道橋施工中軟基加固技術(shù)的應(yīng)用

馬進(jìn)濤

（甘肅省康縣交通運(yùn)輸局，甘肅 康縣 746500）

0 引言

針對(duì)道路橋梁施工，因工程所在區(qū)域的土壤質(zhì)量存在較大差異，在軟基加固過(guò)程中，如果沒(méi)有采取相應(yīng)的措施，會(huì)影響到工程的穩(wěn)定性。如果地質(zhì)較為松軟，且會(huì)發(fā)生不均勻沉降，必須做好軟基加固處理，以保證施工質(zhì)量。

1 道橋工程軟基加固的重要意義和處理原則

當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，汽車(chē)的數(shù)量逐步增加，為人民的日常出行帶來(lái)了方便，但這也對(duì)道橋建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求。只有道橋工程的安全性達(dá)標(biāo)，車(chē)輛安全可靠的運(yùn)行才能得到最大程度的保證。軟基是道橋工程中的重要組成部分，軟基的承載能力關(guān)乎道橋的運(yùn)營(yíng)安全程度，因此，保證道橋工程中軟基工程的施工質(zhì)量尤為重要。軟基工程的專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)、工程復(fù)雜，且施工面大，在實(shí)際工程中還難免會(huì)碰到軟基，若處理不當(dāng)，可能導(dǎo)致基礎(chǔ)的承載力不足，易造成軟基坍塌、沉降等問(wèn)題，這不僅會(huì)影響道橋工程整體的安全性與穩(wěn)定性，后期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中也會(huì)對(duì)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。為此，需要采用合理的加固技術(shù)對(duì)軟基進(jìn)行治理，這樣既能有效避免質(zhì)量問(wèn)題和安全事故，還能有效降低后期的維修保養(yǎng)成本，使道橋工程的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益得到最大程度的發(fā)揮，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)公路運(yùn)輸事業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

道橋工程軟基的處理方法多樣，不同的施工方法有其各自的優(yōu)點(diǎn)和缺陷。處理軟基時(shí)，需要根據(jù)工程所在地區(qū)的地形、地貌等因素以及環(huán)境保護(hù)、施工成本等因素，合理選擇處理方法。道橋工程中的軟基處理是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)軟基處理方案時(shí)，需要根據(jù)工程的各方面因素確定相應(yīng)的處理方法，其間須充分考慮建設(shè)項(xiàng)目與周?chē)h(huán)境的關(guān)系，對(duì)工程建設(shè)的工期和能源消耗等因素也要進(jìn)行分析，只有對(duì)施工過(guò)程中所涉及的所有資源、影響因素等進(jìn)行全面分析，才能確保工程順利進(jìn)行。此外，要制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，保證能夠及時(shí)、有效地處理施工過(guò)程中出現(xiàn)的意外情況。在道橋工程軟基處理中，確定工程參數(shù)也是十分關(guān)鍵的一點(diǎn)，為確保工程施工質(zhì)量，必須結(jié)合工程所在地的地質(zhì)特點(diǎn)，事先掌握土壤的分布規(guī)律，對(duì)影響軟基的因素進(jìn)行計(jì)算和分析，進(jìn)而合理設(shè)置工程參數(shù)。

2 軟基施工特點(diǎn)

第一，受外部環(huán)境影響較大。在道橋建設(shè)中，地理位置、水文狀況、自然環(huán)境等因素上的差異，在一定程度上會(huì)影響到軟基的施工進(jìn)程。如臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)降雨、溫度等，會(huì)使結(jié)構(gòu)材料性能出現(xiàn)變化，從而影響到道橋的安全性以及可靠程度。

第二，孔隙較大，含水量較高。在進(jìn)行軟基施工過(guò)程中，施工人員要充分了解軟基內(nèi)的水分含量高，而由此會(huì)出現(xiàn)明顯的孔隙問(wèn)題。除此之外，還會(huì)受到軟基自身因素的影響，由于軟弱的土壤，如黏土、粉質(zhì)的土壤常附著負(fù)電荷，而空氣內(nèi)的濕氣會(huì)被吸附于土壤中，這就會(huì)提升土壤彈性，進(jìn)而加大土壤的孔隙。

第三，抗剪強(qiáng)度較低。軟基結(jié)構(gòu)較為疏松，顆粒間會(huì)出現(xiàn)明顯的孔隙，導(dǎo)致抗剪性能變差，長(zhǎng)此以往無(wú)法承受過(guò)往車(chē)輛的重量，只要超出極限承載力，就會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降，最終引發(fā)路面變形問(wèn)題。

