公路橋梁施工中軟土地基的處理技術(shù)研究

盛奇、徐玲玲

（江西省現(xiàn)代路橋工程集團(tuán)有限公司，江西上饒 334000）

0 引言

公路橋梁工程是我國基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成內(nèi)容，對質(zhì)量要求較高，必須保證地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、荷載力，才能開展后續(xù)施工，延長公路橋梁工程的使用壽命，避免交付使用后出現(xiàn)地基沉降、塌陷、路面裂縫、路面不平整等問題，防止給車輛、行人的正常出行埋下安全隱患。

1 軟土地基的特點

我國幅員遼闊，軟土地基分布范圍比較廣，尤其在降雨量比較豐富的南方地區(qū)，長期受到雨水沖刷、積水浸泡，很容易形成工程軟土地基。近些年我國建設(shè)行業(yè)迅速發(fā)展，道路橋梁工程的建設(shè)規(guī)模和覆蓋范圍越來越大，軟土地基的存在給路橋工程的建設(shè)造成很大困擾。只有處理軟土，提高地基結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性，才能保證道路橋梁工程建設(shè)工作順利、有效開展。在明確軟土地基特征的基礎(chǔ)上，才能提高處理方案的針對性、有效性和實用性，通常情況下，軟土地基具有以下特征：

1.1 含水量高、孔隙大

黏土、泥沙顆粒是軟土地質(zhì)的組成成分，內(nèi)部含有大量非無機(jī)物質(zhì)、黏土礦物、高嶺石，此類物質(zhì)顆粒較細(xì)，呈現(xiàn)片狀，表面帶電負(fù)荷，導(dǎo)致這些物質(zhì)很容易與周圍環(huán)境水和陽離子發(fā)生化學(xué)、物理反應(yīng)，形成絮狀結(jié)構(gòu)，孔隙擴(kuò)大、含水量增多。通常情況下，軟土地基內(nèi)部含水量大于30%，有些特殊地區(qū)甚至更高，孔隙普遍大于1%，導(dǎo)致軟土地基的承載力和抗剪強(qiáng)度較低，壓縮性較高，整體強(qiáng)度較弱。在明確軟土地基上述特性的基礎(chǔ)上，選擇處理工藝和處理方案時，首先要降低地基中的含水量，可以應(yīng)用表層排水法和排水固結(jié)法等。

1.2 通透性差

有些地區(qū)土層中的有機(jī)物含量較高，土壤中產(chǎn)生的大量氣泡，降低滲流通道的滲水能力，使土層的滲透性變得極低，導(dǎo)致含水量增大，降低地基結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性和承載力，如果處理不當(dāng)，容易引發(fā)地基沉降等問題，增大公路橋梁工程的施工難度，引起施工安全隱患。

2 當(dāng)前軟土地基處理過程中存在的主要問題

隨著我國建設(shè)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，各類新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝在軟土地基處理中得到了廣泛應(yīng)用，現(xiàn)行的軟土地基處理技術(shù)高達(dá)幾十種，不同的技術(shù)其應(yīng)用優(yōu)勢、適用場景不同，處理效果也存在很大差異。影響軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用效果的因素較多，主要包含以下幾個方面：

2.1 處理技術(shù)選擇不合理

軟土地基處理過程中可選擇的技術(shù)類型較多，包含換填法、強(qiáng)夯法、表層排水法、拋石擠淤泥法等多種技術(shù)類型，不同的技術(shù)使用的機(jī)械設(shè)備不同，施工持續(xù)時間不一樣，工程成本也存在很大的差異，選擇合理的技術(shù)是保證軟土地基處理效果、提高公路橋梁工程施工質(zhì)量的基礎(chǔ)和前提。

