公路橋梁施工中軟土地基施工技術(shù)應(yīng)用研究

王鴻濤

（上饒京寶路橋工程有限公司，江西上饒334100）

0 引言

軟土是一種高抗?jié)?、高抗壓、低滲透的黏土，在施工過(guò)程中很容易對(duì)支架加壓，使支架體積膨脹，最終導(dǎo)致土壤滑坡等危險(xiǎn)事故，增加項(xiàng)目的整體風(fēng)險(xiǎn)。鑒于公路橋梁建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)，有必要研究公路橋梁建設(shè)中軟土地基的具體施工方法和應(yīng)用場(chǎng)景，提高公路橋梁工程的質(zhì)量安全，延長(zhǎng)使用壽命。

1 公路橋梁施工中軟土地基的特征

公路橋梁施工過(guò)程中，經(jīng)常遇到土壤含水量高、不穩(wěn)定的軟土層，土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)有較大裂縫，導(dǎo)致軟土自身抗彎能力減弱，此外施工和降雨形成大量殘余水，降低了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的功能性和穩(wěn)定性。軟土基質(zhì)包括濕沉積物、軟黏土、淤泥和其他黏土。因此，在施工過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)各種地質(zhì)土合理選擇施工方法，從而提高整體施工質(zhì)量[1]。

2 公路橋梁工程軟土地基施工現(xiàn)狀

2.1 含水量高導(dǎo)致淤泥量較高

軟土主要由泥炭、黏土和灰塵組成。在公路橋梁工程中，軟土地基非常不穩(wěn)定。如果不將軟土地基作為公路橋梁施工的基礎(chǔ)處理，可能造成基礎(chǔ)沉降，阻礙公路橋梁的施工，對(duì)整個(gè)公路橋梁的施工安全造成隱患[2]。

2.2 滲水性能較差

在公路橋梁施工中，由于地基軟和施工現(xiàn)場(chǎng)的高濕度，降低了地基的透水性、穩(wěn)定性，減緩了混凝土施工和加固的混凝土澆筑過(guò)程。在施工過(guò)程中，如果不能及時(shí)排出軟土中的水分，也容易造成路基沉降，降低整體施工效率[3]。

2.3 容易發(fā)生地基塌陷

公路橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)存在軟土地基時(shí)，需改進(jìn)軟土施工技術(shù)，從整體上提高公路橋梁施工質(zhì)量。由于軟土的高壓和各施工段的地質(zhì)條件影響，軟土施工難度較大。如果沒(méi)有及時(shí)處理軟土問(wèn)題，公路橋梁基礎(chǔ)可能坍塌。

3 公路橋梁工程中軟土地基施工技術(shù)

3.1 爆破技術(shù)

為解決缺水問(wèn)題，許多企業(yè)會(huì)開(kāi)采地下水，導(dǎo)致地下漏斗的形成。地下水位下降，軟土黏土和粉土層中的水會(huì)滲出，增加總地面壓力，導(dǎo)致建筑物吃水，影響軟土道路和公路橋梁的建設(shè)。為了有效解決這一問(wèn)題，公路橋梁施工人員可以使用炸藥進(jìn)行爆破，清除土壤沉積物，提高土壤穩(wěn)定性，并結(jié)合其他方法進(jìn)行進(jìn)一步處理。爆炸裝置會(huì)在一定程度上影響建筑物的強(qiáng)度和安全，風(fēng)險(xiǎn)非常高，因此在使用前施工人員必須采取措施穩(wěn)定和加固建筑物，并考慮其對(duì)環(huán)境的影響。爆破技術(shù)效率高、效果明顯，一般適用于開(kāi)放的區(qū)域，如沿海公路橋梁或海灘等[4]。

3.2 高壓噴射注漿法

高壓噴射機(jī)可以高壓噴射水泥，將水泥、粉塵等高強(qiáng)度材料注入軟基深度，提高整個(gè)地基的強(qiáng)度。高壓噴射通過(guò)特殊合金噴嘴注入泥漿，沖擊破壞土，使土粒在漿液中攪拌均勻，在土內(nèi)形成固結(jié)體。高壓束流壓力可達(dá)40MPa，施工深度可達(dá)25～40m，最大直徑可達(dá)2m，強(qiáng)度穩(wěn)定。鋼筋周?chē)鷩娚錆{液，使其融合在一起構(gòu)成復(fù)合地基，垂直樁、水平樁和傾斜樁可旋轉(zhuǎn)噴涂。只要適當(dāng)分布和使用固化劑，每個(gè)結(jié)構(gòu)都可以獲得相應(yīng)的強(qiáng)度。高壓噴射注漿法適用于含水量高的軟弱地基，如淤泥、黏土、灰塵等。

