探究軟土地基施工技術在公路橋梁施工中的應用

李祿

山西振興公路監理有限公司 山西太原 030032

我國國土面積遼闊、地質條件復雜，部分地區土層經長時間受到雨水、地下水體侵蝕致使粉質土層不斷堆積，形成穩定性較差、粘結性偏低的軟弱土層。公路橋梁基礎為此類軟弱土層，會降低基礎部分的牢固性，極有可能造成路基不均勻沉降、坍塌等質量缺陷乃至較為嚴重的安全事故。為了保證公路橋梁施工正常、有序進行，提升公路橋梁后續通行的安全性、耐久性與舒適度，需高度重視軟土地基的處理，在工程建設前對路基承載力、土質特點及地質條件等進行實地勘察，在獲取工程及地質資料的基礎上科學制定施工組織方案、合理選擇軟土地基處理技術，提高公路橋梁工程整體質量特性，進而充分發揮軟土地基施工技術在公路橋梁施工中的作用。

1 公路橋梁施工中軟土地基的特點

我國公路行業規范將軟土地基定義為結構性較低、空隙率較高且一般含有一定量有機物質的軟弱土層。通過梳理相關文獻及工程資料，總結公路橋梁施工中軟土地基三大特點，具體如下：

1.1 土質結構復雜

在自然及人為因素的作用下，部分區域會形成不同結構的軟弱土層。如在河流、海水覆蓋的較為穩定的區域，會形成具有高含水量特征的且以與淤泥為主的軟弱土層；在海水及河流覆蓋的不穩定區域，因水體沖刷、侵蝕會形成以淤泥與沙泥沖積交互的軟弱土層；在人類活動開發的影響下，如圍湖造田、城市建設等，會導致區域周邊形成新填的土石層[1]。由此可見，公路橋梁施工中軟土地基土質結構復雜、成因多樣，不同結構的軟土地基其處理技術、關鍵環節等不盡相同，如果處理技術選擇不合理、施工組織方案不科學，再加上軟土地基穩定性差、承載力偏低，不能達到路基及橋梁基礎持力層強度、物理學性能標準，很容易在實際施工中發生不均勻沉降問題，降低公路橋梁主體工程的穩定性與耐久性。

1.2 結構性較差

在近山坡地帶的公路橋梁工程，一般以換填施工改善軟土地基結構性與抗剪強度，衡量換填施工質量的關鍵指標之一便是壓實度。通常情況下，換填土體壓實度越大，空隙率越低、壓縮量越小，在縱向上透水性與天然土體持平，在橫向上壓透水性略大于垂直方向，基本可以達成地基承載強度。

1.3 承載力偏低

一般情況下，地基承載力衡量指標包括地基強度、地基變形。地基強度是指在公路橋梁通行過程中地基牢固、穩定，不會發生剪切性破壞；地基變形是指影響公路橋梁工程主體結構安全性及正常使用的變形。天然、密實地基的強度較高、沉降變形量較小，但軟土地基因其土質松軟、含水量較高，再加上含有一定量的有機物質，在實際施工中即使初期強度達到設計標準，在實際施工中仍需要對其強度、變形量等進行實時監測，主要原因在于軟土地基承載力較低，如果在實際施工中通過加大基礎接觸面積的方式降低公路橋梁對軟土地基的壓強，極有可能因主體結構自重增加延伸壓力范圍與深度，進一步降低軟土地基承載力、強度及穩定性，極有可能為后續通行埋下安全隱患，甚至會導致工程主體結構出現裂縫、塌陷等質量問題，不僅會降低工程經濟效益，而且會影響工程的服務質量[2]。

2 軟土地基對公路橋梁施工的影響

由于軟土地基承載力偏低，極有可能為公路橋梁施工埋下安全隱患，并導致公路橋梁施工出現質量缺陷。綜合來看，軟土地基對公路橋梁施工的影響體現在以下兩個方面：軟土地基處理是公路橋梁施工中的關鍵環節，若想切實提升軟土地基的穩定性與承載力，既需要注重軟土地基處理技術的合理應用，又需要科學組織施工工藝操作流程，具體如下：其一，侵蝕路面。軟土地基壓縮量大、強度低、空隙率高且含水量較大，在公路橋梁工程施工中會對施工質量及安全造成不良影響，尤其是雨期及降水量較大的區域，路堤長時間受到雨水的侵蝕、沖刷以及浸泡會出現變形問題，嚴重時會導致路面出現裂縫，不僅會縮短公路橋梁工程使用壽命，還會影響其通行的安全性；其二為路面沉降。此為公路橋梁軟土地基施工中最為常見的問題之一，如果在實際施工中對軟土地基處理不到位，加固方式不科學，且未能根據實際施工情況、軟土特點等選擇適宜的施工方法，再加上施工現場人員專業技能不足、質量管控力度較低，便既有可能導致公路橋梁基礎部分沉降不均勻，進而導致主體結構出現較大裂縫，影響到公路橋梁工程的穩定性與安全性。由此可見，在公路橋梁施工中科學應用軟土地基處理基礎是保障工程安全性的必然選擇[3]。

