軟弱地基處理中道路橋梁施工技術(shù)探討

文／田柳斐 浙江交工路橋建設(shè)有限公司 浙江杭州 310000

引言：

在我國(guó)，軟弱地基處理技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了不斷創(chuàng)新和發(fā)展的歷程。從最初的簡(jiǎn)單填筑法、灰土法到目前應(yīng)用廣泛的孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法、砂墊層技術(shù)等，不斷推動(dòng)著技術(shù)水平的提高，以更好地應(yīng)對(duì)不同地區(qū)的軟弱地基處理問(wèn)題，確保道路橋梁工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.軟弱地基處理的概述

1.1 處理軟弱地基的作用

地基作為橋梁和地面之間的關(guān)鍵連接部位，它的強(qiáng)度和穩(wěn)定性直接決定了道路橋梁的使用壽命和安全性。軟弱地基通常指的是土壤質(zhì)地比較松散、穩(wěn)定性較差的地基，如果在不經(jīng)過(guò)加固處理的情況下，直接進(jìn)行道路橋梁的施工，會(huì)導(dǎo)致道路橋梁在使用過(guò)程中出現(xiàn)變形、下沉等情況，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致道路橋梁的崩塌。因此，處理軟弱地基可以提高道路橋梁工程項(xiàng)目的穩(wěn)定性，保證施工過(guò)程中的安全性。除了提高地基的承載力和穩(wěn)定性，處理軟弱地基還能夠減少地基對(duì)環(huán)境的影響，保護(hù)生態(tài)環(huán)境[1]。在施工中采用綠色環(huán)保的地基處理技術(shù)，如孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法、管樁加固等，不僅能夠提高工程的效率和質(zhì)量，還能夠減少對(duì)環(huán)境的影響，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。

1.2 軟弱地基處理的目的

道路橋梁工程的安全穩(wěn)定性和長(zhǎng)期使用效果與其地基基礎(chǔ)密切相關(guān)，為了保證道路橋梁工程的質(zhì)量和穩(wěn)定性，必須對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理。軟弱地基處理的目的有以下幾個(gè)方面：

（1）優(yōu)化地基的抗震性能。地震是一種自然災(zāi)害，對(duì)建筑物的安全性造成威脅。軟弱地基在地震時(shí)的抗震性能較弱，需要通過(guò)處理方法來(lái)提高其抗震性能，確保道路橋梁工程的安全性。

（2）提高地基的透水性能。軟弱地基通常具有較差的透水性能，容易造成地表積水等問(wèn)題。在處理軟弱地基時(shí)，應(yīng)該采用合適的方法，提高地基的透水性能，以確保道路橋梁工程的使用效果。

（3）提升地基抗變形特性的能力。軟弱地基在承載荷載時(shí)容易發(fā)生變形，導(dǎo)致地基不穩(wěn)定。因此，在處理軟弱地基時(shí)，需要采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ嵘鼗目棺冃文芰Γ_保其穩(wěn)定性。

（4）優(yōu)化土體強(qiáng)度剪切特征。軟弱地基的土體強(qiáng)度通常較弱，容易在承載荷載時(shí)發(fā)生剪切破壞。在處理軟弱地基時(shí)，需要采用合適的方法優(yōu)化土體強(qiáng)度的剪切特征，提高其穩(wěn)定性。

（5）降低土地的壓縮性，保證地基的沉降量在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)中。軟弱地基在承載荷載時(shí)容易發(fā)生沉降，導(dǎo)致道路橋梁工程項(xiàng)目的不穩(wěn)定。在處理軟弱地基時(shí)，需要適度降低土地的壓縮性，確保地基的沉降量在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)中[2]。

（6）消除或減少地基變形情況。軟弱地基容易在承載荷載時(shí)發(fā)生變形，導(dǎo)致道路橋梁工程項(xiàng)目的使用效果下降。因此，在處理軟弱地基時(shí)，應(yīng)該采用合適的方法消除或減少地基變形情況，保證道路橋梁工程的合理化使用。