受到建設(shè)單位綜合實力、建設(shè)水平、技術(shù)人員工作經(jīng)驗、職業(yè)素養(yǎng)、軟土地基處理機(jī)械化程度、復(fù)雜的地理地質(zhì)環(huán)境、自然條件、水文條件等多方面因素的影響，無法實現(xiàn)處理技術(shù)和方案的最優(yōu)化，導(dǎo)致軟土地基處理效果并不理想。除此之外，在軟土地基處理過程中，人為操作不當(dāng)、方案設(shè)計不合理、自然條件勘察工作不到位、準(zhǔn)備工作缺位等問題會導(dǎo)致變更，為保證處理質(zhì)量，為后續(xù)公路橋梁工程的施工奠定基礎(chǔ)，不得不對設(shè)計方案和施工方案進(jìn)行重新調(diào)整和優(yōu)化，必然會對施工周期、施工成本造成很大的影響。

2.2 未能充分理解各類處理技術(shù)的適用范圍

不同的處理技術(shù)適用場景和應(yīng)用范圍各不相同，應(yīng)用效果也不一樣，需要設(shè)計人員根據(jù)工程現(xiàn)場的具體情況靈活應(yīng)對，對技術(shù)方案和施工方案進(jìn)行調(diào)整，才能提高施工方案的適用性，同時要考慮施工周期、施工成本等多方面的影響因素。

以強(qiáng)夯法的應(yīng)用為例，該項技術(shù)需要使用大型的機(jī)械設(shè)備，但個別建設(shè)單位綜合實力不足，缺乏大型設(shè)備，不得不采用其他處理方式代替強(qiáng)夯法，造成處理效果降低、施工周期延長、成本增加等問題。以排水固結(jié)法的應(yīng)用為例，該項技術(shù)雖然能夠明顯降低土壤中水分的含量，施工成本可控，但是需要長時間排水，對工期比較緊的公路橋梁工程，該處理技術(shù)的適用性明顯不足。

2.3 缺乏有效的質(zhì)檢技術(shù)

軟土地基處理工作完成后，要采用一定的手段，按照相應(yīng)的規(guī)范、流程和標(biāo)準(zhǔn)，對處理效果、質(zhì)量進(jìn)行檢驗后才能開展公路橋梁的后續(xù)施工，保證路橋工程的整體質(zhì)量。但是結(jié)合實際情況來看，受到檢測技術(shù)、檢測人員專業(yè)、檢測方案確定等多方面因素的影響，軟土地基處理后的質(zhì)量檢測工作缺位，缺乏對細(xì)節(jié)的管理，導(dǎo)致路橋工程后續(xù)施工階段出現(xiàn)問題，這也是當(dāng)前軟土地基處理過程中存在的主要問題之一。

3 公路橋梁工程中軟土地基處理技術(shù)分析

在公路橋梁施工過程中，要嚴(yán)格控制路基的施工質(zhì)量，針對軟土地基、凍土地基等不良土質(zhì)類型，必須采取改良措施，對路基結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，才能提高公路橋梁工程抵御自然災(zāi)害的能力，延長使用壽命，控制工程投入成本，降低后期返工、維護(hù)等問題發(fā)生的概率，推動我國建設(shè)行業(yè)的順利、穩(wěn)步、健康、持續(xù)發(fā)展。

現(xiàn)階段，軟土地基改良技術(shù)較多，在實際施工過程中的選擇性較大，所有改良技術(shù)的應(yīng)用，最終目的都是提高土體強(qiáng)度，防止地基變形，滿足地基穩(wěn)定性和滲透性的施工要求。在選擇過程中，設(shè)計人員、施工人員要結(jié)合公路橋梁工程施工現(xiàn)場的具體情況，明確不同處理技術(shù)的施工工藝、適用場景以及應(yīng)用成本，從經(jīng)濟(jì)性、施工周期、施工質(zhì)量保證等方面出發(fā)，選擇合理的地基處理技術(shù)，下文具體介紹幾種常用的處理方法：

3.1 表層排水法

表層排水法針對因含水量過大而造成地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足、荷載力不足的土質(zhì)類型。施工人員要對施工現(xiàn)場的實際情況展開勘察，確定溝槽開挖的位置，保證地表水能順利排出，降低土體中的含水量，為各類施工機(jī)械、設(shè)備以及施工材料的進(jìn)場提供便利的條件。有些情況下，需要在開挖的溝槽中敷設(shè)排水管道，提高排水速率，在管道口做好雜質(zhì)的過濾，以免出現(xiàn)排水管道和管孔堵塞的問題，影響排水的流暢性。在含水量降低到一定數(shù)值之后，需要回填硬度高、透水性好的砂礫，提高路基結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。

