道路橋梁建筑施工的軟弱地基處理方法

劉聚元 張華楠

（中國水利水電第十一工程局有限公司 河南鄭州 450000）

軟基處理技術對于公路橋梁工程施工來說較為常見，且軟基處理技術手段也非常多，軟土地基處理的質量會對路基基礎承載力產生很大影響，在道路橋梁項目軟土路基處理之中，必須與實際的地基情況、公路性質、四周環境之類因素進行結合分析，要充分考慮到各方面處理技術手段的優點與不足，使工程施工質量得到保障。各類地基處理手段的有效應用以及普及可以推動我國道路橋梁行業不斷發展。

1 軟弱地基基礎概況

軟弱地基主要指的是由沖填土、雜填土、淤泥、淤泥質土以及其余土層所組成的地基。由壓縮性較高、承載能力較弱以及含水量較大的淤泥沉積物還有內含少量腐殖質構成的土，稱為軟土，其中軟土主要包含泥炭、淤泥以及淤泥質土。依據沉積的環境進行區分，我們能夠將軟土具體劃分成下列四種：河灘沉積、沼澤沉積、濱海沉積以及湖泊沉積。通常而言，軟土主要具備下列幾個特征：①軟土的密度較低、含水量較高、壓縮性較強、強度較低、靈敏度適中、透水性較低。軟土含水量大約處于44～50%的范圍內，其空隙要超過1.0，而強度處于10～30kPa之間，靈敏度處于4～8的范圍內，壓縮系數處于0.5～1.0MPa之間，塑形指數是二十左右。因此，軟土的排水固結極為緩慢，且壓縮沉降量非常大，穩定性不是很強。②具備一定結構性，結構性形成會伴隨孔隙水成分、沉積年代、礦物成分以及沉積環境而存在差異，通常而言，軟土具備結構性特征，軟土結構性的強弱，能夠依靠視超固結比表示出來，結構性由于可以使得土骨架剛度提升，所以，其力學特性以及應力水平存在密切聯系，如果應力水平高于某臨界值之時，軟土結構性就要受到破壞，這就造成力學性質不斷惡化，而且這種惡化問題在很短時期是不能有效改善的，具有不可逆特征。如果應力水平比較低，土就會展現較為優良的力學特性。而除了上述特征以外，結構性粘土具備剪脹性特征。③沖填土。其屬于一種人工填土，從河底取土之時，運用泥漿泵將裝到泥駁船中的泥砂，與定量水來混合，制成濃度一定的泥漿，之后借助輸泥管將其運輸至填土區中，這里必須說明，填土區四周必須設置圍堤而且安裝了排水擋板，將其運輸至填土區以后，通過沉淀排水，就變成沖填土。素土回填和沖填土是存在差異的，沖填土存在規律性，工程性質與沖填手段，土料，沖填過程，沖填后排水固結的條件，沖填的齡期與沖填區面貌之間存在密切聯系。

2 軟弱地基對于道路橋梁造成的影響

2.1 沉降量較大

因為路面軟弱地基土路面在施工之前沒有有效固結，軟弱地基沒有經過處理，進行使用的時候，因為路面基礎會施加一定壓應力，導致路面使用之時出現的沉降不斷累積，到達一定程度之后便會導致路面凈空，在底部出現淤塞以及積水問題。更嚴重情況，底部土體還可能造成剪切破壞，出現較為嚴重的沉降問題，路面的使用功能就會消失，路面以及路基同樣伴隨受到相關損壞。

2.2 縱向的不均勻沉降導致路面的中部凹陷問題

依照相關路面基底土壓應力有限單元法的計算數據，基底的壓應力不斷增大，如果軟土路面地基的處理方法不當，由于沉降累積與路面，路面中部的沉降差距提升，道路中間低、兩側高的問題就會愈加顯著。這樣路面凈高就會下降，就導致路面中部出現積水以及淤塞問題。

2.3 節段錯臺

路面鄰近節段有不均勻沉降問題而出現錯臺，通常情況錯臺不顯著，不會影響到使用，然而在軟土地基中所修建道路的此類問題可能嚴重很多。因為路面的縱向受力不夠均衡，就造成臨近兩段基礎在軟土地基上的壓應力不夠均衡，導致臨近兩段沉降值不夠均勻發生錯臺。道路路面于沉降縫位置臨近兩節分別在不同的土質基礎上，由于基底的壓力，不同的土質就會展現不同壓縮性，而兩節沉降量便存在差異，繼而造成兩節段的錯臺問題。

