公路橋梁施工中的軟土地基施工技術(shù)探討

摘要：在公路橋梁工程施工中，軟土地基是一種常見的地質(zhì)情況，軟土地基的處理情況對工程的總體質(zhì)量有比較大的影響。文章以實(shí)際工程為例，對軟土地基施工方案進(jìn)行了分析，并對具體的軟土地基施工技術(shù)進(jìn)行了探討，具有一定的借鑒參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：公路橋梁施工；軟土地基；新舊路基銜接；施工技術(shù)；砂墊層法；袋裝砂井法 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U445 文章編號(hào)：1009-2374（2016）24-0107-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.053

軟土地基指的是含水量大、壓縮性高、承載力小、透水性差的地基。軟土地基主要是由粉土和黏土等組成的松散砂土層，地基的強(qiáng)度小、變形量大、固結(jié)速度慢。在施工過程中，如果不能處理好，會(huì)對工程施工質(zhì)量造成比較大的影響，所以要做好公路橋梁軟土地基的處理措施，結(jié)合工程實(shí)際情況選擇合理的處理技術(shù)。

1 工程概況

某公路橋梁工程總施工長度為498.2m，設(shè)計(jì)橋面寬度為10.5m，設(shè)計(jì)公路荷載等級(jí)為Ⅰ級(jí)。鉆探表明，地表下部0.8～21.2m為流塑淤泥夾層，有機(jī)質(zhì)含量比較多，天然水含量達(dá)到了76.4%～81.2%，設(shè)計(jì)天然孔隙比為2.235，壓縮固結(jié)模量為1.1～1.3MPa，承載力大小為30kPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到施工設(shè)計(jì)要求，對公路橋梁工程施工影響比較大，需要做好軟土地基的處理工作。

2 軟土路基解決策略

2.1 砂墊層法

在對軟土路基進(jìn)行處理中施工人員首先要了解路基填筑的相關(guān)要求，對施工區(qū)域的雜草、雜物等進(jìn)行徹底清除；其次在路基地面加寬的路基部位鋪設(shè)一定厚度的排水砂層，這樣可提高軟土地基的荷載力，增強(qiáng)其穩(wěn)定性。通常情況下砂料主要使用的是干中粗砂，而且里面不含有一些細(xì)砂或者粉砂，其他雜物的含量應(yīng)嚴(yán)格控制在允許范圍內(nèi)。施工人員還應(yīng)注意路堤填筑的速率要根據(jù)工程所需進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，從而使地基承載力增加的速率與加荷速率處于協(xié)調(diào)狀態(tài)，提高路堤填筑的高效性。為了確保施工各個(gè)階段順利實(shí)施，可借助埋設(shè)在路堤地面的沉降板與布置在路堤腳外的位移邊樁進(jìn)行施工觀測，以便于施工人員及時(shí)了解路基填筑中是否有異常情況發(fā)生，若發(fā)生問題應(yīng)立即采取有效的措施加以整改，借助此點(diǎn)也能使相關(guān)人員實(shí)時(shí)掌握地基是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，以便及時(shí)調(diào)整填土的速率。一般而言，填筑砂料時(shí)水平位移量與垂直位移量之間是存在一定差異的，這樣才能使地基處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 袋裝砂井法

按照固結(jié)相關(guān)理論，軟黏土固結(jié)時(shí)間越長，其相對排水距離也會(huì)相應(yīng)的增加。為了提高地基固結(jié)的效果，提高土層的排水速率是最為直接也是最有效的方式。袋裝砂井法就是基于此原理設(shè)計(jì)而成的。袋裝砂井法的工作原理是在含水量充分而且軟土深厚的地基中打入砂袋作為排水的主要通道從而增加土層的排水途徑，盡可能地縮小各個(gè)排水口之間的有效距離。隨著上部荷載力的增加所產(chǎn)生的附加力會(huì)促使土層之間的空隙排出地層表面，增加了土層顆粒之間的密實(shí)度，加快了地基的固結(jié)與沉降速度（如圖1所示）。有效降低土層孔隙比以及含水量，增加土層的密實(shí)度，可在最短時(shí)間內(nèi)起到地基固結(jié)的良好效果，以此確保地基的穩(wěn)定性，方便車輛的正常通行。在此次工程中，豎向排水井的主要材料選取的是袋裝砂井排水固結(jié)法，在使用該方法中礦井深度以及孔徑大小等層面都應(yīng)滿足相關(guān)要求，確保施工各個(gè)階段順利實(shí)施。施工具體實(shí)施步驟如下：

