道路橋梁施工軟土地基處理對策

張龍勝 梅婷 周朋勃

摘 要：軟土地基應(yīng)用技術(shù)作為現(xiàn)代城市道路和城市橋梁工程基礎(chǔ)設(shè)施的主要基礎(chǔ)應(yīng)用技術(shù)，依舊存在著軟土地基含水量高、變形力和應(yīng)變能力大、承載力和流動性差等重要技術(shù)缺陷。軟土地基應(yīng)用技術(shù)的正確選擇能夠充分發(fā)揮其在基礎(chǔ)應(yīng)用技術(shù)上的獨特優(yōu)勢。因此，針對不同軟土層和土質(zhì)基礎(chǔ)的地質(zhì)缺點，首先要針對地質(zhì)問題找出相應(yīng)或?qū)?yīng)的解決方案和措施，了解不同地質(zhì)基礎(chǔ)道路加固的不同特點和差異，對地質(zhì)基礎(chǔ)加固實施合理的保護措施，增加公路和橋梁的基礎(chǔ)地質(zhì)加固承載力。本文針對道路橋梁施工中的軟土地基展開探討，希望對道路橋梁的施工建設(shè)有所幫助和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：道路橋梁;施工建設(shè);軟土地基

引言

路橋工程是連接我國的重要基礎(chǔ)交通設(shè)施之一，對保障人們正常生活起著重要的關(guān)鍵作用。在公路橋梁的建設(shè)和使用中，經(jīng)常會遇到軟土地基的問題。如果在軟土地基上的橋梁建設(shè)和使用中處理不當(dāng)，將會大大降低橋梁的承載力，縮短橋梁的使用壽命。基于此，對軟土地基處理技術(shù)在我國道路結(jié)構(gòu)與橋梁工程中的具體應(yīng)用及對策進行了深入研究，以期為我國道路橋梁工程的前期施工設(shè)計提供重要的參考技術(shù)依據(jù)。

1? ?道路橋梁施工過程中軟土地基概述

1.1 軟土地基的定義

較土地基的處理主要是處理一些優(yōu)質(zhì)、高壓、高膨脹、低腐蝕強度的土地基。軟硬土地基一般含有非常豐富的有機化學(xué)物質(zhì)。如果不進行這些處理，道路施工后極易發(fā)生地基沉降和硬化，對城市道路的正常交通運行和經(jīng)濟發(fā)展將產(chǎn)生極大的影響，從而嚴(yán)重威脅道路工程質(zhì)量和道路施工人員的人身生命財產(chǎn)安全。軟土地基技術(shù)分析可以幫助確定需要長期使用的地基是否安全，保證軟土地基的安全穩(wěn)定。

1.2 關(guān)于軟土地基的特點概述

道路工程安全施工的技術(shù)質(zhì)量直接影響整個道路工程的安全和道路的正常使用壽命。軟土地基由于其整體結(jié)構(gòu)和承載能力，一般很少進行支撐和保護，不能保證道路交通的穩(wěn)定性。軟土地基早期施工不會出現(xiàn)一些質(zhì)量問題，可能間接造成嚴(yán)重的道路交通病害。所以可以從以下幾個主要方面來探討在道路建設(shè)項目中軟土地基的應(yīng)用特點。首先，道路工程中軟土地基結(jié)構(gòu)的含水量比較高，這主要是由于整個軟土地基的土質(zhì)不同造成的。軟土地基的表層土往往含有較多的水，不利于道路的整體交通穩(wěn)定性。當(dāng)軟土路基受力嚴(yán)重時，軟土地基可能會產(chǎn)生嚴(yán)重的排水堵塞，從而降低道路工程的穩(wěn)定性。其次，道路工程施工中軟土地基結(jié)構(gòu)的承載力相對較差。這主要是由于我國軟土路基的結(jié)構(gòu)特性不同。由于我國軟土地基的承載力不高，很難承受道路內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重量。因此，我國道路工程的設(shè)計支持和保護明顯不足，降低了我國道路基礎(chǔ)工程的設(shè)計和施工管理質(zhì)量。

