橋梁施工中軟土路基的處理措施及施工技術(shù)

楊波 梁曉越

（中交三公局第一工程有限公司，北京 100012）

在我國(guó)橋梁工程建設(shè)強(qiáng)度持續(xù)增加的背景下，橋梁工藝操作技術(shù)面臨著更高的實(shí)施要求，在一定程度上為我國(guó)公路橋梁工程工藝操作整體質(zhì)量結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供了支持。但是，當(dāng)前橋梁工藝操作中仍然存在一些不足，相關(guān)不足若無(wú)法得到有效地彌補(bǔ)，就會(huì)給橋梁乃至整個(gè)交通體系建設(shè)埋下極大的安全隱患，并給周邊道路使用者的生命與財(cái)產(chǎn)安全造成較大的威脅?；诖?，從橋梁工藝操作過(guò)程入手，探究軟土路基的處理措施就具有非常重要的意義。

1 橋梁的軟土路基基本情況

某橋梁工藝操作項(xiàng)目合同段具有兩座中型橋梁，其中1 座中型橋梁為K65+892 互通立交橋，為14+22+14m 現(xiàn)澆應(yīng)力連續(xù)箱梁；另外1 座中型橋梁為K65+789 立交天橋，為3×30m 先簡(jiǎn)支后連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，主線橋總長(zhǎng)為158m。同時(shí)工程包括35 道蓋板（箱）涵通道，總長(zhǎng)為1789m。工程工藝操作數(shù)量主要如表1。

表1 某橋梁工藝操作項(xiàng)目數(shù)量

工程合同段為山間盆地，地表多為第四系全新統(tǒng)沖洪積物，微地形地貌表現(xiàn)為I 級(jí)階地、黃土沖溝，地層巖性為卵石層、粉土層。進(jìn)場(chǎng)橋梁通過(guò)兩處農(nóng)田，為K65+800～K65+890、K65+750～K65+790，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘探檢查可知，軟土路基區(qū)域表層為腐殖土，以下為淤積粉質(zhì)黏土，其中腐殖土厚度為62.00cm～98.00cm，淤積粉質(zhì)黏土層厚度在100.00cm 以上。合同段氣候?yàn)榕瘻貛Ъ撅L(fēng)氣候，具有四季分明，冬季時(shí)間長(zhǎng)、夏季時(shí)間短的特點(diǎn)。同時(shí)工程所在地春季季風(fēng)強(qiáng)盛，濕度較小；夏季溫度較高，濕度較大；秋季溫度宜人，冬季寒冷干燥的特點(diǎn)。工程計(jì)劃工期為280 日歷天，質(zhì)量要求達(dá)到國(guó)家現(xiàn)行與工藝操作質(zhì)量驗(yàn)收有關(guān)的規(guī)范要求，并取得驗(yàn)收合格證件。

2 橋梁施工中軟土路基的處理措施

2.1 準(zhǔn)備

在軟土路基操作前應(yīng)準(zhǔn)備足量的機(jī)械設(shè)備，如1 套全站儀、水準(zhǔn)儀，1 臺(tái)性能良好的挖掘機(jī)、1 臺(tái)20t 壓路機(jī)、4 臺(tái)18m3自卸汽車，2 臺(tái)4kw 水泵與2 臺(tái)4kw 污水泵，1 臺(tái)DL210G 推土機(jī)。同時(shí)根據(jù)CFG 樁操作要求，準(zhǔn)備1 套HZS1200 混凝土拌合站，2臺(tái)JS750 強(qiáng)制式拌和機(jī)，1 臺(tái)壓降泵，4 臺(tái)沖擊鉆機(jī)，1 套柴油發(fā)電機(jī)、1 臺(tái)履帶式振動(dòng)沉管樁機(jī)，3 臺(tái)6m3混凝土攪拌運(yùn)輸車，1臺(tái)100t 雙導(dǎo)梁，5 臺(tái)鋼筋切斷機(jī)與鋼筋彎曲機(jī)，8 臺(tái)3m3空氣壓縮機(jī)，4 臺(tái)6m3空氣壓縮機(jī)。

