探析軟土地基處理技術(shù)在市政路橋施工中的應(yīng)用

張強(qiáng)

（太原市政建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西太原 030000）

0 引言

路橋橋梁作為重要的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，在當(dāng)前的交通體系中發(fā)揮著重要的支撐作用，其自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能以及運(yùn)輸壽命在很大程度上決定著交通事業(yè)的綜合發(fā)展水平。在全新的運(yùn)輸環(huán)境中，路橋橋梁工程的規(guī)模在日漸擴(kuò)大，同時(shí)對(duì)軟土路基的施工也提出更高的要求，施工單位需要精準(zhǔn)掌握軟土路基的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，就具體的施工技術(shù)手段展開有效分析，并深入發(fā)掘和探索質(zhì)量的管控舉措，這樣能夠促進(jìn)整個(gè)路橋橋梁運(yùn)輸事業(yè)實(shí)現(xiàn)良性的發(fā)展。

1 軟土路基的危害

從整體上來說，對(duì)于軟土路基而言，其本身所呈現(xiàn)的壓縮性較強(qiáng)，而且擁有較高的含水量。因受本身性能因素的影響，出現(xiàn)沉降現(xiàn)象的可能性較高，無形之中增加了施工難度。同時(shí)，從結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面來看，軟土路基的性能相對(duì)較差，絮狀結(jié)構(gòu)會(huì)在軟土路基內(nèi)部出現(xiàn)，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)造成負(fù)面影響。如果情況嚴(yán)重，則會(huì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)造成直接破壞，已有強(qiáng)度與施工要求無法處于有效承接的狀態(tài)，進(jìn)而影響后續(xù)施工活動(dòng)的正常開展。從抗干擾性能方面來看，軟土路基的性能相對(duì)較差，在短時(shí)間內(nèi)，軟土路基的性能難以得到有效恢復(fù)，滲透性不理想。經(jīng)過長時(shí)間的使用，則會(huì)快速降低軟土路基本身的負(fù)荷能力，使得其內(nèi)部結(jié)構(gòu)嚴(yán)重變形，無形之中增加了交通運(yùn)行的危險(xiǎn)性。在對(duì)路橋橋梁項(xiàng)目進(jìn)行施工前，沒有圍繞軟土路基對(duì)其進(jìn)行及時(shí)有效的處理，則會(huì)影響到車輛的正常通行，極易導(dǎo)致施工安全事故的出現(xiàn)[1]。從抗剪強(qiáng)度方面來看，與路面抗剪強(qiáng)度相比，前者處于超出的狀態(tài)，很容易使得路橋工程受到破壞，在穩(wěn)定性較差因素的影響之下，發(fā)生沉降現(xiàn)象的可能性較大。對(duì)于軟土路基來說，以性質(zhì)為切入點(diǎn)，各部分之間的差異較大。在不用負(fù)荷作用的影響之下，出現(xiàn)變形的現(xiàn)象會(huì)較為嚴(yán)重，而且變形形式較為多樣，這就會(huì)影響路橋橋梁工程的正常施工，甚至?xí)霈F(xiàn)斷道情況。

2 軟土路基處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

總體而言，目前處理軟土路基的技術(shù)較為完善，經(jīng)驗(yàn)較為豐富，工藝較為多樣。例如，深層攪拌、強(qiáng)夯法、土樁法（灰土樁法、粉煤灰樁法、石灰樁法、砂樁法）、爆破法、碎石樁法、水泥粉煤灰擊石柱法、粉噴樁法、旋噴樁法、豎向排水法、加鋪土工織物等施工方法已經(jīng)被熟練掌握。在具體操作中，在軟土路基施工時(shí)使用頻率最高的是砂墊法（袋裝砂土工織物或塑料排水板），這是因?yàn)檫@種方法的經(jīng)濟(jì)效益、進(jìn)度效益、社會(huì)效益突出。通過砂墊法，路橋路基的質(zhì)量和穩(wěn)定性能夠得到有效保障，路橋施工的進(jìn)度和效率也較快。綜合看來，砂墊法是合理有效的施工方案和技術(shù)措施。

