道路橋梁施工中軟土地基施工技術(shù)處理研究

韋鋒

（南寧市城市建設(shè)投資發(fā)展有限責(zé)任公司，廣西南寧 530031）

0 引言

合理應(yīng)用相關(guān)技術(shù)對(duì)軟土地基進(jìn)行處理能夠有效降低道路橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)，提升道路橋梁施工的安全性和穩(wěn)定性。在道路橋梁施工中遇到軟土地基時(shí)，施工人員應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場軟土地基的實(shí)際情況，制定科學(xué)的處理方案，采取適宜的軟土地基處理技術(shù)，確保道路橋梁項(xiàng)目順利開展，保證道路橋梁施工質(zhì)量的同時(shí)，促進(jìn)施工企業(yè)實(shí)現(xiàn)長效發(fā)展目標(biāo)。

1 軟土地基概述

軟土地基是指軟弱土層，這類土層的強(qiáng)度低，壓縮量較高，沉隱量大，土層構(gòu)成包含黏土和粉土等細(xì)微顆粒含量較高的松軟土、孔隙大的有機(jī)質(zhì)土、泥炭和松散砂等，低下水位較高時(shí)，會(huì)影響上方的填方和構(gòu)造物的穩(wěn)定性，進(jìn)而出現(xiàn)地基沉降，這對(duì)道路橋梁工程會(huì)有極大的影響。如果在施工過程中對(duì)軟土地基處理不當(dāng)，會(huì)給道路橋梁施工進(jìn)程和使用效果留下隱患。

2 軟土地基特點(diǎn)

2.1 含水量較高

軟土地基含水量較高，土壤流動(dòng)性較強(qiáng)，地基穩(wěn)定性較差，容易影響道路橋梁施工質(zhì)量。如果在道路橋梁施工過程中未對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理，則會(huì)影響道路橋梁的穩(wěn)固性，在施工中可能出現(xiàn)意外，阻礙道路橋梁施工項(xiàng)目順利開展。

2.2 壓縮性強(qiáng)

軟土地基中包含較多黏土，壓縮性較強(qiáng)，因此對(duì)道路橋梁施工的排水性能提出了更高的要求，如果施工人員未能在道路橋梁施工過程中對(duì)黏土進(jìn)行有效處理，則容易導(dǎo)致道路橋梁出現(xiàn)施工結(jié)構(gòu)變形現(xiàn)象。這樣不僅會(huì)影響道路橋梁施工的安全性，還需要施工人員對(duì)變形的施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行返修，會(huì)延長道路橋梁施工期限。

2.3 滲透能力差

軟土地基中的砂土比例較高，滲透能力差。由于軟土地基含水量較高，如果不能有效調(diào)節(jié)軟土地基內(nèi)砂土和黏土的比例，就會(huì)影響軟土地基中黏土的固化時(shí)間，容易加大道路橋梁基礎(chǔ)施工問題的出現(xiàn)頻率。因此，在施工過程中需要在軟土地基中鋪設(shè)排水管道，加大軟土地基的滲透能力，保證道路橋梁施工順利進(jìn)行[1]。

3 軟土地基的不良影響

3.1 整體結(jié)構(gòu)沉降

軟土地基存在滲透性差及壓實(shí)困難的問題，極易導(dǎo)致土體沉降，需要在施工過程中對(duì)軟土地基進(jìn)行合理的處理。如果地基處理效果差，則容易使道路橋梁在后期投入使用中出現(xiàn)逐步下沉的現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致道路橋梁局部路面和整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降的情況，不僅不能有效滿足正常使用需求，還會(huì)影響道路橋梁的使用壽命。

3.2 地面龜裂

道路橋梁路面的施工材料以瀝青和混凝土為主，雖然這兩類材料混合使用具有極高的優(yōu)勢(shì)，能夠提高道路橋梁路面的穩(wěn)固性，但抗拉性能較差。若是軟土地基的壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)，極易導(dǎo)致地基變形，這樣道路橋梁在受力后容易出現(xiàn)地面龜裂現(xiàn)象。

3.3 不均勻沉降

軟土層中的透鏡體極易影響地基壓實(shí)質(zhì)量，地基在施工和使用過程中承受壓力時(shí)，會(huì)受土質(zhì)影響進(jìn)行固結(jié)排水，這極易導(dǎo)致道路橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻沉降，使道路橋梁局部出現(xiàn)下陷或者結(jié)構(gòu)出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，會(huì)降低地基的穩(wěn)定性[2]。

