公路橋梁施工中軟土地基處理技術(shù)

程云濤、占云峰

（江西省公路橋梁工程有限公司，江西南昌 330006）

0 引言

在公路橋梁工程施工中，針對(duì)不同的地理位置和土壤結(jié)構(gòu)，需要選擇不同的施工技術(shù)。如果土體承載力偏弱，容易引起沉陷或坍落，進(jìn)而影響公路橋梁工程質(zhì)量。所以，要做好各項(xiàng)工程質(zhì)量提升工作，采取成熟的處理技術(shù)，解決當(dāng)前公路橋梁工程施工中面臨的各種問題并消除潛在風(fēng)險(xiǎn)?；诖?，文章主要分析軟土地基對(duì)公路橋梁工程的影響，并提出相應(yīng)的軟土地基處理技術(shù)，以更好地提升橋梁工程的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。

1 軟土地基對(duì)公路橋梁結(jié)構(gòu)的影響

軟土地基具有高壓縮性和透水性差等特點(diǎn)。在施工過程中很難實(shí)現(xiàn)有效的壓實(shí)，使得地基的承載力無法達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求。如果將軟土地基作為典型的天然地基進(jìn)行使用，勢必會(huì)給公路橋梁質(zhì)量帶來影響。

1.1 路面裂縫

由于軟土地基的強(qiáng)度較低、變形性較大，會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)的受力和變形特征。

第一，軟土地基易受荷載作用影響，發(fā)生沉陷和變形，進(jìn)而導(dǎo)致路面龜裂，這會(huì)對(duì)路面平整度和行駛舒適性產(chǎn)生負(fù)面影響，可能損害路面的耐久性。

第二，此外，軟土地基的沉降和變形還可能導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生變形和扭曲，在橋墩和橋梁連接處形成裂縫，這些裂縫有可能擴(kuò)大并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞或失穩(wěn)，會(huì)對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)安全性構(gòu)成潛在威脅[1]。

1.2 結(jié)構(gòu)整體沉降

軟土地基對(duì)公路橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)整體沉降方面。軟土地基的特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度較低和變形性較大。當(dāng)公路橋梁建設(shè)在軟土地基上時(shí)，由于結(jié)構(gòu)自身荷載和交通荷載的作用，軟土地基會(huì)發(fā)生壓縮和沉降，從而引發(fā)結(jié)構(gòu)整體沉降。這種沉降會(huì)導(dǎo)致公路橋梁下沉、變形，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。因此，在設(shè)計(jì)和建設(shè)公路橋梁時(shí)，必須充分考慮軟土地基的特性，采取相應(yīng)的地基加固和支護(hù)措施，以降低軟土地基對(duì)公路橋梁結(jié)構(gòu)的沉降影響，確保公路橋梁的長期安全運(yùn)營。

2 軟土地基特點(diǎn)

2.1 高含水量

軟土地基通常由黏土或粉土構(gòu)成，其特點(diǎn)是滲水能力較弱，含水量較高，一般在30%～70%之間，整體穩(wěn)定性較差，這使得它難以滿足公路橋梁施工的要求。如果不對(duì)軟土地基進(jìn)行合理的處理，將會(huì)對(duì)施工作業(yè)帶來嚴(yán)重的不利影響?？紤]到公路工程施工的相對(duì)復(fù)雜性，再加上外部特殊的環(huán)境因素，軟土地基的處理變得至關(guān)重要。

在軟土地基處理過程中，必須充分考慮施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，并結(jié)合合適的處理技術(shù)，制訂有效的軟土地基加固方案。這個(gè)方案應(yīng)該是根據(jù)土壤的物理特性和力學(xué)性質(zhì)來精心設(shè)計(jì)的，以確保地基的穩(wěn)固性能夠達(dá)到公路橋梁施工的要求。

2.2 高壓縮性

軟土地基的壓縮性較高，在施工過程中容易受到外界因素的干擾，產(chǎn)生坍塌等問題，不僅會(huì)給施工作業(yè)帶來影響，還會(huì)給公路橋梁建設(shè)的安全造成威脅。此外，由于軟土地基的土質(zhì)均勻性較差，軟土顆粒呈現(xiàn)分散狀，不能有效聚合，地基結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)不均勻沉降問題，進(jìn)而導(dǎo)致公路橋梁結(jié)構(gòu)受損。此類問題一方面會(huì)導(dǎo)致工程質(zhì)量很難達(dá)到相關(guān)要求；另一方面會(huì)給公路橋梁帶來風(fēng)險(xiǎn)隱患[2]。

3 軟土地基處理技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用

3.1 強(qiáng)夯處理技術(shù)

強(qiáng)夯技術(shù)是公路橋梁軟土地基處理中一種有效的方法，通過重錘夯擊來改造軟土地基（見圖1）。施工過程中，需要選擇適宜規(guī)模的重錘，并利用起重機(jī)將其抬升至指定高度，通過自由下落、反復(fù)擠壓處理軟土地基，全面提升其密實(shí)度。操作相對(duì)簡單便利，能夠滿足工程要求。

