道路橋梁建筑施工的軟弱地基處理方法

劉聚元 張華楠

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司 河南鄭州 450000）

軟基處理技術(shù)對(duì)于公路橋梁工程施工來說較為常見，且軟基處理技術(shù)手段也非常多，軟土地基處理的質(zhì)量會(huì)對(duì)路基基礎(chǔ)承載力產(chǎn)生很大影響，在道路橋梁項(xiàng)目軟土路基處理之中，必須與實(shí)際的地基情況、公路性質(zhì)、四周環(huán)境之類因素進(jìn)行結(jié)合分析，要充分考慮到各方面處理技術(shù)手段的優(yōu)點(diǎn)與不足，使工程施工質(zhì)量得到保障。各類地基處理手段的有效應(yīng)用以及普及可以推動(dòng)我國(guó)道路橋梁行業(yè)不斷發(fā)展。

1 軟弱地基基礎(chǔ)概況

軟弱地基主要指的是由沖填土、雜填土、淤泥、淤泥質(zhì)土以及其余土層所組成的地基。由壓縮性較高、承載能力較弱以及含水量較大的淤泥沉積物還有內(nèi)含少量腐殖質(zhì)構(gòu)成的土，稱為軟土，其中軟土主要包含泥炭、淤泥以及淤泥質(zhì)土。依據(jù)沉積的環(huán)境進(jìn)行區(qū)分，我們能夠?qū)④浲辆唧w劃分成下列四種：河灘沉積、沼澤沉積、濱海沉積以及湖泊沉積。通常而言，軟土主要具備下列幾個(gè)特征：①軟土的密度較低、含水量較高、壓縮性較強(qiáng)、強(qiáng)度較低、靈敏度適中、透水性較低。軟土含水量大約處于44～50%的范圍內(nèi)，其空隙要超過1.0，而強(qiáng)度處于10～30kPa之間，靈敏度處于4～8的范圍內(nèi)，壓縮系數(shù)處于0.5～1.0MPa之間，塑形指數(shù)是二十左右。因此，軟土的排水固結(jié)極為緩慢，且壓縮沉降量非常大，穩(wěn)定性不是很強(qiáng)。②具備一定結(jié)構(gòu)性，結(jié)構(gòu)性形成會(huì)伴隨孔隙水成分、沉積年代、礦物成分以及沉積環(huán)境而存在差異，通常而言，軟土具備結(jié)構(gòu)性特征，軟土結(jié)構(gòu)性的強(qiáng)弱，能夠依靠視超固結(jié)比表示出來，結(jié)構(gòu)性由于可以使得土骨架剛度提升，所以，其力學(xué)特性以及應(yīng)力水平存在密切聯(lián)系，如果應(yīng)力水平高于某臨界值之時(shí)，軟土結(jié)構(gòu)性就要受到破壞，這就造成力學(xué)性質(zhì)不斷惡化，而且這種惡化問題在很短時(shí)期是不能有效改善的，具有不可逆特征。如果應(yīng)力水平比較低，土就會(huì)展現(xiàn)較為優(yōu)良的力學(xué)特性。而除了上述特征以外，結(jié)構(gòu)性粘土具備剪脹性特征。③沖填土。其屬于一種人工填土，從河底取土之時(shí)，運(yùn)用泥漿泵將裝到泥駁船中的泥砂，與定量水來混合，制成濃度一定的泥漿，之后借助輸泥管將其運(yùn)輸至填土區(qū)中，這里必須說明，填土區(qū)四周必須設(shè)置圍堤而且安裝了排水擋板，將其運(yùn)輸至填土區(qū)以后，通過沉淀排水，就變成沖填土。素土回填和沖填土是存在差異的，沖填土存在規(guī)律性，工程性質(zhì)與沖填手段，土料，沖填過程，沖填后排水固結(jié)的條件，沖填的齡期與沖填區(qū)面貌之間存在密切聯(lián)系。

2 軟弱地基對(duì)于道路橋梁造成的影響

2.1 沉降量較大

因?yàn)槁访孳浫醯鼗谅访嬖谑┕ぶ皼]有有效固結(jié)，軟弱地基沒有經(jīng)過處理，進(jìn)行使用的時(shí)候，因?yàn)槁访婊A(chǔ)會(huì)施加一定壓應(yīng)力，導(dǎo)致路面使用之時(shí)出現(xiàn)的沉降不斷累積，到達(dá)一定程度之后便會(huì)導(dǎo)致路面凈空，在底部出現(xiàn)淤塞以及積水問題。更嚴(yán)重情況，底部土體還可能造成剪切破壞，出現(xiàn)較為嚴(yán)重的沉降問題，路面的使用功能就會(huì)消失，路面以及路基同樣伴隨受到相關(guān)損壞。

