路橋軟土地基施工技術(shù)研究

盧漢民

（中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門分公司，福建 廈門 361006）

“要想富先修路”。當(dāng)前我國的公共交通事業(yè)日益發(fā)達(dá)，我國各地人民政府都非常重視路橋基礎(chǔ)工程方面的投資和發(fā)展。確保路橋基礎(chǔ)工程滿足人民出行的正常使用，提高路橋基礎(chǔ)工程的施工質(zhì)量是根本保證。然而路橋基礎(chǔ)工程很多都存在一些軟土地基路段，在施工過程中若未處理好軟土地基的質(zhì)量病害，則會給道路橋梁正常使用埋下極大的危害隱患。隨著我國科學(xué)技術(shù)力量不斷發(fā)展壯大，處理軟土的方法多種多樣，在施工過程中必須做出適當(dāng)?shù)臎Q策，合理選擇軟土地基施工技術(shù)方法。

1 軟土地基特點分析

軟土指的就是淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭和泥炭質(zhì)土等，其屬于高自然孔隙率、高自然水分、低剪切強(qiáng)度以及高可壓縮性細(xì)粒土壤。對于具有軟土的地基，需要處理在具有軟土的區(qū)域中建造的地下土壤。在填筑路堤時，必須考慮由于荷載引起的滑移破壞和長期沉降問題而引起的軟底的穩(wěn)定性。

1.1 高可壓縮性和流動性

軟土型地基土具有高可壓縮性和流動性。軟土的水分含量高，堆積密度相對較低，軟土中一般含有一些腐植物、可燃性氣體以及微生物，故壓縮性高，長期不易達(dá)到穩(wěn)定，而且在受到外力條件影響的時候極易發(fā)生沉降問題。在上部荷載持續(xù)作用及外部荷載影響下土的變形會隨時間而增長，導(dǎo)致容易發(fā)生強(qiáng)度改變，使得強(qiáng)度不足，極易引起地基邊坡不穩(wěn)定。

1.2 較強(qiáng)的抗剪性

軟土地基土具有較強(qiáng)的抗剪性。柔軟的土壤含有黏性的結(jié)構(gòu)性沉積物，因此原始土壤在受到破壞之前具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但是一旦外部荷載被破壞，結(jié)構(gòu)非常容易受到破壞，土質(zhì)強(qiáng)度迅速降低，甚至可能很快變成稀釋狀態(tài)。當(dāng)軟土地基受到外部振動應(yīng)力時，很可能會發(fā)生不良影響，例如擠壓、下沉和底部表面兩側(cè)的打滑。由于軟土地基層中含大量夾粉細(xì)砂透體，在垂直以及平面方向會呈現(xiàn)明顯差異性，容易造成軟土地基產(chǎn)生不均勻沉降。

2 軟土地基危害的原因

2.1 軟土地質(zhì)原因

在工程施工過程中，往往存在某些地段勘察報告、設(shè)計圖紙不夠準(zhǔn)確，沒有詳細(xì)說明該路段地基屬于軟土地質(zhì)，必須進(jìn)行軟土地基處理才能確保工程施工質(zhì)量的現(xiàn)象。在此種情況之下，在軟土不良地質(zhì)路段施工路堤填筑，由于填料的自重不斷增加，路基會產(chǎn)生不均勻壓縮沉降及變形位移，使地基造成失穩(wěn)，路堤發(fā)生沉降。如路基上有建筑結(jié)構(gòu)物，軟土地基沉降隨時間增長會使建筑結(jié)構(gòu)物發(fā)生開裂和破壞。

2.2 路基填料原因

路基填料不符合要求會造成地基強(qiáng)度不夠等不良軟土地基病害，在路面荷載的作用下容易產(chǎn)生失穩(wěn)、塌方及不均勻沉降，導(dǎo)致路基不同程序的破壞。一般來說，以下類型的填料不適合用在道路路基填充中：（1）嚴(yán)禁使用草坪、樹根、家庭垃圾和腐殖質(zhì)等路堤填充物。（2）強(qiáng)烈膨脹的土壤、有機(jī)土壤、淤泥、凍土、泥炭和含超標(biāo)的可溶性鹽的土壤不應(yīng)直接用于填筑道路。如果因填料限制等因素確定要在使用過程中，需要采取某些技術(shù)措施將其移除，并且只有在檢查測試符合藍(lán)圖和規(guī)格后才能使用。（3）在水災(zāi)地區(qū)或土壤季節(jié)性凍結(jié)的地區(qū)的道路上，不應(yīng)直接用泥土填滿。（4）對于細(xì)粒土壤，如果流體限制＞50%，可塑性指數(shù)超過26，并且水含量不適合直接壓縮，則不要將其直接用作路堤的填充材料。如果確實需要使用該條件，則需要采取某些技術(shù)措施，在檢查設(shè)計圖紙和規(guī)格后才能進(jìn)行操作。（5）浸水路堤、三背回填等特殊部位必須采用滲水性良好的填料。

