橋梁工程對軟土地基的施工處理研究

李德坤

（煙臺市環(huán)境衛(wèi)生管理中心，山東煙臺264000）

0 引言

在橋梁工程建設(shè)中，工程地質(zhì)環(huán)境多樣，軟土地質(zhì)便是橋梁工程建設(shè)中遭遇較多的一類情況。因?yàn)闃蛄航ㄔO(shè)多是在河流、山谷、海灣、海峽等區(qū)域，大多數(shù)橋梁工程都是為了跨越水域。由于存在水域，導(dǎo)致橋梁工程所在地容易遭遇軟土地質(zhì)，這就需要采取合理的方法對軟土地基做好處理，為橋梁施工的開展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。工程技術(shù)人員要對癥下藥，結(jié)合工程實(shí)際情況，選擇合理的技術(shù)進(jìn)行施工。

1 軟土地基給橋梁工程帶來的施工影響

軟土地基是一類特殊的地質(zhì)情況，公路行業(yè)相關(guān)規(guī)范對軟土地基的定義比較清晰，是指強(qiáng)度低、壓縮量高的軟弱土層，這類軟弱土層一般本身的質(zhì)地結(jié)構(gòu)比較疏松，或是其中含有大量水分。低強(qiáng)度，是指土層的強(qiáng)度不高，承載力不足，高壓縮量，是指土層在外部力學(xué)載荷作用下，會形成很大的擠壓，在外觀上表現(xiàn)為厚度減小，出現(xiàn)表面下沉、凹陷等情況。軟土地基在不同的地區(qū)會有不同的表現(xiàn)，并不是完全一樣。所以，在實(shí)際的工程建設(shè)中，需要通過實(shí)地勘察，詳細(xì)把握軟土地基的具體情況，然后才能更具針對性地設(shè)計(jì)施工方案。對橋梁工程建設(shè)來說，軟土地基的存在，會為正常施工帶來多方面的影響，需要工程技術(shù)人員對此有充分的認(rèn)識，并采取有效的處理措施。

第一，會給施工活動埋下安全隱患。軟土地基在施工中有一定的不可預(yù)見性，也就是單純依靠視覺觀察無法發(fā)現(xiàn)軟土地基，必須通過專門的地質(zhì)勘查工作，才能掌握軟土地基的具體情況。如果對軟土地基的勘察不全面，數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)，就可能造成設(shè)計(jì)方案存在缺陷，不能完全應(yīng)對軟土地基的實(shí)際情況。若是按照存在缺陷的方案進(jìn)行施工，則極有可能引發(fā)安全事故。

第二，軟土地基的存在會加大施工難度。對橋梁施工而言，地質(zhì)條件不同，施工活動的體現(xiàn)也不同。如果是條件較好的地質(zhì)，往往可以直接施工，無需進(jìn)行地基處理。而對于軟土地基這種不良地質(zhì)，則需要先對地基進(jìn)行相應(yīng)的處理，提高地基整體性能，而后才能進(jìn)行后續(xù)施工。而在很多時(shí)候，軟土地基處理的施工位置有水，需要增加其他的工序創(chuàng)造施工環(huán)境，這就會進(jìn)一步加大施工活動的難度。

第三，增大施工活動的成本支出。相比于正常地質(zhì)條件，軟土地基處理會額外增加一些施工環(huán)節(jié)，這就會額外增加施工成本。不僅如此，軟土地基的存在會提高施工難度，可能延長施工周期，施工周期變長，這也會從設(shè)備、人力等方面增加成本。

2 軟土地基處理施工的常用技術(shù)

在軟土地基的處理方面，在工程實(shí)踐中逐步演化出了很多不同的技術(shù)方式，不同的技術(shù)方式存在不同的特點(diǎn)，適用條件也不同。工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對不同的技術(shù)方式有充分的認(rèn)識和掌握，在實(shí)際工程中能夠結(jié)合具體情況針對性地選擇施工技術(shù)。

2.1 樁技術(shù)