2.2 縱向的不均勻沉降導(dǎo)致路面的中部凹陷問題

依照相關(guān)路面基底土壓應(yīng)力有限單元法的計(jì)算數(shù)據(jù)，基底的壓應(yīng)力不斷增大，如果軟土路面地基的處理方法不當(dāng)，由于沉降累積與路面，路面中部的沉降差距提升，道路中間低、兩側(cè)高的問題就會(huì)愈加顯著。這樣路面凈高就會(huì)下降，就導(dǎo)致路面中部出現(xiàn)積水以及淤塞問題。

2.3 節(jié)段錯(cuò)臺(tái)

路面鄰近節(jié)段有不均勻沉降問題而出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)，通常情況錯(cuò)臺(tái)不顯著，不會(huì)影響到使用，然而在軟土地基中所修建道路的此類問題可能嚴(yán)重很多。因?yàn)槁访娴目v向受力不夠均衡，就造成臨近兩段基礎(chǔ)在軟土地基上的壓應(yīng)力不夠均衡，導(dǎo)致臨近兩段沉降值不夠均勻發(fā)生錯(cuò)臺(tái)。道路路面于沉降縫位置臨近兩節(jié)分別在不同的土質(zhì)基礎(chǔ)上，由于基底的壓力，不同的土質(zhì)就會(huì)展現(xiàn)不同壓縮性，而兩節(jié)沉降量便存在差異，繼而造成兩節(jié)段的錯(cuò)臺(tái)問題。

2.4 路面結(jié)構(gòu)自身破壞問題

因?yàn)榈鼗痪鶆虺两祮栴}，造成路面附加應(yīng)力提高，附加應(yīng)力到達(dá)一定水平就會(huì)使得路面結(jié)構(gòu)自身開裂，如果由于路面地基變形問題導(dǎo)致路面節(jié)段間的邊角發(fā)生剛性接觸，就會(huì)使得應(yīng)力過于集中出現(xiàn)局部破壞問題。

2.5 路面建筑破壞

因?yàn)樵诼访嬖O(shè)計(jì)以及施工過程中，路面建筑物基礎(chǔ)處理常常容易疏忽掉，所以非常容易導(dǎo)致路面建筑物病害與路面自身相比更易處理，不過維修費(fèi)用會(huì)提高，對(duì)使用功能產(chǎn)生影響，更有甚者導(dǎo)致路基的局部由于沒有建筑支撐出現(xiàn)小范圍壞損。

3 軟弱地基的處理手段

現(xiàn)今施工過程之中，軟弱地基的處理，通常要依照軟弱土地基具體特征，實(shí)施加筋、碎石樁、管樁、深層密實(shí)、排水板以及換填土之類的技術(shù)方法進(jìn)行處理，詳細(xì)介紹如下文所示：

3.1 塑料排水板加固

塑料排水板加固手段，指的是借助機(jī)械設(shè)備將塑料排水板都插入深度不同的軟土層之中，再借助預(yù)壓荷載原理，這樣軟土地基水就順著塑料板往上滲入，而且會(huì)進(jìn)入砂墊層之中，繼而實(shí)現(xiàn)軟土地基的加固，從而進(jìn)一步增強(qiáng)地基承載力，此種加固手段屬于一種新工藝、新技術(shù)手段，最近這些年，這種技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到水上項(xiàng)目，而且由于技術(shù)手段不斷發(fā)展，排水板的打設(shè)深度不斷增加，運(yùn)用這種手段加固效果比較好，而且造價(jià)非常低，技術(shù)施工的手法很簡(jiǎn)單，經(jīng)驗(yàn)比較豐富，所以，深受工程施工單位喜愛。

3.2 深層密實(shí)法

這種方法指的是采取擠壓、振動(dòng)、爆破以及夯擊手段，針對(duì)軟弱地基展開振實(shí)以及擠密操作，此類手段和淺層加固手段之間存在差異，不但所運(yùn)用施工設(shè)備不同，而且能夠讓軟弱地基密實(shí)深度范圍進(jìn)一步增加。

