橋梁施工中軟土路基的處理措施及施工技術(shù)

摘 要：我國(guó)地理環(huán)境復(fù)雜多樣，隨著我國(guó)橋梁工程項(xiàng)目數(shù)量增多，難免會(huì)碰上軟土路基這種特殊的地質(zhì)情況。而軟土路基的組成物質(zhì)比較松散，含水量較高，整體的穩(wěn)定性較差。在這樣的地質(zhì)條件下施工，如果沒有對(duì)軟基進(jìn)行合理有效的處理，橋梁建設(shè)會(huì)面臨各種各樣的問題，橋梁工程質(zhì)量也無法保障。因此，施工單位要高度重視軟土路基的施工作業(yè)，加強(qiáng)對(duì)施工區(qū)域自然環(huán)境的勘探，并制定較為適用的軟土路基處理方案，以提高路基的承載能力和穩(wěn)定性。本文將對(duì)軟土路基以及橋梁工程中軟基處理技術(shù)展開討論，希望為同行業(yè)人員提供有益的參考，有助于我國(guó)橋梁工程的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：橋梁施工；軟土路基；處理文章編號(hào)：2095-4085（2024）03-0046-03

0 引言

橋梁是現(xiàn)階段我國(guó)重要的交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施之一，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展節(jié)奏加快，橋梁工程的規(guī)模和數(shù)量都在增長(zhǎng)，人們對(duì)于橋梁工程的安全性也頗為關(guān)注。而橋梁工程的路基穩(wěn)定性十分重要，軟土路基在路基類型中出現(xiàn)的頻率較高，因?yàn)橥临|(zhì)較軟，就會(huì)出現(xiàn)沉降、變形及坍塌問題，進(jìn)而危及橋梁工程的安全。因此橋梁工程施工時(shí)對(duì)軟土路基的施工也提出更高的要求，面對(duì)這種復(fù)雜的施工條件，做好路基的規(guī)范處理十分有必要［1］。施工單位需要精準(zhǔn)掌握軟土路基的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在各方面條件允許的情況下采取合理的處理措施降低軟土路基的含水量，提高路基壓實(shí)度，有效改變軟土的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，使路基結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

1 橋梁施工中軟土路基處理的必要性分析

1.1 滲透性不足

軟土路基是指地下土壤主要為淤泥和淤泥質(zhì)土這一類含水量較高、壓縮性較強(qiáng)的土體。由于軟土含水量高，軟土路基中的水分由于處在較為飽和的狀態(tài)，從而導(dǎo)致滲透性較差。在這樣的條件下直接施工完成的橋梁，橋面表層的水分無法向下滲透排走，進(jìn)而容易導(dǎo)致橋面出現(xiàn)開裂等問題，也會(huì)導(dǎo)致車輛行駛和行人行走時(shí)容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。此外軟土路基內(nèi)水分較多，且水分無法及時(shí)排走，大量的水分長(zhǎng)期積存，會(huì)進(jìn)一步降低路基的穩(wěn)定性，造成嚴(yán)重的不均勻沉降、裂縫等病害出現(xiàn)［2］。

1.2 壓縮穩(wěn)定的周期較長(zhǎng)

由于軟土路基組成成分之間空隙率較大，且充斥著大量的水分，與其他形式的路基相比，土質(zhì)特別松軟，在荷載作用下，需要經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到完全壓實(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)。且大量的水分更是延長(zhǎng)了這一壓縮時(shí)間，導(dǎo)致軟土路基需要經(jīng)歷較長(zhǎng)的時(shí)間和較大的持續(xù)壓力才能達(dá)到壓縮穩(wěn)定狀態(tài)，從而使路基結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。如果沒有根據(jù)這一特點(diǎn)進(jìn)行軟土路基處理，橋面出現(xiàn)下沉現(xiàn)象的概率較大，且下沉?xí)诔两第呌诜€(wěn)定前持續(xù)加速，會(huì)嚴(yán)重影響橋梁工程的使用性能和壽命。

