公路橋梁工程施工中軟土地基處理技術(shù)研究

謝丹

摘 要：在公路橋梁等工程建設(shè)中，軟土地基的處理直接關(guān)系到工程的質(zhì)量。不同的施工技術(shù)存在著各自的應(yīng)用領(lǐng)域、各自的局限性和相互關(guān)系。為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求、保證路面交通安全、合理進(jìn)行路基基礎(chǔ)建設(shè)，必須采取行之有效、合理的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；軟土地基；技術(shù)研究

中圖分類號(hào)：U416.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2023）01-0027-03

0 引言

在我國市政公路橋梁工程建設(shè)中，軟土地基是一個(gè)備受關(guān)注的內(nèi)容。軟土地基情況存在著較為凸顯的復(fù)雜性和特殊性，需要進(jìn)行科學(xué)合理的加固處理，才能滿足工程建設(shè)需求。近年來，公路橋梁工程得到了快速發(fā)展，并取得了良好的效果。我國公路橋梁工程的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，為城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。在施工過程中，尤其是在軟土基礎(chǔ)上，必須進(jìn)行有效的治理，方能進(jìn)入下一階段的施工。

1 公路橋梁工程中軟土地基的施工原則

1.1 經(jīng)濟(jì)性原則

在公路橋梁工程中，軟土地基處理必須遵循經(jīng)濟(jì)原則。工程設(shè)計(jì)人員和管理人員必須合理規(guī)劃，注重經(jīng)濟(jì)因素，減少人力、物力、財(cái)力和時(shí)間的投入，以全面提高工程效果。在軟土地基處理中，工程建設(shè)單位要盡可能以更低的工程建設(shè)投入來增強(qiáng)軟土地基的強(qiáng)化效果。同時(shí)，建筑企業(yè)還要從環(huán)境污染角度出發(fā)，選用對(duì)自然環(huán)境影響不大的工程技術(shù)和施工材料，以達(dá)到保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境的目的[1]。

1.2 因地制宜原則

在公路橋梁工程中，軟土地基必須按照因地制宜的原則進(jìn)行，設(shè)計(jì)單位應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地的地質(zhì)、水文情況，采取科學(xué)、合理的方法進(jìn)行地基處理。在實(shí)際工作中，現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)人員要對(duì)工程區(qū)域的軟土基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)查，確定其分布區(qū)域和深度，選擇合適的施工方法，以提高工程的技術(shù)效果。同時(shí)，要樹立“以防為主、防治并舉”的建設(shè)觀念，在工程建設(shè)中要做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，并制定相應(yīng)的對(duì)策。

2 公路橋梁工程施工中軟土地基處理存在的問題

2.1 工程設(shè)施陳舊

目前，在我國城市建設(shè)中，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，在公路橋梁工程中，往往會(huì)產(chǎn)生大量的軟土地層。目前軟土地基處理技術(shù)已有一定的發(fā)展，但相關(guān)的施工設(shè)備還不完善，部分工程機(jī)械不能進(jìn)行定向施工，或在施工過程中會(huì)受軟土地基制約，影響公路橋梁的正常建設(shè)。

2.2 處理措施不合理

軟土地基的基本特征是壓力小，壓縮性能小。在進(jìn)行地基處理時(shí)，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)地基的真實(shí)特性，并依據(jù)土壤含水率、有機(jī)質(zhì)含量采取適當(dāng)?shù)闹卫泶胧５糠謫挝辉谲浕范问┕ぶ?，往往?huì)盲目地采用不同的填筑方法，從而對(duì)軟土地基的治理產(chǎn)生不利影響。

2.3 土層結(jié)構(gòu)變化

在軟土地基工程中，土層結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)其穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響。例如，在高速公路施工中出現(xiàn)松散、壓實(shí)系數(shù)偏小的情況。在施工期間遇到雨季，土層含水量過大，導(dǎo)致土質(zhì)松軟、地基下沉，會(huì)對(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生較大影響。在公路橋梁工程中，軟土地基的處理是非常關(guān)鍵的，其施工質(zhì)量直接影響到整個(gè)工程的工期，所以必須根據(jù)具體的施工條件選擇最適合的方法，來控制軟土地基對(duì)橋梁工程施工質(zhì)量產(chǎn)生的影響[2]。

