道路橋梁工程軟土地基處理技術(shù)的探討

尉得水

山西路橋第二工程有限公司 山西臨汾 041000

軟土地基具有含水量高、滲透性差、承載能力不足等局限性，于該類地基上直接建設(shè)道路橋梁時，容易影響道路橋梁的工程質(zhì)量，甚至埋下大量安全隱患。因此，必須加強技術(shù)探討，準確把握道路橋梁工程中軟土地基的處理思路，合理選擇并應(yīng)用處理方法，使軟土地基轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬Ψ€(wěn)定的狀態(tài)，進而開展工程建設(shè)工作。

1 道路橋梁工程軟土地基處理概述

軟土地基的性質(zhì)各異，若要順利推進道路橋梁工程的建設(shè)進程，則必須探明軟土地基的實際特性，進而采取相應(yīng)的處理方法。諸如含水量、軟土塑性等指標均是軟土地基特性分析中不容或缺的因素，需予以重視。作為路橋施工單位，應(yīng)深入現(xiàn)場做詳細的勘察，掌握軟土地基的各項指標，系統(tǒng)性地判斷軟土地基的基本特性，再制定合適的處理方案，以該方案為引導(dǎo)，在施工人員的配合下，有效處理軟土地基。軟土地基的厚薄程度不均，加之外部荷載的作用，軟土地基的平整性明顯不足，局部有下沉的情況，迫使建設(shè)于上方的道路橋梁開始發(fā)生沉降，此時隨之影響道路橋梁的功能，甚至威脅到車輛的通行安全。因此，為了保證道路橋梁工程主體的質(zhì)量以及人員的出行安全，施工單位必須高度重視軟土地基的處理工作，按照“現(xiàn)場勘察→特性分析→處理方案的制定→正式處理”的基本流程開展各項工作，從根本上解決軟土地基對道路橋梁工程的不良影響[1]。

2 軟土地基對道路橋梁的危害

軟土地基的含水量較大、滲透率較小，若在道路橋梁施工初期未針對軟土地基采取有效的處理措施，易影響道路橋梁的承載性能，導(dǎo)致其受力缺乏合理性，道路橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性大打折扣，使用期間的安全隱患劇增，顯然不利于交通事業(yè)的發(fā)展，甚至?xí)蔀樯鐣?jīng)濟前行過程中的“絆腳石”。軟土地基對道路橋梁的危害具有多重性，具體從如下幾個方面考慮：其一，隨著時間的推移，軟土地基的含水量逐步增加（例如在降雨過程中雨水下滲，聚集在軟基內(nèi)），隨之影響上方道路橋梁結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)局部裂痕、下沉等問題，此時道路橋梁的耐久性明顯不足，安全隱患也大幅度增加。其二，隨著軟土地基使用時間的延長，微小顆粒物的影響作用增強，可見軟土地基內(nèi)產(chǎn)生大量的空洞，軟基的密實性不足，長此以往，道路橋梁有下陷的跡象。

3 道路橋梁工程軟土地基處理所需考慮的主要因素

3.1 現(xiàn)場地基情況

土質(zhì)和土層是地基情況分析中需要重點考慮的內(nèi)容。其中，土質(zhì)情況需經(jīng)過試驗后確定，在明確道路橋梁施工現(xiàn)場軟土地基的土質(zhì)情況后，選擇合適的處理方法以及具體的作業(yè)參數(shù)；對于土層情況，則需要關(guān)注軟土下層硬殼層的擾動，盡可能避免軟土地基處理時出現(xiàn)大范圍的擾動[2]。

3.2 道路等級

隨著道路等級的提高，道路的平坦度也相對較高，此時為了建設(shè)高質(zhì)量的道路，更應(yīng)做好對地基的處理工作，無形中增加作業(yè)難度，并且在軟土地基這一特殊的地質(zhì)條件中，更是如此。為此，需要明確道路等級，以此為導(dǎo)向，確定合適的處理參數(shù)，再富有針對性地開展軟土地基的處理工作。