2? ?軟土地基的不良影響

2.1 路面結(jié)構(gòu)損壞

一般來說，應(yīng)用于路橋基礎(chǔ)施工的主要原材料之一是鋼筋混凝土和水泥碎石。如果工程單位所在地區(qū)施工地理環(huán)境不利，或部分一線基礎(chǔ)施工單位技術(shù)人員未嚴(yán)格執(zhí)行與工程相關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，可能直接導(dǎo)致基層軟土地基松散，加固處理不達標(biāo)。在降雨徑流集中的季節(jié)，過量的地表雨水徑流影響路面主體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。此外，建筑基礎(chǔ)工程施工中使用的鋼筋混凝土等碎石復(fù)合材料抗自然侵蝕沖擊能力較弱，使得路面容易出現(xiàn)碎石材料脫落或主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能不足等不良問題，嚴(yán)重影響整個基礎(chǔ)工程的施工質(zhì)量。

2.2 路面不規(guī)則沉降

部分城區(qū)地下徑流的水文生態(tài)環(huán)境較為復(fù)雜。淺層地下徑流排水工程，容易導(dǎo)致軟土地基形成過渡沉降帶，導(dǎo)致地下水土資源快速流失，軟土地基安全性和穩(wěn)定性明顯下降。在城市交通建設(shè)和交通工程負(fù)荷不斷增加的情況下，出現(xiàn)了沉降帶形成不規(guī)則的問題。這種危險情況可能會嚴(yán)重影響路面主體結(jié)構(gòu)的使用安全，對公共交通系統(tǒng)構(gòu)成潛在的安全威脅。

2.3 發(fā)生液化

從物理學(xué)的研究方向來看，液化問題主要是指將一個物體從氣體變成液體的液化過程。因此，高速公路上的橋梁建設(shè)會受到一些力的影響，在道路或橋梁的建設(shè)中，會直接受到一些水的作用力，這將增加水管的壓力，從而產(chǎn)生大量的液化水。飽和松散砂巖間隙中液化動力狀態(tài)非常明顯【1】。為了有效減少液化狀態(tài)問題帶來的其他負(fù)面影響，在處理液化狀態(tài)問題時，液化效應(yīng)和壓力可以大大降低或達到零。

3? ?軟土地基處理技術(shù)對策分析

3.1 灌漿加固

隨著我國建筑施工技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗的總結(jié)和建筑施工技術(shù)創(chuàng)新的穩(wěn)步發(fā)展，各種施工技術(shù)不斷創(chuàng)新，并在現(xiàn)代建筑工程的早期建設(shè)中廣泛應(yīng)用。灌漿是建筑處理土層中常見的技術(shù)之一，已廣泛應(yīng)用于大型公路建筑物、橋梁軟土地基處理中。根據(jù)現(xiàn)場建筑軟土地基基礎(chǔ)注漿施工前處理的實際情況，采用水泥注漿加固施工方法對其地基進行施工處理，最終結(jié)果可有效實現(xiàn)徹底消除和改善軟土地基的性質(zhì)，達到現(xiàn)場加固特殊軟土地基的處理目的。

在工程施工中，先對軟土地基的底部進行鉆孔，先對底基進行加固，以保證鉆機設(shè)備的安全，再鉆入軟土地基，為后續(xù)施工期進行灌漿工程奠定基礎(chǔ)。然后根據(jù)施工工藝的技術(shù)要求，通過加工工藝制備各種化學(xué)涂料水泥漿，以保證涂料水泥漿的建筑施工工藝質(zhì)量，能夠滿足建筑施工工藝的需要。灌漿加固施工工作基本完成后，利用土層高壓鉆孔泥漿灌漿加固施工設(shè)備，從每個高壓鉆孔向軟土地基的主體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中灌注大量泥漿，使大型高壓鉆孔壓入的泥漿與軟土地基之間發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)， 從而有效實現(xiàn)加固粘性土的目的，實現(xiàn)加固軟土地基主體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的主要施工目的。在注漿加固凝結(jié)的綜合作用下，可大幅改善橋梁路基軟土地基和其他基礎(chǔ)鋼筋混凝土的整體結(jié)構(gòu)性能和功能結(jié)構(gòu)，顯著增強橋梁路基結(jié)構(gòu)土體強度。通過提高道路、橋梁在整個路基結(jié)構(gòu)中的承載能力，最終能夠滿足道路橋梁結(jié)構(gòu)全路基施工技術(shù)的技術(shù)規(guī)范和設(shè)計技術(shù)要求。