2.3 排水不暢原因

水對軟土基質(zhì)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。軟土地基的自然水分含量高，滲透率低，假如排水不暢，

積水會滲入地基內(nèi)部層狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致地基強(qiáng)度降低、穩(wěn)定性變差。在外部承受一定荷載、土體本身自重及外部水溫度變化影響因素下，容易引發(fā)路基表面出現(xiàn)開裂、凹陷、變形、死水等各種病害。在一部分道路與地下水發(fā)生碰撞的情況下，土壤靠近水，必須填充有滲透性填料。壓實層表面必須控制在2%～4%的雙向橫坡，同時要應(yīng)用防水技術(shù)，才能在其上填充高滲水率的填料。滲水性好的填充物的斜坡不能用低透水的填充物覆蓋。

3 軟土地基施工技術(shù)在路橋施工中的具體應(yīng)用

3.1 替代法

替代方法在軟土處理技術(shù)中使用最為廣泛。用礫石、砂石、碎石和礦渣等更好的土壤材料，通過多層壓實來替代軟土底部的貧瘠土壤，使地基具有較好的承載力，持力層比較穩(wěn)固，增強(qiáng)了地基物理力學(xué)性能，提高地基抵抗上面荷載作用下發(fā)生沉降及變形破壞的性能。該方法應(yīng)用效果較好，但是質(zhì)地較好材料的費(fèi)用往往比較高，考慮到工程成本的問題，一般在軟土層厚度≤3m的時候使用較為合適。

3.2 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是一種比較常見的軟土地基處理施工技術(shù)，此方法的原理類似于處理動態(tài)硬化的技術(shù)，并且主要使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行動態(tài)壓縮。底座的緊湊性被縱向沖擊的動能所致密，提供了更堅實的基礎(chǔ)。在動態(tài)壓縮期間，一般要在地表鋪設(shè)碎石或礦渣等墊層，施工前要做好排水降水處理設(shè)施，在基礎(chǔ)上安裝垂直排水管，并使用降雨法將地下水位降至固結(jié)線以下。強(qiáng)夯過程一般采用鑄鋼錘或鋼筋砼錘，當(dāng)夯實地基時候，夯錘宜選用底面積較大的。要選擇具有代表性的路段作為試夯區(qū)域，面積要在500m2以上，測試沖壓確定設(shè)計參數(shù)，例如沖壓時間，單個沖壓能量，沖壓路徑和間隔時間。強(qiáng)夯分為主夯、次夯、滿夯三種進(jìn)行，當(dāng)單擊夯擊能＜2000kN·m時，最后兩次夯擊時的平均夯下沉量控制≤50mm；當(dāng)單擊夯擊能在2000～4000kN·m時，最后兩次夯擊的平均夯下沉量≤100mm；當(dāng)單擊夯能大于4000kN·m時，最后兩次夯擊的平均夯下沉量≤200mm。強(qiáng)夯法成本低，簡單、方便且易于操作。適用于各種貧瘠的土壤，例如在壓實搓成中，如何處理非均質(zhì)的回填土、礫石和軟土、低飽和度淤泥、黏土等，軟土的主要區(qū)域通常具有良好的補(bǔ)強(qiáng)效果，但效果較差，適用于高度飽和的黏土。

3.3 固結(jié)處理法

水泥攪拌樁的原理是，水泥攪拌樁使用大大增加了基層軟土的強(qiáng)度，并提高了基層的承載能力。水泥是硬化劑的主要組成物，所以在實際施工中，普通級硅酸鹽水泥必須符合要求，同時使用攪拌樁機(jī)將水泥和土壤混合，進(jìn)而使水泥和土壤形成各種物理和化學(xué)反應(yīng)，形成復(fù)合地基，提高承載能力和彈性模量。