3.3 粉噴樁加固法

目前，我國(guó)許多施工企業(yè)在公路橋梁施工過(guò)程中使用粉末填充路堤，該技術(shù)具有承載能力高、噪聲小的特點(diǎn)。主要施工步驟如下。

第一階段，清理施工現(xiàn)場(chǎng)，保持基礎(chǔ)穩(wěn)定。如果在基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)不均勻的地方，可以添加一些砂巖，然后壓實(shí)，確保土壤密度一致。在施工機(jī)械的運(yùn)行過(guò)程中，為保證施工機(jī)械的正常運(yùn)行，必須用礫石對(duì)局部軟弱土層進(jìn)行緩沖。施工前，準(zhǔn)備粉噴樁所需的工程資料、地質(zhì)報(bào)告、工程地質(zhì)試驗(yàn)等；按要求選擇水泥、原材料、石灰、灰粉，以保證生石灰的清潔；對(duì)組合鉆機(jī)、粉末分配器等施工機(jī)械進(jìn)行試驗(yàn)選型，以符合橋梁施工專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[5]。

第二階段，在非工作場(chǎng)所鋪設(shè)砂巖不僅可以使基礎(chǔ)表面平整，有利于建設(shè)項(xiàng)目，還可以提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。同時(shí)，在施工過(guò)程中，要提前進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定施工過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，并嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定，確保粉噴樁施工質(zhì)量。

3.4 擠密樁法

擠密樁施工技術(shù)在黃土濕陷地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用?；A(chǔ)鉆孔后，將路基的素土、石灰土和砂礫石壓入樁孔，然后分層壓實(shí)。對(duì)于路基厚度較大黃土采用擠密樁法，具有場(chǎng)地原位處理、深層壓實(shí)、就地取材等優(yōu)點(diǎn)。擠密樁是將灰、渣等材料按一定比例混合后回填或夯實(shí)的方法。一般情況下，石灰與外加劑混合時(shí)，由于其水硬性和空氣硬度，體積會(huì)膨脹，實(shí)現(xiàn)基本的壓實(shí)效果。擠密樁通過(guò)振動(dòng)和沖擊將砂、礫石等材料引入軟土孔隙，增加地基荷載，提高軟土整體穩(wěn)定性[6]。

3.5 置換法

置換法的最終目的是提高軟土的承載力，減少路基變形。其基本原理是用碎石、石灰等高強(qiáng)度模塊化材料替代土壤中的弱土層，使路基滿足施工設(shè)計(jì)要求，提供更強(qiáng)的路基結(jié)構(gòu)層，提高土壤的穩(wěn)定性。

3.6 砂礫墊層處理技術(shù)

砂礫墊層處理技術(shù)是公路橋梁施工中處理軟土地基的一種重要方法。通常用于軟土較薄、排水能力強(qiáng)、礫石質(zhì)量高、施工進(jìn)度不緊張的施工條件下。一般而言，礫石層的厚度設(shè)定在12～24cm之間。該技術(shù)的應(yīng)用原理是加速軟土在重力荷載作用下的凝結(jié)速率，提高排水水平。在選擇礫石鋪設(shè)材料的過(guò)程中，應(yīng)采用中粗砂或礫石較多、含泥量較少的材料。

3.7 拋石擠淤處理技術(shù)

為了提高地基的整體強(qiáng)度，根據(jù)科學(xué)計(jì)算，可以采用垃圾填埋等方法。這種方法的特點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，適用于不易供水的軟土地區(qū)，這些地區(qū)的沉積物和地表多年來(lái)都很軟，礫石可能沉降到沉積物中約3～4m。當(dāng)某一地區(qū)的軟土較厚且土壤流動(dòng)性較高時(shí)，難以有計(jì)劃地對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行排水。施工單位可采用巖石爆破法對(duì)軟土進(jìn)行處理。工作材料主要為穩(wěn)定、堅(jiān)硬、風(fēng)化較弱的巖石。頁(yè)巖厚度一般控制在30cm左右。傾倒時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循科學(xué)的流程和順序，可從公路橋梁中間向兩側(cè)擠壓。只有這樣，才能擠出基底中大量的沉積物，并成功地從兩側(cè)清除[7]。

3.8 表面處理技術(shù)

