公路橋梁工程施工中的軟土地基施工技術(shù)要點(diǎn)探討

戴訓(xùn)平

（城步苗族自治縣公路管理局，湖南邵陽 422500）

0 引言

軟土地基問題是現(xiàn)階段對公路橋梁施工質(zhì)量產(chǎn)生影響的重要因素，軟土地基當(dāng)中的主要組成部分是軟土，因?yàn)殚L期處于靜水環(huán)境中，導(dǎo)致粉質(zhì)的土層不斷堆積，形成穩(wěn)定性較差的軟土層。而在實(shí)際的施工過程中，軟土地基對公路橋梁工程建設(shè)會產(chǎn)生非常不利的影響，不僅容易造成路基坍塌的問題，還會威脅到現(xiàn)場工作人員的安全。因此，加強(qiáng)對軟土地基處理技術(shù)的探討十分具有必要性。

1 軟土地基的基本特征

1.1 含水率高

含水率高是軟土地基重要的特征之一，相較于常規(guī)的地基，軟土地基的含水量可以達(dá)到70%以上，也正是因?yàn)槿绱烁叩暮?，軟土地基?nèi)部的土層很多都呈現(xiàn)出流動狀，加大公路橋梁工程路基的壓實(shí)難度，因此相應(yīng)的加固處理也在軟土地基施工過程中發(fā)揮了重要的作用。

1.2 抗剪力差

地基的抗剪力主要會影響到其排水水平，而軟土地基的抗剪能力較差，很難達(dá)到施工要求，進(jìn)而使得路基的排水受到阻礙[1]。因此，在軟土路基施工的過程中應(yīng)采取相應(yīng)的工程技術(shù)有效提升軟土地基的抗剪力，盡可能避免因抗剪力不足導(dǎo)致安全事故。

1.3 水滲透性差

軟土地基的水滲透性較差主要是為其土質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差，因此及時(shí)借助外力提高軟土地基的強(qiáng)度，也很難加快黏土的固化速度。同時(shí)，軟土地基當(dāng)中含有一定的有機(jī)物，使得地基排水受到影響，進(jìn)而也會導(dǎo)致軟土地基的滲透能力明顯降低。

2 軟土地基對公路橋梁施工產(chǎn)生的影響

2.1 路面沉降問題

公路橋梁工程施工路面的沉降是進(jìn)行軟土地基處理過程中最為常見的一種問題，在實(shí)際的施工過程中，它會受到多種因素的影響，施工過程操作出現(xiàn)失誤以及沒有嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行都會導(dǎo)致路面沉降問題的出現(xiàn)。面對這樣的問題，現(xiàn)場施工人員應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的措施，避免整個(gè)項(xiàng)目的施工質(zhì)量受到影響。但由于施工人員的技術(shù)水平存在差異，在處理路基工程的基礎(chǔ)壓實(shí)問題的時(shí)候難以保證其施工質(zhì)量與穩(wěn)定性，進(jìn)而導(dǎo)致公路橋梁處理不能符合要求，造成橋梁坍塌和斷裂等問題[2]。

2.2 路面侵蝕問題

軟土地基的主要成分是軟土，因其含水量大、土層內(nèi)部空隙大、有機(jī)質(zhì)特性較多等特征造成軟土地基低強(qiáng)度、高壓縮量的特性，進(jìn)而對公路橋梁工程項(xiàng)目產(chǎn)生嚴(yán)重的影響?，F(xiàn)階段，大部分道路工程項(xiàng)目都會選擇鋪設(shè)混凝土混合物以及處理過后的礫石，這部分原材料在長時(shí)間承受雨水擊打過后會對鋪設(shè)完成后的道路產(chǎn)生侵蝕作用，進(jìn)而對道路建設(shè)以及施工整體質(zhì)量產(chǎn)生巨大的影響。

3 軟土地基施工工藝流程與技術(shù)

3.1 工藝流程

公路橋梁工程建設(shè)過程中的軟土地基施工處理工藝流程如圖1所示。

圖1 公路橋梁工程軟土地基施工處理工藝流程

3.2 工程技術(shù)