3 軟土地基施工技術在公路橋梁施工中的應用

3.1 真空聯合堆載預壓技術

真空聯合堆載預壓技術是真空預壓技術與堆載預壓技術的有機整合，吸取兩項技術優勢，適用于軟土地基較深的公路橋梁工程施工段。考慮到部分軟土地基承載力過低、壓縮量過大，施工機械無法就位作業，需要在原有土層上加設土工布、土工格柵，鋪設風化料并達到機械作業所需強度后進行機械施工。真空聯合堆載預壓技術要點為：①在工作墊層之上攤鋪以無雜質、級配良好、含泥量不超過5%中粗砂為原材料的墊層砂，厚度以0.5m為宜；②檢查塑料排水板表面平整度、有無劃痕、延伸性及抗拉強度等。檢查濾膜規格、物理學性能等是否符合設計標準，檢查無誤后將塑料排水板頭埋置于砂墊層中；③對塑料排水板進行整平，呈矩形布置真空濾管并連接管道，在其上攤鋪20cm厚度砂墊層；④以帷幕墻、壓膜溝等提升真空預壓區密封性能，安裝射流式真空泵及觀測儀器，并在加固區四周設置圍堰，以水的形式進行堆載；⑤在抽氣過程中，每間隔4h測讀一次泵與膜下真空度。當抽氣至恒載時測度一次代沉降值。同時在抽氣過程中保證連續，做好監測記錄。

3.2 排水固結技術

排水固結施工技術是指以豎向排水體排出軟土顆粒間隙中的水分，使軟土顆粒固結并顯著提升軟土地基強度、粘結性的加固技術。公路橋梁工程施工中排水固結施工技術要求為：其一，切實做好測量放線工作，精準確定中樁、邊樁位置與高程，規劃好軟土地基的處理范圍；其二，保持軟土地基施工作業面無水，清除軟土地基處理范圍內的植被、爛根等有機雜質。如果公路橋梁工程處于淤泥上方，需要清除30至50cm淤泥；其三，在淤泥表層填筑寬出路基坡腳1.5m、厚度在30至50cm范圍內的土方并進行夯實處理，保持壓實度在86%至90%范圍之內；其四，嚴格控制砂墊層鋪設材料質量，借助推土機等機械設備鋪設厚度高于60cm且寬度多出路基坡腳1.5m的砂墊層；其五，將塑料排水板布置為等邊三角形，復核塑料排水板位置且準確無誤后立即填筑30cm土方并夯實，保持壓實度在93%以上。同時，每隔100至150m在結構基礎、橋頭、軟基路基橫斷面位置設置三塊以上沉降板，在路基坡腳位置設置沉降觀測邊樁，在鋪設土工格后進行路基填筑，完成后每隔7d觀測一次路基沉降值，如果超過預定范圍需立即停止施工再次對軟土地基進行處理。

3.3 墊層施工技術

墊層施工技術是指在路基底部鋪設一層強度較高材料以提升軟土地基結構性的施工技術。墊層材料的選擇與軟土地基結構特點、物理學性能、工程建設要求及技術標準等相關，墊層的厚度也需要根據實際情況而定。綜合來看公路橋梁工程建設中軟土地基墊層施工技術方法如下：首先，在填方或土路基上鋪設厚度約為14cm的碾壓碎石基層，該環節對材料的消耗量較小，要求碎石級配優良、無粗細顆粒離析問題，含水量以高出材料天然含水量1%為宜[4]；其次，碾壓碎石層夯實后對其進行檢查驗收，保證基底層不被破壞且碾壓碎石層表面平整；再次，根據實驗室配比確定單位面積水泥穩定砂用量，以石灰粉在軟土地基處理區域內劃線，在每一格內放置袋裝水泥穩定砂。在水泥穩定砂攤鋪時以推土機及人工方式進行作業，先借助推土機將水泥砂漿攤鋪在碾壓碎石層表面，表面大致平整后改為震動壓路機穩壓1至2次，再借助推土機與人工作業方式進行找平，直至水泥穩定砂攤鋪厚度達到設計標準。最后，以震動壓路機為機械設備，采用全輪錯位法進行碾壓，搭接15至20cm，反復碾壓6次以上，直至水泥穩定砂表面平整、光滑。