目前，在處理軟土路基前，應(yīng)該由專家和設(shè)計(jì)人員共同設(shè)計(jì)出科學(xué)、合理、準(zhǔn)確的施工方案，統(tǒng)籌考慮當(dāng)?shù)貙?shí)際地況、路基特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)水平、投資環(huán)境、生態(tài)保護(hù)、材料供給等具體因素。在處理軟土路基過程中，應(yīng)該嚴(yán)格落實(shí)施工方案，并根據(jù)具體情況進(jìn)行及時(shí)、靈活的調(diào)整，盡量節(jié)約材料，貫徹就地取材、因地制宜的原則。在完善以上環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，處理軟土路基的工藝和技術(shù)將更加成熟。如果實(shí)際沉降程度超出施工計(jì)劃預(yù)期，就會(huì)出現(xiàn)路橋各結(jié)構(gòu)之間連結(jié)穩(wěn)定性不足或?qū)嶋H路橋建設(shè)高度不符合施工要求等情況[2]。另外，軟土路基普遍存在凝固速度慢且強(qiáng)度較低的特點(diǎn)，施工過程中會(huì)出現(xiàn)頻繁的路堤滑坡現(xiàn)象，不僅可能拖延工程進(jìn)度，還會(huì)影響整體路橋工程的質(zhì)量。軟弱路基的壓縮性較高，會(huì)由于外力的作用而出現(xiàn)明顯的壓縮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致建設(shè)于上方的路橋結(jié)構(gòu)失穩(wěn)沉陷；軟弱路基的滲透性有限，鞏固周期相對(duì)較長；在擠壓、震動(dòng)多項(xiàng)作用下，軟弱路基還將產(chǎn)生豐富的破壞絮狀結(jié)構(gòu)，此部分的存在隨之影響到土體的強(qiáng)度。如果軟土路基方案設(shè)計(jì)本身存在問題，沉降比例不符合標(biāo)準(zhǔn)，則可能需要重新施工。如果路橋的各種材料或者結(jié)構(gòu)的接合處缺乏穩(wěn)定性，則需要后期進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)救。另外，路基高度可能存在過低或過高的情況，將對(duì)路橋的運(yùn)營產(chǎn)生負(fù)面影響，應(yīng)該在施工后加以確認(rèn)和驗(yàn)證。

3 市政路橋工程中軟土路基處理方法

目前，在我國市政路橋建設(shè)中，軟土地基的治理方式包括以下7 種。

3.1 軟土路基換填置換技術(shù)

換填置換技術(shù)是目前較為普遍的一種軟土地基處置技術(shù)，它是將地基表層的不符合標(biāo)準(zhǔn)的土開挖，并按照工程的實(shí)際情況選擇具有高透水性、高強(qiáng)度、高硬度的土（如素土、礦渣、砂石、灰土）進(jìn)行填充，填充后要進(jìn)行多道夯實(shí)，并進(jìn)行分級(jí)，以確保更換的地基滿足設(shè)計(jì)的壓實(shí)度，提高地基強(qiáng)度。填筑物可提高路基的排水性能，減小土中的孔隙和水分，減小車輛引起的不均勻沉降，提高路基的承載力，確保路基的穩(wěn)定。采用換填置換工藝時(shí)，必須對(duì)更換的填料品質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制，并且嚴(yán)禁加入其他的雜物。換填置換法是一種比較昂貴的方法，它適用于地下暗溝或暗塘的表面和淺層的治理，其深度通常在0.5～3m，不宜用于深層或大體積的軟黏土，否則成本會(huì)很高。其施工工藝簡單，處理軟土快速，能全方位地提高地基質(zhì)量。

3.2 真空預(yù)壓技術(shù)

真空預(yù)壓法是對(duì)排水板預(yù)壓技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)的一種新型的軟土地基處理技術(shù)，利用真空抽吸裝置將軟土中的氣體抽出來，通過壓力的不同，將軟土中的水分排出，擠壓出土壤中的水分，從而減少土體中的濕度，減少孔隙率，加快路基的沉陷，從而達(dá)到壓縮路基，排水固結(jié)，穩(wěn)定路基的效果。這種施工方式可以減少預(yù)壓期，節(jié)約施工時(shí)間，而且在真空預(yù)壓期結(jié)束后，不會(huì)產(chǎn)生地基上的剪應(yīng)力因排水增大的情況，從而避免了地基的剪力破壞問題。這種處理方式適合于松軟的飽和土壤，而對(duì)于滲透率很小的黏土則要慎重選擇使用。通常采用真空預(yù)壓法和堆載預(yù)壓組合使用，先按真空預(yù)壓抽真空至設(shè)計(jì)壓力合格后，再進(jìn)行堆載預(yù)壓并繼續(xù)抽氣。

3.3 填土法

將路基表面清理干凈，清理樹根、生活垃圾等雜物，然后按照一定的工藝流程進(jìn)行操作。

（1）保證路基填料符合要求，上路床路面地面以下深度為0～30cm 時(shí)，填料最小強(qiáng)度CBR、最大粒徑、壓實(shí)度（重型）分別為8%、10cm、96%；下路床的路面地面以下深度為30～80cm 時(shí)，填料最小強(qiáng)度CBR、最大粒徑、壓實(shí)度（重型）分別為5%、10cm、96%。