3.2 砂墊層處理技術(shù)的應(yīng)用

砂墊層處理方法屬于換填處理方法的一種，該處理技術(shù)的應(yīng)用可以明顯降低地基的沉降量，加速排水固結(jié)，施工操作簡單、成本可控、處理效果明顯，不需要使用大型的機(jī)械設(shè)備等諸多優(yōu)勢，在軟土地基改良中應(yīng)用比較廣泛。

應(yīng)用時要根據(jù)路堤高度、軟土層的厚度和軟土的壓縮性等參數(shù)，計算砂墊層的鋪設(shè)厚度，通常情況下，需要保持在0.6～1.0m 范圍內(nèi)，避免因墊層厚度過厚增大施工難度、工程量和施工成本，如果墊層厚度過小，又不能保證應(yīng)用效果。砂墊材料鋪設(shè)完成后，砂墊層可以作為路堤地下排水層，加速軟土地質(zhì)中水分的排出，減少地下水和路基中水分含量。選用砂墊材料時，要檢測砂石顆粒的直徑，保證顆粒均勻系數(shù)和級配符合施工質(zhì)量要求。

路橋工程施工過程中，可能會出現(xiàn)復(fù)雜的土質(zhì)類型，在應(yīng)用軟地基處理技術(shù)時，施工人員和技術(shù)人員要根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況靈活應(yīng)用砂墊處理技術(shù)，加強(qiáng)對細(xì)節(jié)的控制，提高該項技術(shù)的應(yīng)用價值。例如：當(dāng)軟土地基為粉土類土、透水性不足時，路堤坡腳附近的砂料很容易被路堤覆蓋，這種情況會影響砂墊層排水性能的發(fā)揮，出現(xiàn)側(cè)向排水不通暢情況，要加強(qiáng)對砂墊層端部的處理，防止上述問題的出現(xiàn)。

在填筑時，要保證填筑材料鋪設(shè)的均勻性，使加載速率和地基承載力增加的速率相適應(yīng)，防止路基填筑施工對地基結(jié)構(gòu)造成破壞，針對此類問題，可以借助埋設(shè)在路堤中線的地面沉降板和設(shè)置在路堤坡腳的位移邊樁對施工的規(guī)范性進(jìn)行觀測，動態(tài)監(jiān)察路堤填筑時地基的變形情況，以變形數(shù)據(jù)為參照評估地基是否穩(wěn)定，以此控制砂料回填的速率。

3.3 強(qiáng)夯法的應(yīng)用

隨著我國工程建設(shè)水平的不斷提升，各類新型技術(shù)、大型設(shè)備在地基處理工程施工中得到了廣泛應(yīng)用，以強(qiáng)夯法在軟土地基處理中的應(yīng)用為例，該施工技術(shù)是利用重錘擊打的方法提高路基強(qiáng)度，降低壓縮性。該施工技術(shù)的應(yīng)用可以明顯提高軟土地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性、抗載能力，具有工程造價低、工程周期短、原理簡單等諸多優(yōu)勢，應(yīng)用比較廣泛，在改良地基抗震性、抗液化能力和提升抗剪強(qiáng)度等方面都有著顯著的優(yōu)勢。在軟土地基處理中應(yīng)用強(qiáng)夯技術(shù)，使用重錘自重作用于土體，使其密度增大，重錘下落沖擊引起的振動以波的形式作用于地面，起到夯實的效果。

