公路橋梁施工中軟土地基施工技術(shù)的應(yīng)用分析

李松松

（撫州贛東公路設(shè)計(jì)院有限公司，江西 撫州 344000）

0 引言

公路橋梁工程是我國交通領(lǐng)域內(nèi)重要的交通運(yùn)輸方式，施工單位在橋梁工程項(xiàng)目建設(shè)中常會(huì)遇到一些軟土地基問題。因軟土地基本身的特殊性、不穩(wěn)定性，處理不到位會(huì)產(chǎn)生各種路基塌陷和裂痕等質(zhì)量問題，會(huì)對(duì)道路整體質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。施工單位應(yīng)將路基作為整個(gè)施工的核心任務(wù)，了解軟土路基的特點(diǎn)和危害性，科學(xué)選擇施工技術(shù)方法，靈活操作，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定可靠的方案和對(duì)策，從而提高軟土地基的穩(wěn)固性。

1 軟土地基的概述和特點(diǎn)

1.1 概述

軟土地基是由較為松軟的不同土質(zhì)組合而成的地基類型，其承載力和透水性較差、含水量大，主要以黏土、粉砂為主，含沙量和含水率較高，在外力和內(nèi)部作用下容易出現(xiàn)壓縮變形的問題，導(dǎo)致硬度、強(qiáng)度降低。此外，軟土地基還具有抗剪性能差、荷載性能弱等缺點(diǎn)。對(duì)于軟土地基需采用科學(xué)的施工技術(shù)方法進(jìn)行處理，改變其性能，提高強(qiáng)度和硬度、承載力和穩(wěn)定性等，確保公路橋梁工程項(xiàng)目在施工建設(shè)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降、地基結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、路面塌陷等問題；確保橋梁施工安全，在項(xiàng)目建設(shè)完成后可以順利投入運(yùn)營中。施工單位需根據(jù)軟土地基的特點(diǎn)、類型、技術(shù)規(guī)范和施工要求等，科學(xué)采用軟土地基施工技術(shù)和方法，制定可靠的對(duì)策，提高公路工程的整體質(zhì)量和水平[1]。

1.2 特點(diǎn)

第一，含水量較高。因軟土是由黏土顆粒物及淤泥等成分組成，內(nèi)部存在較大的空隙，且土質(zhì)中的有機(jī)物組成的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中主要表現(xiàn)為絮狀結(jié)構(gòu)。一般來說，軟土路基含水量為40%～70%，其自身性能和外部重力會(huì)在剪力作用下導(dǎo)致軟土出現(xiàn)各種變形問題，容易出現(xiàn)固結(jié)式沉降問題，影響公路橋梁的通行安全。

第二，抗剪性能差。軟土地基自身的抗剪切性能差，土層容易發(fā)生變形，這也是軟土地基常見的病害問題。通過對(duì)以往公路橋梁工程施工數(shù)據(jù)信息分析后發(fā)現(xiàn)，未對(duì)軟土路基充分排水，會(huì)使其抗剪強(qiáng)度降低，軟土路基內(nèi)摩擦角變大。

第三，荷載能力低。大多數(shù)的軟土地基都有松散的土層或間隙較大的土層。此類土層很難承受較強(qiáng)的壓力；與普通的土層不同，軟土地基不能一直保持原有的形態(tài)，坍塌、裂縫等問題時(shí)常發(fā)生。路基出現(xiàn)此類問題會(huì)帶動(dòng)道路橋梁同樣出現(xiàn)坍塌、偏移等問題，會(huì)嚴(yán)重影響施工質(zhì)量和進(jìn)度[2]。

第四，荷載性能。軟土路基的荷載性能直接關(guān)系著橋梁工程的整體安全和穩(wěn)定、道路橋梁運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定。因?yàn)檐浲恋鼗旧砗奢d性能差，會(huì)嚴(yán)重影響道路橋梁工程的通行安全和穩(wěn)定，影響后期正常運(yùn)營，導(dǎo)致道路橋梁工程無法有效發(fā)揮自身的作用。在后期運(yùn)營中，因車輛荷載和外部壓力導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)承擔(dān)較大的荷載壓力，易發(fā)生沉降和變形等質(zhì)量隱患問題。

第五，其他性能。一是高壓縮性能。因軟土地基本身的空隙大、含水量大，土質(zhì)中含有一些可燃性氣體、微生物、有機(jī)物等物質(zhì)，這些物質(zhì)混合分布導(dǎo)致土地壓縮性強(qiáng)。二是透水性能差。地基土層是垂直分布的，透水性差，采用傳統(tǒng)的排水固結(jié)施工技術(shù)難以保證軟土地基施工活動(dòng)順利進(jìn)行。三是不均勻性。在軟土地基中還存在一些透鏡體，會(huì)使各個(gè)土層水平方向和垂直方向存在沖突，土層體之間不穩(wěn)固，容易在公路橋梁工程項(xiàng)目中出現(xiàn)不均勻沉降的問題[3]。

