道路橋梁施工軟土地基處理施工工藝

王 凱

太原市市政公用工程質(zhì)量安全站（太原市軌道交通建設(shè)服務(wù)中心）（030200）

0 前言

在我國科學(xué)技術(shù)水平快速發(fā)展的進(jìn)程中，道路橋梁工程施工技術(shù)也發(fā)生了翻天覆地的變化。道路橋梁工程的施工質(zhì)量直接影響著人們的生命財產(chǎn)安全和出行安全，因此人們對道路橋梁工程的質(zhì)量越來越重視。要想使人們的出行需求得到滿足，就要不斷提升工程整體施工質(zhì)量和效率，將安全事故的發(fā)生率控制到最低，提高軟土地基處理的標(biāo)準(zhǔn)。道路橋梁工程的直接實施者為施工單位，施工單位必須全面掌控施工全過程，優(yōu)化和完善軟土地基處理技術(shù)，使施工在安全、可靠的前提下完成。

1 軟土地基概述

1.1 軟土地基概念

軟土是黏性土的一種類型，特征表現(xiàn)為天然空隙比較大、含水率非常高、壓縮性比較強(qiáng)以及抗剪強(qiáng)度低等[1]。軟土的類型主要有兩種，分別為泥炭和淤泥。軟土在山川、湖泊附近廣泛分布。在道路橋梁工程建設(shè)的過程中，如果遇到軟土地基，應(yīng)采取加固的方法予以處理，使其穩(wěn)固力和承載力滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。軟土地基會引發(fā)道路曲折、斷裂、凸凹不平等一系列建設(shè)問題。因此，施工人員應(yīng)從道路工程的實際情況出發(fā)，科學(xué)選擇道路問題處理方法和措施，使建設(shè)質(zhì)量與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)保持高度統(tǒng)一。

1.2 軟土地基特征

1.2.1 滲透能力差

軟土地基的固化程度和含砂量比較低，滲透性不強(qiáng)，地基內(nèi)部的顆粒比較大，這就很難起到鎖水的作用，在外部壓力的作用下水分流失，給道路橋梁工程造成嚴(yán)重的影響，使道路橋梁出現(xiàn)裂縫等病害問題。

1.2.2 水分含量高

軟土地基包含著豐富的水分，在施工結(jié)束以后隨著路橋投入使用時間的延長，水分會慢慢被擠壓出來。地基中水分大量流失以后，道路沉降等問題隨之發(fā)生，給路橋的正常使用造成了惡劣的影響。

1.3 意義

在路橋工程中，軟土地基處理是一項極其重要的工作，其施工技術(shù)的好壞會影響整體工程質(zhì)量。具體來說，施工期間路基的穩(wěn)定性會受到軟土地基的影響。因此，路橋施工一般不直接選擇軟土地基，否則需要先進(jìn)行地基處理。對于軟土地基具有較高的壓縮性，在施工過程中必須處理好這個問題，防止竣工后存在沉降問題。在道路橋梁工程中，壓力變形會對工程本身產(chǎn)生比較大的影響，嚴(yán)重的會導(dǎo)致安全事故，危及交通參與者的人身安全，影響道路車輛的正常通行，并造成諸多問題。

基于此，在路橋工程中必須優(yōu)先考慮軟土地基施工。在施工過程中，工程技術(shù)人員需要對工程現(xiàn)場的實際情況進(jìn)行分析，同時綜合考慮工程造價、工期要求、施工技術(shù)難度等條件，采用正確的施工方法對軟土地基進(jìn)行處理，將對路橋工程的影響降到最低，全面保障整個工程的安全，為人們的日常生活提供更好的公路出行服務(wù)。

2 軟土地基給道路橋梁結(jié)構(gòu)帶來的影響

軟土路基的主要特點為透水性差、壓縮性強(qiáng)，地基施工很難達(dá)到壓實度要求，使得地基承載力逐漸下降。如果處理不到位或者沒有采取措施處理，會使道路橋梁的質(zhì)量受到影響，甚至引發(fā)重大的質(zhì)量安全事故。