（2）做好路基填筑與壓實(shí)，采取分層壓實(shí)的方法。

（3）采用分層方式進(jìn)行填筑，當(dāng)要求路基平整度符合要求。填土法在應(yīng)用中對(duì)軟土埋深要求較高，需控制在3m 以內(nèi)，且局部埋深不能超過6m[3]。將不良地基按照要求挖除，將符合要求的材料替換進(jìn)去，采取分層壓實(shí)的方式確保地基的壓實(shí)度符合要求；填料分層松鋪厚度、壓實(shí)度需分別控制在50cm 以內(nèi)、90%以上；將碎石、砂礫等透水性材料；換填在填區(qū)底部50cm 范圍內(nèi)，碾壓遍數(shù)可對(duì)石渣填料進(jìn)行控制，在確定壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，以石料間密實(shí)狀態(tài)作為參考，在壓實(shí)期間需使用振動(dòng)壓路機(jī)，碾壓次數(shù)為2～6 遍。

3.4 排水固結(jié)法

路橋施工期間軟黏土地基的穩(wěn)定性問題與沉降問題，可通過排水固結(jié)法進(jìn)行有效處理。排水固結(jié)法的施工工藝流程如下。

（1）施工測量。施工定位放線工作需使用GPS 進(jìn)行處理，將基準(zhǔn)點(diǎn)引測到施工區(qū)域。在高程測量前，要在場地填土前后、鋪砂墊層后進(jìn)行此項(xiàng)工作。

（2）試驗(yàn)段施工。軟土地基試驗(yàn)段確定之后，為保證施工質(zhì)量，需選擇有代表性的試驗(yàn)路段，要求試驗(yàn)路段不宜過長，以100～200m 為宜。如果路段內(nèi)情況比較復(fù)雜，可在不同施工路段應(yīng)用不同的方法。

（3）砂墊層施工。在預(yù)壓施工中需做好砂墊層施工，滲透水會(huì)從土地進(jìn)入，需將其快速排出，讓土體能有效固結(jié)。加固效果、預(yù)壓時(shí)間與砂墊層質(zhì)量有直接聯(lián)系。砂墊層材料確定為級(jí)配中粗砂，確保其具有良好的滲透性。同時(shí)也要保證含泥量在5%以內(nèi)，且砂墊層厚度控制在30～50cm。

（4）袋裝砂井施工。豎向排水體的構(gòu)成元素為砂井、袋裝砂井與塑料排水板?；谆靥钇陂g，將草袋圍堰沿著坡腳線向外側(cè)筑，在陡于1:5 的基面橫坡部分開挖臺(tái)階。完成基底作業(yè)之后，需及時(shí)就位砂井機(jī)，要求砂井機(jī)與樁位對(duì)準(zhǔn)，將垂直誤差控制在1.5%以內(nèi)。為將填沙袋送入管道，需使用入口滾輪沙袋快速送入，拉起袋尾，提升套管，提高0.5m 之后，要放開沙袋。將5 個(gè)觀測點(diǎn)與2 個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置在觀測點(diǎn)，按照要求將地表沉降處理好，并將位移觀測樁安裝在路堤坡角外1m 位置。

3.5 高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法指的是利用來自日本的加固軟土體技術(shù)對(duì)路基進(jìn)行高壓噴射注漿，提高路基承壓能力和抗形變能力。高壓噴射注漿法的基礎(chǔ)是化學(xué)注漿技術(shù)，該技術(shù)在我國發(fā)展時(shí)間較短、提升空間較大。即使目前高壓噴射注漿法在我國的運(yùn)用范圍較小，但仍是軟土路基施工技術(shù)未來研究的重要方向。

3.6 重錘強(qiáng)夯技術(shù)

對(duì)軟土路基進(jìn)行優(yōu)化處理的主要目的是增強(qiáng)軟土路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與承載力，使其能夠符合相關(guān)道路工程的施工要求，并在最大程度上提升路橋使用年限?；谲浲谅坊看?、土層分布情況復(fù)雜疏松、抗堿性弱、排水性能弱等特點(diǎn)，能夠改善軟土路基力學(xué)參數(shù)的重錘強(qiáng)夯技術(shù)自然也是一種能夠明顯改善軟土路基承載力與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的處理方式。在進(jìn)行重錘強(qiáng)夯作業(yè)之前，相關(guān)施工人員應(yīng)結(jié)合路橋工程相關(guān)施工要求與施工所在地實(shí)際軟土路基狀態(tài)進(jìn)行夯錘重量的選擇，常用夯錘重量為10～40t[4]。實(shí)際作業(yè)之中，夯錘將會(huì)通過以高空墜落的形式對(duì)軟土路基指定位置造成沖擊效果，通過巨大沖擊力對(duì)軟土路基進(jìn)行夯實(shí)處理。重錘強(qiáng)弩作業(yè)的工作過程也是對(duì)軟土路基力學(xué)參數(shù)的改善過程，重錘強(qiáng)夯技術(shù)對(duì)軟土路基穩(wěn)定性與承載力的改善較為明顯。同時(shí)，重錘強(qiáng)夯技術(shù)相較于其他技術(shù)而言改善成本較低、改善效果較好、整體施工操作流程較為簡單快捷。但該技術(shù)并非適用于所有類型的軟土路基，對(duì)黏土及濕陷性黃土等類型改善效果較好，而不適用于黏土與高飽和土。