3.3 換填土法

如果軟弱土地基承載力出現(xiàn)變形進(jìn)而不能適應(yīng)設(shè)計(jì)要求，而且軟弱土層厚度較小的時(shí)候，我們能夠采取換填土手段，具體就是將基礎(chǔ)底部軟弱土層的全部以及部分挖除掉，之后利用強(qiáng)度比較高的砂進(jìn)行換填，而且要保證到達(dá)規(guī)定密實(shí)厚度。此類手段通常用于公路構(gòu)筑物地基處理之中，通常狀況，利用重錘夯實(shí)，又或是借助機(jī)械碾壓，利用平板振動(dòng)，以上措施都能夠用于實(shí)墊層施工，依靠這些手段不但能夠加固地基表層土，而且可以對(duì)分層回填土有效處理。采取換填土加固手段，依靠土中的附加應(yīng)力分布，讓墊層可以有效承受上部的較大壓力，較小壓力最終依靠軟弱層來承受。換填土法大多應(yīng)用在雜填土地基、暗溝、素填土、淤泥以及淤泥質(zhì)土中。

3.4 動(dòng)力固結(jié)法

動(dòng)力固結(jié)法還稱作強(qiáng)夯法，借助8～20m落距，采取8～30t重錘，來對(duì)地基土施加強(qiáng)大的沖擊力，在地基之中可以形成沖擊波以及動(dòng)應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)地基土的壓密與振密，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地基土的加固。最近這些年，因?yàn)槌霈F(xiàn)動(dòng)力固結(jié)置換法，且此方法是依靠夯擊方式，將碎石與礦渣之類的材料，利用強(qiáng)大動(dòng)力將其擠入到地基中，而且在地基中形成碎石墩，進(jìn)而形成了符合地基，有效提升地基承載力，使沉降問題得到改善。

3.5 管樁加固法

在樁基工程之中，在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鋼筋混凝土管樁澆注，這屬于之后出現(xiàn)的樁型。此種方法依靠樁筒內(nèi)部和土體之間的結(jié)合，整樁以及土體摩阻力就得到有效提高，從而單樁承載力也會(huì)提升。這種方法具有較好的耐久性，并且承載力較高，施工速度快，效率較高，成樁的質(zhì)量可以得到保障，有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性，不但能夠起到環(huán)保作用，而且適合用于土層之中。

3.6 碎石樁法

碎石樁法還稱作碎石樁加固法，指的是采取水沖、振動(dòng)以及沖擊的手段，在軟弱地基中成孔，之后將砂與碎石擠壓到孔中，這樣，因?yàn)樾纬纱笾睆降拿軐?shí)樁體，而且此狀體是由砂體組成，碎石樁、砂樁以及砂石樁統(tǒng)稱砂石樁，砂石樁和土一起構(gòu)成復(fù)合型土層，將此土層視作持力層，進(jìn)而使地基承載力有效增強(qiáng)，極大緩解變形問題。這類手段適合用于填土、黏性土、素填土、松散砂土以及粉土地基中。早期階段，砂石樁法通常會(huì)用于擠密砂土地基中，而由于科學(xué)技術(shù)持續(xù)發(fā)展，尤其是后來出現(xiàn)高效能的專用設(shè)備，得到了極為廣泛地應(yīng)用。

3.7 加筋技術(shù)

在邊坡中進(jìn)行人土錨的打設(shè)，又或是在人工填土擋墻以及路堤上進(jìn)行尼龍繩、鋼帶以及鋼條等土工合成材料的鋪設(shè)，這就使加筋技術(shù)。此類人工復(fù)合型土體，既具備抗剪、抗彎、抗拉以及抗壓功效，而且可以有效增強(qiáng)地基承載力，使得地基穩(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng)，可以緩解沉降問題。

4 某公路軟地基的處理

4.1 項(xiàng)目概況

某路段地處山地丘陵區(qū)和平原區(qū)域的交界地帶，勘察路線要跨越河流，該地地貌屬于單元濱海淺灘，其受到河流影響，部分沖溝發(fā)育，其微地貌較為復(fù)雜。工程路線長(zhǎng)度為28.1km，沿線的年平均氣溫為10℃，全年的平均降水量大約為498mm，周圍海域?qū)儆诓灰?guī)則性半日潮海區(qū)。依據(jù)一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃，路基地處淺海灘，路基處理屬于本工作中的技術(shù)難題之一。

4.2 道路路基設(shè)計(jì)

橋頭路段以及擋墻基礎(chǔ)的軟基處理規(guī)劃：

（1）在橋頭區(qū)域，為了使橋頭不均勻沉降問題得到控制，此項(xiàng)目橋頭30m的范圍采取樁身直徑為0.6m，雙向水泥攪拌樁完成地基加固。

（2）橋臺(tái)臺(tái)后的地基處理范圍是30m，將耕植土清理干凈，并且還要將場(chǎng)地整平。臺(tái)后的第一排水泥攪拌樁中心至橋臺(tái)外端鉆孔灌注樁的中心間距是2m。臺(tái)后30m范圍內(nèi)水泥攪拌樁打穿。