2.4 路面結構自身破壞問題

因為地基不均勻沉降問題，造成路面附加應力提高，附加應力到達一定水平就會使得路面結構自身開裂，如果由于路面地基變形問題導致路面節段間的邊角發生剛性接觸，就會使得應力過于集中出現局部破壞問題。

2.5 路面建筑破壞

因為在路面設計以及施工過程中，路面建筑物基礎處理常常容易疏忽掉，所以非常容易導致路面建筑物病害與路面自身相比更易處理，不過維修費用會提高，對使用功能產生影響，更有甚者導致路基的局部由于沒有建筑支撐出現小范圍壞損。

3 軟弱地基的處理手段

現今施工過程之中，軟弱地基的處理，通常要依照軟弱土地基具體特征，實施加筋、碎石樁、管樁、深層密實、排水板以及換填土之類的技術方法進行處理，詳細介紹如下文所示：

3.1 塑料排水板加固

塑料排水板加固手段，指的是借助機械設備將塑料排水板都插入深度不同的軟土層之中，再借助預壓荷載原理，這樣軟土地基水就順著塑料板往上滲入，而且會進入砂墊層之中，繼而實現軟土地基的加固，從而進一步增強地基承載力，此種加固手段屬于一種新工藝、新技術手段，最近這些年，這種技術已經廣泛應用到水上項目，而且由于技術手段不斷發展，排水板的打設深度不斷增加，運用這種手段加固效果比較好，而且造價非常低，技術施工的手法很簡單，經驗比較豐富，所以，深受工程施工單位喜愛。

3.2 深層密實法

這種方法指的是采取擠壓、振動、爆破以及夯擊手段，針對軟弱地基展開振實以及擠密操作，此類手段和淺層加固手段之間存在差異，不但所運用施工設備不同，而且能夠讓軟弱地基密實深度范圍進一步增加。

3.3 換填土法

如果軟弱土地基承載力出現變形進而不能適應設計要求，而且軟弱土層厚度較小的時候，我們能夠采取換填土手段，具體就是將基礎底部軟弱土層的全部以及部分挖除掉，之后利用強度比較高的砂進行換填，而且要保證到達規定密實厚度。此類手段通常用于公路構筑物地基處理之中，通常狀況，利用重錘夯實，又或是借助機械碾壓，利用平板振動，以上措施都能夠用于實墊層施工，依靠這些手段不但能夠加固地基表層土，而且可以對分層回填土有效處理。采取換填土加固手段，依靠土中的附加應力分布，讓墊層可以有效承受上部的較大壓力，較小壓力最終依靠軟弱層來承受。換填土法大多應用在雜填土地基、暗溝、素填土、淤泥以及淤泥質土中。

3.4 動力固結法

動力固結法還稱作強夯法，借助8～20m落距，采取8～30t重錘，來對地基土施加強大的沖擊力，在地基之中可以形成沖擊波以及動應力，實現地基土的壓密與振密，進而實現地基土的加固。最近這些年，因為出現動力固結置換法，且此方法是依靠夯擊方式，將碎石與礦渣之類的材料，利用強大動力將其擠入到地基中，而且在地基中形成碎石墩，進而形成了符合地基，有效提升地基承載力，使沉降問題得到改善。

3.5 管樁加固法

在樁基工程之中，在工程現場進行鋼筋混凝土管樁澆注，這屬于之后出現的樁型。此種方法依靠樁筒內部和土體之間的結合，整樁以及土體摩阻力就得到有效提高，從而單樁承載力也會提升。這種方法具有較好的耐久性，并且承載力較高，施工速度快，效率較高，成樁的質量可以得到保障，有較強的經濟性，不但能夠起到環保作用，而且適合用于土層之中。

3.6 碎石樁法

碎石樁法還稱作碎石樁加固法，指的是采取水沖、振動以及沖擊的手段，在軟弱地基中成孔，之后將砂與碎石擠壓到孔中，這樣，因為形成大直徑的密實樁體，而且此狀體是由砂體組成，碎石樁、砂樁以及砂石樁統稱砂石樁，砂石樁和土一起構成復合型土層，將此土層視作持力層，進而使地基承載力有效增強，極大緩解變形問題。這類手段適合用于填土、黏性土、素填土、松散砂土以及粉土地基中。早期階段，砂石樁法通常會用于擠密砂土地基中，而由于科學技術持續發展，尤其是后來出現高效能的專用設備，得到了極為廣泛地應用。

3.7 加筋技術

在邊坡中進行人土錨的打設，又或是在人工填土擋墻以及路堤上進行尼龍繩、鋼帶以及鋼條等土工合成材料的鋪設，這就使加筋技術。此類人工復合型土體，既具備抗剪、抗彎、抗拉以及抗壓功效，而且可以有效增強地基承載力，使得地基穩定性進一步增強，可以緩解沉降問題。