2.1 路面裂縫

道路路面施工的主要材質(zhì)為瀝青和混凝土的混合料。該混合料的優(yōu)勢表現(xiàn)為便于運輸、抗壓和經(jīng)濟(jì)實惠，但是其抗拉能力比較差。軟土地基壓實施工非常困難，如果處理不到位，難以保證地基的穩(wěn)定性，路面結(jié)構(gòu)和路基隨之出現(xiàn)變形。路面結(jié)構(gòu)抗拉性能不強(qiáng)，道路在受力以后，路面易出現(xiàn)裂縫或者龜裂[2]。

2.2 結(jié)構(gòu)整體下降

土體自然沉降的時間比較長，受軟土地基不易壓實、滲透性差的影響，如果地基壓實度達(dá)不到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，道路在運營的過程中依然會發(fā)生沉降。正常路基沉降系數(shù)與路面土地基沉降系數(shù)存在很大差別，路基在不均勻沉降的影響下出現(xiàn)沉降差，導(dǎo)致的路面病害有梁體移位、橋墩結(jié)構(gòu)移位、橋梁整體或局部下沉、路面高低不平等，給路基的結(jié)構(gòu)安全造成嚴(yán)重的影響，甚至導(dǎo)致路基坍塌、橋梁垮塌等重大安全事故。

2.3 不均勻沉降

軟土層中會有透鏡體存在，在地基壓實處理時各個部位的壓實度存在差異，使得地基上部結(jié)構(gòu)物在荷載的影響下依然會存在固結(jié)排水的問題，無法保證地基的穩(wěn)定性。土體發(fā)生收縮變形后，道路橋梁結(jié)構(gòu)會發(fā)生沉降，結(jié)構(gòu)和地基沉降表現(xiàn)出的主要特點為不均勻性和非整體性，易導(dǎo)致路基局部下陷或者橋墩傾斜，給道路橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和使用性帶來影響。

3 軟土基地處理準(zhǔn)備工作

3.1 準(zhǔn)備工作

要想為建筑設(shè)計人員提供的參考資料更加完善，必須做好橋梁工程、道路、地基、地質(zhì)和水文等方面資料的搜集和整理工作，同時對建筑施工現(xiàn)場做好地質(zhì)勘察工作。

3.2 科學(xué)挑選方案

在初步選擇施工方案時，仔細(xì)分析建筑場地的地質(zhì)勘察報告信息，做好后續(xù)施工作業(yè)的準(zhǔn)備工作，從整個工程的實際情況出發(fā)，最終選定切實可行的施工方案。

3.3 施工方案的確定

綜合考慮整個工程的所有施工內(nèi)容，集中做好初步方案的比較工作，合理確定施工工期和機(jī)械設(shè)備，綜合研究分析施工方案的優(yōu)缺點，取長補短，提升軟土地基的穩(wěn)定性。

4 道路橋梁施工中軟土地基的處理方法

4.1 換填法

道路橋梁地基的穩(wěn)定性和承載力得不到滿足，且軟土層的厚度比較小時，先挖掘軟土層，然后全面考慮地基的實際情況，將穩(wěn)定性比較強(qiáng)的灰土、砂石、粉煤灰和爐渣等材質(zhì)分層填充，采取強(qiáng)夯措施將這些材質(zhì)夯實，增加地基的密實度，以提高地基承載力，合理控制沉降量下降問題[3]，加快軟土地基排水固結(jié)的速度，使軟土地基在改造施工以后滿足設(shè)計的各項規(guī)定，保證整個施工過程的安全性。該施工方法被統(tǒng)稱為填土處理法，填土處理法的施工原理與土層附加應(yīng)力分布規(guī)律相同，換填法普遍使用于土質(zhì)不均勻的軟土地基和排水性比較差的軟土地基中。軟基處理換填法施工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 軟基處理換填法施工流程

4.2 管樁加固法

4.2.1 碎石樁加固法

采取沖擊或者震動的方法來完成軟土地基的打孔施工，在碎砂和砂石保持良好穩(wěn)定性和固結(jié)性的情況下及時填充和擠壓到地基中，使其形成直徑較大且密實度良好的樁體，其被稱之為砂石樁。該方法也叫碎石樁加固法。持力層選擇砂石樁和軟土共同構(gòu)成密實地基，提升地基的承載力，將地基變形控制在最小范圍內(nèi)。該方法適合于素填土、雜填土和密實度較低的黏土等地基施工中，盡管成本投入較大，但隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展和進(jìn)步，該地基處理和加固方法的使用范圍會逐漸增大。