2.4 軟土地基施工問題

2.4.1路面侵蝕問題

軟土地基以軟土為主，其含水量大，內(nèi)部孔隙率高，導(dǎo)致其抗壓強(qiáng)度較低，壓縮變形較大，對(duì)工程建設(shè)有較大影響。現(xiàn)在很多的高架橋工程，都采用了經(jīng)過特殊工藝處理的水泥和砂礫，但長期暴露在空氣中仍會(huì)對(duì)路面造成一定的腐蝕，從而對(duì)橋梁的施工和工程的整體質(zhì)量造成很大的影響。

2.4.2 路面沉降問題

在路基工程中，地面沉降是一個(gè)非常常見的問題，在施工過程中，由于各種原因，如果不能按照施工計(jì)劃進(jìn)行，就會(huì)導(dǎo)致路基的沉降。針對(duì)上述問題，施工單位要采取行之有效的措施，避免工程質(zhì)量受到影響。但由于工作人員的專業(yè)水平存在差異，在處理路基基礎(chǔ)壓實(shí)問題時(shí)，不能保證施工質(zhì)量和穩(wěn)定性，導(dǎo)致對(duì)軟土地基的處理不符合要求，從而使公路橋梁出現(xiàn)垮塌、斷裂等問題。

3 公路橋梁施工中軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用

3.1 換填技術(shù)

在公路橋梁工程中，一些地區(qū)的軟土地基分布比較稀疏，軟土厚度比較淺，采用換填技術(shù)，將原有的軟土層全部清理干凈，再進(jìn)行基礎(chǔ)材料的置換，能增加基礎(chǔ)的承載力。

3.1.1 開挖換填法

開挖換填法是利用淤泥清理軟土地基，將原有含水量低的軟土改作水泥土、灰土和砂土。在完成土層置換后，施工方要進(jìn)行壓實(shí)工作，對(duì)土層的壓實(shí)度進(jìn)行檢查，以全面改善工程質(zhì)量。采用開挖換填法，可從根本上解決軟土地基問題，全面提升其承載力。一般采用開挖換填法，先用天然砂礫代替軟粘土，然后進(jìn)行試驗(yàn)，分層填筑，分層壓實(shí)，以防止路基塌陷等問題。

3.1.2 拋石擠淤法

在軟土地基上，可以采取拋石法進(jìn)行碾砂。此方法適用于低洼軟土施工區(qū)，可解決施工區(qū)機(jī)械設(shè)備難以到達(dá)的難題，加速排水，全面改善軟土地基的施工質(zhì)量。在采用此方法時(shí)，要利用建筑機(jī)械把路基中央的碎石往兩邊推，以擠壓淤泥，增強(qiáng)基礎(chǔ)的強(qiáng)度。在拋石法中，選用不容易風(fēng)化的砂礫，碎石的尺寸應(yīng)該在0.15 m以上，以便擠壓淤泥，增強(qiáng)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。在采用該技術(shù)時(shí)，施工機(jī)械要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的調(diào)查，并對(duì)采用拋石法進(jìn)行壓實(shí)的可行性進(jìn)行深入的分析，防止對(duì)周邊建筑物造成不良影響。

3.1.3 爆破排淤法

采用爆破排淤法可以將淤泥排出，從而達(dá)到治理軟土地基的目的。為了進(jìn)一步增強(qiáng)爆破強(qiáng)度，可以通過加大碎石的堆壓，使其在工程中得到最大程度利用。在工程建設(shè)中，采用爆破排泥法進(jìn)行多次開挖，避免一次開挖。爆破排泥法會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成一定的影響，因此，應(yīng)當(dāng)事先做好相應(yīng)的防范措施。

3.2 排水施工處理技術(shù)應(yīng)用

在公路橋梁軟土地基工程中，排水工程處理技術(shù)，可按工程需要選用中砂或粗砂。將埋設(shè)于軟土地基中的鋼管按自上而下的原則分層壓實(shí)，并將全部樁孔填入砂石。如果在道路橋梁建設(shè)過程中，遇到了粘質(zhì)土壤，可以通過打樁的方法來形成壓實(shí)土層，將砂粒充分填滿，就可以形成砂樁。由于軟土地基中水分含量高，如果排水措施不當(dāng)，將會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響，從而導(dǎo)致路基崩塌。對(duì)此可以采取豎向排水法，即在軟土地基上施加重力，從而壓縮土壤中的水分，增強(qiáng)其強(qiáng)度，達(dá)到更好的加固效果。在安裝排水管道時(shí)，要確保它正常運(yùn)行，防止砂石阻塞排水管道[3]。