樁技術(shù)是一個(gè)技術(shù)大類，主要包含灌注樁、預(yù)制樁等不同的技術(shù)形式，在工程建設(shè)領(lǐng)域，樁技術(shù)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在軟土地基處理中也有應(yīng)用。如鉆孔灌注樁技術(shù)，該技術(shù)是樁技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的一種，主要是在施工場地進(jìn)行鉆孔，然后在樁孔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠，再灌注混凝土，這樣就可以形成樁體。灌注樁的樁體長度一般達(dá)幾十米，底部直接深入巖層，這樣數(shù)十根、數(shù)百根樁聯(lián)合起來，就能對上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生良好的支撐作用。在軟土地基的處理施工中，鉆孔灌注樁技術(shù)的運(yùn)用較多。通過對一些工程案例的分析可以發(fā)現(xiàn)，鉆孔灌注樁技術(shù)有多方面的技術(shù)優(yōu)勢。一是該技術(shù)的適用范圍比較廣，可以在多種不同地質(zhì)環(huán)境中使用。灌注樁技術(shù)不僅可以在軟土地基中使用，還可以在堅(jiān)硬巖層、破碎地質(zhì)等不同條件下使用。因適用范圍廣，該技術(shù)在建筑項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用。二是灌注樁施工技術(shù)的噪聲、震動等較小。目前，建筑項(xiàng)目施工需要關(guān)注環(huán)保與生態(tài)友好，不論是震動還是噪聲，都會對環(huán)境造成一定程度上的影響。灌注樁的震動和噪聲問題都比較小，體現(xiàn)出了較好的環(huán)保屬性，因此也讓該技術(shù)有了廣闊的應(yīng)用空間。三是灌注樁技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大直徑樁體的施工，可以滿足一些大型、超大型工程建設(shè)的需求，這是預(yù)制柱技術(shù)無法相比的。

2.2 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法也是工程建設(shè)施工中使用較多的一類方法，該方法也被稱為動力固結(jié)法，一般是將重量達(dá)到十幾噸甚至上百噸的重錘，從高處自由落下，對下方土體進(jìn)行夯擊，通過強(qiáng)大的外力載荷作用，讓土地壓縮、密實(shí)，達(dá)到施工要求。強(qiáng)夯法在軟土地基中的運(yùn)用，在條件上存在一定的限制，其主要適用于顆粒粒徑大于0.05mm 的粗顆粒土，如砂土、碎石土、粉煤灰、雜填土、濕陷性黃土等，而對于黏性土與飽和粉土，強(qiáng)夯法就不適用，不會體現(xiàn)出明顯的加固效果。強(qiáng)夯法在施工中一般可以分為連續(xù)夯擊和間歇性夯擊兩種。不論是哪種方式，都需要對具體的夯擊次數(shù)和夯實(shí)深度進(jìn)行計(jì)算，確保能夠夯擊到位，達(dá)到符合標(biāo)準(zhǔn)的加固效果。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在100～200t·m 的夯實(shí)能量作用下，可以產(chǎn)生3～6m 的有效夯實(shí)深度。通過對實(shí)際工程運(yùn)用的觀察發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)夯法具有多方面的技術(shù)優(yōu)勢，如施工簡單、操作方便、適合土質(zhì)情況較多、變形沉降量小、節(jié)省加固原材料、施工成本低等。當(dāng)然，強(qiáng)夯法也存在一定的不足，即噪聲和震動問題明顯，重錘夯擊地面，必然會產(chǎn)生較大的噪聲和震動，因此這種方式不太適合城區(qū)施工，更適用于野外施工。

2.3 擠淤法

擠淤法也是軟土地基處理中的一類常見技術(shù)，根據(jù)擠淤材料的不同，又可以分為片石擠淤、塊石擠淤等不同形式。雖然有不同的形式劃分，但是原理是一致的。具體來說，擠淤法就是將質(zhì)地堅(jiān)硬的材料，如石塊，拋填到軟土地基中，在上邊施加載荷作用，將材料往下擠壓，這樣就可以將軟土地基中的軟弱材料擠壓出來，然后用挖機(jī)挖出即可。這樣的擠壓過程相當(dāng)于材料置換，也就是用拋填的質(zhì)地堅(jiān)硬的材料，置換軟土地基中的軟弱土層，從而達(dá)到加固軟土地基的目的。擠淤法和換填法有異曲同工之妙，核心本質(zhì)都是發(fā)生材料的交換，但擠淤法的施工量更小，不需要將軟弱土層全部挖出，直接擠壓即可[1]。