3.3 周邊環(huán)境

周邊環(huán)境也會對軟土地基的處理帶來影響，若軟土地基周邊有建（構(gòu)）筑物，則需要密切關(guān)注軟基處理期間該類既有設(shè)施的實際情況，例如軟基處理過程中的土壤沉降、剪切變形均要考慮在內(nèi)，需評估各自對建（構(gòu)）筑物的影響，采取控制措施，最大限度減小軟基處理對周邊造成的不良影響。

4 道路橋梁工程中軟土地基處理技術(shù)的類型及具體應(yīng)用要點

4.1 動力加固處理技術(shù)

隨著技術(shù)研究的深入，加之工程實踐經(jīng)驗的積累，現(xiàn)階段的軟土地基加固方法逐步豐富。在動力加固處理技術(shù)體系中，強夯法、拋石擠淤法、真空預(yù)壓法、堆載預(yù)壓法等均具有代表性，總體來看此類方法具有操作便捷、經(jīng)濟高效等優(yōu)勢，具體做如下分析。

（1）強夯法。強夯法采用的是特定重量的夯錘，將其提升至一定高度后解除約束，使重錘自由下落，經(jīng)過夯錘的多次夯擊處理后，土體的孔隙減小，由松散轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬γ軐嵉臓顟B(tài)。強夯法的適用范圍較廣，例如在高壓縮性土壤、濕陷性黃土的加固處理中均可以取得較好的應(yīng)用效果，在合理選擇夯錘以及正確夯擊后，軟土在較短時間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橛操|(zhì)土，承載性能顯著提高。為了充分發(fā)揮出強夯法在軟基加固處理中的應(yīng)用優(yōu)勢，需要確定合適重量的夯錘，而后再進一步明確包含落距、錘重、夯擊遍數(shù)在內(nèi)的各項關(guān)鍵參數(shù)。為此，試驗前先組織現(xiàn)場試驗，以便確定合適的夯擊作業(yè)方案[3]。從應(yīng)用效果來看，強夯法所需的設(shè)備較為簡單（主要為夯錘、打夯機架），施工效率較高，適用范圍較廣，能夠完成素填土、雜填土、碎石土、濕陷性黃土等的加固處理。軟基在經(jīng)過強夯施工后，承載力得到顯著的改善，通?？商岣?～5倍。

圖1 路基強夯施工工藝流程圖

（2）拋石擠淤法。以塊石、片石或土石填筑體為主要的材料，將其投入至待處理的軟土地基中，石塊由于自重作用逐步下沉，達到擠出淤泥的效果，此時地基的承載力得以提高。拋石擠淤法應(yīng)用過程中未涉及到抽水工序，操作較為便捷，效率較高。實際施工中，拋石的順序和對拋石推壓的控制至關(guān)重要，通常應(yīng)從中間開始逐步向兩側(cè)拋石，或是從一側(cè)開始推進至另外一側(cè)，在該順序下，淤泥可以正常擠出。推壓期間，需選擇合適噸位的機械設(shè)備，碾壓時輔以適量的石屑或石子（以小粒徑為宜），經(jīng)過碾壓施工后，使地基具有密實性與平整性。針對軟基表面含大量積水但排除難度較大的情況，可采用拋石擠淤的處理方法。

（3）真空預(yù)壓法。真空預(yù)壓采用的是塑料排水板或是修筑排水砂井，依托于此方法提高基礎(chǔ)的強度。施工中，先向待處理的地面鋪一層沙墊，而后覆蓋透氣膜（要求此材料有良好的密封性），起到隔離外部環(huán)境的作用；在吸管、抽真空泵等相關(guān)裝置的聯(lián)合作用下，抽出密封膜內(nèi)的空氣，經(jīng)此處理后膜內(nèi)的塑料排水板、砂墊等均呈真空狀態(tài)，可高效排除存在于土壤中的水分，加速土壤的固結(jié)。在應(yīng)用真空預(yù)壓處理技術(shù)時，排水裝置的配套以及密封膜的性能（嚴密性）是重點考慮對象，否則會對軟土地基處理效果造成影響。得益于真空預(yù)壓處理技術(shù)操作便捷、效率高的特點，該項技術(shù)常被應(yīng)用于大面積的軟基處理中[4]。