3.3 砂墊層

在處理軟土地基施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制墊層的處理，確保墊層厚度在合理范圍內(nèi)。要加強(qiáng)土壤的排水，防止雨水長期侵蝕。在進(jìn)行砂墊處理時(shí)，必須嚴(yán)格地控制機(jī)械設(shè)備的工作性能和使用效果。機(jī)械與地面的接觸力要保持在合理的水平，并對(duì)設(shè)備的操作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以保證各接線均能滿足要求。對(duì)設(shè)備的偏心狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證軟土地基的表面強(qiáng)度得到明顯的改善。為了避免因材料的浪費(fèi)，造成工程造價(jià)的上升，應(yīng)確保砂墊層的工作質(zhì)量。在選擇砂墊材料時(shí)，選用化纖無紡布為宜，以防止基礎(chǔ)，達(dá)到控制軟基沉降的目的。從而達(dá)到更好的工程效果。

3.4 化學(xué)加固處理技術(shù)

所謂化學(xué)加固技術(shù)，就是利用特殊的機(jī)械設(shè)備，將石灰、水泥等化學(xué)物質(zhì)與軟質(zhì)土壤進(jìn)行混合，通過化學(xué)反應(yīng)，使土壤中的水分得到有效地吸收，從而增強(qiáng)地基的抗壓強(qiáng)度。在軟土中摻入化學(xué)物質(zhì)，能有效地阻止?jié)駳獾臐B入和地基的沉陷，為以后的高速橋梁施工打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

常見的化學(xué)加固處理工藝在含有高有機(jī)質(zhì)和高含硫量的土壤中，其加固效果并不理想。

常用的化學(xué)強(qiáng)化處理技術(shù)有三種：一是硅化加固處理技術(shù)。即用金屬澆筑管道向基礎(chǔ)上注入硅酸鈉溶液，或依次向基礎(chǔ)上注入硅酸鈉和氯化鈣。二是堿液加固處理技術(shù)，即將堿性溶液注射到地基中，與土壤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使它自身粘合，達(dá)到穩(wěn)定效果。通過在軟土地基中加入堿溶液，使其溫度達(dá)到一定程度，從而改善處理效果。三是電化學(xué)技術(shù)，即在軟土地基上插上幾根金屬電極棒，通過引入直流電，將濕氣從陰極中排出，從而改善土壤的固結(jié)性。不過，這種技術(shù)成本太高，需要經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，才能大規(guī)模應(yīng)用。另外，在采用上述方法進(jìn)行強(qiáng)化處理時(shí)，要注意不能有大石塊、樹根、管道等障礙，否則會(huì)影響工程施工。

3.5 擠密法

在采用擠密法時(shí)，需通過在軟土中添加一定數(shù)量的砂石粉末，以彌補(bǔ)松軟土層中的土粒間距，再利用壓路機(jī)壓實(shí)。通過對(duì)軟土進(jìn)行長期粉碎、壓縮，可以使其與土壤粒子充分粘合，從而改善軟土的平整度和穩(wěn)定性。通過對(duì)工程實(shí)踐分析發(fā)現(xiàn)，采用壓縮方法可以改善軟土地基的整體承載能力，改善道路的穩(wěn)定性，并可以減少后期的養(yǎng)護(hù)，減少整體維修費(fèi)用，防止重復(fù)建設(shè)。但它對(duì)壓實(shí)機(jī)的應(yīng)用要求較高，砂礫與碎石的混合工藝十分復(fù)雜。在混砂過程中，一旦發(fā)生裂縫，路面就會(huì)發(fā)生沉降。

3.6 水泥攪拌軟基施工技術(shù)

在水泥建筑攪拌過程中噴泥時(shí)，水泥與土壤會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而增加混凝土的硬度。高速公路橋梁工程施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行混凝土配制?；炷翑嚢铇兜淖冃我凑找?guī)范要求進(jìn)行合理的調(diào)整。在施工前，必須對(duì)場(chǎng)地的基本情況進(jìn)行分析，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐耐寥罓顩r，選擇合適的混凝土攪拌樁的施工方案。根據(jù)相關(guān)資料，確定、匯總進(jìn)度，并對(duì)總體建設(shè)方案進(jìn)行調(diào)整。在淤泥和土壤中，水泥混合工藝應(yīng)僅限于對(duì)泥炭和淤泥的加固。