2.2.1 施工人員對施工區(qū)域應(yīng)進(jìn)行徹底打掃，對存在的雜物進(jìn)行清除，確保施工區(qū)域干凈整潔后再其上鋪設(shè)厚度為20cm的沙礫，采取正三角形布置完成后即可開始砂井作業(yè)環(huán)節(jié)的施工，待這一階段完成后再鋪設(shè)一定厚度為10cm的厚砂進(jìn)行加固處理，確保表面處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2.2 在砂袋材料的選擇上要慎重，砂袋強(qiáng)度要滿足施工要求而且裝砂后的滲透系數(shù)應(yīng)大于砂自身的滲透系數(shù)。

2.2.3 砂料應(yīng)選取雜質(zhì)含量低的中粗砂，含泥量與有機(jī)質(zhì)含量都應(yīng)控制在合適的范圍內(nèi)。砂料的滲透系數(shù)應(yīng)大于5×10-3cm/s，細(xì)度模數(shù)應(yīng)不小于2.7。

2.2.4 砂井的實(shí)際灌砂率應(yīng)在95%以上，而且要注意砂井頂端應(yīng)置于砂墊層上部一定距離，砂袋要捆扎處理，以免發(fā)生不良現(xiàn)象。

2.3 超載預(yù)壓法

在路堤填筑過程中，為了確保各個(gè)階段順利實(shí)施，在填筑施工期與預(yù)壓期的地表沉降等現(xiàn)象應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測，觀測的重點(diǎn)如下：在首個(gè)拐點(diǎn)位置若填筑路堤的外荷載低于地基的實(shí)際承載力，則說明土體處于穩(wěn)定狀態(tài)，填筑路堤工作應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行；當(dāng)?shù)诙€(gè)拐點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)日沉降量若在10mm/d以上時(shí)，則表明土體有異常情況發(fā)生，隨時(shí)面臨失穩(wěn)等不良現(xiàn)象，造成這種現(xiàn)象的原因或許是由于加荷速度超過一定范圍，導(dǎo)致土體強(qiáng)度的變化幅度較大，從而引發(fā)沉降量突變，這時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整加荷速率，以免引發(fā)不安全現(xiàn)象的出現(xiàn)，對施工環(huán)節(jié)造成一定的影響。

3 橋臺(tái)軟土的解決方式

3.1 超載預(yù)壓法

為了最大限度地減少樁基的負(fù)摩擦力，在橋臺(tái)樁基施工前施工人員可先對軟土路基進(jìn)行預(yù)處理，提高軟土路基的穩(wěn)定性，并根據(jù)工程所需對橋臺(tái)進(jìn)行超載預(yù)壓處理做好實(shí)時(shí)觀測，一旦發(fā)現(xiàn)有特殊情況出現(xiàn)應(yīng)立即采取有效的措施加以處理，提高樁基施工效率（如圖2所示）。施工要點(diǎn)列舉如下：

3.1.1 從填筑時(shí)間方面來考慮應(yīng)控制在地基抗剪強(qiáng)度增長固結(jié)所需時(shí)間之下。

3.1.2 邊樁位移量在一天之內(nèi)應(yīng)控制在5mm以下，路堤豎向沉降量在一天之內(nèi)應(yīng)控制在10mm以內(nèi)。

3.1.3 待路基沉降趨于穩(wěn)定狀態(tài)后即可進(jìn)行引道路面的鋪筑工作，而且要注意對其進(jìn)行連續(xù)觀測，沉降量的變化幅度應(yīng)控制在5mm左右范圍內(nèi)波動(dòng)，經(jīng)過為期兩個(gè)月的施工后待所有的環(huán)節(jié)都符合施工相關(guān)要求后接口進(jìn)行路面鋪筑工作。