任何一項軟土地基處理技術(shù)的應(yīng)用都要根據(jù)土體大小、土層特質(zhì)和含水量等因素采用適用的技術(shù)形式，強(qiáng)夯技術(shù)在淤泥層厚度比較大和淤泥地質(zhì)中適用性較差，在重力錘擊時，淤泥會緩沖重錘的夯實作用，產(chǎn)生無用功，為提高強(qiáng)夯技術(shù)的適用性和應(yīng)用效果，通常情況下要結(jié)合軟土地基處理現(xiàn)場的具體情況，采用多種處理技術(shù)相結(jié)合的方式來強(qiáng)化地基處理效果。例如：在有些含水量較大的地基結(jié)構(gòu)中，采用強(qiáng)夯法和排水法相結(jié)合的方式，先使用排水技術(shù)排出土壤中的大量水分，降低其含水量，再通過強(qiáng)夯的方式對軟土地基進(jìn)行加固；采用強(qiáng)夯與砂井處理方法可以加快飽和軟黏土的固結(jié)速度。由此可見，軟土地基處理技術(shù)的選擇和應(yīng)用需要根據(jù)實際施工要求靈活組合。

強(qiáng)夯法處理技術(shù)的應(yīng)用，需要使用大型機(jī)械設(shè)備，為保證施工的安全性和軟土地基夯實效果，避免發(fā)生施工安全事故，要保證起重機(jī)械的自身重力大于夯擊錘重量的四倍，保證在夯實擊打過程中能夠達(dá)到所規(guī)定的夯擊能量，擊打的施工順序也是影響處理質(zhì)量的主要原因，通常情況下要按照先周邊、后中間的施工順序進(jìn)行夯實操作，保證不同點位之間的有效銜接，按照一夯緊挨一夯的順序施工。在夯實工作完成后，要及時清理地基表面的浮土，整平至設(shè)計標(biāo)高，技術(shù)人員準(zhǔn)確記錄夯擊步驟和相關(guān)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的質(zhì)量檢查工作提供數(shù)據(jù)支撐。

3.4 拋石擠淤法的應(yīng)用

拋石擠淤是將大塊的石料和硬度、剛度、體積符合施工要求的建筑材料拋入需要處理的地基范圍內(nèi)，擠出淤泥，提高地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、荷載力的施工方法，在流動性比較大的淤泥質(zhì)土體中應(yīng)用效果比較明顯，如池塘、沼澤、污水匯集地等場景中。該施工技術(shù)具有操作簡單、處理速度快、成本低等多方面的優(yōu)勢。

應(yīng)用時，技術(shù)人員根據(jù)公路橋梁工程施工現(xiàn)場的具體情況選擇合適的施工方案，靈活應(yīng)用該項處理技術(shù)。例如：在路基開挖時，如果出現(xiàn)大量大體積的石塊，可直接應(yīng)用到就近的軟土地基處理項目中，因地制宜、就地取材，簡化施工流程，節(jié)省石塊運(yùn)輸、購買產(chǎn)生的成本，這也是工程變更的具體體現(xiàn)。合理的設(shè)計可以讓變更后的施工縮短工程周期，降低造價成本。

應(yīng)用拋石擠淤法處理軟土地基時，要控制石塊拋入順序，先在需要處理的地基中心開始使用，從中心逐漸向四周擴(kuò)散，再向兩邊拋填，遵循這種施工工序，可以讓淤泥快速向兩邊排出，提高拋石擠淤處理技術(shù)的應(yīng)用效果。

拋填完成后，要做好淤泥的引流和處理措施，以免淤泥再次流入其他施工項目中，或者造成污染環(huán)境。大部分淤泥排出后，使用重型振動壓路機(jī)壓實，將過濾層鋪設(shè)在上面，進(jìn)行填筑，可用壓路機(jī)反復(fù)碾壓，保證拋填石料壓緊。值得注意的是，拋石擠淤法對淤泥的清理不徹底，要使用重型碾壓設(shè)備進(jìn)行反復(fù)碾壓，以免后續(xù)出現(xiàn)地基沉降的問題。

4 結(jié)語

綜上所述，軟土地基處理質(zhì)量直接影響公路橋梁工程后續(xù)的施工質(zhì)量，軟土地基處理技術(shù)較多，不同技術(shù)的適用場景、處理效果和產(chǎn)生的成本各不相同，技術(shù)人員只有根據(jù)路橋工程現(xiàn)場的具體情況靈活應(yīng)用各類處理技術(shù)，才能實現(xiàn)改良軟土地基，提高地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性的目的，為公路橋梁后續(xù)施工穩(wěn)定、有序開展奠定基礎(chǔ)。