3.2.1 真空預(yù)壓

在橋梁的施工過程中如果下部軟土地基施工區(qū)域的黏性比較大，則可以采用真空預(yù)壓的工程處理技術(shù)，真空預(yù)壓的流程主要為以下幾方面：①在軟土層上設(shè)置砂墊層，將其當(dāng)作水平方向上的排水體；②是將濾水管以平行排列的方式鋪設(shè)在排水墊層中部，通常使用的材料為塑料或鋼材，其直徑通常為8～10mm，而兩個(gè)濾水孔的間距則應(yīng)保持在5cm左右；③鋪設(shè)密封性聚氯乙烯薄膜，以增強(qiáng)整體的密封性；④安裝真空管路提升管路連接的密封性；⑤通過離心泵抽氣提升內(nèi)部壓力，進(jìn)而加快排水固結(jié)的進(jìn)程。通常情況下，抽真空作業(yè)一般會持續(xù)1—5d，密封膜內(nèi)的真空度也需要保持在73kPa以上；⑥在施工的過程中應(yīng)加強(qiáng)對離心泵、密封膜等設(shè)備的檢查，進(jìn)而可以在第一時(shí)間了解真空度、孔隙比以及地表總沉降等系數(shù)的變化情況。真空預(yù)壓技術(shù)具備操作簡單、施工時(shí)間段等特征，因此可以在大面積施工的情況下使用。

3.2.2 高壓噴射注漿

在進(jìn)行公路橋梁施工軟土地基處理的過程中，高壓噴射注漿法是對軟土地基進(jìn)行硬化處理最為常見的方法。高壓噴射注漿施工的主要流程為先利用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔工作，并對鉆孔的垂直度進(jìn)行嚴(yán)密控制；其后將旋噴管插入鉆孔內(nèi)，同時(shí)應(yīng)將射水施工與插管同時(shí)進(jìn)行，并控制射水壓力不超過1MPa，從而避免噴嘴堵塞。當(dāng)旋噴管插入到達(dá)一定的深度要求之后就可以展開旋噴作業(yè)，通過高能量的漿液破壞土體的原有結(jié)構(gòu)，進(jìn)而重新將土體與漿液攪拌混合、重新排列，形成新的固結(jié)體。同時(shí)，在采用高壓噴射注漿法的過程中，如果土體的滲透性較強(qiáng)，可以在漿液中加入適量的三乙醇胺或氧化鈣加快土體凝結(jié)的速度。為避免噴嘴出現(xiàn)堵塞問題，要對旋噴施工的流程以及漿液流量加以控制，通常應(yīng)先進(jìn)行深層旋噴再提升旋噴管，提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高以后就可以結(jié)束旋噴作業(yè)。

3.2.3 強(qiáng)夯法

在處理軟土地基的過程中，強(qiáng)夯法屬于工程技術(shù)較為簡單的一種，即通過8～30t的重錘砸實(shí)地面，以實(shí)現(xiàn)壓實(shí)地基的目的。在使用強(qiáng)夯法處理軟土地基的同時(shí)，現(xiàn)場施工人員應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)降低土壤的含水率，從而避免土壤因水的浸漬作用性能發(fā)生改變，以至于強(qiáng)夯法無法發(fā)揮其應(yīng)有的成效。通常情況下，人工填土以及黏性黃土淤泥質(zhì)土體等更加適用于強(qiáng)夯法，同時(shí)應(yīng)先進(jìn)行砂石換填以提高強(qiáng)夯的質(zhì)量。另外，在強(qiáng)夯法的基礎(chǔ)上還可以延伸出強(qiáng)夯置換法，即先利用直徑在1.0～1.6m的重錘把軟土排開，再向內(nèi)回填碎石等粗顆粒材料，進(jìn)而形成更穩(wěn)定的復(fù)合地基，使得土層的緊實(shí)程度可以公路橋梁的施工要求，大大降低發(fā)生安全事故的概率[3]。

3.2.4 排水固結(jié)技術(shù)