1.3 軟弱地基的處理原則

在道路橋梁工程建設(shè)中，應(yīng)優(yōu)先選擇使用天然地基，以保證地基的穩(wěn)定性和安全性。如果遇到淤泥性質(zhì)的土體，應(yīng)將上層土體作為地基的主要支撐，以提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。如果上層土基穩(wěn)定性較弱，需要在施工處理中格外謹(jǐn)慎，以防對(duì)淤泥性質(zhì)的土體造成影響。如果施工位置布滿建筑廢料和施工垃圾，但土地層足夠堅(jiān)固，應(yīng)對(duì)該位置進(jìn)行有效處理，并將其作為具體的施工地基選擇。對(duì)于軟弱地基，應(yīng)結(jié)合多種合理措施進(jìn)行處理，不僅需要重新驗(yàn)算其物理特性，還需要從土地的滲水性和沉降性兩個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化處理，以有效增強(qiáng)土體的載荷能力。在處理軟弱地基時(shí)，還要考慮排水性能、土基變形和抗震能力等方面，這些方面均需要強(qiáng)化處理，以保證地基的穩(wěn)定性和安全性[3]。

2.軟弱地基處理的沉降預(yù)測(cè)和控制

沉降預(yù)測(cè)是指通過(guò)對(duì)地基沉降情況進(jìn)行分析和計(jì)算，預(yù)測(cè)未來(lái)的沉降趨勢(shì)和量值。在施工前，需要對(duì)地基進(jìn)行充分的勘探和調(diào)查，了解地基的性質(zhì)、厚度、土層分布等信息，并根據(jù)這些信息進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)的結(jié)果可以為后續(xù)的處理和施工提供重要的依據(jù)，同時(shí)也可以避免后續(xù)施工過(guò)程中因沉降過(guò)大而導(dǎo)致的問(wèn)題和事故。沉降預(yù)測(cè)通常采用有限元分析法和理論計(jì)算法，以確定地基的沉降量和分布情況。在預(yù)測(cè)過(guò)程中，需要考慮多種因素，如地基土質(zhì)、荷載條件、施工方式等。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果可以制定出科學(xué)合理的處理方案和施工計(jì)劃。在施工過(guò)程中，還要對(duì)地基沉降情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)記錄，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)地基沉降情況，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整和控制。監(jiān)測(cè)設(shè)備一般包括測(cè)斜儀、測(cè)孔儀等，它們可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地基的沉降情況，并記錄監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。針對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以及時(shí)調(diào)整施工方案，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整和控制。

3.道路橋梁施工中軟弱地基處理常見方法及相關(guān)技術(shù)

3.1 換填土處理方法

換填土處理技術(shù)適用于處理雜填土、素填土和淤泥性質(zhì)土地等類型的軟弱地基。該方法的步驟是首先挖掘軟弱地基土層并進(jìn)行分層處理，其次選用強(qiáng)度和穩(wěn)定性更優(yōu)的建筑材料進(jìn)行處理。在填土夯實(shí)后，軟弱地基可以滿足道路橋梁工程建設(shè)項(xiàng)目施工標(biāo)準(zhǔn)要求，有效保障施工安全。換填土處理方法具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，能夠提高地基的穩(wěn)定性和承載力。同時(shí)，該方法還能根據(jù)實(shí)際需要選用不同的填土材料，以達(dá)到最佳的處理效果。實(shí)施該處理方法前需要進(jìn)行充分的地質(zhì)勘察，以確定地基的物理和化學(xué)性質(zhì)[4]。接著，進(jìn)行徹底的挖掘和分層處理，確保軟弱層與墊層之間的分界面明確，并進(jìn)行必要的整平和清理工作，以確保填土能夠均勻夯實(shí)。填土材料需要選用強(qiáng)度和穩(wěn)定性更優(yōu)的建筑材料，以保證填土后軟弱地基的穩(wěn)定性和承載力能夠得到有效提高。最后，進(jìn)行填土夯實(shí)處理，使其達(dá)到規(guī)定的密實(shí)度和承載力，以確保軟弱地基可以滿足道路橋梁工程建設(shè)項(xiàng)目施工標(biāo)準(zhǔn)要求。此外，在處理過(guò)程中需要按照土層中相關(guān)附加應(yīng)力的實(shí)際分布規(guī)律來(lái)進(jìn)行處理，以保證軟弱層承受的應(yīng)力比墊層承受的更弱，從而確保施工安全和工程質(zhì)量。