1.3 易沉降變形

軟土路基孔隙率過高，土質(zhì)較為松散，因而強(qiáng)度較低。如果直接在軟土路基上開展橋梁工程建設(shè)，由于軟土位于地表以下，地面施工時(shí)的各種設(shè)備、人員、結(jié)構(gòu)等施加的壓力較大，路基就有可能出現(xiàn)急劇沉降，造成施工安全事故發(fā)生。即便順利完成施工，橋梁投入運(yùn)營(yíng)后，在持續(xù)的荷載作用下，橋梁也會(huì)因?yàn)槌两党霈F(xiàn)路基斷裂，橋墩結(jié)構(gòu)變形、橋面開裂等問題，進(jìn)而影響交通運(yùn)行，也會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

1.4 會(huì)產(chǎn)生塑性體積應(yīng)變

軟土路基不管具體的土壤成分如何，內(nèi)部孔隙率都較高，也正因如此，在應(yīng)力的作用下會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)力較小時(shí)，將產(chǎn)生彈性應(yīng)變，應(yīng)力和病變成正比關(guān)系，且這種應(yīng)變?cè)趹?yīng)力消失時(shí)也隨之消失。當(dāng)應(yīng)力增大到一定值后，應(yīng)力與應(yīng)變不再成正比關(guān)系，應(yīng)力消失后將留下永久性的變形，稱為塑性應(yīng)變。由于橋梁工程在使用期間會(huì)長(zhǎng)期、同時(shí)承受車輛、貨物、行人等施加的壓力，會(huì)改變軟土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成不可逆的損傷。因此，在橋梁工程施工前期需要重視軟土路基處理問題，提前改善路基結(jié)構(gòu)形態(tài)，縮小土粒之間的孔隙，以降低橋梁工程出現(xiàn)開裂等病害的可能性［3］。

2 橋梁施工中軟土路基的處理原則

2.1 經(jīng)濟(jì)性原則

在各類工程建設(shè)中，經(jīng)濟(jì)效益一直是企業(yè)重點(diǎn)追求的目標(biāo)之一。而目前的橋梁工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，建設(shè)成本也越來越高，工程建設(shè)期間各方面的投入如果不能合理管控，都有可能導(dǎo)致最終的工程造價(jià)較高而無法獲得預(yù)期效益。而在軟土路基處理環(huán)節(jié)，可選擇的處理技術(shù)方案較多，各種方案的實(shí)施方式不同導(dǎo)致施工成本不同。只有秉持經(jīng)濟(jì)性原則，在全面分析工程實(shí)際情況的基礎(chǔ)上去選擇合適的處理技術(shù)，科學(xué)使用機(jī)械設(shè)備和材料，安排施工工序，才能在節(jié)約人力、物力的情況下，全面保證施工質(zhì)量，保證工程的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 因地制宜原則

橋梁工程施工時(shí)會(huì)面臨各種各樣的地形地貌等復(fù)雜環(huán)境，且我國(guó)各地區(qū)的氣候環(huán)境、城市發(fā)展實(shí)力也不同。雖然軟土路基是較為常見的路基類型，但是不同工程項(xiàng)目，軟土路基的厚度、具體的土壤組成成分、土壤含水量等地質(zhì)條件還是有一些差別，對(duì)橋梁工程的穩(wěn)定性造成的影響也不同，這也導(dǎo)致軟基處理技術(shù)方案的實(shí)際實(shí)施情況不同。因此，在橋梁工程中，面對(duì)軟土路基，施工人員首先要了解當(dāng)前工程對(duì)路基強(qiáng)度的要求，然后對(duì)路基形態(tài)進(jìn)行科學(xué)考察，再確定軟基處理后需達(dá)成的目標(biāo)。在開展路基處理工作時(shí)，也要考慮該技術(shù)方案的便捷性和高效性，因地制宜，就地取材，進(jìn)而做到對(duì)軟土路基問題的快速化、有效化處理，切實(shí)增強(qiáng)路基處理工作的實(shí)際效果，提升橋梁的使用壽命和運(yùn)行穩(wěn)定性［4］。