（4）堆載預(yù)壓法。在確定待加固軟土地基的范圍后，于該處增加預(yù)壓荷載，在外部荷載的作用下，促進軟土內(nèi)孔隙水的外排，同時孔隙逐步縮小，加速軟土的固結(jié)，最終軟土地基的強度較之于未處理時有大幅的提高。經(jīng)過堆載預(yù)壓處理后，若軟土地基的承載力達到設(shè)計要求，則卸載地面的荷載。實際施工中，需要適配高效的防排水設(shè)施，嚴格控制加載量以及加載時間，并注重沉降觀測。堆載預(yù)壓法的適用范圍較廣，在絕大多數(shù)軟土地基加固處理中均具有可行性，但不宜應(yīng)用在深厚的飽和軟土的處理中。

4.2 化學(xué)加固處理技術(shù)

（1）水泥攪拌樁技術(shù)。以水泥為固化劑，水泥與現(xiàn)場軟土接觸、攪拌后，得到均勻性較好的混合料，彼此間發(fā)生物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生強度較高的結(jié)合土，進而大幅度提高基礎(chǔ)的變形模量和承載力，達到加固軟土地基的效果。在水泥攪拌樁處理技術(shù)應(yīng)用過程中，需注重如下幾點：①合理設(shè)定樁位，將攪拌樁移動到位，用水平儀檢測并予以調(diào)整。加強對水灰比的校核，要求該項指標具有合理性，以免影響水泥的正常固結(jié)。②下沉施工環(huán)節(jié)，需要由專員控制，根據(jù)現(xiàn)場情況靈活調(diào)整檔位，以保證下沉速度的合理性。隨著下沉量的增加，待鉆桿到達指定的深度后，拉動鏈條裝置，釋放準備好的漿料，使其與軟土結(jié)合于一體。③加強攪拌，確保水泥能夠與軟土均勻混合，構(gòu)成完整的、可靠的固結(jié)體。水泥攪拌樁處理技術(shù)在現(xiàn)階段的軟土地基加固施工中取得廣泛的應(yīng)用，通?？捎糜陲柡蜅l件下的軟土加固中，包含粉土、飽和黃土、黏性土等。

（2）水泥粉煤灰碎石樁處理技術(shù)。以石屑、粉煤灰、礫石等為原材料，將其與水泥混合，經(jīng)過充分攪拌后固結(jié)成樁，在樁體、現(xiàn)場軟土的共同作用下，形成穩(wěn)定可靠的復(fù)合地基，此時軟土地基的強度、承載性能均有顯著的提升。正式施工前安排試樁，嚴格檢測試驗樁的承載力，若實測結(jié)果顯示樁體的承載力滿足要求，則將該試驗樁采用的施工方法應(yīng)用于大面積的施工中。此外，嚴格控制好樁的間距以及垂直度也至關(guān)重要，否則會由于樁的布設(shè)不合理而影響軟土地基的加固效果。水泥粉煤灰碎石樁是加固軟土地基的有效方法，通常被應(yīng)用于砂土、素填土、粉土等地基的加固施工中。此外，水泥粉煤灰碎石樁施工期間的擾動性較小，不會對周邊既有設(shè)施造成影響，因此在臨近建（構(gòu)）筑物的軟土地基加固施工中也得到應(yīng)用。

4.3 復(fù)合地基法

（1）粉噴樁復(fù)合地基。通過對某些化學(xué)材料的應(yīng)用，使其與軟土接觸并發(fā)生反應(yīng)，使原本松散、穩(wěn)定性不足的軟土轉(zhuǎn)為密實、可靠的狀態(tài)，即形成復(fù)合地基。在粉噴樁復(fù)合地基技術(shù)的應(yīng)用過程中，先將質(zhì)量良好的石灰或水泥運送至軟土層，用機械設(shè)備做充分的攪拌處理，使材料（石灰粉、水泥粉）與軟基的水接觸并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過一段時間的反應(yīng)后，多數(shù)水分被吸收，有類似于排水固結(jié)的效果，此時石灰水泥和軟土結(jié)合為一體，軟土地基被加固為穩(wěn)定可靠的復(fù)合地基。