3.2 拋石擠淤法

如果想靠近池塘附近修建橋梁，或者位于池塘的中心節(jié)點，大多數(shù)人通常會首先考慮蓄水拋石或蓄水?dāng)D淤的處理方法，或者綠化或改造這些水土保持區(qū)的地基強度。由于池塘長期土層淤積淹沒，其軟土地基和硬土層完全埋在水下，不僅對整個池塘土層的所有地基和軟土層進行地下污水處理非常困難，而且污水處理的工程量非常大，消耗大量的工程資金。但是，如果軟土地基的基礎(chǔ)沒有得到及時徹底的處理，很可能會對以后的公路和橋梁建設(shè)項目造成許多安全隱患。目前很多橋梁工程在設(shè)計施工工藝的過程中，一旦遇到這種特殊的施工情況，就會選擇將大量石塊直接傾倒到池塘的水池中的施工方法，這樣石塊就可以完全覆蓋整個地下橋梁內(nèi)部的基礎(chǔ)， 然后進入石塊內(nèi)部淤泥層的水受到各種強大外力的擠壓，使石塊可以深埋在橋梁基礎(chǔ)中，淤泥層可以將石塊內(nèi)部的水完全排出。 然后在這些石塊的邊緣鋪上一層厚厚的砂墊層。這種建筑施工方法的整個設(shè)計過程看似簡單，但對建筑工程施工方法的設(shè)計和實施過程有著嚴(yán)格的要求，設(shè)計和施工過程需要嚴(yán)格、切實符合建筑工程設(shè)計相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。

3.3 土地交換方式

一般來說，換土的方法是在路橋勘察階段將勘探區(qū)塊內(nèi)的軟土全部挖出來，然后用各種硬度好、墊層承載力強的填筑材料填筑墊層，包括硬砂巖、碎石、優(yōu)質(zhì)粘土、灰土等。后期采用機械或人工處理方法進行壓實，以滿足勘探的軟土密實度要求。這種處理方法一般只需針對軟土層較薄的勘探位置。軟土置換墊層處理軟土的深度一般在3m左右。常見的軟土墊層填筑材料主要有硬砂巖、碎石、優(yōu)質(zhì)粘土和灰土。由于墊層填筑材料的不同，墊層應(yīng)力分布可能略有差異，但在軟土承載力方面差異不大。因此，在基礎(chǔ)施工處理過程中，一般采用部分堆放再攤鋪的方法，即將基礎(chǔ)墊層上的材料分開堆放，分成幾層土樁，再進行攤鋪，可采用一些人工或其他機械化的方法進行均勻攤鋪。如果基礎(chǔ)墊層表面的水泥土層較軟，為了保證施工人員和其他運輸工具的正常操作和使用，需要在每個基礎(chǔ)的墊層表面鋪設(shè)一層鹽巴。為了提高基礎(chǔ)墊層的使用荷載和抗拉強度，需要在匹配搭接前確定一定的墊層長度。

3.4 振動夯實法

振動填筑壓實法一般適用于土質(zhì)滲透性較好的硬砂、碎石、礦渣等松散雜質(zhì)的壓實處理【2】。建筑工地土壤機械壓實是一種利用機械壓路機、爪式機械和打磨機壓實土壤的機械。一般在基礎(chǔ)施工前，需要先開挖軟粘土塊，然后在下臥基坑底部進行碾壓，再鋪設(shè)砂或基層優(yōu)質(zhì)粘土塊，并逐層壓實。需要結(jié)合各種碾壓土的實際軟土壓實強度、機械壓實強度和分層含水量，綜合確定各種碾壓土的分層攤鋪厚度和碾壓遍數(shù)。夯實重填土的方法是利用自動起重機械帶動夯錘在離地面一定高度自由升降，使其上升產(chǎn)生的最大沖擊力主要來自于夯實淺層建筑基礎(chǔ)和地下墊層基礎(chǔ)的填土。搗固重錘數(shù)量需根據(jù)現(xiàn)場填土試驗確定，一般10次左右。