4 某公路軟地基的處理

4.1 項目概況

某路段地處山地丘陵區和平原區域的交界地帶，勘察路線要跨越河流，該地地貌屬于單元濱海淺灘，其受到河流影響，部分沖溝發育，其微地貌較為復雜。工程路線長度為28.1km，沿線的年平均氣溫為10℃，全年的平均降水量大約為498mm，周圍海域屬于不規則性半日潮海區。依據一級公路標準規劃，路基地處淺海灘，路基處理屬于本工作中的技術難題之一。

4.2 道路路基設計

橋頭路段以及擋墻基礎的軟基處理規劃：

（1）在橋頭區域，為了使橋頭不均勻沉降問題得到控制，此項目橋頭30m的范圍采取樁身直徑為0.6m，雙向水泥攪拌樁完成地基加固。

（2）橋臺臺后的地基處理范圍是30m，將耕植土清理干凈，并且還要將場地整平。臺后的第一排水泥攪拌樁中心至橋臺外端鉆孔灌注樁的中心間距是2m。臺后30m范圍內水泥攪拌樁打穿。

（3）地基的軟弱層間距在1.3～1.5m的范圍內，采取梅花狀形式布設，復合地基的承載力要保證超過100～120kPa。地基處理寬度是全路幅。

此項目屬于軟土地基路段，公路沿線項目地質比較差。而為了確保道路使用功能的正常，使路基沉降問題得到控制，依據《公路路基設計標準》（JTGD30-2004）中的要求設計，其技術要求如下：

工后沉降的基準期為15年；

一般性路堤處小于等于0.3m；

工后沉降，橋臺和路堤臨近位置小于等于0.1m。

針對本路段軟弱地層處理采取豎向排水系統，將地基原本的排水邊界條件改變，依靠排水系統使孔隙水增加的排除方法，減少排水的距離，依靠路堤填筑荷載的作用，使地基土排水固結的速度提高，減少加固的時間，讓地基土固結壓力能夠迅速提升。豎向的排水體要采取塑料排水板。詳細的設計處理手段為，運用平均長度為6.4m的塑料排水板與兩層土工格柵，其中預壓荷載就是路堤自重。

5 軟弱地基處理技術發展重要性分析

在我國的沿海、沿湖以及沿江地區軟土地基的分布非常廣泛，對于道路橋梁項目施工來說，軟土地基常常會為工程施工造成一定影響，若是對于此方面問題不夠重視，就會造成更多的影響。例如：路基滑移與開裂問題，路面的起伏不平，道路橋涵通道人工構筑物的跳車顛簸問題。地基處理主要的目的就是依靠加筋、動力固結、排水板、深層密實、管樁加固、換填土以及石樁夯碎之類技術手段實現地基加固，進而使地基土的剪切性、振動性以及壓縮性得到優化，讓地基可以滿足道路橋梁項目施工標準。現今，以上技術手段都屬于我國道路橋梁建設項目中應用較為廣泛的。而且有關柔性基礎地基承載力特征與公路路基地基的破壞機理，目前已經形成公路路基與橋涵地基承載力評估手段以及分類體系，此項目工程在公路路基與橋涵地基破壞形式與承載力確定等方面也不斷朝著全球領先水平發展。

6 結束語

總的來說，我國沿海、沿江以及沿湖區域，軟土地基分布是非常廣泛的，所以，道路橋梁工程施工過程之中，軟弱地基就會為施工造成較大困擾，若是對于軟弱地基不能進行合理處理，就會導致嚴重的后果出現，比如：路基的滑移與開裂問題，通道橋涵會存在跳車顛簸的問題。比如：江蘇寧連公路，便是由于軟弱地基出現沉降問題，橋頭發生錯臺，道路發生開裂問題，所以，長時間以來一直進行修補。進行地基處理，目的就在于借助排水固結、加筋、夯實以及置換等手段實現軟弱地基的加固，最大程度地增強地基土的振動性、剪切性以及壓縮性，使特殊地基特性得到改變，進而讓有效適應道路橋梁施工要求。除了上述幾類手段之外，我國的軟弱地基處理手段還包含化學加固法、排水固結法以及加筋土擋墻法等等，且這些手段在橋梁道路項目建設之中同樣得到廣泛應用。由于現今科學技術不斷發展，我國針對道路路基以及橋涵的承載力作出評價和分類，且建立了有效的評估體系，水平也已經達到了先進水平，這些都為道路橋梁工程建設貢獻了很大力量。