表層土。因?yàn)榈鼗线€存在地表水、淤泥、雜草等雜物，如未及時(shí)清理，將影響地基性能。有關(guān)人員需將清表工作放在首位，按照制定的軟土地基處理方案，由專人負(fù)責(zé)清表，保障地基表面無(wú)任何雜物，清理干凈后將基層推平，并反復(fù)碾壓，檢測(cè)壓實(shí)度，當(dāng)壓實(shí)度符合要求后進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。

3.2.3.2 測(cè)量放線

為保障軟土地基的處理效果，施工人員在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中同樣需規(guī)范開(kāi)展測(cè)量放線工作，借助專業(yè)的儀器和工具，獲得相應(yīng)的施工參數(shù)，并清晰標(biāo)注。如需參考原始基準(zhǔn)點(diǎn)，確定道路中心樁號(hào)坐標(biāo)，并做好標(biāo)注。上述測(cè)量任務(wù)結(jié)束后，施工人員還需仔細(xì)閱讀圖紙，再通過(guò)全站儀、經(jīng)緯儀等測(cè)量其他參數(shù)，測(cè)量過(guò)程中需規(guī)范操作步驟，以得到高精度的測(cè)量結(jié)果。

3.2.3.3 拋石擠淤

本工程項(xiàng)目所在地的軟土地基，含水量相對(duì)較高，綜合前期的地質(zhì)調(diào)研結(jié)果，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)不佳，無(wú)法自然排水。為此，綜合分析后，施工人員選擇了片石拋填處理方式，厚度在0.3 m以上。施工過(guò)程中有關(guān)人員需依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定，用竹竿確定坡腳位置，再由挖掘機(jī)在道路內(nèi)組織開(kāi)挖作業(yè)。與此同時(shí)，挖掘機(jī)與推土機(jī)應(yīng)聯(lián)合作用，逐級(jí)填筑淤泥邊緣位置。

施工期間有關(guān)人員需控制標(biāo)高，保障這些參數(shù)與設(shè)計(jì)要求相一致。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)地基全部用片石填筑后，應(yīng)由專人來(lái)檢測(cè)填筑高度、攤鋪寬度、夯實(shí)壓實(shí)度，在這些參數(shù)均合格后方可繼續(xù)施工。拋石擠淤處理中，為減少質(zhì)量問(wèn)題，施工人員需采取鋪設(shè)土工格柵的處理方式。

3.2.3.4 鋪設(shè)土工格柵

為提高軟土地基的施工效果，本項(xiàng)目中鋪設(shè)土工格柵為關(guān)鍵步驟，具體的施工過(guò)程中需注意以下4個(gè)方面：①由測(cè)量人員依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定測(cè)出邊線，在兩側(cè)路基分別加寬0.5 m，通過(guò)壓路機(jī)、夯實(shí)機(jī)的相互配合完成整平工作。由人工與機(jī)械相結(jié)合的方式，在現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)0.3 m厚的中砂，再利用平地機(jī)整平，碾壓1或2遍，保障其平整度、壓實(shí)度。②鋪設(shè)土工格柵時(shí)施工人員需嚴(yán)格遵循操作規(guī)范，需保障面層的壓實(shí)度、平整度符合施工要求，再進(jìn)行規(guī)范鋪設(shè)。在搭接位置應(yīng)保持超0.2 m的搭接寬度，利用鐵絲完成綁扎與連接，保持穩(wěn)定性。③鋪設(shè)完第一層土工格柵后，施工人員需立即檢查其鋪設(shè)效果是否與施工要求相一致，當(dāng)符合要求時(shí)再在其上填筑一層0.2 m厚的粗砂，再次檢查平整度，整平不平整位置。④與第一層的鋪設(shè)方法一樣，鋪設(shè)第二層土工格柵，鋪設(shè)完成后填砂并碾壓。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段的許多公路橋梁項(xiàng)目，軟土地基施工是重點(diǎn)和難點(diǎn)，為提高整體的施工水平，有關(guān)人員需根據(jù)軟土地基的特點(diǎn)，合理選擇施工技術(shù)，并持續(xù)創(chuàng)新軟土地基加固方式，建立科學(xué)且合理的軟土地基施工技術(shù)體系。

參考文獻(xiàn)

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