3 道橋工程軟基加固技術(shù)的應(yīng)用

3.1 軟基換填技術(shù)

軟基換填即相關(guān)人員將原本的土壤替換成質(zhì)地較硬的土壤。這是一種較為普遍的加固技術(shù)，其工作原理單一，操作便捷，在我國(guó)公路橋梁工程中得到了推廣和應(yīng)用。軟基換填技術(shù)不可避免地要使用到質(zhì)地較硬的砂土，同時(shí)還要求該砂土具備很高的透水性，因此在實(shí)際應(yīng)用中，要注意如下幾個(gè)方面：其一，挖掘松軟基壤同時(shí)完成填充工作，提升砂石滲透性以及硬度，另外要及時(shí)更換松軟基壤。其二，在軟基中，剪力是最大的危害。通過(guò)挖掘機(jī)械予以開(kāi)挖是為了大幅度提升抗剪力，進(jìn)而加強(qiáng)基礎(chǔ)強(qiáng)度。在道橋施工中難免會(huì)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，但采用這種方法，可以在一定程度上緩解沉降出現(xiàn)的狀況。

3.2 粉煤灰碎石樁加固技術(shù)

目前，在國(guó)內(nèi)道橋工程中，普遍采用粉煤灰碎石樁加固技術(shù)，而隨著該技術(shù)的逐步完善，當(dāng)下已達(dá)到較為成熟階段。該工藝用于軟基的原料包括砂礫、粉煤灰、水泥、石屑以及水分等等，相關(guān)人員可依據(jù)既定比重進(jìn)行調(diào)配。將混合好的原料制作成高強(qiáng)度混凝土，再通過(guò)機(jī)械設(shè)施將它們同軟黏土混合在一起，在軟基上構(gòu)成復(fù)合墊層，進(jìn)而有效提升軟基的承載力。粉煤灰碎石樁加固技術(shù)工藝單一、造價(jià)偏低，因此，在軟基中采用粉煤灰碎石樁技術(shù)，不僅可以契合軟基項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，對(duì)提升工程效率和縮短工期都有很大幫助。除此之外，其原材料污染程度較低，能夠順應(yīng)可持續(xù)性發(fā)展趨勢(shì)。但是，該技術(shù)也存在一定的局限性，尤其是在集料比例不合理的情況下，會(huì)導(dǎo)致混凝土以及軟基混合堵塞泵管，引發(fā)泵管破裂，進(jìn)而對(duì)工程的正常進(jìn)行造成很大影響。因此，施工單位在選用補(bǔ)強(qiáng)工藝的過(guò)程中，還需要科學(xué)調(diào)配混凝土，預(yù)防質(zhì)量及安全隱患。

3.3 開(kāi)挖換填技術(shù)

該方法與軟基置換法具有一定統(tǒng)一性，即先開(kāi)挖軟基，再利用具有較高硬度和強(qiáng)度的材料進(jìn)行回填，以達(dá)到較好的加固效果。開(kāi)挖換填可以劃分兩類(lèi)，即局部更換與完全更換。在采用全換填法時(shí)，必須保證施工深度在3m 以上，超過(guò)3m 就需要進(jìn)行局部回填，這樣可以縮短工程工期，達(dá)到更好的效果。

3.4 深層處理技術(shù)

其一，采用預(yù)壓力。深層處理技術(shù)一般是在高速公路上進(jìn)行，施工重點(diǎn)在于軟基的深度，該技術(shù)的應(yīng)用范圍廣、造價(jià)低，效果俱佳。但其也有不足之處，例如填土計(jì)算耗時(shí)較長(zhǎng)，當(dāng)計(jì)算出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，很可能造成工期的延遲。其二，采用復(fù)合工藝技術(shù)。其中包括混合混凝土的樁基，在采用該技術(shù)時(shí)，還需要全面考量水泥屬性，注意拌和，保證拌和充分，并在軟基位置掩蓋一定數(shù)量的水泥。然后，等水泥不斷硬化。除此之外，還可采取固土樁技術(shù)，它的作用在于將土樁的上部作為支撐點(diǎn)，增強(qiáng)土樁的強(qiáng)度。再將處理好的土樁應(yīng)用于軟基，以確保其整體的作用，保證軟基的整體穩(wěn)定。

3.5 預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)

