公路橋梁施工中的軟弱地基處理技術分析

范滿蘭、張文輝

（江西軼通建設工程有限公司，江西 撫州344000）

0 引言

軟弱地基在公路橋梁施工過程中屬于常遇到的一種地基類型，因其穩(wěn)定性差且土質黏性大，而造成整體施工難度較大。為了進一步優(yōu)化施工成效，需要加強軟弱地基的先期處理，便于工程在良好的施工環(huán)境下順利竣工。同時，還應當依托工況編制對應的技術方案，在技術人員引導下督促施工人員有序完成施工任務。

1 公路橋梁施工中軟弱地基的危害性及其技術原則

1.1 危害性

1.1.1 違背技術目標

軟弱地基實則是指分布著軟土成分的地基類型，多見淤泥、淤泥質土、黏性土以及泥炭等。如若軟土層厚度在6m以上可視為淺層軟土層，而在20m厚度以上則為厚層軟土層。一旦在公路橋梁施工中遇到軟弱地基，就有可能違背既定路橋施工技術目標。一方面，在地勘中很容易受軟土厚度不等因素的干擾出現較大的勘察誤差，或在水分遲緩蒸發(fā)情況下破壞施工質量，導致所建設的公路橋梁與預期質量要求不符。另一方面，在路橋施工中，若出現快速下陷情況，會對路橋穩(wěn)定性帶來負面影響，導致橋梁架構不穩(wěn)。

1.1.2 低承載大沉降

軟弱地基中地基承載力往往較低，尤其在淤泥地基中，其承載力多在50MPa左右。承載力若表現較差，更易誘發(fā)橋梁損壞現象，使之在通車后無法支撐行車正常所需承載需求。而且，在軟弱地基中沉降量相對較大，導致在施工中常因沉降現象，引起橋梁坍塌或橋梁傾斜狀況，不但容易破壞橋梁使用安全性，而且會縮短橋梁使用壽命。

1.1.3 加劇施工風險

軟弱地基中分布的各種成分多具有較大的間隙度，且含有豐富水分，一旦開展施工項目，將遭受較大的施工風險。同時，因壓縮性突出，也會造成施工人員在施工過程中形成錯位邊坡現象，此時會干擾工程進度。鑒于此，在公路橋梁施工初期，需要先行處理好軟弱地基，便于優(yōu)化工程施工效果。

1.2 技術原則

公路橋梁施工中針對軟弱地基應當充分應用軟弱地基處理技術，且在實踐層面上遵循合理性與標準化兩項技術原則。前者是在技術應用中嚴格觀測氣候變化規(guī)律，禁止雨季施工且調整好施工順序，多以地基開挖—地基處理—排水為主。后者是要求規(guī)范好施工步驟，始終以標準的技術規(guī)定維護施工安全，進而促使軟弱地基處理技術發(fā)揮出顯著的技術優(yōu)勢。

2 公路橋梁施工中軟弱地基處理技術關鍵點

2.1 換填處理技術

在公路橋梁施工中最常用的軟弱地基處理技術即為換填處理技術。它是借助砂土或高爐灰等高密度高強度材料，實現對原有軟弱地基土層的合理替換，而后在新材料充填過程中，改善原有地基結構的穩(wěn)定性與承載力，借此保障公路橋梁施工質量的。

首先，要求相關人員先行確定適合的換填材料，如選取碎石（含礦粉煤渣）或粗砂礫石（無雜質），或200mm以下粒徑大小的素土（有機雜質＜8%）。另外，也可以選擇5mm粒徑以下的熟石灰、15mm粒徑以下的原槽土。

其次，權衡好換填層強度范圍，結合相關研究，對于換填后的土層厚度應當至少滿足下述關系式設定的相關要求：

式（1）中：P、P、f分別表示土層底面附加應力、自重應力、深度修正后土層承載力。

確定好換填土層厚度相關標準后，應當確認好具體深度值，只有設計的換填土層深度符合既定處理標準，才能體現出技術應用價值。

最后，技術人員應當與施工人員保持合作關系，充分依據計算原理，針對軟弱地基荷載情況進行深度分析。在換填處理技術應用中關于換填深度的準確計算，其計算方法較為多樣。比如，可以按照下述路基荷載分析方式進行計算：

式（2）中：Z、P、n、γ分別表示路基工作區(qū)路基厚度、車輪荷載、公路荷載系數、地基土重度。其中，n多為固定值，若屬于一級公路可取值0.1。與此同時，還可以計算出當量厚度Z：