軟土地基的含水量較高，因此需要借助排水固結(jié)法以改善軟土地基不穩(wěn)的情況。排水固結(jié)技術(shù)主要是通過在軟土地基附近建造豎向排水井，進(jìn)而通過加壓、抽氣抽水等工作有效穩(wěn)定地基的結(jié)構(gòu)。排水固結(jié)技術(shù)的使用可以大大增強(qiáng)地基土抗剪強(qiáng)度以及地基的承載力，進(jìn)而為提高地基的固結(jié)速度提供保障?，F(xiàn)階段，沙井堆載預(yù)壓法與降水預(yù)壓法是排水固結(jié)技術(shù)中最常見的兩種，其中沙井堆載預(yù)壓法主要適用于透水性較小的飽和黏性軟土地基；而降水預(yù)壓法則是通過抽取地下水來達(dá)到地基預(yù)壓效果。但由于這種方法不適用于對地基處理要求較高的情況，所以應(yīng)用得并不廣泛。

3.2.5 加筋地基法

加筋地基處理方法也是處理軟土地基的有效方法之一，該方法的主要原理是把地基下面的軟土層挖空，在其中鋪設(shè)加筋墊層，進(jìn)而使得加筋墊層可以充分發(fā)揮其抗壓性能強(qiáng)的作用，提升地基的承載力。通常情況下，加筋墊層的原材料為土工合成材料、粗砂以及石子等，首先先進(jìn)行30cm厚的砂礫墊層鋪設(shè)；其次在上面鋪筑經(jīng)緯雙向同強(qiáng)有紡工布；再次鋪設(shè)厚度控制在25cm以上的砂礫墊層；最后在砂礫墊層上鋪筑鋼塑格柵，并依據(jù)填土的高度鋪筑進(jìn)行鋪設(shè)。加筋地基法的使用不僅可以顯著提升軟土地基的穩(wěn)定程度，還以延長公路橋梁施工的壽命，減少不穩(wěn)定因素對工程項(xiàng)目產(chǎn)生的不利影響。

4 軟土地基施工技術(shù)的實(shí)際案例分析

4.1 工程概況分析

某公路全長約24.581km，在建設(shè)大壩河中橋的過程中發(fā)現(xiàn)橋梁施工存在軟土地基問題，為進(jìn)一步提高橋梁建設(shè)的安全質(zhì)量以及軟土地基的處理水平，施工技術(shù)人員需要在充分結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)的基礎(chǔ)上選擇最為科學(xué)的軟土地基處理技術(shù)，最大限度避免安全事故的發(fā)生。

4.2 表層排水與鋪設(shè)砂墊層

軟土地基的含水量較高，因此應(yīng)采取有效的排水措施以提高橋梁工程的整體質(zhì)量。一方面應(yīng)完成排水溝的開挖施工，并控制其斷面在0.5m左右、深度在0.5～1m之間。另一方面要考慮排水溝的設(shè)置位置，從而與施工現(xiàn)場的實(shí)際情況相符合。另外，在軟土地基鋪設(shè)砂墊層可以有效提升其穩(wěn)定性，通常情況下砂層的厚度在0.6～1m，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制砂墊層材料的含泥量使其保持在3%～5%的范圍內(nèi)。

4.3 預(yù)壓負(fù)荷試驗(yàn)

預(yù)壓負(fù)荷試驗(yàn)是是提升軟土地基穩(wěn)定性與安全性的重要措施，通過實(shí)際的動態(tài)監(jiān)測，該軟土地基施工工程在24h之內(nèi)的平均沉降值控制在1%以內(nèi)，72h之內(nèi)的沉降值控制在5mm以內(nèi)，因此該路基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足相應(yīng)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。

5 總結(jié)

綜上所述，要想提高公路橋梁施工建設(shè)的安全質(zhì)量，就要進(jìn)一步加強(qiáng)對軟土地基問題處理技術(shù)的探討。在實(shí)際的施工過程中，應(yīng)準(zhǔn)確意識到軟土地基會給公路橋梁項(xiàng)目施工帶來的沉降與損壞的問題，進(jìn)而及時(shí)提出合理的工程建設(shè)方案，加強(qiáng)對相關(guān)工藝流程以及真空預(yù)壓、高壓噴射注漿、排水固結(jié)技術(shù)以及加筋地基法等軟土地基處理技術(shù)的探討，從而通過實(shí)踐和總結(jié)有效減少軟土地基對路橋工程產(chǎn)生的病害。