在進(jìn)行軟基加固時(shí)，通常采用預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)。應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)，施工人員就可以根據(jù)打樁的具體位置進(jìn)行定位和測(cè)量，這對(duì)整個(gè)工程的施工質(zhì)量有一定影響。完成該環(huán)節(jié)后，需要設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志，從而在實(shí)施過(guò)程中提高工程的總體質(zhì)量。采用該項(xiàng)技術(shù)可以很好地改善土壤的軟化狀況，有效控制孔隙的問(wèn)題。盡管該技術(shù)具備諸多優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也存在一定的局限性，比如在使用過(guò)程中，其所耗費(fèi)的時(shí)間及材料較多，很容易出現(xiàn)局部沉降，從而對(duì)整個(gè)道橋的使用壽命產(chǎn)生不利的影響。

4 軟基加固施工工藝

4.1 表層排水法

采用表層排水技術(shù)進(jìn)行道橋工程軟基施工，可取得較好的施工效果。具體做法如下：在軟基填筑前先進(jìn)行排水，在軟基處開(kāi)槽，將過(guò)量的水導(dǎo)入溝內(nèi)，再沿溝排出，如此，有助于降低軟基含水量，確保軟基土壤結(jié)構(gòu)愈發(fā)緊密。挖槽前，施工人員應(yīng)進(jìn)行實(shí)地勘察，并依據(jù)勘察結(jié)果進(jìn)行挖槽，避免對(duì)周邊地質(zhì)環(huán)境帶來(lái)不良影響。適當(dāng)控制溝道截面，通常溝道寬度為50cm，深度為50～100cm。如需在溝槽內(nèi)設(shè)置孔管，應(yīng)先進(jìn)行管道過(guò)濾，以保證管路暢通，避免因管路堵塞無(wú)法排水的情況。

4.2 鋪墊材料法

道橋施工中，采用土工格柵進(jìn)行施工，可以提高軟黏土軟基的承載能力。因此，施工隊(duì)伍必須按照施工現(xiàn)場(chǎng)的具體條件進(jìn)行施工。具體的層數(shù)，由相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)具體情況確定。如果層數(shù)較多，可完全避免地面塌陷。在軟基上鋪設(shè)土工布，可以提高軟基的穩(wěn)定性、強(qiáng)度及連續(xù)性。在材質(zhì)上，土工布的使用是較為普遍的。

4.3 擠密樁體軟基加固法

擠密樁體軟基加固法在道橋軟基工程中，特別是濕陷性黃土地區(qū)中得到了尤為普遍的應(yīng)用。其原理是利用沖擊、振動(dòng)等機(jī)械作用將鋼管樁插入軟基中，然后再將其抽出，形成一定尺寸的樁孔，然后再澆筑水泥；通過(guò)對(duì)原有的樁孔進(jìn)行充填，使孔壁受壓強(qiáng)度增加。與以往采用土墊層加固軟基的傳統(tǒng)施工方法相比，擠密樁體軟基加固法減少了諸如開(kāi)挖、回填等多種工序，從而提高工程效率，確保其靈活性。采用混合料回填，施工方可就地取材，能夠控制成本。在實(shí)際使用中，必須預(yù)先對(duì)軟基的土壤含水率進(jìn)行判定和測(cè)量，要求其含水率不得超過(guò)24%，飽和度不宜超過(guò)65%，否則對(duì)軟基的承載力造成不利影響，喪失擠密加固的作用。

4.4 土工合成材料加固

在軟基加固中，采用土工合成材料進(jìn)行加固是一種較為常見(jiàn)的方法。在工程實(shí)踐中，要保證現(xiàn)場(chǎng)勘察和測(cè)量準(zhǔn)確，特別是地質(zhì)條件和水溫條件，其中最關(guān)鍵的是軟基的密實(shí)性。通過(guò)振動(dòng)方法對(duì)軟基區(qū)的密實(shí)性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證其在工程中的加固效果，從而保證其在工程中的應(yīng)用。此外，要將物料拋入振動(dòng)路段，并對(duì)其進(jìn)行固定，以提高軟基加固效果，使其符合道橋的施工規(guī)范要求。一般情況下，工人可采用一種或多種土工合成材料進(jìn)行加固。