3 橋梁施工軟土地基處理的具體技術(shù)應(yīng)用

處理橋梁工程中的軟土地基，能夠使用的技術(shù)形式有很多。接下來主要圍繞鉆孔灌注樁技術(shù)，對軟土地基處理施工的具體技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析。

3.1 工程概況

在某地一個(gè)高速公路項(xiàng)目中，涉及8 座橋梁的建設(shè)，這8 座橋梁均遭遇了軟土地基情況，為了加固軟土地基，采取鉆孔灌注樁技術(shù)進(jìn)行處理，8 座橋梁一共設(shè)計(jì)了199 根樁體，其中有94 根位于水中。在樁體直徑方面，有三類不同直徑的狀態(tài)，分別是1.5m、1.8m和2m，混凝土等級為C25。

3.2 施工準(zhǔn)備

應(yīng)用鉆孔灌注樁技術(shù)，需要在施工前先做好一系列準(zhǔn)備工作。

第一，搭建鉆孔平臺。應(yīng)用鉆孔灌注樁技術(shù)需要通過鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，因此需要搭建好作業(yè)平臺。在該工程中，由于樁體直徑大，更需要搭建起穩(wěn)定的平臺，確保鉆孔施工可靠。尤其是對于水中部分的樁體，需要設(shè)置圍堰，排除水流，創(chuàng)造施工條件。搭設(shè)鉆孔平臺時(shí)，要確保平臺水平，鉆機(jī)鉆頭豎直朝下。

第二，制備泥漿。在鉆孔灌注樁施工中，為了在鉆孔過程做好對孔壁的保護(hù)，還需要使用泥漿進(jìn)行護(hù)壁。泥漿一般由黏土、水和添加劑混合制作而成，制備過程中需要控制好黏土塑形、水的pH 值等，同時(shí)要注意控制黏土的粒徑。此外，泥漿需要施工開始前制備好。

第三，做好測量放樣。由于該工程設(shè)計(jì)中灌注樁數(shù)量較多，在施工之前，需要結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，依靠測量儀器，在施工現(xiàn)場進(jìn)行測量定位，確定樁體點(diǎn)位，然后放樣做好標(biāo)記。

第四，埋設(shè)護(hù)筒。為了確保樁孔鉆孔施工的質(zhì)量，還需要埋設(shè)護(hù)筒。因?yàn)闃扼w直徑大，加上軟土地基的影響，在鉆孔過程中很容易對周圍土層形成擾動，影響鉆孔質(zhì)量。這就需要埋設(shè)護(hù)筒，規(guī)制鉆孔施工，阻隔其對周圍土層的影響。護(hù)筒內(nèi)徑需大于樁體直徑200mm，護(hù)筒頂部要超過施工平臺30～50cm，并保持護(hù)筒和樁體的中心線重合。

第五，制備混凝土。施工工程中需要使用大量混凝土，這些混凝土材料也需要事先制備好。這就需要聯(lián)系專業(yè)的攪拌站，做好配合比設(shè)計(jì)，并嚴(yán)格依照配合比制備混凝土。

3.3 鉆孔作業(yè)

做好相關(guān)準(zhǔn)備工作后，進(jìn)入正式的施工環(huán)節(jié)，鉆孔施工是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鉆孔作業(yè)主要分為鉆孔和清孔兩個(gè)環(huán)節(jié)。