3.7 粉體攪拌施工處理技術(shù)應(yīng)用

在公路橋梁工程中，采用粉體攪拌是解決軟土地基問題的有效方法。這就要求采用專用的機(jī)械對(duì)粉狀物質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)化，同時(shí)采用輸送和擠壓的方式，使地基中的土壤發(fā)生化學(xué)和物理反應(yīng)，提高樁基的強(qiáng)度，并改善地基的力學(xué)性能。粉體攪拌技術(shù)所需建設(shè)費(fèi)用低，無需大型設(shè)備，建筑操作相對(duì)來說比較簡單，而且不會(huì)產(chǎn)生更多的環(huán)境污染。該方法能有效增強(qiáng)路基的穩(wěn)定性，為以后的工程建設(shè)打下良好的基礎(chǔ)。另外，在工程實(shí)踐中，采用粉體材料進(jìn)行粉體攪拌，能有效地控制土體的側(cè)向壓力，保證工程質(zhì)量。

3.8 碎石樁施工處理技術(shù)應(yīng)用

軟土地基的碎石樁法基本原理是利用沖擊與振動(dòng)來提高軟土地基的力學(xué)性能。在軟土地基的表層及內(nèi)側(cè)，應(yīng)先設(shè)孔洞，再填入砂礫，加入合適的膠結(jié)劑，以提升軟土地基的承載力，增強(qiáng)軟土地基的穩(wěn)定性。在這個(gè)工藝過程中，柱體的粘度比較高。當(dāng)整體硬化后，在軟土地基上形成一層墊層，以保證其穩(wěn)定性。

3.9 強(qiáng)夯技術(shù)

強(qiáng)夯技術(shù)是通過對(duì)軟土地基進(jìn)行外力改造，從而使軟土地基的整體性能得到改善。強(qiáng)夯法具有操作簡單、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。在施工前，先測(cè)量軟土地基的含水率和空氣含量，使兩者達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，方能采用強(qiáng)夯法。施工中，施工人員需要平整場(chǎng)地，墊層鋪設(shè)，夯點(diǎn)放線定位，進(jìn)行高程測(cè)量。在采用強(qiáng)夯工藝時(shí)，要先選用小型機(jī)械，將土壤中的濕氣擠出，再采用中等強(qiáng)度的機(jī)械，將土壤中的殘余氣體和濕氣全部排出。強(qiáng)夯施工必須遵循“先深后淺”的施工次序，即先進(jìn)行深層土的加固，再進(jìn)行表層土的加固。

4 公路橋梁施工中軟土地基的勘測(cè)

4.1 軟土地基的監(jiān)測(cè)

在進(jìn)行路基填筑過程中，需對(duì)軟土地基段的沉降、變形情況、地面、土壤垂直位移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在軟土地基的監(jiān)測(cè)中，應(yīng)盡量采用分層沉降標(biāo)記，采用測(cè)斜儀進(jìn)行橫向位移監(jiān)測(cè)，以保證路基的施工質(zhì)量。

在土質(zhì)路塹區(qū)設(shè)置2～3個(gè)沉降觀測(cè)段，橫截面間距為50 m，若工程建設(shè)條件較好，則可將其提高至100 ?m。將基礎(chǔ)床設(shè)置為上層，底層為預(yù)應(yīng)力路基，在總路線中央設(shè)置一個(gè)沉降觀察樁，采用半球型鋼頭觀察站，專門處理裸露在5 mm以上的混凝土表面，防止鋼筋表面生銹。

4.2 沉降形變觀測(cè)

在監(jiān)測(cè)期間，要嚴(yán)格按照相關(guān)的公路橋梁檢驗(yàn)規(guī)范，把測(cè)量結(jié)果錄入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)備份和存儲(chǔ)，完善監(jiān)測(cè)記錄。一旦發(fā)現(xiàn)異常，要立即通知相關(guān)部門，盡早采取相應(yīng)的處理措施。我國公路橋梁軟土地基工程施工管理規(guī)范規(guī)定，沉降值不得超過300 mm。

5 結(jié)語

隨著城市化進(jìn)程的加快，公路橋梁建設(shè)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，各類新技術(shù)得到了飛速發(fā)展，同時(shí)也使公路橋梁建設(shè)的質(zhì)量得到了極大的改善。若土壤含水量大、滲水性差、穩(wěn)定性差，將導(dǎo)致地面塌陷。工程建設(shè)單位要加強(qiáng)對(duì)軟土地基的分布范圍的調(diào)查，了解其土體結(jié)構(gòu)，合理地選用相應(yīng)的處理措施。為確保不同工藝的施工效果，需要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試各種工藝的效果，并根據(jù)實(shí)際情況選用合適的施工工藝，以提高軟土地基的承載能力。

參考文獻(xiàn)

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