4 軟土地基變形規(guī)律和作用因素

4.1 塑性體積變形

由于軟土的空隙較大，在道路橋梁施工和使用中，如果在不同方向向軟土施加應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致軟土顆粒出現(xiàn)變形或變位情況，軟土顆粒無法恢復(fù)到原來形狀，則會(huì)出現(xiàn)不可復(fù)原的塑性體積變形情況。

4.2 硬化和軟化

從三方應(yīng)力場中發(fā)現(xiàn)，軟土地基軸向應(yīng)力與變形之間的關(guān)系曲線呈軟化和硬化兩種類型，前者是指應(yīng)力與變形之間的關(guān)系開始是逐步上升的，在應(yīng)力達(dá)到某個(gè)特殊值后逐漸下降；后者是指曲線在上升過程中突然受到外力破壞。在施工中發(fā)現(xiàn)，軟化可以使軟土地基原有強(qiáng)度降低，導(dǎo)致周邊軟土承載壓力加大，從而對(duì)道路橋梁結(jié)構(gòu)造成破壞[3]。

4.3 非線性和非彈性

道路橋梁施工中經(jīng)常會(huì)用到混凝土和金屬材料，在軸向上施加壓力，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力和變形之間出現(xiàn)直線關(guān)系，此時(shí)這些材料處于彈性變化狀態(tài)；當(dāng)應(yīng)力上升狀態(tài)達(dá)到最大值時(shí)，應(yīng)力和變形之間的關(guān)系會(huì)轉(zhuǎn)成曲線。軟土也有這方面的性質(zhì)，不過軟土受到應(yīng)力時(shí)，線性變化非常短暫，所以一般認(rèn)為軟土的變化是非線性的，同時(shí)軟土的形變特征呈非彈性。而這種非線性和非彈性特點(diǎn)導(dǎo)致軟土受到應(yīng)力后的變化難以預(yù)測，會(huì)為施工帶來一定的困難。

4.4 各向異性

軟土地基多為層狀分布，但不同基層間的土質(zhì)差別較大。一般來說，水平方向上的土層具有各向同性，但由于軟土中的層次結(jié)構(gòu)組成存在一定的差異性，所以從縱向上來看，軟土結(jié)構(gòu)具有各向異性。

5 道路橋梁施工中軟土地基處理策略

5.1 表層處理法

表層處理法主要用于處理地表面軟弱問題，施工人員可以通過敷設(shè)材料、加入添加劑、表層排水以及砂墊層等方式，將填土荷載均勻鋪設(shè)在地基上。具體的表層處理法主要有四種：一是表層排水法，處理土質(zhì)好，但是由于含水量較大而出現(xiàn)的軟土地基時(shí)，可以在地基填土前期，在地表面開挖溝槽，將地表水排出，減少地基表層含水量，確保施工設(shè)備可以在地表通行。同時(shí)，為了保證開挖溝槽起到盲溝作用，施工人員可以回填透水性強(qiáng)的細(xì)小碎石或者砂礫。二是砂墊層法，處理軟土層厚度小、排水性好、砂礫資源優(yōu)質(zhì)的軟土地基時(shí)，可以將砂墊層厚度鋪設(shè)到13cm 以上，提高地基排水面，使軟土地基在構(gòu)造物荷載的影響下加快排水固結(jié)凝結(jié)過程，提高軟土層的穩(wěn)定性。選擇砂礫墊層施工材料時(shí)，可以選擇粗砂或顆粒尺寸在5cm 以下的天然級(jí)砂礫。在軟土層上方鋪設(shè)好砂礫墊層后，應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行灑水壓實(shí)處理，待表層足夠濕潤再進(jìn)行后續(xù)施工。三是敷墊材料法，遇到地基土層局部不均勻沉降或結(jié)構(gòu)變形時(shí)，可以應(yīng)用敷墊材料，如玻璃纖維格柵、化纖無紡布和土布等，借助這些材料的抗剪和抗拉力提升道路橋梁表面的通行能力。四是添加劑法，遇到表層為黏性土的軟土地基時(shí)，可以在軟土地基內(nèi)部加入生石灰、水泥和熟石灰等材料，提高地基壓縮性能和強(qiáng)度。制備石灰類材料時(shí)，應(yīng)在現(xiàn)場按照施工需求攪拌材料，確保團(tuán)粒效果和土壤含水量符合施工需求，增強(qiáng)固結(jié)效果和填土的穩(wěn)定性。

