公路橋梁施工中軟土地基施工技術的應用分析

盧宏

（景德鎮(zhèn)市公路事業(yè)發(fā)展中心，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

0 引言

當前，我國許多地質(zhì)構(gòu)造較為復雜的地區(qū)對于公路的建設需求較大，建設質(zhì)量要求較高。比如，東南沿海地區(qū)的水域較多，建設一條公路可能需要同時建設許多公路橋梁，而當?shù)氐牡鼗酁殡y以利用的軟土地基。軟土地基的強度較低，含水性能較強，比較容易沉降，對公路橋梁施工增加了不小的難度。為了更好地保障公路橋梁的穩(wěn)定性和承載能力，施工單位要選擇合適的方法對軟土地基進行相應的處理。如果處理不當極易導致地基產(chǎn)生大面積沉降，造成公路橋梁斷裂或者坍塌，嚴重危害人民群眾的出行安全。因此，研究公路橋梁施工中軟土地基施工技術的應用具有十分重要的意義。

1 軟土地基的特點及危害

1.1 軟土地基的特點

軟土地基是指強度低、壓縮量較高的軟弱土層，大多分布在河湖等水系密布的地區(qū)。其具有以下幾種特點：一是壓縮性高。軟土的間隙比較大，含有豐富的水分，而且土里還有許多微生物，使得其壓縮性比較強，一般情況下難以保持長期穩(wěn)定的狀態(tài)。二是滲透性比較差。軟土地基土壤大多具有一定的黏性，存水能力較好，所以對應的透水性就較差，幾乎無法透水，對其進行處理時難度非常大。三是軟土地基具有觸變性。許多軟土的形態(tài)呈現(xiàn)出絮凝狀，且具有一定的結(jié)構(gòu)強度，當受到來自外部的力量后，強度便會有所降低，甚至會變成稀釋狀態(tài)。軟土地基在受到外部壓力后，會出現(xiàn)側(cè)面溢出的情況，便是觸變性的表現(xiàn)。

1.2 軟土地基的危害

軟土地基的特點決定了其會對公路橋梁產(chǎn)生比較嚴重的危害。根據(jù)相關研究表明，軟土地基產(chǎn)生的危害大致可以分為兩種：一是浸水沉降問題。軟土地基本身的含水量較大，公路橋梁的基底會出現(xiàn)浸泡在水中的情況，水分滲入地基，土壤中的水分飽和，加上建筑物本身和路面行駛的車輛向地基施加了一些壓力，導致路面產(chǎn)生沉降問題。二是剪切拉裂問題，軟土地基本身的抗剪強度較差，相應地也會降低公路橋梁的抗剪強度，導致公路橋梁很難承載路面車輛行駛帶來的壓力，進而使得地基內(nèi)的土向側(cè)邊滑動，引發(fā)路堤坍塌問題。以上兩種問題不僅嚴重影響了公路橋梁的運輸安全，也大大增加了公路橋梁維護的難度和成本。

2 軟土地基處理技術在公路橋梁工程施工應用中存在的問題

2.1 處理技術的發(fā)展受到工程機械的制約

近些年來，我國各種施工機械在不斷更新?lián)Q代，但是部分公路橋梁工程施工時仍采用一些老舊的機械設備，嚴重制約了新型處理技術的應用，使得公路橋梁的施工質(zhì)量無法得到很好的提升。一旦施工中應用的機械設備比較落后，很可能降低軟土地基的處理效果，甚至埋下一些安全隱患，降低公路橋梁整體工程的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

2.2 施工人員未能充分分析軟土地基的具體情況

軟土地基的類型和公路橋梁修建的地理位置是選擇處理技術的重要影響因素。針對施工環(huán)境的不同選擇不同的施工技術和方式，如果沒有因地制宜地選取施工技術，就會給軟土地基處理帶來比較大的困難，出現(xiàn)處理不到位的情況，因此施工人員要具體問題具體分析。比較常見的公路橋梁軟土地基有兩種：一種是黏性地基，采用壓實技術的效果較好；另一種是砂性地基，采用擠密技術的效果較好。結(jié)合施工地點軟土的類型和地理位置，選擇合適的施工技術，并制定科學合理的處理方案，可以高質(zhì)量地完成軟土地基的處理。

2.3 工程設計不合理降低軟土地基的處理效果

科學的工程設計方案可以最大限度地克服軟土地基給工程建設帶來的弊端，如果設計方案不合理會造成更大的危害。對于公路橋梁工程設計方案來說，這種影響在緩和過渡段的設計中表現(xiàn)最為明顯。公路橋梁的建設具有明顯的分段性，不同施工段的土質(zhì)的力學性能有所不同，造成地基之間的強度不完全一致。為了將地基之間順利地連接，需要設計建造一些緩和過渡段。但是過渡段的設計難度較大，一旦地基之間不能順利連接，公路橋梁斷裂或者坍塌的風險會大大增加。所以，對公路橋梁的設計需要格外重視。某公路橋梁的軟土地基設計示意圖如圖1 所示。