3.2 密實(shí)加固方法

3.2.1 動(dòng)力固結(jié)法

動(dòng)力固結(jié)法適用于不同類型的土壤，如砂土、碎石土和粘性土等。該方法通過(guò)在適當(dāng)?shù)穆涞鼐嚯x中使用重錘對(duì)土層進(jìn)行夯擊，從而施加巨大的沖擊能量，達(dá)到對(duì)基土進(jìn)行密實(shí)加固的效果。在施工過(guò)程中，采用重復(fù)的夯擊方式，經(jīng)過(guò)多次動(dòng)力固結(jié)處理，可以有效地排列和重組土壤中的顆粒結(jié)構(gòu)，使得基土的性質(zhì)更加穩(wěn)定、嚴(yán)密，從而將土壤的壓縮性有效減低，大大提高基土的質(zhì)量。動(dòng)力固結(jié)法在軟弱地基處理中的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)單、施工速度快、處理效果好、適用范圍廣，且可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。此外，動(dòng)力固結(jié)法還能夠有效減少地基沉降和加快地基的固結(jié)凝結(jié)速度，從而提高道路橋梁工程項(xiàng)目的施工安全和質(zhì)量。需要注意的是，在進(jìn)行動(dòng)力固結(jié)法處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理選擇夯擊頻率和沖擊能量大小，避免對(duì)周邊環(huán)境和建筑物造成不良影響。此外，還需進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測(cè)和檢查，確保處理效果符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求[5]。

3.2.2 深層密實(shí)加固

相對(duì)于淺層密實(shí)度加固方式，深層加固方式應(yīng)用到的相關(guān)機(jī)械設(shè)備要求更高。在夯擊的過(guò)程中，深層加固方法需要使用更大的沖擊能量，因此使用的重錘也要更重。在震動(dòng)加固過(guò)程中，需要使用更高功率的震動(dòng)器。而在爆破加固過(guò)程中，則需要應(yīng)用更高精度的爆破技術(shù)。深層密實(shí)加固的優(yōu)點(diǎn)在于，它可以更徹底地加固軟弱地基，從而確?；A(chǔ)的穩(wěn)定性和承載能力。這種方法可以有效地排列和重組土壤中的顆粒結(jié)構(gòu)，使基土性質(zhì)更加穩(wěn)定和嚴(yán)密。在深層加固過(guò)程中，壓縮性也能有效減少，大大提高了基土的質(zhì)量。此外，與淺層密實(shí)度加固相比，深層加固方法的加固效果更加持久和可靠，可以滿足更高的施工標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2.3 高壓噴射注漿法

這種方法通常需要在鉆孔的基礎(chǔ)上，使用帶有噴嘴的注漿管進(jìn)行注漿，利用高壓設(shè)備使?jié){液成為20Mpa 以上的高壓射流，從噴嘴中噴射出來(lái)沖擊破壞土體，然后注入建筑材料，最終達(dá)到提升基土密實(shí)度的目的。相比于其他密實(shí)加固方法，高壓噴射注漿法的優(yōu)勢(shì)在于可針對(duì)較深層次的基土進(jìn)行加固。同時(shí)，由于高壓噴射注漿法不需要對(duì)基土進(jìn)行挖掘，因此可以避免對(duì)施工場(chǎng)地的破壞和污染。然而，高壓噴射注漿法也存在一些局限性。由于這種方法主要是通過(guò)高壓噴射力將建筑材料注入基土中，因此需要考慮施工安全問(wèn)題，如注漿時(shí)可能導(dǎo)致地面上方的土層下沉，從而影響到附近建筑物的穩(wěn)定性。此外，在高壓噴射注漿法中，也需要考慮建筑材料的性能和耐久性，確保加固效果能夠持久。

3.3 孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法

孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法需要先對(duì)地基進(jìn)行勘測(cè)，確定施工區(qū)域及其土壤類型。然后，根據(jù)不同的土壤質(zhì)地，采用不同的施工工藝進(jìn)行操作?？锥吹闹睆胶蜕疃纫鶕?jù)不同的土壤類型和地基條件而定，同時(shí)要注意孔壁的穩(wěn)定性，以防塌方的問(wèn)題。接著，在孔內(nèi)設(shè)置鋼管，并將鋼管與孔壁固定。填充材料應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和密實(shí)度，一般使用的是細(xì)砂、碎石、混凝土等材料。在填充的過(guò)程中，應(yīng)使用夯實(shí)機(jī)對(duì)填充材料進(jìn)行振動(dòng)夯實(shí)，以增加材料之間的摩擦阻力和咬合程度，提高地基承載力。在孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法施工過(guò)程中需要注意對(duì)填充材料的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，保證填充材料的質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范要求。其次，應(yīng)在施工前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察和實(shí)驗(yàn)，確定填充材料的最佳用量和夯實(shí)次數(shù)。還要注意孔洞的直徑和深度的控制，以及孔內(nèi)填充材料的夯實(shí)程度，避免出現(xiàn)孔壁塌方等安全問(wèn)題。