5.2 粉噴樁加固處理法

該施工法是一種通過深層攪拌法加固地基的處理方法，適用于飽和度和含水量較高的軟土地基，通常采用水泥和石灰等材料，按照軟土地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工需求，科學(xué)調(diào)配石灰粉和水泥粉，借助攪拌設(shè)備將這些材料與軟土進(jìn)行攪拌，提高軟土地基內(nèi)部的穩(wěn)定性。

5.3 水泥樁攪拌法

該方法是以石灰和水泥作為固化劑，通過特制的攪拌機(jī)械，在地基深處將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。該方法適用于粉土或松散砂土類軟土地基加固，且施工過程對(duì)路堤的影響較低，符合道路橋梁改擴(kuò)建工程施工需求。施工人員在應(yīng)用該方法處理軟土地基時(shí)，應(yīng)先將施工現(xiàn)場雜物清理干凈，并對(duì)場地進(jìn)行處理平整，確保軟土地基加固處理效果[4]。

5.4 豎向排水固結(jié)法

采用豎向排水固結(jié)法時(shí)，施工人員可以將排水柱垂直于地面設(shè)置到黏性軟土地基中，減少軟土地基排水距離，提高軟土地基排水固結(jié)能力，強(qiáng)化軟土地基抗剪強(qiáng)度?？梢陨熬蛘呒埌遄鳛榕潘牧希Y(jié)合道路橋梁施工需求，選擇水射式、螺旋鉆式、打入式或者振動(dòng)式等鉆井排水方式。在處理軟土地基時(shí)，可以將該方法與加載法或緩速填土法共用，用于處理土層厚度高、黏土地質(zhì)均勻的軟土地基。需要注意的是，設(shè)置排水砂井時(shí)，應(yīng)先確定好砂井直徑、排水距離和改良范圍等，結(jié)合道路橋梁施工需求，計(jì)算沉降度和穩(wěn)定性，確保填土坡面和路基頂面寬度符合施工需求。

5.5 灰土擠密樁法

該方法適用于處理比較濕軟的軟土地基，可在這類軟土地基中插入部分灰土樁，應(yīng)用擠壓的方法提升軟土地基的密度。通過擠壓力量將原樁孔中的部分軟土擠入周圍土層，對(duì)灰土樁周圍的土層進(jìn)行加密，進(jìn)而形成密度大、空隙小的硬土地基，為道路橋梁施工打好基礎(chǔ)。

5.6 強(qiáng)夯法

處理土質(zhì)厚、面積大的軟土地基時(shí)，可以應(yīng)用該方法。應(yīng)用該方法時(shí)，需要注意如下幾點(diǎn)：第一，清除施工場地障礙物，平整施工場地；第二，必須保證強(qiáng)夯機(jī)械符合夯錘起吊重量和提升高度要求，并設(shè)置安全裝置；第三，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果控制技術(shù)參數(shù)；第四，強(qiáng)夯施工中，每夯擊一次后應(yīng)及時(shí)測量場地平均下沉量，將夯坑填平方可進(jìn)行下一道夯實(shí)；第五，強(qiáng)夯時(shí)，首先應(yīng)檢驗(yàn)夯錘是否處于中心，若有偏心時(shí)，應(yīng)采取在錘邊焊鋼板或增減混凝土等辦法使其平衡，防止夯坑傾斜；第六，應(yīng)保持落錘平穩(wěn)、夯位正確，如果出現(xiàn)錯(cuò)位或坑底傾斜度過大等情況，應(yīng)該及時(shí)將坑整平并補(bǔ)夯。

5.7 換填法

該方法主要是對(duì)軟土地基中的土壤進(jìn)行換填處理。一方面，施工人員應(yīng)明確軟土地基處理范圍，通過局部開挖或全部開挖的方法換填處理軟土。軟土地基的具體開挖深度應(yīng)根據(jù)軟土地基的實(shí)際質(zhì)量來計(jì)算、確定。另一方面，軟土地基開挖到一定深度和范圍后，需要應(yīng)用強(qiáng)度高的材料對(duì)軟土地基進(jìn)行分層回填壓實(shí)處理，應(yīng)用壓路機(jī)對(duì)分層回填土壤進(jìn)行壓實(shí)處理，提高回填質(zhì)量，為后續(xù)道路橋梁施工奠定良好的基礎(chǔ)[5]。