圖1 某公路橋梁的軟土地基施工設計示意圖（單位：km）

2.4 影響軟土地基處理效果的其他要素

軟土地基的處理效果不僅由所用處理技術決定，還會受到許多外部因素的影響。一是新建公路橋梁的周邊環(huán)境。例如，引道和路堤的大小和質(zhì)量會影響公路橋梁的承載力，如果路堤的建設不到位，便會對公路橋梁的地基產(chǎn)生負面影響。二是建造期間的溫度。目前大部分公路橋梁的主要建設材料都是混凝土，受溫度影響比較大，如果在公路橋梁的建設期間，早晚溫差比較大，路面非常容易開裂，降低公路橋梁的整體質(zhì)量和使用年限。三是公路橋梁建造的等級因素。我國按照橋梁的長度將橋梁劃分為四個等級，對每一種橋梁都有明確的建設要求，等級越高的公路橋梁對于軟土地基處理效果的要求越高。

3 軟土地基處理技術的應用原則

在施工開始之前，技術人員要仔細了解軟土地基的勘察報告，對施工場地的情況、地基的力學指標、土層和地質(zhì)的分布等情況做到胸有成竹，并據(jù)此確定合適的處理技術和方案。在施工時，要遵循先重后輕、先高后低的原則，使重量較大的建筑物利用自身重力完成一部分沉降，而且要在現(xiàn)場做好場地固化管理，嚴格控制建材的堆放面積，防止因建材堆放不合理而引起的地基變形。最后是要做好施工后的保護工作，控制加荷速度，不宜在短時間內(nèi)達到或者超過規(guī)定的荷載。

4 軟土地基處理技術在道路橋梁施工中的應用

4.1 砂墊層處理技術

對于一些軟土厚度較淺的地基，首選砂墊層處理技術，主要操作過程是在地基表面鋪設墊層，或者清理地基的軟土層，然后將穩(wěn)定性較高的土或者石塊回填到地基中夯實振密。這種技術不但可以減輕軟土地基的沉降程度，還可以加速軟土地基的排水固結(jié)。但是選用砂墊層處理技術要注意以下幾點：一是在施工前要確定砂墊層的寬度和厚度。根據(jù)公路橋梁沉降控制的需求，既要達到規(guī)定的承載力要求，又要具備足夠的寬度防止砂墊層向兩側(cè)溢出。二是換土層的厚度，避免擾動下臥土層。在使用機械挖掘軟土時，可以留有一定高度的軟土采用人工挖掘的方式進行清理。三是回填材料必須具有良好的振實加密性能，避免含泥量高的材料進入施工現(xiàn)場。所以，施工單位必須嚴把材料采購關，確保施工中用到的原材料均符合國家相關的質(zhì)量要求。四是在施工完成后，要及早進行下道工序的操作，否則，要及時進行圍擋和遮蓋。

4.2 化學加固處理技術

化學加固處理技術指的是運用特制的機械設備，將石灰、水泥或者其他的化學材料與軟土進行混合，產(chǎn)生的化學反應可以有效吸收軟土地基中的水分，提高地基的抗壓性能。而且，化學材料和軟土混合后形成的土層可以有效防止水分滲透和地基沉降，為后續(xù)公路橋梁的修建奠定了良好的基礎?；瘜W加固處理技術的適用范圍較廣，但是對于有機質(zhì)含量較高以及硫酸鹽含量高的土層，其加固效果較差。常見的化學加固處理技術有以下幾種：一是硅化加固處理技術，是指通過金屬灌注管將硅酸鈉溶液注入地基，或者將硅酸鈉和氯化鈣先后分別注入地基，成本較高。二是堿液加固處理技術，是指將堿液注入地基，堿液和土發(fā)生化學反應后，土壤自行膠結(jié)，從而增強了軟土地基的穩(wěn)定性。為了提高處理效果，可以將堿液的溫度適當升高后，再將其注入軟土地基。三是電化學處理技術，是指在軟土地基中插入一些金屬電極桿，并導入直流電流，讓地基中的水分從陰極排走，從而提高土壤的固結(jié)程度。但是這種技術過于昂貴，要先進行測試，才可大面積投入使用。此外，在應用以上幾種化學加固處理技術時，需要注意的是，確保地基內(nèi)沒有大石塊、樹根以及管線等障礙物，以免降低處理效果。