3.4 管樁加固方法

3.4.1 碎石樁加固方法

這種方法的基本原理是通過(guò)打孔并在孔內(nèi)填充砂石等填充材料，以達(dá)到加固地基的目的。在具體的應(yīng)用過(guò)程中，要選擇穩(wěn)定性和固結(jié)性較好的碎砂和砂石等材料進(jìn)行填充。這種方法與傳統(tǒng)的灌注樁或鋼管樁相比，其優(yōu)點(diǎn)在于使用的材料成本較低，而且施工效率較高，適用范圍也更廣。在進(jìn)行碎石樁加固時(shí)，需要根據(jù)地質(zhì)環(huán)境和地基情況選擇合適的鉆孔機(jī)和填充材料。通常情況下，會(huì)采用振動(dòng)或沖擊的方式來(lái)加固地基。通過(guò)對(duì)填充材料的合理選擇和加密，可以增加地基的密實(shí)度和穩(wěn)定性，有效提高地基的承載能力，避免地基變形和沉降等問(wèn)題。

3.4.2 夯實(shí)水泥土樁法

夯實(shí)水泥土樁法是通過(guò)將土質(zhì)材料與水泥混合并制成水泥土，然后在地基孔內(nèi)進(jìn)行分層夯擊，使水泥土形成均勻分布的樁狀體。這種方法相比其他管樁加固方法，具有工藝簡(jiǎn)單、施工周期短、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)。在具體的施工過(guò)程中，夯實(shí)水泥土樁法對(duì)土質(zhì)材料的要求比較嚴(yán)格，必須在地基孔外進(jìn)行充分的攪拌，使得水泥充分混合，從而保證夯擊后形成的水泥土樁形態(tài)均勻，不會(huì)出現(xiàn)形態(tài)不一致的現(xiàn)象，否則會(huì)對(duì)地基強(qiáng)度造成影響。經(jīng)過(guò)夯實(shí)水泥土樁法處理后的軟弱地基，其強(qiáng)度和形變性能均得到了一定程度的提升。這是因?yàn)樗嗤翗逗粚?shí)后，形成了堅(jiān)實(shí)的樁狀體，可以有效地承擔(dān)地基的荷載，從而提高地基的承載力。此外，水泥的固結(jié)作用也能夠?qū)⒃据^為疏松的土質(zhì)材料緊密地結(jié)合在一起，形成一個(gè)密實(shí)的整體，從而減小了土體的變形性能。

3.4.3 鋼筋混凝土管樁法

鋼筋混凝土管樁法是一種針對(duì)軟弱地基加固的新型方法，在其操作過(guò)程中，將機(jī)械混凝土灌裝至管樁孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)基土與管樁的有機(jī)結(jié)合，從而有效增強(qiáng)了管樁與基土之間的摩擦力。這種加固方法有很多優(yōu)勢(shì)，包括施工進(jìn)度快、管樁質(zhì)量?jī)?yōu)良、加固效果良好、減少工程造價(jià)成本等。與其他軟弱地基處理方法相比，鋼筋混凝土管樁法在加強(qiáng)單根管樁承載力方面表現(xiàn)突出。此外，鋼筋混凝土管樁法還能夠提高基土與管樁之間的摩擦力，增強(qiáng)軟弱地基的穩(wěn)定性和耐久性。同時(shí)，它還可以在一定程度上為項(xiàng)目減少工程造價(jià)成本，幫助施工單位有效降低建設(shè)成本，從而大大提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。

3.5 排水固結(jié)技術(shù)