2.3 遵循環(huán)境保護(hù)原則

近年來在我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展過程中，各行業(yè)在積極開展生產(chǎn)活動(dòng)的同時(shí)，也導(dǎo)致了環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重。這也促使國(guó)家加快了可持續(xù)發(fā)展的步伐，并推出了各項(xiàng)政策來激勵(lì)各行業(yè)進(jìn)行改革，以實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。因此，即便在進(jìn)行軟土路基處理時(shí)，也需要考慮所確定的處理方案的環(huán)保性，是否會(huì)造成水土污染、大氣污染，是否會(huì)對(duì)周邊居民的生活和城市環(huán)境造成嚴(yán)重影響。并科學(xué)選用健康安全的施工材料和不產(chǎn)生破壞和不利影響的工藝，以促進(jìn)橋梁工程的可持續(xù)發(fā)展。

3 橋梁施工中軟土路基處理措施及處理技術(shù)介紹

3.1 粉噴樁加固處理技術(shù)

粉噴樁常用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高的粘性土，適用范圍較廣，還具有施工速度快、作業(yè)簡(jiǎn)便、污染小、噪聲小、費(fèi)用低、見效快等優(yōu)點(diǎn)。施工時(shí)需在待加固的軟土路基上利用鉆機(jī)鉆孔，然后用打樁機(jī)，將粉狀的固化劑如水泥粉末或石灰粉末壓入成樁范圍內(nèi)的土體中進(jìn)行充分?jǐn)嚢?、均勻混合，?jīng)物理、化學(xué)反應(yīng)凝結(jié)固化后，二者形成新的、強(qiáng)度更高的復(fù)合整體，即水泥土或石灰土樁體［5］。粉噴樁可改善土質(zhì)，提高原地基土的密實(shí)度，樁體強(qiáng)度高，可以有效提高橋梁路基的承載力和穩(wěn)定性。此外粉噴樁施工時(shí)，可選擇的材料較多，水泥粉末、石灰粉末、石膏粉末或礦渣粉末都可適用。且粉噴樁屬于干法施工，施工時(shí)不需要另外取水，可以吸收軟土路基中的水分，也不需要排污，不僅可以保護(hù)環(huán)境，避免水土污染，也能促進(jìn)排水固結(jié)，提高路基的加固處理效果。

3.2 排水固結(jié)技術(shù)

軟土路基含水量較高，這是造成路基滲透性差、壓縮性大、不均勻沉降等問題的重要原因。為了保障橋梁工程的安全性，前期必須要通過合理的措施降低路基中的含水量。因此，對(duì)于一些含水量高的路基和降雨量較大地區(qū)的橋梁工程，可以采用排水固結(jié)技術(shù)來促進(jìn)路基排水，降低軟土的含水量，使路基結(jié)構(gòu)更加緊實(shí)，進(jìn)而強(qiáng)度更高。施工時(shí)，要設(shè)置好排水體系，根據(jù)場(chǎng)地的地形特點(diǎn)，該地的氣候情況，在路基附近設(shè)置沙井以及排水渠道等，控制好排水設(shè)施的間距和走向，優(yōu)化設(shè)置排水管道，通過垂直引水以及滲透排水來快速排除軟土路基中的多余水分。為了更好地達(dá)成以上效果，可借助沙井引流來增強(qiáng)土層排水能力，控制好沙井間距，讓路基實(shí)現(xiàn)整體壓實(shí)沉降，以有效防范因水分造成的不均勻沉降問題。也可向軟土中加入固結(jié)劑，促使土體迅速固結(jié)，以降低土體的流動(dòng)性，提高路基的荷載力和強(qiáng)度。

3.3 換填處理技術(shù)