4.3 排水固結(jié)技術

排水固結(jié)技術是指在軟土地基中設置豎向排水井，然后在地基表面進行施壓，讓軟土地基中的水分通過豎向排水井流出，降低土層里的孔隙比，提高地基的強度和固結(jié)程度。因為軟土地基的土質(zhì)本身具有膠結(jié)功能，所以通過排水碾壓的方式使得軟弱泥自動橫向固結(jié)到一起，進一步提高了地基的抗剪度。該技術可以使沉降提前完成，所以經(jīng)常被用在軟土地基的土質(zhì)具有一定的黏性以及土體飽和的情況，如沼澤或者淤泥質(zhì)土等，一些軟土地基的滲透性較差，則不適用。

4.4 管樁加固技術

4.4.1 碎石樁處理技術

碎石樁處理技術是指將地基中的部分軟土用碎石樁進行替換。這種處理技術比較簡單，工程量比較少，施工成本也比較低。在采用這種處理技術時，首先要劃定需要處理的土層范圍，運用鉆機或者爆破的方式打孔。其次，向孔內(nèi)填入碎石，并進行壓實形成碎石樁，和原有的軟土地基融合，提升地基的承載能力。在實際操作過程中發(fā)現(xiàn)，碎石樁處理法對于提高土壤的排水能力以及控制沉降速度等方面具有顯著的效果。

4.4.2 混凝土樁技術

混凝土樁技術是指在施工現(xiàn)場樁位上鉆孔，然后在孔內(nèi)灌注混凝土凝結(jié)成樁體。這種技術適用于多種軟土地基，而且不受生產(chǎn)模具的影響，可以建造直徑更大的樁體，增強軟土地基的穩(wěn)定性。此外，施工產(chǎn)生的噪聲和震動較小，對周圍環(huán)境的影響較低，缺點是在泥水中灌注混凝土，成型后的樁體質(zhì)量難以控制。

4.4.3 鋼筋混凝土預應力管樁技術

鋼筋混凝土預應力管樁技術是指采用錘擊、靜壓等技術將預制樁放置到指定的位置。該技術具有較強的技術優(yōu)勢，在增加地面穩(wěn)定性系數(shù)等方面也有著十分突出的成效，可以在保證工程質(zhì)量的同時，縮短施工周期。此外，該技術還可以提高公路橋梁施工的機械化程度，規(guī)避因為施工環(huán)境潮濕帶來的混凝土質(zhì)量不穩(wěn)定的情況，降低受力導致的變形概率，大大提高施工質(zhì)量。

4.5 強力夯實技術

強力夯實技術是指應用強夯機器設備將重錘提升到一定的高度，然后讓重錘自由落下，把地基中的軟土夯實，這是最經(jīng)濟、最有效且處理速度快的一種技術，適用范圍較廣。工作原理是重錘對軟土地基產(chǎn)生相應的動應力，土壤在重錘的沖擊力下也會產(chǎn)生壓力和沖擊波，使土壤之間的間隙變小，形成自然的排水通路，方便軟土地基中的水順利排出，使土壤快速進入固結(jié)狀態(tài)。但是在采用強力夯實技術時要注意以下幾點：一是加強安全保障措施，保證施工人員的安全。二是施工時盡量避開冬季，以免影響施工效果。三是在施工過程中，會產(chǎn)生地基震動，雖然對周圍的建筑沒有損傷，但是其噪聲會影響居民的日常生活，因此要注意建設地點距離居民區(qū)至少間隔50m 以上。

4.6 加固塑料排水板技術

加固塑料排水板技術是在我國興起的一項新型處理技術，是指將特制的塑料板芯和濾膜形成滲水孔的塑料板，用插板機插入土中，然后在其上部施加壓力，讓地基中的水分沿著塑料排水管排出。但是采用該技術要注意，場地必須保持整潔，防止雜物堵塞滲水孔。該技術具有斷面較小，施工時對地基的擾動較小，質(zhì)量容易控制，成本較低等特點。采用該技術處理軟土地基前后的對比圖如圖2 所示。

圖2 軟土地基處理前后的排水路徑對比示意圖

4.7 加筋處理技術

加筋處理技術是指在地基的土層中加入具備一定剛性的物質(zhì)，以改善地基的力學性能，增強其穩(wěn)定性和承載能力，通常被用在沉降量較低的區(qū)域。加筋處理技術對于各種地基的適應性較強，具有較好的抗震效果。但是在應用加筋處理技術時，要注意節(jié)約能源和環(huán)境保護，避免因為地基處理工作，污染周邊的水資源。要嚴格把控原材料的質(zhì)量，防止因為金屬材料銹蝕或者聚合材料老化，影響軟土地基的處理效果。

5 結(jié)語

在公路橋梁施工中，軟土地基處理至關重要，直接影響公路橋梁的質(zhì)量和運行安全。為了保障人民群眾的出行安全，公路橋梁施工單位要根據(jù)土質(zhì)情況和施工環(huán)境選擇合適的處理技術，并加快技術的創(chuàng)新應用，盡一切可能克服軟土地基的弊端，提升公路橋梁的施工質(zhì)量。