在工藝操作前，利用排水溝引流的手段，對(duì)軟土路基所在區(qū)域進(jìn)行排水處理，促使軟土路基區(qū)段多余水分順利排出道路基區(qū)域外圍[1]。在水分排除之后，沿直線段邊樁，依據(jù)相鄰標(biāo)樁20.00m 的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行邊樁設(shè)置。同理，依據(jù)相鄰邊樁10.00m 的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行曲線段邊樁設(shè)置，并利用紅色油漆進(jìn)行里程樁號(hào)的明確標(biāo)注，保證軟土路基換填斷面幾何尺寸的準(zhǔn)確把控。同時(shí)根據(jù)近似計(jì)算數(shù)據(jù)，進(jìn)行路基邊坡先的測(cè)量、設(shè)置。逐一測(cè)量并記錄每一個(gè)樁位的左線高程、中線高程、右線高程，為每一個(gè)樁號(hào)左側(cè)、右側(cè)路基填筑寬度的計(jì)算提供依據(jù)。為保證邊坡密度、壓路機(jī)械操作安全，可以依據(jù)路基進(jìn)行頂標(biāo)面寬度冗余的設(shè)置，冗余寬度為50.00cm。路基頂標(biāo)面冗余設(shè)置完畢之后，放出邊線點(diǎn)，沿著邊線點(diǎn)灑出白灰，獲得兩條白色邊線，為填筑圍提供有效的指導(dǎo)。

在測(cè)量放邊線之后，沿著從上層到下層、從區(qū)域邊緣向中心推進(jìn)的方針，利用挖掘機(jī)+自卸車，徹底清除軟土路基工藝操作區(qū)段淤積粉質(zhì)黏土以及積水、浮土、腐殖土。需要注意的是，在進(jìn)行基礎(chǔ)下一定深度軟弱土層開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)保留300mm 以上、500mm 以內(nèi)土層，等待換填材料前的一段時(shí)間繼續(xù)開(kāi)挖到換填高程，降低路基開(kāi)挖坑底原狀土層受擾動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，保證路基邊坡土層穩(wěn)定性[2]。

2.2 換填

K65+800～K65+890 區(qū)段軟土處理擬選擇砂礫石換填處理方法，包括現(xiàn)場(chǎng)清理、掘除、換填多個(gè)作業(yè)。其中現(xiàn)場(chǎng)清理作業(yè)量為378512m3，需砍樹(shù)木2648 棵，需挖根2694 棵。路基挖除土方量為742154m3， 填 方 量 為 利 用 土 方501236m3+624151m3，結(jié)構(gòu)物臺(tái)背+錐坡回填灰土92415m3，結(jié)構(gòu)物臺(tái)北+錐坡填沙礫為10684m3。軟土路基5.8%灰土墊層作業(yè)量為62351m3，換填5.8%灰土作業(yè)量為105214m3，回填4.2%灰土作業(yè)量為45150.7m3。而邊溝與排水溝作業(yè)量為2468m3，急流槽作業(yè)量為1462m3，防護(hù)工程作業(yè)量為12523m3。

在路基邊坡土層開(kāi)挖完畢后，由工藝操作者配合監(jiān)理方檢查基坑開(kāi)挖與要求是否一致，開(kāi)挖尺寸是否滿足換填工藝操作要求，基礎(chǔ)承載力是否與設(shè)計(jì)要求達(dá)到一致。確認(rèn)無(wú)誤后，準(zhǔn)備換填料。換填料包括石灰、原土改良土、水，具體要求如表2。

表2 橋梁工藝操作中軟土路基換填料的要求

在材料依據(jù)要求拌合完畢后，可以在同一個(gè)高程上，依據(jù)分層回填的原則進(jìn)行操作。或者依據(jù)規(guī)范將深度不同的基土面設(shè)置為斜坡搭接、臺(tái)階，夯實(shí)連接縫隙位置，從深處到淺處開(kāi)始回填。需要注意的是，連接縫隙位置不得在分層填筑基礎(chǔ)、邊角等關(guān)鍵部位[3]。

在分層回填后，利用前期準(zhǔn)備的小石塊，塞填空隙，保證每層換填料壓實(shí)的均勻度、密實(shí)度與要求相符。進(jìn)而利用前期準(zhǔn)備的重型碾壓機(jī)械，依據(jù)先靜壓兩遍后強(qiáng)力振動(dòng)碾壓七遍的標(biāo)準(zhǔn)，先進(jìn)行四周碾壓，后進(jìn)行中間碾壓。配合灑水操作（換填料過(guò)于干燥），保證上層材料、下層材料結(jié)合良好。在碾壓后，工藝操作者可以配合監(jiān)理方進(jìn)行路基平整度、高程的檢查，及時(shí)進(jìn)行低洼位置填料的補(bǔ)充。

2.3 CFG 樁

K65+750～K65+790 擬采用CFG 樁處理方式。CFG 樁處理作業(yè)面積為44215.5m2，強(qiáng)夯濕陷性黃土作業(yè)面積為205142m2。施工工藝流程如圖1。