3.2 橋臺(tái)反開挖回填

為了避免橋臺(tái)開挖后沉降幅度較大而造成跳車等不良現(xiàn)象，可在搭板施工后及時(shí)進(jìn)行反開挖回填處理，具體如圖3所示：

3.3 樁基負(fù)摩擦力產(chǎn)生的原因

倘若在橋臺(tái)樁基成樁前沒有對軟土地基進(jìn)行預(yù)處理，則會(huì)加重土層的承受力，造成樁身收縮或者樁底下沉位移等現(xiàn)象的發(fā)生。此外，壓縮土層還對造成樁負(fù)摩擦力的增加，使樁所承受的軸向荷載力增加。與此同時(shí)，當(dāng)土層中地下水位下降到一定程度時(shí)會(huì)造成地面下沉現(xiàn)象加劇，地面的不斷下沉也在一定程度上會(huì)造成樁身的下沉，由此引發(fā)樁負(fù)摩擦力的出現(xiàn)。

3.4 減少樁基負(fù)摩擦力的重要舉措

有效降低樁基負(fù)摩擦力的方法很多，具體列舉如下：

3.4.1 在成樁之前對地基進(jìn)行加固處理，提高其穩(wěn)定性。

3.4.2 使用套管保護(hù)樁法，其工作原理是在樁中心部位設(shè)置一定強(qiáng)度的鋼套管，有效降低樁負(fù)摩擦力的發(fā)生，但若采取該方法會(huì)加大施工成本，施工中應(yīng)根據(jù)需要合理選擇。

3.4.3 在工程允許的條件下增加沉降量以降低負(fù)摩擦力的發(fā)生。

4 路基設(shè)置護(hù)坡及排水溝處治

4.1 邊坡采用漿砌片石鋪砌加固

為了防止路基邊坡發(fā)生異常情況，可在工程相關(guān)要求的基礎(chǔ)上有效調(diào)整路堤邊坡坡度比，并使用厚度一定的漿砌片石進(jìn)行加固處理。此外還可在路基邊坡下邊設(shè)置排水系統(tǒng)，使地下水得以及時(shí)排出，提高土層的穩(wěn)定性。

4.2 設(shè)置砌石邊溝

為了能使軟土路基所處區(qū)域的地下水能夠及時(shí)排出，最大限度地降低其對軟土地基的影響，可在坡腳外側(cè)設(shè)置一定的砌石邊溝，方便地下水的順利排放。

5 新舊路基銜接的解決方案

5.1 舊路基邊坡挖臺(tái)階

舊路基邊坡挖臺(tái)階法的工作原理是首先將舊邊坡上的包邊土進(jìn)行處理；其次將原路基進(jìn)行開挖處理，開挖的寬度以及高度均與設(shè)計(jì)相關(guān)要求相吻合，施工人員對開挖區(qū)域殘存的雜草、雜物等應(yīng)進(jìn)行徹底清理，以免對施工環(huán)節(jié)造成一定的影響。在清表時(shí)要注意填筑塑料與臺(tái)階的開挖高度應(yīng)嚴(yán)格按照一定的順序進(jìn)行合理施工。如遇雨季施工邊坡清表環(huán)節(jié)應(yīng)控制在臺(tái)階面50cm以下，以免雨水的侵蝕造路基穩(wěn)定性降低。待施工完成后對其進(jìn)行全面檢查也是施工中不容忽視的地方，從而將不安全隱患發(fā)生的幾率降至最低。

5.2 設(shè)置土工格柵

路基不均勻現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，特別是新舊路基交錯(cuò)部位，因此為了盡可能地降低此現(xiàn)象的發(fā)生，可在新舊路基相交部位的底面設(shè)置雙層土工格柵，以提高路基的整體強(qiáng)度。

6 結(jié)語

本公路橋梁工程軟土地基施工完成后通過對沉降資料進(jìn)行觀察后發(fā)現(xiàn)，軟土地基沉降得到了有效的控制，沉降處于設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，證明使用袋裝砂井、砂墊層、超載預(yù)壓的施工方法進(jìn)出處理可以取得良好的控制效果，提升了軟土地基承載力，達(dá)到了公路橋梁工程對軟土地基的施工要求，取得了良好的施工效果。

參考文獻(xiàn)

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[3] 吳韜.軟土地基處理技術(shù)及在公路施工中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2015，（7）.

作者簡介：江柏鋒（1977-），男，廣東人，廣州市番禺區(qū)地方公路管理總站工程師，研究方向：交通土建。

（責(zé)任編輯：小 燕）