由于軟土路基的部分原始土質(zhì)條件較差，不能滿足橋梁工程施工要求。為了避免這部分軟土對(duì)施工質(zhì)量和安全造成的不利影響，可以進(jìn)行清除和換填，以改善路基結(jié)構(gòu)。這種處理技術(shù)可以通過以下幾點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)。

（1）拋石擠淤法。向軟土路基中間投放不易風(fēng)化且較大的石塊，利用石塊的沖擊力和擠壓力來排除積水，促使土體緊密，并發(fā)揮出碎石的強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)。該方法操作簡(jiǎn)便，可用于施工場(chǎng)地和條件有限，不方便開展機(jī)械作業(yè)且積水難以排除的工程，但只能用于軟土層厚度小于3m的路基。

（2）爆破排淤法。在軟土路基下埋設(shè)炸藥，以快速排淤泥。該方法技術(shù)含量較高，操作專業(yè)且危險(xiǎn)性高，需要精準(zhǔn)配置炸藥，設(shè)計(jì)埋藥深度，以避免爆炸時(shí)傷及無辜。由于該方法操作不便，且爆炸時(shí)容易造成環(huán)境污染，影響周邊民眾，一般非必要或無其他處理技術(shù)適用的情況基本不用，因此較為少見。

（3）開挖換填法。這是在各類工程面對(duì)軟土?xí)r最為常見的一種方法。施工時(shí)要先用大型的挖掘設(shè)備挖除軟土路段的路基，然后選用一些承載力及穩(wěn)定性相對(duì)較強(qiáng)的填土來分層回填并壓實(shí)，要保證每一層材料都能完全夯實(shí)。該技術(shù)具有成本低廉、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，施工重點(diǎn)在于換填料的準(zhǔn)確選擇和壓實(shí)度的保證。換填料不僅要取用方便，還要有一定的硬度、強(qiáng)度，如灰土、水泥土、碎石等。壓實(shí)時(shí)要選用合適的機(jī)械反復(fù)碾壓，以保證路基壓實(shí)度合格［6］。

3.4 夯實(shí)技術(shù)

鑒于軟土路基孔隙率較大從而影響其穩(wěn)定性，可以通過夯實(shí)來降低其孔隙率，使軟土路基的內(nèi)部土壤結(jié)構(gòu)更堅(jiān)實(shí)。強(qiáng)夯處理技術(shù)是一種物理擠壓法，操作簡(jiǎn)單，主要的施工機(jī)械為重錘。施工前需要通過地質(zhì)勘察了解軟土路基的具體土壤情況，以便確定合適的夯錘和錘擊高度等施工參數(shù)。然后為了發(fā)揮夯錘的重力作用，需要將其拉到設(shè)計(jì)的高度，然后放下，下落到待夯實(shí)的軟土路基面，在一次次的錘擊作用下，土壤會(huì)逐步變得緊實(shí)。針對(duì)比較薄的軟土層（厚度小于6m），還可先在軟土中摻入堅(jiān)固性高、穩(wěn)定性好的材料，然后再按上述操作夯實(shí)，可以加快施工速度，進(jìn)一步提高加固處理效果。強(qiáng)夯法適用于濕陷黃土、黏性土、碎石土等，具體的施工時(shí)間需要根據(jù)軟土層厚度，以及夯錘重量等來確定。如果橋梁工程工期較短，而強(qiáng)夯法又需要經(jīng)歷多次重復(fù)性的操作較為耗時(shí)，就需慎重考慮該法的適用性。

3.5 凍結(jié)技術(shù)