5.8 加筋法

由于軟土地基含水量較高，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)土粒位移的情況，這會(huì)影響軟土地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。施工人員可以在軟土地基中加入部分耐拉性高的材料，提升軟土地基和材料之間的摩擦性，在高強(qiáng)度摩擦力的影響下，軟土地基土層便會(huì)與地下工程材料融為一體，進(jìn)而提升地基穩(wěn)定性。同時(shí)，施工人員可以在軟土上方鋪設(shè)一層砂子，在砂子上方鋪設(shè)工程材料，調(diào)節(jié)砂子受力，減少地基沉降現(xiàn)象，增強(qiáng)地基穩(wěn)定性。

5.9 注漿法

施工人員可以將軟土地基劃分成多個(gè)薄層，將每層地基的厚度控制在0.4b 以下。如果軟土地基下方的靜壓力穩(wěn)定性不足，會(huì)影響道路橋梁施工質(zhì)量，為提高軟土地基下方靜壓力，施工人員可以在軟土地基中鉆多個(gè)孔，并將鉆孔直徑控制在70mm 左右，鉆孔深度按照土層縫隙深度自主調(diào)節(jié)，之后灌入封閉泥漿，插上塑料套管，在其中放置注漿芯管。需要注意的是，在鉆孔內(nèi)放置注射管時(shí)，應(yīng)選擇直徑小于鉆孔直徑的注射管，并用套管對(duì)孔壁和導(dǎo)管進(jìn)行加固保護(hù)。再者，將準(zhǔn)備好的水泥砂漿注入縫隙時(shí)，盡量一次性完成，確保水泥砂漿可以充分滲透到地基縫隙中，起到穩(wěn)固土層的作用。同時(shí)，施工人員可以在土層空隙中填筑水硬性凝膠材料，將土層黏合到一起，強(qiáng)化軟土地基的穩(wěn)定性。此外，為提高地基結(jié)構(gòu)的安全性，應(yīng)在注漿之前在軟土地基銜接處搭建隔離水質(zhì)面，防止地下水對(duì)地基造成影響，降低地基塌陷和沉降等情況的發(fā)生率。

5.10 碎石樁加固法

該方法是目前常用的一種軟土地基處理方法。施工人員可以應(yīng)用振搗機(jī)和沖擊設(shè)備，對(duì)軟土地基進(jìn)行鉆孔處理。振搗工作完成后，可以將碎石土或者強(qiáng)度高的填充物填壓到孔洞底部。之后可以通過持續(xù)振搗或者擠壓的方法，強(qiáng)化整個(gè)地基結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和承壓能力。

5.11 鋼筋混凝土管樁法

鋼筋混凝土管樁法的實(shí)用性較高，處理周期較短，在樁體澆筑成型后，整個(gè)樁體的質(zhì)量和耐久性都比較高，能夠有效縮短道路橋梁施工期限。采用該方法處理軟土地基時(shí)，需要利用施工機(jī)械科學(xué)澆筑混凝土管樁，確保樁體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和土地結(jié)構(gòu)能夠有效結(jié)合起來，進(jìn)而提高樁體與土體之間的摩擦力，增強(qiáng)軟土地基的承載力。

6 道路橋梁施工中軟土地基處理環(huán)節(jié)注意事項(xiàng)

在道路橋梁施工中處理軟土地基時(shí)，施工人員應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇合理的處理技術(shù)，確保軟土地基經(jīng)處理后承載力能夠滿足路橋施工需求。如果所選擇的施工技術(shù)不合理，軟土地基加固處理不到位，則會(huì)導(dǎo)致道路橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫和不規(guī)則沉降等情況，埋下安全隱患。此外，在道路橋梁施工過程中，施工人員應(yīng)根據(jù)相關(guān)道路橋梁施工標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范軟土地基加固處理步驟，降低施工沉降總量，防止出現(xiàn)錯(cuò)落式沉降或路橋交界處斜坡式沉降等情況。

7 結(jié)語

綜上所述，地基施工質(zhì)量很大程度上影響道路橋梁整體施工質(zhì)量，因而遇到軟土地基時(shí)，施工人員應(yīng)按照軟土地基的特點(diǎn)和變形特征，結(jié)合道路橋梁施工需求，制定合理的軟土地基處理方案，靈活應(yīng)用表層處理法、粉噴樁加固處理法、水泥樁攪拌法等，提高軟土地基的穩(wěn)定性和安全性，確保道路橋梁施工順利進(jìn)行。