式（3）中：h、E、E分別表示軟弱地基路面厚度、換填材料平均回彈模量與路基土回彈模量。而后即可參照下述公式與分布結構順利計算出換填深度H（見圖1）。

圖1 路基工作區(qū)換填處理技術示意圖

式（4）中：h為軟弱地基高度設計值。

2.2 強夯處理技術

在應對軟弱地基危害時，還可以在公路橋梁施工中運用強夯處理技術。它主要是借助外在施壓方式，實現地基穩(wěn)定性的提升，進而在夯擊作業(yè)中促進孔隙度的縮減，至少可以比原有壓縮性降低2倍以上，最高可縮減10倍。經由此項技術即可優(yōu)化地基排水性能。在公路橋梁施工中，強夯處理技術關鍵點細節(jié)如下：

第一，試夯與加固深度的合理設計。在此項技術應用前，應先行確認好夯擊遍數與夯擊后土層加固深度。通常而言，多保持在兩遍或者四遍以內，且最大夯擊遍數不宜高于六遍，否則將影響橋梁路基施工質量。其中在設計夯擊加固深度Z時，可參照下述公式進行求值：

式（5）中：K、W、H、a、n、γ、s分別表示能量利用系數、夯錘重力、夯錘下落距離、夯坑深度、應力傳遞系數、地基土重度、夯錘底面積。

第二，夯擊能與夯擊間隔時間的有效控制。在此項技術實際應用中，要求施工人員在使用夯錘對軟弱地基進行加固處理時，還應當開展靜載試驗。借此了解夯擊作業(yè)時，其荷載力的變化能夠產生的實際沉降加固結果（見圖2）。一般隨著荷載力的增加，沉降量與之呈現正相關關系。施工人員可以聯(lián)合技術人員對曲線圖進行深度分析，由此知曉夯擊能最佳值。在前后夯擊作業(yè)前，至少應當間隔5min左右，且最大間隔時間不宜超出8min，如若軟弱地基中分布的多以黏性土為主，此時要求在此項技術實操中應當相隔21d再度對其進行夯擊。還要借助壓路機進行壓實操作，保證在30m半徑以內的夯擊面都能得到妥善的加固處理，便于強化技術成效。

圖2 荷載-沉降量曲線圖

2.3 密實加固技術

2.3.1 高壓噴漿

面對公路橋梁工程中的軟弱地基應用上述夯錘加固方法外，還可以合理采用密實加固技術，提高地基承載力與穩(wěn)定性。其中，可以歸屬于密實加固技術范疇內的方法包含高壓噴漿方法。此項技術下的實操步驟中，具體是依靠高壓設備，將粉煤灰等帶有加固效能的材料順利置入地基內部，借此提升地基土層結構的實際性能的。在高壓噴漿作用下，應當注重噴漿噴射壓力指標的合理控制，如噴射水泥漿，則壓力應在0.5～1.5MPa以內，而且在此項技術導向下，還要關注技術步驟的規(guī)范性。以三重旋轉噴漿形式為例，要求施工人員先行調整好高壓噴射設備的具體擺放位置，并且按照提管動作，有序開啟水泵以及噴射口，還要實現泥漿、高壓水的均衡噴射，要求高壓水可以調節(jié)為30MPa的噴射壓力，在泥漿攪拌作業(yè)中，要求添加的水泥含量在35%左右。經過此項工藝的輔助，即可確保軟弱地基密實度得以提高，繼而在加固后，保障公路橋梁建設質量及其牢固度，展現出技術實操價值。

2.3.2 排水加固

在公路橋梁工程中，對軟弱地基進行有效處理時，還可以采用排水加固方法，此種方法也是按照密實加固技術原理有序予以加固。一般適用于含水量豐富的軟弱地基中，因含水量的增加，往往會削弱密實度。此時，為了給后期橋梁施工奠定良好基礎，則應當先行對地基內分布的水分進行排放。在此技術下，最常用的是塑料板排水方式，塑料板相比往日使用的砂井排水法，具備易于操作優(yōu)勢。在選擇塑料板進行地基排水作業(yè)時，應當先行確定好塑料板當量直徑d，之后借助正方形布置形式進行鋪設。一般計算當量直徑時，常借助下列公式求值：

式（6）中：δ、b分別表示塑料板厚度及其寬度。在使用塑料板進行排水時，還應新增砂墊層，且中粗砂含量在3%以下，選擇1.5g/cm以上干密度的材料。在鋪設塑料板時，還應當注意的是，在鉆尖處應當至少使用15cm長度的插板進行加固操作，防止塑料板在排水中遇到回轉情況，且塑料板與砂墊層至少有5mm的內嵌深度。隨著各項技術指標的優(yōu)化設計，即可助力施工人員順利依靠塑料板排水加固方法，實現軟弱地基含水量的有效降低。