（3）地基的軟弱層間距在1.3～1.5m的范圍內(nèi)，采取梅花狀形式布設(shè)，復(fù)合地基的承載力要保證超過100～120kPa。地基處理寬度是全路幅。

此項(xiàng)目屬于軟土地基路段，公路沿線項(xiàng)目地質(zhì)比較差。而為了確保道路使用功能的正常，使路基沉降問題得到控制，依據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGD30-2004）中的要求設(shè)計(jì)，其技術(shù)要求如下：

工后沉降的基準(zhǔn)期為15年；

一般性路堤處小于等于0.3m；

工后沉降，橋臺(tái)和路堤臨近位置小于等于0.1m。

針對(duì)本路段軟弱地層處理采取豎向排水系統(tǒng)，將地基原本的排水邊界條件改變，依靠排水系統(tǒng)使孔隙水增加的排除方法，減少排水的距離，依靠路堤填筑荷載的作用，使地基土排水固結(jié)的速度提高，減少加固的時(shí)間，讓地基土固結(jié)壓力能夠迅速提升。豎向的排水體要采取塑料排水板。詳細(xì)的設(shè)計(jì)處理手段為，運(yùn)用平均長(zhǎng)度為6.4m的塑料排水板與兩層土工格柵，其中預(yù)壓荷載就是路堤自重。

5 軟弱地基處理技術(shù)發(fā)展重要性分析

在我國(guó)的沿海、沿湖以及沿江地區(qū)軟土地基的分布非常廣泛，對(duì)于道路橋梁項(xiàng)目施工來說，軟土地基常常會(huì)為工程施工造成一定影響，若是對(duì)于此方面問題不夠重視，就會(huì)造成更多的影響。例如：路基滑移與開裂問題，路面的起伏不平，道路橋涵通道人工構(gòu)筑物的跳車顛簸問題。地基處理主要的目的就是依靠加筋、動(dòng)力固結(jié)、排水板、深層密實(shí)、管樁加固、換填土以及石樁夯碎之類技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)地基加固，進(jìn)而使地基土的剪切性、振動(dòng)性以及壓縮性得到優(yōu)化，讓地基可以滿足道路橋梁項(xiàng)目施工標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)今，以上技術(shù)手段都屬于我國(guó)道路橋梁建設(shè)項(xiàng)目中應(yīng)用較為廣泛的。而且有關(guān)柔性基礎(chǔ)地基承載力特征與公路路基地基的破壞機(jī)理，目前已經(jīng)形成公路路基與橋涵地基承載力評(píng)估手段以及分類體系，此項(xiàng)目工程在公路路基與橋涵地基破壞形式與承載力確定等方面也不斷朝著全球領(lǐng)先水平發(fā)展。

6 結(jié)束語

總的來說，我國(guó)沿海、沿江以及沿湖區(qū)域，軟土地基分布是非常廣泛的，所以，道路橋梁工程施工過程之中，軟弱地基就會(huì)為施工造成較大困擾，若是對(duì)于軟弱地基不能進(jìn)行合理處理，就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果出現(xiàn)，比如：路基的滑移與開裂問題，通道橋涵會(huì)存在跳車顛簸的問題。比如：江蘇寧連公路，便是由于軟弱地基出現(xiàn)沉降問題，橋頭發(fā)生錯(cuò)臺(tái)，道路發(fā)生開裂問題，所以，長(zhǎng)時(shí)間以來一直進(jìn)行修補(bǔ)。進(jìn)行地基處理，目的就在于借助排水固結(jié)、加筋、夯實(shí)以及置換等手段實(shí)現(xiàn)軟弱地基的加固，最大程度地增強(qiáng)地基土的振動(dòng)性、剪切性以及壓縮性，使特殊地基特性得到改變，進(jìn)而讓有效適應(yīng)道路橋梁施工要求。除了上述幾類手段之外，我國(guó)的軟弱地基處理手段還包含化學(xué)加固法、排水固結(jié)法以及加筋土擋墻法等等，且這些手段在橋梁道路項(xiàng)目建設(shè)之中同樣得到廣泛應(yīng)用。由于現(xiàn)今科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，我國(guó)針對(duì)道路路基以及橋涵的承載力作出評(píng)價(jià)和分類，且建立了有效的評(píng)估體系，水平也已經(jīng)達(dá)到了先進(jìn)水平，這些都為道路橋梁工程建設(shè)貢獻(xiàn)了很大力量。