4.5 強(qiáng)化夯實(shí)法

為解決道橋工程建設(shè)中軟基的問(wèn)題，施工單位還可以采用加固物理方法，從宏觀上改變軟基的內(nèi)部結(jié)構(gòu)密度和內(nèi)部組織，改善其強(qiáng)度。在對(duì)軟基進(jìn)行強(qiáng)夯法加固時(shí)，必須對(duì)軟基進(jìn)行精確的測(cè)量，根據(jù)實(shí)測(cè)資料確定其強(qiáng)夯點(diǎn)。然后將加固材料填入軟基中，以增加軟基的整體密度。在選用填料時(shí)，應(yīng)盡量選用高強(qiáng)度、高硬度、高塑性的填料，以便更好地適應(yīng)和填補(bǔ)軟基中的大量孔洞，提高其加固性能。在工程實(shí)踐中，采用強(qiáng)夯加固方法，必須遵循規(guī)范的打樁順序，首先從軟基兩側(cè)按強(qiáng)夯點(diǎn)的分布進(jìn)行加固，保證一定的夯實(shí)速率，并逐漸向軟基中心部位推進(jìn)。在加固完成后，對(duì)軟基的各個(gè)部位進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，以保證其表面加固均勻、完整。

4.6 檢查維護(hù)

在軟基加固過(guò)程中，后期的檢測(cè)與維修是一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題。在后期的檢測(cè)與維修中，必須根據(jù)不同的檢測(cè)方法和技術(shù)方法，對(duì)地面的變形、沉降進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，采取相應(yīng)的預(yù)防措施。使用井下壓力計(jì)、沉降觀測(cè)設(shè)備等設(shè)備，以便更好地計(jì)算與軟基有關(guān)的特性，為后續(xù)的養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)，減少處理費(fèi)用。

5 道橋工程軟基加固的質(zhì)量控制措施

首先，提升施工人員的綜合素質(zhì)。由于軟基加固流程較為復(fù)雜，實(shí)施起來(lái)會(huì)耗費(fèi)很多的人力和物力。在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，工人的技術(shù)水平和綜合素質(zhì)的提高將會(huì)對(duì)軟基加固質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，因此，相關(guān)部門(mén)必須加強(qiáng)質(zhì)量管理，確保所有的工人都能達(dá)到項(xiàng)目的總體目標(biāo)。其一，相關(guān)部門(mén)要對(duì)施工人員進(jìn)行嚴(yán)格審核，確保更多高質(zhì)量的施工人員加入項(xiàng)目的建設(shè)中；其二，必須對(duì)施工人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，使施工人員能夠更好地發(fā)揮自己的能力；其三，在安全防范方面，必須加強(qiáng)施工員工的安全建設(shè)意識(shí)，從建設(shè)整體的質(zhì)量和效益兩個(gè)層面予以高度關(guān)注，促使整個(gè)道橋項(xiàng)目的整體品質(zhì)和效益得到進(jìn)一步的提升。

其次，嚴(yán)格遵照施工原則。其一，安全第一原則。施工單位有義務(wù)保證施工人員的生命安全。必須根據(jù)具體的情況，制定相應(yīng)對(duì)策，為工程建設(shè)營(yíng)造一個(gè)安全、穩(wěn)定的工作條件，并持續(xù)通過(guò)技術(shù)手段推進(jìn)工程建設(shè)；其二，施工質(zhì)量保障原則。在工程建設(shè)中，要做到預(yù)防為主，嚴(yán)格執(zhí)行工程規(guī)范，把隱患消除在萌芽狀態(tài)。這就需要在項(xiàng)目前期進(jìn)行充分調(diào)研，以保證項(xiàng)目的建設(shè)井然有序。同時(shí)，施工單位負(fù)責(zé)保證工程質(zhì)量符合或超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并在工程結(jié)束后對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)。

最后，材料管理。施工材料關(guān)乎工程成本和建設(shè)質(zhì)量，因此，必須加強(qiáng)對(duì)加固材料的嚴(yán)格控制。如混凝土材料，材料質(zhì)量監(jiān)管是由多個(gè)部門(mén)構(gòu)成，在材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，還需進(jìn)行二次檢查。通過(guò)取樣抽查方式，嚴(yán)格復(fù)核混凝土的等級(jí)和強(qiáng)度，確保材料性能滿(mǎn)足實(shí)際的合成需求。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在道橋工程中，軟基的處理和加固已經(jīng)成為工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。近年來(lái)，隨著新材料、新技術(shù)的不斷更新與研發(fā)，在工程建設(shè)中，如何優(yōu)化軟基，成為道橋工程的重點(diǎn)研究課題。為此，在實(shí)際軟基加固中，需按照軟基加固的基本原則，科學(xué)運(yùn)用軟基換填、粉煤灰碎石樁、開(kāi)挖換填、深層處理、預(yù)應(yīng)力管樁等加固技術(shù)，確保軟基的穩(wěn)定性、可靠性，進(jìn)而保證道橋工程的整體質(zhì)量。