圖1 CFG 樁施工工藝流程圖

在工藝操作前，工藝操作者應(yīng)進(jìn)行軟土段清理，根據(jù)要求進(jìn)行底層封閉。在底層封閉完畢后，進(jìn)行樁位的科學(xué)布置，開(kāi)展工藝性試樁，確定工藝操作參數(shù)，如拔管速度、混合料配合比等[4]。進(jìn)而將樁機(jī)水平、穩(wěn)固放置在適當(dāng)位置，調(diào)整樁基套管、地面呈90°（垂直度偏差小于1.00%），在套管上進(jìn)行打設(shè)深度標(biāo)識(shí)，保障軟土加固深度與設(shè)計(jì)要求相符。在這個(gè)基礎(chǔ)上，啟動(dòng)樁機(jī)，留設(shè)3.0s～5.0s 后進(jìn)行沉管操作。在沉管操作時(shí)，應(yīng)著重保障樁機(jī)的穩(wěn)定性，嚴(yán)格防控樁機(jī)位置錯(cuò)開(kāi)、傾斜問(wèn)題。并依據(jù)激振電流下沉1.00m 為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行1 次數(shù)據(jù)記錄，闡明土層轉(zhuǎn)變位置，直至激振電流突變（表明沉管到達(dá)持力層）。

在沉管到達(dá)持力層后，選擇廠拌混合料+混凝土輸送車運(yùn)輸方式，向沉管內(nèi)投放混合料至與物料投入口水平線一致（超灌5.0cm 以上、20.0cm 以下，且樁后浮漿厚度小于20.00cm）。進(jìn)而啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，促使沉管原地保留振動(dòng)10.0s～12.0s，依據(jù)試驗(yàn)沉管拔出速度邊依據(jù)1.3～1.4m/min 的速度振動(dòng)邊拔出沉管。若遇淤泥質(zhì)土，應(yīng)進(jìn)一步調(diào)小拔管速度，嚴(yán)禁反向插動(dòng)操作。全段拔出沉管后，由工藝操作者依據(jù)設(shè)計(jì)要求判斷成樁質(zhì)量。需要注意的是，成樁后設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高度應(yīng)考慮50.00cm～70.00cm（樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高與地表相差較小）、70.00cm～100.00cm（樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高與地表相差較大）的保護(hù)樁長(zhǎng)。確定無(wú)誤后進(jìn)行封頂操作，封頂料為濕潤(rùn)黏土或者粒狀料。封頂后移動(dòng)機(jī)械繼續(xù)下一根樁機(jī)操作。全段操作完畢后進(jìn)行質(zhì)量檢查核驗(yàn)，并依據(jù)要求進(jìn)行碎石墊層的鋪設(shè)。

在CFG 樁完成施工后，應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如表3。

表3 CFG 質(zhì)量驗(yàn)收要求

3 橋梁的軟土路基工藝操作結(jié)果

3.1 換填土工藝操作結(jié)果

換填土工藝操作合格檢測(cè)采用沉降觀測(cè)法，在重型碾壓機(jī)械的配合下完成壓實(shí)次數(shù)，壓實(shí)層頂面穩(wěn)定無(wú)輪跡、下沉現(xiàn)象，且沉降量H≤3.00mm，視為換填層進(jìn)入密實(shí)狀態(tài)，達(dá)到工程合格標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 CFG 樁工藝操作結(jié)果

橋梁軟土路基CFG 樁處理時(shí)，質(zhì)量合格檢測(cè)指標(biāo)為CFG樁樁體密實(shí)度。合格標(biāo)準(zhǔn)為：N63.5≥10 的單樁占總樁段的85.00%以上，7≤N63.5＜10 的占總樁段的14.00%以下，N63.5＜7 的占總樁段的1.00%以下。檢測(cè)方法利用重型動(dòng)力觸探法，檢測(cè)數(shù)量為10 根，得出結(jié)果如表4 所示。

表4 CFG 樁樁體密實(shí)度檢測(cè)結(jié)果（平均值）

如表4 所示，CFG 樁工藝操作與要求相符。

綜上所述，軟土地基是橋梁工藝操作中至關(guān)重要的組成部分，具有壓縮性高、透水性差、承載力小、含水量大的特征，穩(wěn)定性、承載力無(wú)法滿足正常橋梁運(yùn)行要求。因此，橋梁工藝操作者應(yīng)著重關(guān)注軟土路基處理技術(shù)，綜合利用換填、CFG 樁技術(shù)進(jìn)行軟土路基處理，提高橋梁基礎(chǔ)穩(wěn)定性、承載力，為橋梁建設(shè)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展提供保障。