在使用排水固結(jié)法處理軟弱地基時(shí)，首先需要進(jìn)行全方位、系統(tǒng)性的勘探和調(diào)查，了解土壤質(zhì)量、水文特征等情況，并對(duì)錄入的相關(guān)信息進(jìn)行匯總、分析以及比對(duì)，根據(jù)實(shí)際情況制定出符合項(xiàng)目具體情況的設(shè)計(jì)方案。接著，在地基當(dāng)中置入豎向排水體，并進(jìn)行加載操作，從而實(shí)現(xiàn)將基土中的水有效排除并使其逐漸固化凝結(jié)。經(jīng)過(guò)這一過(guò)程后，基土的強(qiáng)度往往會(huì)得到強(qiáng)有力的提升，從而保證道路橋梁工程的穩(wěn)定性和安全性。排水固結(jié)法主要有三種形式：水平排水固結(jié)法、豎向排水固結(jié)法和膜層排水固結(jié)法。水平排水固結(jié)法主要應(yīng)用于軟弱土層中地下水較少的情況，通過(guò)在土層中設(shè)置排水孔，利用排水孔排出孔隙水來(lái)固結(jié)土層。豎向排水固結(jié)法主要適用于軟弱土層中地下水較多的情況，通過(guò)在土層中設(shè)置豎向排水孔，將孔隙水通過(guò)豎向排水孔排出，從而達(dá)到固結(jié)土層的目的。膜層排水固結(jié)法是在軟弱土層中鋪設(shè)排水膜，利用排水膜將孔隙水排出，達(dá)到固結(jié)土層的目的。在使用排水固結(jié)法時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的處理方法和技術(shù)。例如，在軟弱地基中采用水平排水固結(jié)法需要根據(jù)地下水位的高低選擇合適的排水深度，而在采用豎向排水固結(jié)法時(shí)需要根據(jù)孔隙水的排出量和固結(jié)程度來(lái)控制排水孔的開挖深度和排水孔的布局，以此來(lái)保證固結(jié)效果的最大化。在開挖排水孔時(shí)，應(yīng)盡可能選擇靠近土體中心部位進(jìn)行開挖，以避免影響土體的整體穩(wěn)定性。同時(shí)，排水孔的數(shù)量和深度應(yīng)根據(jù)具體的情況進(jìn)行合理配置和設(shè)計(jì)，以保證排水孔能夠充分地排出孔隙水，并使土體達(dá)到適當(dāng)?shù)墓探Y(jié)程度。在實(shí)際施工中，還需要根據(jù)土體的特性和具體情況采取相應(yīng)的措施來(lái)增強(qiáng)排水固結(jié)效果。例如，針對(duì)土層厚度較大的軟弱地基，可采用多層排水固結(jié)技術(shù)，將排水孔布置在不同的深度，以提高固結(jié)效果。同時(shí)，對(duì)于地下水位較高的土體，還需要采用有效的降水技術(shù)，在保證土體穩(wěn)定性的前提下將地下水位降至安全范圍內(nèi)，從而為后續(xù)施工提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)條件。

3.6 砂墊層技術(shù)

砂墊層施工中，需要注意以下幾個(gè)方面。首先，要明確軟弱地基的施工范圍。其次，應(yīng)提前準(zhǔn)備好相關(guān)材料，按照國(guó)家及相關(guān)部門的要求進(jìn)行精準(zhǔn)把控。第三，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面勘察，對(duì)重要位置進(jìn)行標(biāo)記并明確施工操作內(nèi)容。第四，要加強(qiáng)管控，對(duì)施工方案、工藝、技術(shù)、設(shè)備、材料的選擇以及采購(gòu)等方面進(jìn)行管理。第五，需要制定好突發(fā)狀況的應(yīng)急預(yù)案，避免突發(fā)情況造成的返工現(xiàn)象。最后，對(duì)砂墊層技術(shù)施工質(zhì)量進(jìn)行規(guī)范化驗(yàn)收，確保地基處理質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。在其具體操作中，還需要根據(jù)地基情況確定砂墊層的厚度和選用砂的類型，通常粗砂含沙量應(yīng)在5%以上。在施工時(shí)，先將軟土表層處理成砂土或混凝土，再在上面鋪設(shè)砂墊層。在設(shè)置砂墊層之前，需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行攪拌、壓實(shí)等處理，以達(dá)到更好的加固效果。在砂墊層的設(shè)置過(guò)程中，要注意及時(shí)清理垃圾、砂石等雜物，避免影響砂墊層的質(zhì)量。同時(shí)，要根據(jù)孔隙水的排出量和固結(jié)程度來(lái)控制排水孔的開挖深度和排水孔的布置。最后，應(yīng)對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)收，確保砂墊層技術(shù)能夠有效提高軟土地基的承載力和穩(wěn)定性。

結(jié)語(yǔ)：

在未來(lái)，隨著科技的不斷進(jìn)步和人們對(duì)環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展的重視，軟弱地基處理技術(shù)將繼續(xù)得到發(fā)展和創(chuàng)新。新型材料、智能化設(shè)備、先進(jìn)的施工工藝將不斷涌現(xiàn)，為軟弱地基處理提供更加高效、精準(zhǔn)的解決方案。同時(shí)，隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，對(duì)道路橋梁工程項(xiàng)目的要求也將越來(lái)越高，對(duì)軟弱地基的處理將會(huì)更加注重其安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等方面的綜合效益。因此，未來(lái)軟弱地基處理技術(shù)將更加注重多方面的平衡和協(xié)調(diào)，為道路橋梁工程的建設(shè)和發(fā)展提供更加可靠和穩(wěn)定的保障。