在軟土處理過(guò)程中，為確保施工項(xiàng)目順利進(jìn)行，施工人員可采用表面處理技術(shù)對(duì)軟土進(jìn)行處理。該技術(shù)通過(guò)填土和排水措施調(diào)整軟土的表面強(qiáng)度，使其能夠承受應(yīng)力和剪切變形，并為其他施工工藝奠定基礎(chǔ)。處理表面時(shí)，施工人員應(yīng)考慮到軟土表面硬度，確保其與地面荷載兼容，以便雙方能夠平衡荷載，避免由于土壤太硬而導(dǎo)致回填，不利于施工穩(wěn)定。此外，施工過(guò)程中會(huì)遇到特殊的軟土層，如表面強(qiáng)度適中但內(nèi)部濕度較高的土層，需要在溝槽開(kāi)挖前進(jìn)行開(kāi)挖，排出土壤中的多余水分，提高軟土強(qiáng)度，確保后續(xù)機(jī)械施工。

3.9 砂墊層技術(shù)

在公路橋梁施工期間，常遇到厚度較小的軟土，這些軟土具有礫石特性和排水特性。此類(lèi)軟土可采用砂墊層技術(shù)，在使用過(guò)程中應(yīng)確保砂墊層材料的選擇，必須按照國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)保證材料質(zhì)量，由于中粗砂具有質(zhì)地堅(jiān)硬、物理性質(zhì)顆粒含量高的優(yōu)點(diǎn)，適合軟土墊層，因此，需要采用中粗砂填筑墊層，提高其穩(wěn)定性和承載力。砂墊層還可以提供良好的滲透效果，鋪設(shè)在土壤中形成抗剪強(qiáng)度，改善軟土的沉積。在鋪砂過(guò)程中，應(yīng)注意不要輕易移動(dòng)墊層下的土層，否則會(huì)影響墊層的穩(wěn)定性。此外，每層厚度應(yīng)保持在150mm左右，軟土層鋪設(shè)過(guò)程中，施工人員應(yīng)使用振搗器進(jìn)行多次振搗，或采用溜槽等運(yùn)輸通道配合人工操作。最后，墊層砂層完全鋪設(shè)后，可聘請(qǐng)檢查員監(jiān)督工作。此外，施工檢驗(yàn)員應(yīng)進(jìn)行壓實(shí)系數(shù)不小于0.94的測(cè)量，每100m2保持一點(diǎn)以上，以盡可能保證墊層的施工質(zhì)量，保證墊層的排水效果。

3.10 強(qiáng)透水層地基處理技術(shù)

強(qiáng)透水層地基處理技術(shù)一般適用于硬路堤。強(qiáng)透水層是指礫石、卵石等強(qiáng)透水地層等地基土，基礎(chǔ)開(kāi)挖過(guò)程中容易產(chǎn)生大量的失水，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)管道，導(dǎo)致基礎(chǔ)形成固定的水渠。由于滲透性高，失水率非?？欤y以控制，容易在管道中造成問(wèn)題。一旦管道出現(xiàn)問(wèn)題，其壓力將增加，這將使結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，因此必須采取防滲措施。例如，注入高壓溶液，形成有效的防滲墻，提高過(guò)濾能力，穩(wěn)定地基。

3.11 鋼筋加固技術(shù)

在公路橋梁施工中，可以在軟土中添加鋼筋混凝土來(lái)加固基礎(chǔ)和改善基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制混凝土配合比，選擇高性能鋼筋改善軟土性能。但這種直接加固的方式效率較低，雖然可以從根本上提升土壤土質(zhì)，但同時(shí)也會(huì)提升工程的投資成本，比較適用在工程投資資金較為豐厚且對(duì)于土體與建筑要求較高的施工，可以發(fā)揮出良好的效果。

4 公路橋梁施工中軟土地基的試驗(yàn)檢測(cè)

4.1 承載力檢測(cè)

公路橋梁基礎(chǔ)施工必須進(jìn)行必要的試驗(yàn)。靜態(tài)試驗(yàn)或高荷載變化的應(yīng)用，可以幫助公路橋梁施工企業(yè)獲得基礎(chǔ)荷載的相關(guān)數(shù)據(jù)，并根據(jù)不同檢測(cè)對(duì)象的細(xì)微差異進(jìn)行具體分析和方法選擇。例如如果測(cè)試對(duì)象是預(yù)制樁或小直徑混凝土樁，最好使用靜態(tài)測(cè)試的方法。

4.2 巖土性狀檢測(cè)