3.7 軟土地基路基填筑

在完成軟土基地處理后，選擇路基一段進(jìn)行試驗(yàn)段施工，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定不同的施工機(jī)具壓實(shí)成適宜的松鋪厚度和相應(yīng)的碾壓方式、碾壓遍數(shù)以及最佳的機(jī)械組合和施工工序組合，以獲得最佳的施工工藝和最合理的機(jī)械組合。路橋軟土路基施工過程中，在路基實(shí)施階段開展結(jié)構(gòu)填筑要嚴(yán)格按照方案設(shè)計(jì)以及軟土路基施工與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)文件要求，針對(duì)工程項(xiàng)目各項(xiàng)施工標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)總結(jié)。

（1）建筑原材料應(yīng)嚴(yán)格控制材料質(zhì)量水平，并且針對(duì)元素含量不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的原材料進(jìn)行清除，如果材料嚴(yán)重超出標(biāo)準(zhǔn)則堅(jiān)決清理。

（2）整平操作時(shí)，道路碾壓材料的表面平整程度直接關(guān)系到道路碾壓質(zhì)量，所以路橋項(xiàng)目施工過程中，使用推土設(shè)備平整時(shí)需要做好基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)排水，避免雨水不斷沖刷邊坡，導(dǎo)致道路坍塌。機(jī)械組合及碾壓遍數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況而定，并要滿足各項(xiàng)壓實(shí)度區(qū)（區(qū)）檢測指標(biāo)要求。

4 軟土地基處理的后期檢測維護(hù)和技術(shù)發(fā)展方向

路橋?qū)τ趪医?jīng)濟(jì)發(fā)展和人民幸福生活具有深刻影響，是城市、鄉(xiāng)村繁榮程度和發(fā)展程度的重要標(biāo)志。但是，近年來，我國路橋施工和路橋運(yùn)營出現(xiàn)了一些事故，導(dǎo)致了難以估計(jì)、不可挽回的損失和后果。為了保障人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，在路橋施工中必須綜合考慮多種因素，盡量減少對(duì)人民日常生活的影響和干擾。

在路橋施工完成后，必須做好后期檢查和維修工作，確保路橋使用過程中的安全。安全在線檢測技術(shù)作為新時(shí)代科技發(fā)展的產(chǎn)物，對(duì)于保障路橋安全、方便出行具有重要意義。如果能利用好安全在線檢測技術(shù)，我國在軟土地路基施工技術(shù)領(lǐng)域?qū)?shí)現(xiàn)極大突破，施工問題解決的效率將得到極大提高。安全在線檢測技術(shù)還能為工作人員提供更加便利、舒適的工作環(huán)境，減輕工作人員的工作負(fù)擔(dān)和工作壓力，提高路橋施工和檢測人員的工作積極性[5]。

目前來看，我國軟土路基施工技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到較為成熟的水平，但是仍然存在缺乏合作、缺少頂尖人才等問題。為了保證我國路橋建設(shè)的穩(wěn)步發(fā)展，路橋建設(shè)相關(guān)人員應(yīng)該齊心協(xié)力，共同探討疑難問題，突破技術(shù)尖端。要熟練掌握并優(yōu)化軟土路基的施工處理技術(shù)，必須打破技術(shù)和信息壁壘，攻克我國軟土路基處理技術(shù)的短板和弱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全面、多向發(fā)展，為我國路橋建設(shè)提供重要支撐。

5 結(jié)語

綜上所述，軟土路基的存在影響路橋結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性，在正式施工前需要將軟土路基的處理工作落實(shí)到位。經(jīng)過本文的分析，提出軟土路基處理中的常見技術(shù)形式，結(jié)合工程施工狀況，選擇的是旋噴樁處理技術(shù)，進(jìn)而確定施工流程，有序完成鉆孔、下放注漿管、旋噴等各項(xiàng)工作。開挖檢查和荷載試驗(yàn)結(jié)果均表明軟土路基的結(jié)構(gòu)形態(tài)較好、承載力較高，達(dá)到預(yù)期要求，采取的旋噴樁加固軟土路基施工技術(shù)具有可行性。