2 公路橋梁施工中軟土地基施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1 表層處理

在軟土地基施工前，施工單位需要根據(jù)地基的特點(diǎn)對(duì)表層進(jìn)行處理，比如雜物和水分，在處理前需要先采用砂土材料在路基中設(shè)置一定厚度的砂墊層，并在墊層中加入穩(wěn)定劑，擠壓出多余的水分，減少后期地基不均勻沉降問題的發(fā)生，提高地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，如圖1所示。

圖1 軟土地結(jié)構(gòu)圖

施工人員在處理土體的表層時(shí)需要明確以下技術(shù)要點(diǎn)：第一，對(duì)于地基中含水量較大的黏性土和粉質(zhì)土層，應(yīng)先在土層中間開挖一條可以排水的溝渠，及時(shí)排出地基土層中的水分。第二，采用具有一定滲透效果的土質(zhì)，替換原有透水性不好的地基土層，在排出多余水分的同時(shí)還可以提高地基的穩(wěn)固性。第三，根據(jù)公路橋梁工程地基表層處理要求和技術(shù)規(guī)范，嚴(yán)格選擇材料敷設(shè)墊層，提高地基的排水效率和質(zhì)量。第四，分析地基表層的特點(diǎn)和問題，在設(shè)置排水溝時(shí)避免對(duì)地基表層產(chǎn)生不利影響，可根據(jù)排水情況及時(shí)疏通管道，避免堵塞管道。一般情況下，可以在排水溝渠中或者管道中設(shè)置過濾器，確保表層排水工作順利進(jìn)行。

2.2 挖除淤泥

第一，在開挖軟土路基中的淤泥前，施工人員應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求在路基兩側(cè)開挖、設(shè)置排水溝槽，及時(shí)排出地基中多余的水分，有效降低地下水位；排出地表積水，對(duì)軟土地基進(jìn)行晾曬處理。期間，需在路基一側(cè)修筑施工便道，挖除的淤泥及時(shí)采用專用運(yùn)輸車，沿著運(yùn)輸通道運(yùn)出現(xiàn)場(chǎng)，避免堆積對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境造成影響。第二，在淤泥開挖過程中需要根據(jù)深度和厚度要求，采用挖掘機(jī)同時(shí)作業(yè)，由自卸式車輛負(fù)責(zé)外運(yùn)，提高開挖效率和質(zhì)量。在淤泥挖除后，需人工及時(shí)對(duì)土層表面進(jìn)行整平處理，并在路基兩側(cè)挖設(shè)排水溝來排除基底表面的積水，避免影響作業(yè)質(zhì)量。對(duì)于一些無法及時(shí)排出的水可用水泵抽出，保證基底質(zhì)量符合要求[4]。

2.3 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法也是一種常見的軟土地基處理方法，即依靠軟土地基本身的承載力，在土層之間垂直方向設(shè)置排水井，促使土層中的水分可以通過土壤的空隙排出，以此降低空隙，提高地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性。該技術(shù)方法可以有效解決公路橋梁工程項(xiàng)目中的軟土地基不均勻沉降問題，提高地基本身的穩(wěn)固性。具體操作流程：第一，在地基中設(shè)置砂墊層，確保在短時(shí)間內(nèi)及時(shí)排出地基中的水分?？梢赃x擇粗砂等土質(zhì)材料，嚴(yán)格控制砂墊層的含泥量，確保該墊層中沒有雜質(zhì)，有效控制砂墊層的厚度，加強(qiáng)監(jiān)管和控制。第二，科學(xué)設(shè)置沙井結(jié)構(gòu)確保施工作業(yè)順利進(jìn)行。沙井結(jié)構(gòu)可以選擇聚丙烯材料的塑料袋，根據(jù)要求設(shè)置結(jié)構(gòu)，對(duì)于普通砂漿的直徑和厚度均需嚴(yán)格控制，考慮到沙井本身的規(guī)模還需科學(xué)控制直徑。

2.4 填筑壓實(shí)

第一，人們需根據(jù)路基的底面高程采用分層填筑、壓實(shí)的方法計(jì)算路基基底的換填高度和寬度，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)控制填筑壓實(shí)厚度和范圍，在具體填筑的過程中需采用自卸式車輛將填筑材料運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。待推土機(jī)將地基推平后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)趦蓚?cè)修建路拱，并檢測(cè)攤鋪厚度。第二，在采用專門的填筑材料攤鋪時(shí)需科學(xué)控制攤鋪厚度，對(duì)每車填料可以攤鋪的面積進(jìn)行計(jì)算，從兩側(cè)依次向中間進(jìn)行填筑，科學(xué)控制布料的位置、密度、范圍等，并控制攤鋪的速度，保證密實(shí)度和質(zhì)量達(dá)標(biāo)。第三，在填筑完成后，采用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓密實(shí)，需先從中間位置進(jìn)行碾壓，再依次碾壓兩側(cè)。在操作壓路機(jī)時(shí)需先進(jìn)行靜壓，在碾壓兩次后需調(diào)至弱振，確保碾壓度符合要求[5]。