2.3.3 深層加固

公路橋梁工程中，還可以應用深層加固方法，改善軟弱地基的承載力、穩(wěn)定性、密實度。此項技術實際應用中，要求施工人員在軟弱地基作業(yè)面進行打孔，之后由上至下對孔道予以加固，直到在孔道內對各土層結構中軟弱土層全部完成加固后，才能消除地下水對軟弱地基的危害。比如，可以利用鵝卵石等材質的材料，將材料充填到孔道內，隨著不同加固材料的妥善應用，既能合理節(jié)約施工成本，又能強化加固效果，促使建成后的公路橋梁展現出強有力的穩(wěn)固度。

2.4 管樁加固技術

2.4.1 水泥樁

管樁加固技術中常用水泥樁加固技術，它是借助水泥土樁達到加固效果。首先，施工人員需要在現場利用鉆頭，對軟弱地基進行鉆進作業(yè)，之后采取提拉上升各種動作調整水泥樁位置。其中要求至少形成20cm的水泥墊高，而且可以將水泥樁邊長指標設置為1.3m，在調試中保證此項技術的順利進行（調試標準為＜10mm的磨損量）。在施工人員應用此項技術中最主要的是合理制備泥漿，要求在施工現場將水灰體積比控制在9∶20至1∶2以內，且外加劑添加量為1%水泥量，最大量為2%水泥量。另外，在樁體強度控制上，要求抗壓強度（7d）在0.8MPa以上，而抗壓強度（28d）至少為1.6MPa。為了避免出現樁體加固施工與既定標準不符情況，還要測量好強度指標，保持承載力在210kPa/根之上。

2.4.2 碎石樁

管樁加固技術中還可以應用碎石樁加固技術，它經過砂石材料的應用，確保軟弱地基內部能夠在碎石樁的輔助下，重新保持穩(wěn)定承載力。參照工程實例施工經驗，在碎石樁施工技術輔助下，可以形成0.5m的土層深度，并且可以選擇0.75m直徑，5m長度的碎石樁，按照1.7m有序進行打樁。而后依據工程實際范圍確定碎石樁數量，還要借助振沖裝置，保證打樁加固后的公路橋梁能在短時間內不會出現路面沉降等不良后果。但因此項技術經濟性不強，需要依據工況慎用。

2.4.3 鋼混樁

在以密實處理技術開展軟弱地基加固工作時，可應用鋼混樁技術。它是將鋼板分散材料與水泥進行混合，之后制成鋼混樁，并聯(lián)合澆筑技術，促使鋼混樁更具穩(wěn)定性優(yōu)勢，并將其置于軟弱地基施工面內。此技術實操中應嚴控鉆進速度，多保持在每分鐘0.8m左右。隨著鉆進深度的進展，直到達到50m時，應當利用空壓機解決鉆進口的堵塞，最終在40min內順利成樁，并使用0.5MPa以上的壓力進行鉆進。經過鋼混樁加固技術的應用，也能產生顯著的軟弱地基處理效果。

2.5 真空預壓技術

公路橋梁工程中，要想進一步削弱軟弱地基對工程施工帶來的負面影響，理應運用真空預壓技術。特別是在黏性土含量較大的軟弱地基中，適用性更強。依據不完全統(tǒng)計數據：我國已在20億m軟弱地基采用此項技術。它本身是在樁體加固或者塑料板排水等處理技術驗收前應用的一項必要性技術，實則是在高于80kPa真空度環(huán)境下，實現對地基固結度指標的合理調整。在此項技術實際應用中，一般以持續(xù)預壓方式為主，至少相距120d，且在80%以上固結度以及18kPa剪切強度指標條件下，能確定已然完成真空預壓任務，此時則應當關閉真空預壓裝置。按照上述多項處理技術，可降低公路橋梁風險事件率。

3 結語

綜上所述，在公路橋梁施工中，為了有效消除軟弱地基的危害，應當切實從換填、強夯、管樁加固、密實加固以及真空預壓等多項軟弱地基處理技術著手，以期在技術助力下，能夠促使施工現場地基更具穩(wěn)定性與強承載力，使之密實度達到高質量施工標準。而在未來技術發(fā)展中理應加大對軟弱地基處理技術的創(chuàng)新研發(fā)力度，便于應用技術后，軟弱地基能夠擁有優(yōu)良性能，延長公路使用年限。