在水泥攪拌樁技術(shù)主要包括粉末噴涂和砂漿噴涂兩種類型，也是加固軟土地及的主要方法。粉噴水泥攪拌樁的設(shè)計原理是將水泥粉噴入預(yù)定的孔中，并使用機(jī)器將水泥顆粒與孔中的土壤顆粒完全混合。由于水泥，泥炭和軟土中水分含量高的軟土的硬化作用，需要等待有效的加固。當(dāng)軟土基質(zhì)的水分含量介于20%～70%時，通常可采用噴涂水泥粉的方法，這種方法可使軟土地基得到有效加固，保證施工質(zhì)量。

3.4 預(yù)壓法

預(yù)壓法也是軟土地基處理的一種常用方法，在實際應(yīng)用中包括堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓法兩種。

堆載預(yù)壓是在施工上部結(jié)構(gòu)前先在軟土地基表層放置一定的靜荷載，一般是利用土料、砂石料、貨物等建筑材料的重量，堆載一段時間后，土壤沉降，壓縮軟基中的土壤并除去載荷，以實現(xiàn)基體的預(yù)壓實效果。該方法簡便易行，對施工器具要求不高，但考慮到地基極限荷載等因素限制，僅適用于厚度較大、施工工期比較短的飽和軟土地基。

真空預(yù)壓法的建設(shè)遵循排水系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)和排氣通風(fēng)的建設(shè)步驟，其原理為：在軟土表面上預(yù)先安裝中等厚度的沙墊，然后安裝不透氣的塑料膜和垂直排水裝置，通過真空和負(fù)壓除去軟土中的水分。真空預(yù)壓法環(huán)保、實用、成本低、不形成淤泥，補(bǔ)強(qiáng)深度接近10m，主要適用于軟土性質(zhì)很差、工期緊、土源缺乏的軟土地基處理。

將預(yù)加載和真空預(yù)加載結(jié)合使用時，必須根據(jù)預(yù)真空加載設(shè)計的要求保證真空壓力達(dá)到設(shè)計要求并且穩(wěn)定以后，繼續(xù)進(jìn)行預(yù)加載，繼續(xù)抽氣。在安裝過程中必須在膜上放置保護(hù)材料如土工布等。

3.5 水泥粉煤灰碎石樁法

水泥粉煤灰碎石樁法也叫CFG樁法，是一項比較傳統(tǒng)的處理技術(shù)，效果比較明顯，普遍用于路橋工程施工中。其主要是通過振動沉管灌注施工方法，在軟土地基插入沉管形成樁基孔徑，接下來將混合物倒入水下管道，振動并拉動管道，在水下管道達(dá)到設(shè)計水平時將其填充。期間需要嚴(yán)格控制管道的拉動速度和高度，通常拔管速度為1.2～1.5m/min，高度控制在0.5m以上。水泥粉煤灰碎石樁主要包括碎石、沙子、水泥，同時加入細(xì)骨料進(jìn)行配比，配合比必須按照相關(guān)的設(shè)計要求進(jìn)行配比?？刹捎酶魳短虻捻樞蜻M(jìn)行施工，控制新樁和舊樁間隔時間≥7d。這種方法在我國現(xiàn)階段路橋施工中比較常見，但單根樁的承載力較低，抵抗水平力較差，多適用于十字板抗剪強(qiáng)度在20kPa以上的軟土地基。

4 結(jié)束語

軟土地基是一種常見的不良地基土質(zhì)，處理效果如何直接影響到公路路基工程的施工質(zhì)量，如何控制軟土地基路段的壓縮沉降，切實提高軟土地基穩(wěn)定性是目前研究的主要課題。在項目的實際建設(shè)中，要因地制宜，應(yīng)用合適的方法，優(yōu)化基礎(chǔ)處理方案，選擇合適的基礎(chǔ)填料和合理的加工工藝；在工程實施時，需要遵守規(guī)范要求，并加強(qiáng)項目管理和改善質(zhì)量建設(shè)。除此之外，有必要創(chuàng)新并選擇新工藝、新設(shè)備、新材料和新技術(shù)，在實踐中有效地改善軟土地基的工程施工質(zhì)量，切實提高軟土地基工程施工質(zhì)量。