2.5 CFG樁成樁質(zhì)量檢驗(yàn)

在軟土地基處理中也可以設(shè)置CFG樁，對(duì)成樁質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，一般可以采用小應(yīng)變檢驗(yàn)法和靜載試驗(yàn)檢驗(yàn)法。前者是隨機(jī)抽選軟土地基，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)CFG樁進(jìn)行檢驗(yàn)，具體可對(duì)CFG樁的長度、直徑、傾斜度、完整性、縮徑等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，以此把握CFG樁的特性，最終科學(xué)預(yù)測(cè)斷樁率。影響斷樁的因素多，在檢驗(yàn)的過程中如發(fā)現(xiàn)存在CFG斷樁問題，則需要根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)規(guī)范及時(shí)更換新樁。對(duì)CFG樁單樁承載力進(jìn)行檢測(cè)，確保CFG樁單樁承載力符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求。在檢驗(yàn)時(shí)以靜載試驗(yàn)的方式，選擇一定數(shù)量的樁，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求設(shè)置施工點(diǎn)，有效控制檢測(cè)數(shù)量，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果檢測(cè)發(fā)現(xiàn)CFG樁的單樁承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則表明施工效果顯著，可滿足道路橋梁工程施工要求。

2.6 科學(xué)設(shè)置粉噴樁和攪拌樁

在公路橋梁軟土地基施工中，還需要科學(xué)設(shè)置粉噴樁結(jié)構(gòu)，以此來提高軟土地基的穩(wěn)固性，有效保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。通過將水泥和石灰粉等材料根據(jù)一定的比例進(jìn)行配置調(diào)和，并加入一定量的固化劑，使地基中的軟土物質(zhì)和水泥物質(zhì)、石灰粉等充分混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，促使軟土地基中的土層固結(jié)硬化，最終實(shí)現(xiàn)提高軟土地基的穩(wěn)定性的目的。該操作方法價(jià)格低、效果顯著，可應(yīng)用于黏土性質(zhì)的軟土地基類型中施工。攪拌樁體和粉噴樁有著很大的不同，兩者的差異主要體現(xiàn)在攪拌過程中。攪拌式樁體需采用專門的機(jī)械設(shè)備，選擇地基深層位置中的軟土物質(zhì)和水泥材料進(jìn)行混合、均勻攪拌，使軟土地基物質(zhì)和水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高地基的硬化程度，最終保證公路橋梁工程地基的穩(wěn)固性，提高地基的承載力。該技術(shù)方法主要應(yīng)用于一些含水量較大的土層地基加固作業(yè)中，在具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)范和要求進(jìn)行[6]。

3 公路橋梁施工中軟土地基施工技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1 加強(qiáng)人員培訓(xùn)

在公路橋梁軟土地基施工技術(shù)應(yīng)用過程中，需科學(xué)發(fā)揮人力資源的作用，由施工人員、技術(shù)人員、管理人員協(xié)同配合開展工作。期間，施工單位需根據(jù)各個(gè)崗位科學(xué)配置高素質(zhì)、能力強(qiáng)的人員，加強(qiáng)人員培訓(xùn)，確保所有人員嚴(yán)格按照秩序、規(guī)范、制度、規(guī)章等要求開展工作。此外，施工單位還需加強(qiáng)對(duì)施工人員行為的監(jiān)管，提高施工人員的綜合素質(zhì)，確保整個(gè)施工活動(dòng)的專業(yè)化、規(guī)范化、系統(tǒng)化，有效降低各個(gè)環(huán)節(jié)的施工風(fēng)險(xiǎn)，確保各個(gè)崗位人員持證上崗。對(duì)于各技術(shù)崗位，還應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，有效發(fā)揮人力資源的優(yōu)勢(shì)和作用，提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

3.2 先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用

軟土路基施工技術(shù)應(yīng)用比較廣泛且較為重要，其缺點(diǎn)也客觀存在，如不加以重視和解決，會(huì)給后續(xù)工程帶來安全隱患。因此，需選擇合適的材料和技術(shù)對(duì)軟土路基進(jìn)行新技術(shù)的探索。在建設(shè)過程中需運(yùn)用到的大型設(shè)備，可通過應(yīng)用新興技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，如一些大型設(shè)備通常都有噪聲比較大的特點(diǎn)，施工單位可依據(jù)新的技術(shù)對(duì)大型設(shè)備進(jìn)行噪聲處理，保證道路橋梁工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展[7]。

3.3 完善管理制度

想要科學(xué)有效地處理軟土地基，提高軟土地基的承載力、硬度、穩(wěn)定性，為公路橋梁工程項(xiàng)目的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)，就需要施工單位建立健全一整套科學(xué)有效的管理制度，包括監(jiān)督管理制度、質(zhì)量檢測(cè)制度、績效考核制度、獎(jiǎng)懲激勵(lì)制度等，以此規(guī)范施工流程和施工人員的行為，確保整個(gè)施工活動(dòng)安全、可靠、有序進(jìn)行。

4 結(jié)語

在對(duì)道路橋梁軟土路基進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)選擇最為適宜的方法，達(dá)到預(yù)期處理效果。應(yīng)加大對(duì)軟土路基處理技術(shù)的研究，優(yōu)化改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)，研發(fā)新技術(shù)，更好地為道路橋梁提供軟基處理服務(wù)。