（2）擠密樁法。施工設(shè)備采用的是振動打樁機或柴油打樁機，利用該裝置以振動或沖擊的方法對砂性土進行處理，成孔后向其中灌填砂料。在擠密樁法施工中，成樁周邊的砂土因擠密作用而轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬γ軐嵉臓顟B(tài)，整體密度提高，軟土地基的承載能力得以提升，有效規(guī)避了地基沉降問題。

圖2 擠密樁法加固地基

（3）碎石樁。以振動器為主要的施工裝置，由其提供水平方向的振動，向孔內(nèi)添加適量的碎石料，隨著增添料量的增加，振動器緩慢向上拔起，碎石料逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槊軐嵉臓顟B(tài)。各碎石料受振動作用而產(chǎn)生較強的咬合力，進而構(gòu)成穩(wěn)定的碎石料整體，最后形成碎石樁，其具有支撐作用，可有效規(guī)避軟土地基易沉降的問題。

4.4 換填置換法

換填置換法的主要思路在于置換軟土，在清理承載能力不足的軟土后，替換為高強度、良好滲水性能的砂粒、砂石等材料，此時加固范圍內(nèi)的地基具有足夠的強度和穩(wěn)定性。嚴格控制軟土置換量至關(guān)重要，若置換量偏少，仍有部分軟土存在，此時地基的承載性能難以得到保證；若置換量過多，工作量增加，明顯加大成本投入，同時施工期間可能會面臨各式各樣的難題，不利于軟土地基加固處理工作的順利開展。對此，必須在正式施工前深入現(xiàn)場做詳細的勘察，明確軟土層的基本特性，例如覆蓋范圍、厚度，在此基礎(chǔ)上進一步確定置換數(shù)量，生成兼顧技術(shù)可行性、經(jīng)濟效益性多重要求的換填置換方案。在實際置換施工中，則需要按照從內(nèi)向外、逐層置換的方法依次操作，逐層把控施工質(zhì)量，每完成一層置換后隨即采取壓實處理措施，經(jīng)過檢查后，若無誤則施工后一層，按照此方法有序推進，最終確保置換后的地基有足夠的強度。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟的良好發(fā)展，經(jīng)濟活動更為頻繁，道路車流量隨之增加，車輛荷載、日曬、降雨等因素對道路橋梁的作用加強，對道路橋梁的建設(shè)質(zhì)量提出更高的要求。但礙于軟土地基承載力不足的特性，若直接在軟基上組織道路橋梁的建設(shè)工作，必然會影響工程質(zhì)量。為此，需要準確探明軟土地基的實際特性，制定具有可行性的專項處理方案，妥善應(yīng)用軟土地基加固處理技術(shù)，從根本上解決軟基承載力不足、平整性不足等問題。經(jīng)過前文的分析，現(xiàn)就軟土地基處理工作做如下總結(jié)：①加強現(xiàn)場勘察，掌握土質(zhì)類型、分布范圍等基礎(chǔ)信息，以便給軟土地基處理方案的制定提供重要的依據(jù)。②遵循因地制宜的原則，根據(jù)軟土地基的特點采取針對性的軟基處理技術(shù)，充分發(fā)揮出技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。③為了高效完成軟土地基的加固工作，需要在正式施工前選取特定的路段組織試驗，判斷在不同作業(yè)方式下的軟土地基處理效果，經(jīng)過對比分析后，選擇最為合適的軟土地基處理方案，而后將其用于大面積的處理施工中。④加強質(zhì)量控制，例如換填材料的質(zhì)量、強夯施工中機械設(shè)備的性能等，若有問題則及時指出并予以處理，保證最終的軟土地基處理效果。