4.2.2 夯實水泥土樁法

夯實水泥樁法與碎石樁加固法非常相似，將水泥和粉煤灰等材料填充到軟弱地基中，使其構(gòu)成水泥土樁，起到加固地基的作用。該方法的施工步驟比較簡便，成本投入較少，施工工期不長，因此在很多地區(qū)適用。

4.2.3 鋼筋混凝土管樁法

作為新興的地基加固方法，在道路橋梁軟弱地基施工中使用頻率比較高。在建筑施工場地中，使用專業(yè)的機(jī)械設(shè)備澆筑混凝土管樁的情況非常普遍，增加了土體與管樁之間的摩擦力，增強(qiáng)了單根管樁的承載能力。該方法的主要優(yōu)勢體現(xiàn)為持久性強(qiáng)、實用效果好、施工進(jìn)度快以及經(jīng)濟(jì)效益高等。

4.3 密實加固法

4.3.1 排水?dāng)D密加固法

排水?dāng)D密加固法在含水量較高的沼澤和江河湖泊的四周軟土地基施工中使用的頻率比較大，其使用與眾不同的吸水和排水方法處理地基含水量。如將機(jī)械塑料排水板插入到軟土層中，水分在預(yù)壓負(fù)荷的作用下順著塑料板滲透到砂墊層中，提升了軟土地基的承載力。

4.3.2 深層密實加固法

深層密實加固法是指使用爆破、擠壓等特殊方法來加密、加固處理軟土地基的方法，與淺層加固使用機(jī)械設(shè)備存在很大的不同之處，但是其方式基本一致，使用范圍比較廣。

4.3.3 動力固結(jié)法或強(qiáng)夯法

要想提升地基承載力，需要使用重錘強(qiáng)夯地基，提高其密度，改善砂土抗液化條件，減少壓縮性。該方法即為動力固結(jié)法，也被稱為強(qiáng)夯法。該方法普遍應(yīng)用于飽和性黏土地基中，拓展了以往動力結(jié)固的置換方式，將強(qiáng)度比較高的材料借助外部夯力打入到地基中，施工時形成的碎石墩與原有地基結(jié)合起來構(gòu)成新的復(fù)合地基，使地基承載力發(fā)生改變。

4.3.4 高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法與動力固結(jié)法相似，使用高壓噴射機(jī)械將水泥、粉煤灰等強(qiáng)度和固結(jié)性比較高的材料注入到深層軟弱地基中。在道路橋梁工程施工的過程中，高壓旋噴樁處理的最大深度可以達(dá)到30 m，其在含水量比較大的軟土地基中得到普遍應(yīng)用。

4.3.5 水泥土攪拌法

將水泥混入到淤泥或者黏土地基中，使用機(jī)械設(shè)備完成攪拌施工，降低地基含水量，提升地基強(qiáng)度和承載力的方法稱之為是水泥土攪拌法。

4.4 加筋處理

在鋪設(shè)人工填土路堤或者擋墻內(nèi)的土工合成材料時，將土釘或者碎石樁打入到邊坡中，使地基土變得更加密實、穩(wěn)定，這種處理辦法被認(rèn)定為加筋處理。在道路橋梁工程建設(shè)中，使用加筋處理辦法可增強(qiáng)地基土的牢固性。

4.5 水泥樁攪拌法

水泥樁攪拌法也是處理路橋軟土地基的有效方法之一，一般選用的加固材料是石灰、水泥等，然后通過深拌機(jī)械對地基進(jìn)行深度攪拌。攪拌可以強(qiáng)化地基深處，形成更牢固的地基。水泥攪拌樁法在實際應(yīng)用過程中還有一個比較適用的優(yōu)點，即可以應(yīng)用于粉土、松散砂等地基加固中，能夠有效提高軟土地基處理的效果，同時減少地基處理對周圍路堤的影響。

5 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，道路橋梁工程也迎來了發(fā)展的黃金時期。將軟土地基處理放在核心位置上。假如軟土地基處理不到位，會使道路橋梁出現(xiàn)不均勻沉降、破壞路基。施工人員在具體施工時應(yīng)根據(jù)實際情況，選擇相適應(yīng)的處理技術(shù)，從而提高工程質(zhì)量，為人們的出行安全提供保障。