圖1 強(qiáng)夯處理技術(shù)施工

使用強(qiáng)夯法時(shí)，需要加強(qiáng)施工管控。施工過程中，應(yīng)禁止閑雜人員進(jìn)入施工現(xiàn)場，以避免安全事故[3]。此外，由于強(qiáng)夯法會(huì)產(chǎn)生大量噪聲污染，因此在人口密集區(qū)域應(yīng)盡量避免采用該方法。如果必須采用強(qiáng)夯法處理軟土地基，必須做好基礎(chǔ)隔離工作，以免干擾周圍居民的生活。

此外，強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、雜填土、素填土、砂土、粉土、低飽和度的黏性土、非自重濕陷性黃土等軟土地基，但是不適用于淤泥地基處理。

3.2 粉噴樁處理技術(shù)

粉噴樁是一種常用于處理公路橋梁軟土地基的技術(shù)，其原理是將水泥、石灰等材料噴射到樁孔內(nèi)，形成堅(jiān)固的柱狀樁體，以提高地基的承載力和穩(wěn)定性。

粉噴樁處理軟土地基的步驟一般包括以下幾個(gè)階段：第一，進(jìn)行詳盡的地質(zhì)調(diào)查，了解軟土地基的特點(diǎn)、厚度、水分含量、地下水位等信息。基于地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，進(jìn)行粉噴樁設(shè)計(jì)，包括樁的布置密度、直徑和深度等參數(shù)。第二，需要準(zhǔn)備水泥、石灰等原材料。第三，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在軟土地基上進(jìn)行樁孔開挖。通常采用機(jī)械挖掘的方式，直徑通常在30～60cm 之間，施工時(shí)需確保樁孔的位置準(zhǔn)確、尺寸符合規(guī)定。粉噴樁鉆孔施工如圖2 所示。第四，噴射混合物。通過特殊的噴射管或噴射槍將噴射材料噴射至樁孔中，使材料與周圍土壤混合，形成堅(jiān)實(shí)的樁體。第五，施工完成后，需要對(duì)粉噴樁進(jìn)行質(zhì)量檢測和驗(yàn)收，包括檢查樁體的強(qiáng)度和密實(shí)程度，以確保達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖2 粉噴樁鉆孔施工

在軟土地基處理中，合理應(yīng)用粉噴樁技術(shù)可以顯著提高地基的承載力和穩(wěn)定性，降低地基沉降和變形風(fēng)險(xiǎn)，確保公路橋梁等工程的使用安全性[4]。

3.3 排水固結(jié)處理技術(shù)

排水固結(jié)處理技術(shù)的原理在于通過增加排水途徑以及施加頂壓荷載，降低軟土地基的含水量，提高土壤的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而改善地基的工程性質(zhì)，降低地基沉降和變形風(fēng)險(xiǎn)，確保公路橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。該技術(shù)的施工流程主要如下：

第一，通過水文地質(zhì)調(diào)查與分析，確定地下水位的深度和分布情況，以及軟土地基的含水分，以便于制訂合適的排水固結(jié)方案。第二，進(jìn)行排水措施，采用插板機(jī)等機(jī)械設(shè)備垂直向下在軟土內(nèi)插入塑料排水板，并利用堆載或抽氣真空加壓將軟土中的水分通過塑料排水板排出地面，加快土體固結(jié)，能夠保證地基的穩(wěn)定。第三，質(zhì)量檢測。對(duì)處理后的地基進(jìn)行質(zhì)量檢測，如承載力檢測、壓縮量檢測等，確保處理效果符合設(shè)計(jì)要求。

3.4 表層處理技術(shù)

表層處理技術(shù)的原理是通過在地基表層添加適當(dāng)?shù)牟牧?，以提高地基的?qiáng)度、穩(wěn)定性和承載能力。

第一，需要對(duì)軟土地基的土壤情況進(jìn)行詳細(xì)的評(píng)估，以了解其物理性質(zhì)、力學(xué)特性和承載能力，這有助于確定適合的表層處理方法和材料。第二，根據(jù)土壤評(píng)估結(jié)果和工程要求，選擇合適的改良材料，通常采用礫石、碎石、瀝青混凝土、水泥混凝土等材料。第三，將地基表層一定深度范圍內(nèi)的原土移除，便后續(xù)加入改良材料。第四，將選定的改良材料均勻地分布在已開挖的地基表層上，然后利用振實(shí)機(jī)、碾壓機(jī)或其他設(shè)備對(duì)材料進(jìn)行壓實(shí)，以提高其密實(shí)度和承載能力。第五，對(duì)處理后的地基表層進(jìn)行修整，以確保表面平整、符合設(shè)計(jì)要求，滿足公路橋梁運(yùn)行要求。