充分確定巖土的特性可以更有效、更快地確定地基土壤的荷載。一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)承載力的大小，巖土工程特征檢測(cè)可分為動(dòng)態(tài)特征檢測(cè)和靜態(tài)特征檢測(cè)兩種不同的方法。在進(jìn)行靜態(tài)特性試驗(yàn)時(shí)，可采用負(fù)載試驗(yàn)法或靜態(tài)接觸法。此外，由于巖土地基土工試驗(yàn)程序的相對(duì)復(fù)雜性，在動(dòng)力特性試驗(yàn)過(guò)程中，工作人員要嚴(yán)格遵循相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),這樣才可以更準(zhǔn)確地體現(xiàn)出地基基礎(chǔ)物理力學(xué)特性。在巖土工程作業(yè)過(guò)程中,為進(jìn)一步提升工程作業(yè)效率和作業(yè)進(jìn)度,檢測(cè)人員應(yīng)積極地搜集各種各樣的參數(shù),創(chuàng)建地基基礎(chǔ)變量模式,進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn),從而更加全面、深入地掌握巖土工程地基基礎(chǔ)的土質(zhì)特性和狀況,讓接下來(lái)的工程施工有更加準(zhǔn)確的資料參考。

5 確保公路橋梁工程地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的綜合措施

5.1 做好前期的環(huán)境調(diào)研與施工方案設(shè)計(jì)

由于缺乏地質(zhì)調(diào)查或調(diào)查數(shù)據(jù)不完整，一些設(shè)計(jì)者沒(méi)有深入施工現(xiàn)場(chǎng)，在路基設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，最終導(dǎo)致處理效果達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)。例如，由于缺乏關(guān)于持力層頂部標(biāo)記的準(zhǔn)確信息，開(kāi)發(fā)商可能會(huì)在確定持力層的頂層和樁峰值時(shí)出錯(cuò)。此外，在之前的勘探環(huán)節(jié)中，當(dāng)調(diào)查人員指向點(diǎn)平面時(shí)，無(wú)法在局部硬層或軟層上形成完整清晰的透鏡反射，也無(wú)法確定是否存在隱藏的深層地下障礙物。因此，施工人員應(yīng)首先開(kāi)展環(huán)境調(diào)查、地質(zhì)調(diào)查等工作，然后選擇科學(xué)的作業(yè)技術(shù)和地基處理方法。

5.2 提升施工人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)與技術(shù)水平

公路橋梁工程的施工質(zhì)量首先受到施工單位實(shí)力和施工人員能力的影響。軟土地基的處理質(zhì)量和效果很大程度上取決于施工人員的整體水平。因此，公路橋梁施工不僅要對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境有正確的判斷，對(duì)各種施工技術(shù)有充分的了解，高度重視先進(jìn)技術(shù)和施工設(shè)備的引進(jìn)和采購(gòu)，還要注重施工隊(duì)伍的整體實(shí)力，確保在施工作業(yè)中充分發(fā)揮專(zhuān)業(yè)地基處理技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，確保施工效率和質(zhì)量。

5.3 全面優(yōu)化地基處理技術(shù)方案

鑒于公路橋梁施工和軟土處理具有一定的難度和較高的技術(shù)要求，施工人員必須認(rèn)真查閱資料、反復(fù)論證，從安全、質(zhì)量、施工進(jìn)度等多方面進(jìn)行分析，在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)對(duì)路基路面的穩(wěn)定性進(jìn)行充分考慮，確保項(xiàng)目順利實(shí)施。根據(jù)巖土處理計(jì)劃，嚴(yán)格控制所有細(xì)節(jié)，包括確定處理方法、預(yù)測(cè)偏差、測(cè)量穩(wěn)定性等，確保符合標(biāo)準(zhǔn)要求。不斷積累技術(shù)創(chuàng)新的理論數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造性地應(yīng)用、創(chuàng)新施工技術(shù)，取得良好的效益。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)公路橋梁軟土施工技術(shù)研究具有重要意義。相關(guān)人員應(yīng)明確軟土工程的試驗(yàn)、檢驗(yàn)和處理要求，在此基礎(chǔ)上提出處理措施，確?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，編制環(huán)境研究和初步施工設(shè)計(jì)，提高施工人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和技術(shù)水平，全面優(yōu)化地基技術(shù)方案。施工人員加固軟土地基時(shí)，需充分考慮土質(zhì)和施工需要，靈活選擇處理技術(shù)，以達(dá)到施工目標(biāo)。在處理過(guò)程中，可因地制宜地采用表面處理、砂墊層、土墊層、粉體堆積加固或爆破技術(shù)進(jìn)行施工，充分改善軟土特性，確保施工的穩(wěn)定性和安全性。