3.5 深層壓實加固法

這種強力擠壓、爆破等特殊工藝也用于加固固定高層建筑的軟土地基， 同時也是一種粘結(jié)和深密加密的施工方法，故又稱深密粘結(jié)法。這一過程中使用的處理方法和建筑措施比2005年公布的其他加固建筑措施以及條例中首次使用的未填充混凝土面積更大。在各種松軟的砂壤土或地方，如單一、混合和粘性砂壤土，可以通過選擇使用深層和致密的土壤固定劑來處理這種方法。（1）可以采用動壓固結(jié)和粘結(jié)的方法。因此，為了同時大幅度提高其對地基的強夯承載力，一般在高海拔地區(qū)，采用重錘進行壓制，利用地基的砂基進行強夯加固地基，這樣就可以同時大幅度提高地基砂加固層的受力、抗壓等條件性能和地基液化的抗應(yīng)力性能。從而可以大大降低地基基礎(chǔ)壓縫的應(yīng)力強度性能，大大提高地基基礎(chǔ)的強度性能。這種基本的夯實加固方法，實際上是利用機械動力重錘壓力機或軟土機對地基基礎(chǔ)進行強夯加固的一種夯推法，簡稱為地基基礎(chǔ)強夯加固的夯推法。（2）高強度、高壓力塑性灌漿的工作方式。它類似于一般的采用水動力固定的水泥處理措施，即利用高強壓力的處理方法，直接將固漿噴到水泥較軟的地方，可以大大增強水泥基的流動穩(wěn)定性。在橋梁路基施工中，將橋梁浸入水中，將軟土倒入路堤中，采用雙層高壓或螺旋旋噴樁進行施工加固沉降處理。最大施工沉降深度達到42m，加固處理效果良好，滿足特大型專線橋梁路基最大沉降深度要求。這種施工方法已廣泛應(yīng)用于淤泥、粘土、淤泥等高質(zhì)量軟土層和地基工程。（3）水泥混凝土填料的攪拌方法。將深層水泥等復(fù)合材料加入深層淤泥、粘土等深層軟土復(fù)合地基的作用區(qū)域，然后混合攪拌，使粘土的含水量明顯降低，提高軟土地基的作用強度。這種攪拌方法一般稱為深層水泥和粘土攪拌法，或深層水泥攪拌法【4】。

3.6 孔內(nèi)深層強夯

孔內(nèi)深層強夯法常用于具有高粘性、建筑土膨脹嚴(yán)重等特殊性質(zhì)的深層土。用自動鉆孔機在薄弱點的基礎(chǔ)上直接鉆幾個有一定深度的孔，然后將所有的建筑材料填入其中，這樣就可以及時用柱錘壓實周圍的土層。建筑填料在具有深層地下強擠壓豎向或反向樁的作用的同時，也有機會在孔周其他土層中強擠樁，從而直接形成高密度、高強度的深層樁，從而有效提高整個土層自下而上的強度穩(wěn)定性和整體承載力【5】。這種施工方法對整個土填料有一定的硬度要求，需要盡量保證高粘度。同時，填料的種類和類型以及填土的強夯強度等級需要根據(jù)當(dāng)?shù)赝翆雍驼麄€土壤的不同具體情況來確定。該填料可以利用建筑施工過程中產(chǎn)生的一些廢棄建筑材料或有機行業(yè)的其他廢棄物和無機材料制成的建筑，不僅可以有效減少大量的各種建筑施工廢棄物，而且由于整體地面振動小、噪音低，是一種建筑施工的環(huán)保填充方法，還可以直接采用鵝卵石、粉煤灰等常見材料，減少了人工購買建筑填料和人工處理這些廢棄建筑材料時產(chǎn)生的人工成本，大大降低了建筑商的費用。

3.7 排水固結(jié)技術(shù)

在軟土地基處理過程中能夠，排水固結(jié)技術(shù)通常使用袋裝沙井和砂墊層法等方式進行處理，但具體方法的選擇還需要多加和施工要求相結(jié)合。袋裝砂井法就是沙袋打入軟土地基進行加固處理的方式，成本非常低廉，施工方法簡單操作，操作難度低，所起到的加固和穩(wěn)定效果非常良好。而砂墊層法則是在頂層鋪設(shè)砂層的方式排除積水，進一步加固軟土地基。

4? ?結(jié)束語

道路橋涵工程作為重要的公共設(shè)施，在國家社會經(jīng)濟發(fā)展中肩負(fù)著重要的歷史使命。但軟土地基會給道路施工帶來不同程度的環(huán)境危害，如路基突然滑移開裂、路面不平整、橋涵內(nèi)通道、人為破壞的構(gòu)筑物處車輛跳車、顛簸的聲音等。合理運用各種軟土地基處理施工方法，恰當(dāng)運用適宜的路基加固施工技術(shù)，不僅能有效保證軟土路基和路面的穩(wěn)定性，還能有效保證高速公路在日常使用中的質(zhì)量和通行壽命，還能有效提高市民的道路出行服務(wù)水平，讓經(jīng)常在高速公路上使用和駕駛的普通人享受到安全、高效、便捷的舒適出行。

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