施工過程中需要注意根據(jù)具體的工程要求按步驟進(jìn)行處理，確保各環(huán)節(jié)規(guī)范操作，以進(jìn)一步提高地基的耐久性和穩(wěn)定性[5]。

3.5 深層水泥攪拌樁處理技術(shù)

深層水泥攪拌樁是一種常用的地基處理技術(shù)，可以提高軟土地基的承載力和穩(wěn)定性。以水泥作為固化劑，通過深層攪拌機(jī)械將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，使軟基硬結(jié)，進(jìn)而提高地基強(qiáng)度。

施工過程中，需要根據(jù)土質(zhì)勘測結(jié)果確定深層樁體的位置和數(shù)量，根據(jù)設(shè)計(jì)要求在施工現(xiàn)場進(jìn)行鉆孔施工，確?？讖胶蜕疃确显O(shè)計(jì)要求。借助相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備注入并攪拌水泥漿液。在此過程中，土壤顆粒和水泥會(huì)被均勻地混合在一起。深層水泥攪拌樁會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)自然固化和硬化，增強(qiáng)土壤的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，同時(shí)提高地基的整體穩(wěn)定性。

4 施工注意事項(xiàng)

為了充分發(fā)揮軟土地基處理技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，公路橋梁施工過程中要嚴(yán)格按照各項(xiàng)要求進(jìn)行施工：

4.1 前期調(diào)查控制

首先，進(jìn)行充分的土質(zhì)勘察是關(guān)鍵，涉及采集地下土壤樣本，分析土壤的物理特性、力學(xué)性質(zhì)、含水量、顆粒分布等重要參數(shù)。通過深入了解地基的實(shí)際狀況，為后續(xù)的工程設(shè)計(jì)提供精確的數(shù)據(jù)，進(jìn)而確定合適的處理方法、深度和區(qū)域。其次，考慮到軟土地基的多變性，還需要進(jìn)行地下水位的監(jiān)測，以了解地下水對(duì)地基的影響。最后，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)土壤勘察結(jié)果制訂詳細(xì)的處理方案，包括地基改良方法的選擇，工程材料的選用以及工程施工參數(shù)的設(shè)定等。

4.2 材料質(zhì)量控制

首先，應(yīng)嚴(yán)格選用地基改良的相關(guān)材料，如水泥、石材、填料等，并對(duì)這些材料進(jìn)行質(zhì)量檢測和測試，包括抗壓強(qiáng)度、顆粒分布、含水量等指標(biāo)，以驗(yàn)證其質(zhì)量和性能是否符合工程要求。其次，在材料運(yùn)輸、儲(chǔ)存和處理過程中，需采取適當(dāng)?shù)拇胧?，以防止材料受到外部污染或損壞，確保其質(zhì)量保持穩(wěn)定。再次，建立詳細(xì)的材料使用記錄，追蹤每批材料的來源和用途，以確保工程中所使用的材料都符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。最后，定期進(jìn)行材料取樣和檢測，以監(jiān)測材料性能變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正潛在問題。

4.3 施工過程監(jiān)控

首先，必須持續(xù)監(jiān)測和記錄施工參數(shù)，如混合物比例、攪拌深度、注漿壓力等，以確保施工操作按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，需要使用精確的測量和監(jiān)測設(shè)備，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題。其次，對(duì)施工現(xiàn)場的工藝流程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，確保施工作業(yè)符合安全規(guī)范和環(huán)保要求。最后，建立詳細(xì)的施工記錄，包括施工日期、材料批次、設(shè)備運(yùn)行情況等，以便在施工后的質(zhì)量評(píng)估和審查環(huán)節(jié)提供必要的數(shù)據(jù)支持。

4.4 地基沉降監(jiān)測

其一，必須在施工前確定監(jiān)測點(diǎn)位的位置和數(shù)量，需要考慮地基處理區(qū)域的特性和設(shè)計(jì)要求。

其二，選擇合適的測量儀器和方法，如全站儀、測距儀、GPS 等，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測地基沉降情況。監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)按照預(yù)定的時(shí)間間隔進(jìn)行采集，并建立詳細(xì)的記錄，包括監(jiān)測點(diǎn)的初始高程和后續(xù)的高程變化。通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)地基的沉降趨勢和異常情況，以便采取必要的糾正措施。

5 結(jié)語

綜上所述，在公路橋梁施工過程中，軟土地基處理技術(shù)的類型有很多，且不同的技術(shù)類型適用于不同的工況，需要結(jié)合軟土地基的實(shí)際情況合理選用處理技術(shù)，同時(shí)對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，以保證軟土地基處理效果。此外，要持續(xù)加強(qiáng)對(duì)軟土地基技術(shù)的創(chuàng)新及研究，以更好地保證軟土地基處理效果，保證公路橋梁工程的穩(wěn)定性。