3.4 換填施工技術

換填是指將挖除或部分挖除軟弱地基層，采用透水性能較好的材料進行回填。在公路橋梁工程施工中，換填施工是一種操作簡單、效果優良的軟土地基處理技術，適用于軟基層為1至2m的沼澤地。公路橋梁施工中軟土地基換填施工注意事項為：①根據基坑開挖深度選擇相應的開挖施工方法。通常情況下，如果基坑開挖深度小于2m，可以直接使用挖掘機、人工作業方式進行基礎開挖。如果基坑開挖深度超過2m，需要遵循先端部再中心的施工順序，在施工現場修筑臨時運輸通道以便于自卸車運出土方；②在基坑開挖前需對基坑底部進行清理，如果軟弱土層處于路基坡腳范圍之內，需要將軟弱土層全部清除，且采用階梯式基坑斷面。如果路基穿過軟弱土層，需要清除路基坡腳范圍內的軟弱土層。如果軟土壓縮性較高，可以延伸護坡道，使其高于軟弱土層；③根據軟弱土層的類型確定路堤填筑高度、換填施工方法。通常情況下，如果軟土為沿海軟土且路堤填筑高度不超過3m，可采取部分換填施工方法，基坑開挖深度低于2m。如果沿海軟土路堤修筑高度超過3m，需挖除路堤底兩層淤泥，每邊挖3m寬。如果軟土為內陸平原淤泥土質，需將淤泥全部挖除換填滲水土。如果軟土為山前型軟土，需挖除泥炭皮并拋填片石沉落至基礎底部[5]。

3.5 深層攪拌施工技術

深層攪拌施工技術是指借助現代化攪拌機械設備將固化劑與軟土地基內的軟土成分進行深層攪拌，使固化劑與軟土成分充分接觸、融合并固結，進而提升軟土地基結構性強度及穩定性的施工技術。公路橋梁工程中應用深層攪拌施工技術對軟土地基進行處理具有機械設備簡單、人工勞動量較少、固結效果較好的顯著優勢，但如果攪拌時間設置不合理、固化劑使用不足便會大幅度降低軟土地基加固效果，甚至會對原有的土質結構造成不可逆損害。為此，在應用深層攪拌施工技術時需把握以下要點：其一，清除軟土地基處理區域內的所有障礙物與雜質，如果地基底部不平整，需以粘性土料進行找平；其二，根據施工場地實際情況及施工需求確定灰漿泵輸送量、輸送速度等參數；其三，在實際施工中以深層攪拌機自重將攪拌機葉片下沉至加固深度，采用邊攪拌邊噴漿的方式保持攪拌機葉片下沉、上提，采用重復上提及下沉的方法形成一根柱狀加固體，重復上述步驟按照順序搭接柱狀加固體，最終形成塊狀加固體；其四，在施工中需要加設防離析措施，保持攪拌機提升的速度與次數連續、均勻，如遇到較硬土層可以進行沖水，但需要把握好水量，避免沖水影響深層攪拌樁樁身強度。

4 結語

綜上所述，軟土地基具有結構性較差、承載力較低、土質結構復雜的問題，如果在公路橋梁施工中對軟土地基處理不到位，或因前期實地勘察不細致、設計階段未考慮不同類型軟土地基施工處理差異性，將會導致路面沉降、主體結構產生裂縫等較為嚴重的質量缺陷。為此，需對公路橋梁施工中軟土地基的處理及加固予以高度重視，根據工程所在地地下水活動情況、地質條件、軟弱土層特點等科學制定施工組織方案、合理選擇真空聯合堆載預壓、排水固結、墊層、換填及深層攪拌施工技術，同時要加強對軟土地基施工質量的控制及安全管理，在發揮軟土地基施工技術應用價值的同時切實提升公路橋梁工程整體的穩定性、耐久性，進而保證工程后續運行的安全性、舒適性及堅固性。