該技術(shù)可以快速降低軟土路基的壓縮性，使其趨于穩(wěn)定和堅(jiān)固。且該技術(shù)的適用性強(qiáng)，對(duì)于多種軟土路基和各類工程項(xiàng)目都較為適用。應(yīng)用原理也簡(jiǎn)單，操作方便，可以處理軟土層厚度較深的嚴(yán)重不良地質(zhì)條件，處理效果也非常好，可以確保軟土路基的各項(xiàng)指標(biāo)更加符合路橋工程的實(shí)際要求。開展冷凍技術(shù)時(shí)，需要先準(zhǔn)備好冷凍液（目前多選用液氮），并對(duì)軟土進(jìn)行濕潤(rùn)處理，以提高冷凍效果。然后利用專門的設(shè)備將冷凍液送入到軟土路基結(jié)構(gòu)深處進(jìn)行釋放，使土壤快速凍結(jié)［7］。這種處理技術(shù)雖然可以使軟土路基結(jié)構(gòu)的承載性能得到有效提升，滿足多種形式軟土路基的施工需求。但是冷凍液的應(yīng)用成本較高，對(duì)于軟土深度較深的工程來說更甚，且容易造成施工人員凍傷，因此其并不是十分常用且首選的處理技術(shù)。

3.6 表層處理技術(shù)

表層處理技術(shù)的施工速度快，施工范圍小，且實(shí)際開展方式多樣。如可以通過鋪墊材料的方式，選用土工布、土工格柵、玻璃纖維格柵等材料。由于這些材料具有定性較強(qiáng)、強(qiáng)度較高的優(yōu)勢(shì)，將其全面鋪設(shè)在軟土上面，根據(jù)軟土層的具體勘察結(jié)果，確定鋪設(shè)的厚度和層數(shù)，可以起到預(yù)防不均勻沉降現(xiàn)象的目的。此外也可提高路基的排水、反過濾效果，進(jìn)一步提升橋梁工程的安全性。如可以采用砂墊層，采用級(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬的中粗砂和碎石、卵石等，經(jīng)分層夯實(shí)，作為基礎(chǔ)的持力層，可以提高淺基礎(chǔ)下的地基承載力。且施工工藝簡(jiǎn)單，工期短、造價(jià)低。

4 結(jié)語

總之，軟土路基孔隙率大、含水量高等特點(diǎn)導(dǎo)致在這樣的地質(zhì)條件下施工出現(xiàn)沉降、開裂等問題的可能性較高，十分不利于橋梁工程建設(shè)和后期穩(wěn)定運(yùn)行。因此，無論是橋梁施工單位、還是建設(shè)和監(jiān)理單位，都要對(duì)軟土路基加以重視。在施工過程中，更是要結(jié)合實(shí)際情況，通過詳細(xì)的地質(zhì)勘察和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，基于完善的參考資料和具體的施工環(huán)境、施工實(shí)力，按照經(jīng)濟(jì)合理、因地制宜、保護(hù)環(huán)境的原則，從粉噴樁、夯實(shí)、排水固結(jié)、換填等處理技術(shù)中選擇一種或多種實(shí)用的技術(shù)方案對(duì)軟土地基進(jìn)行處理。以低成本、高效快速、安全簡(jiǎn)便的方式來切實(shí)提高軟土地基的穩(wěn)定性，為后續(xù)施工奠定良好的基礎(chǔ)，充分保障橋梁工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

［1］師燕華，王春曉.公路橋梁施工中軟土地基的處理技術(shù)探析［J］.中國(guó)設(shè)備工程，2022（12）：196-197.

［2］楊波，梁曉越.橋梁施工中軟土路基的處理措施及施工技術(shù)［J］.科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2021（34）：94-96.

［3］吳詩濤.橋梁施工中軟土路基的處理措施及施工技術(shù)［J］.交通世界，2021（11）：128-129.

［4］陳斌.道路橋梁施工中軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐［J］.中小企業(yè)管理與科技，2020（12）：189-190.

［5］徐廣澤.公路橋梁工程中軟土路基施工處理措施［J］.工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020（14）：73-74.

［6］趙亮.公路橋梁施工中軟土地基施工技術(shù)探討［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，16（26）：17-18.

［7］白玉鴿.公路橋梁軟土路基施工技術(shù)［J］.建筑技術(shù)開發(fā)，2019，46（5）：110-111.