第一鉆孔。鉆孔施工開始前，需要先檢查鉆機(jī)，校正鉆機(jī)的參數(shù)，確保鉆機(jī)狀態(tài)處于正常情況。然后，鉆機(jī)操作人員進(jìn)入平臺，開啟泥漿泵，將泥漿灌入護(hù)筒內(nèi)為護(hù)壁打下基礎(chǔ)。之后，低速開動鉆機(jī)，一般控制在正常速度的1/3，以低速讓鉆頭逐步進(jìn)入土層，并保持穩(wěn)定。鉆頭進(jìn)入1m 深度之后，再提高轉(zhuǎn)速，逐步達(dá)到正常速度。需要注意的是，在鉆孔施工過程中并不是一直往下鉆，而是需要和提鉆結(jié)合，也就是向下鉆進(jìn)一定距離，就往上提鉆，將鉆頭切削的土體帶出來，再往下鉆進(jìn)。這樣做的目的在于盡可能清除切削的土體，減少磚孔內(nèi)的泥渣。不僅如此，在鉆孔施工的全過程中，需要時(shí)刻保持對傾斜度的監(jiān)測與控制，要將傾斜度控制在1% 以內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)傾斜度偏大，要及時(shí)調(diào)整。

第二清孔。鉆孔過程會導(dǎo)致樁孔內(nèi)產(chǎn)生大量泥渣，因此要做好清孔施工。清孔之前，要先對樁孔進(jìn)行測量，如深度、孔徑等，確保轉(zhuǎn)孔尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。清孔施工主要是清理孔內(nèi)的泥渣，孔底殘?jiān)穸刃枰刂圃?0mm 以后。

3.4 安置鋼筋籠

灌注樁樁體的主體結(jié)構(gòu)是鋼筋籠，由于該工程的樁體直徑大，相應(yīng)的鋼筋籠的直徑也很大，整體重量較大，因此無法實(shí)現(xiàn)整體加工，需要進(jìn)行分段制作。事先在預(yù)制場分段制作鋼筋籠，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，通過焊接方式進(jìn)行組裝。之后，利用起吊設(shè)備，將鋼筋籠吊起放入樁孔。吊裝操作應(yīng)選在無風(fēng)條件下進(jìn)行，避免鋼筋籠在吊裝過程中出現(xiàn)晃動，并且要固定好鋼筋籠。吊裝時(shí)，要找出鋼筋籠中心，并根據(jù)護(hù)樁找出樁位中心，保證鋼筋籠定位時(shí)鋼筋籠中心與樁位中心重合。將鋼筋籠完全放置到樁孔內(nèi)以后，利用焊接方式固定鋼筋籠，為后續(xù)環(huán)節(jié)的施工提供保障。

3.5 灌注混凝土

灌注混凝土是最后的施工環(huán)節(jié)，需要將大量混凝土灌注到樁孔內(nèi)和鋼筋籠一起形成樁體。一般采用泵送的方式進(jìn)行灌注[2]。這需要搭建灌注平臺，做好導(dǎo)管安設(shè)。導(dǎo)管一端連接泵設(shè)備，另一端伸入樁孔內(nèi)。導(dǎo)管從鋼筋籠中間穿過，豎直向下接近孔底，距離孔底50cm 即可。開啟設(shè)備，利用泵送，通過導(dǎo)管將混凝土注入孔內(nèi)。需要注意，在將混凝土注入孔內(nèi)的同時(shí)，要相應(yīng)提升導(dǎo)管，讓混凝土液面和導(dǎo)管之間始終保持50cm 的距離?；炷凉嘧⑹┕ひ獙?shí)現(xiàn)超灌，超出標(biāo)高50～100cm。凝結(jié)之后，直接鏟除超過標(biāo)高的部分即可。此外，灌注混凝土施工時(shí)要確保勻速，盡可能保證一次成型，這樣灌注樁的整體性能會更好，能夠達(dá)到更高的成樁質(zhì)量。

4 結(jié)語

在橋梁工程施工中，軟土地基問題會給施工造成一些影響。為了有效處理軟土地基，可以有效應(yīng)用鉆孔灌注樁技術(shù)，以有效改善軟土地基問題，為上部橋梁結(jié)構(gòu)提供有力支撐。