道路與橋梁施工中軟土地基施工技術(shù)研究

文／高福玖 龍口市公路工程總公司 山東煙臺 265700

1、軟土地基帶來的施工影響

1.1 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沉降

軟土地基的含水量較高、滲水性能較差、壓實難度較高，在道路與橋梁工程施工中道路與橋梁工程的服務(wù)目標(biāo)是各類車輛，在區(qū)域經(jīng)濟交流頻率不斷提高的情況下，道路與橋梁工程所需要承載的車輛荷載也在增多，若前期沒有做好軟土地基的處理工作，那么在投入使用后，上部車輛荷載也會向路基持續(xù)傳遞荷載，在超出軟土地基承載力之后，如果不能對軟土地基進行合理加固，也將帶來結(jié)構(gòu)不均勻的沉降問題。另外，地基不均勻沉降也會影響到道路與橋梁工程應(yīng)用的穩(wěn)定性，增加安全隱患的發(fā)生概率。

1.2 地面出現(xiàn)裂縫

進行道路與橋梁工程建設(shè)時，混凝土是主要的施工材料，雖然此類材料在應(yīng)用中，具有運輸過程方便、應(yīng)用成本低廉、應(yīng)用效果良好等特征，但是混凝土材料的抗拉性能較弱，如果在前期軟土地基的壓實質(zhì)量較差，在自重、車輛荷載作用下，軟土地基也會出現(xiàn)不均勻沉降，在超出混凝土抗拉能力上限后，也會引起路面破碎問題，威脅到相關(guān)人員的使用壽命。

2、軟土地基施工技術(shù)應(yīng)用原則

2.1 因地制宜原則

在軟土地基施工技術(shù)的應(yīng)用中，需要遵循因地制宜原則，以確保施工技術(shù)最終的應(yīng)用效果。具體體現(xiàn)在以下幾方面：（1）不同區(qū)域內(nèi)的軟土地基性質(zhì)（如含水量、孔隙率等）存在一定差異，即使在同區(qū)域內(nèi)，也存在性質(zhì)不同的情況。這就要求在前期展開施工前，對區(qū)域內(nèi)的基礎(chǔ)資料進行科學(xué)化整理，了解軟土地基含水量、層厚、孔隙率、滲水性等，后續(xù)施工為活動的展開奠定基礎(chǔ)。（2）完成施工技術(shù)選擇后，所選施工材料也需要和施工技術(shù)相契合，以確保施工技術(shù)應(yīng)用結(jié)果的合理性，逐步改善地基結(jié)構(gòu)的流動性。

2.2 環(huán)境協(xié)調(diào)原則

不同類型的道路與橋梁工程，在建設(shè)活動中所遵循的施工要求也存在差異。例如，高等級道路和橋梁工程，由于年通車量巨大，因此路基壓實度和平整度要求較高，三級道路工程的年通車量較少，其路基壓實度與平整度的要求較低。因此在對道路與橋梁工程軟土地基進行處理時，也需要遵循環(huán)境協(xié)調(diào)原則，選擇相匹配的地基處理工藝，從而起到控制地基沉降的問題。比如，三級道路工程軟土地基處理時，可以使用堆載預(yù)壓技術(shù)、換填技術(shù)等手段提高路基強度，以滿足相應(yīng)的使用要求。需要注意的是，在道路與橋梁工程的施工中，需要做好道路與橋梁工程的寬度設(shè)計及具體形狀等參數(shù)進行整合，以提高軟土地基最終的處理效果。

2.3 經(jīng)濟性原則

除上述提到的相關(guān)內(nèi)容外，軟土地基施工技術(shù)應(yīng)用中，也需要遵循經(jīng)濟性原則。具體體現(xiàn)在以下幾方面：（1）技術(shù)經(jīng)濟性考量，在軟土地基的施工中可能會使用2種以上的施工技術(shù)來處理軟土地基，這也需要在確保所選技術(shù)合理性的同時，降低技術(shù)施工成本支出。（2）材料經(jīng)濟性考核，施工技術(shù)的應(yīng)用離不開各類施工材料的支持，這些成本占比為總成本的50%-60%，要求在前期基于施工技術(shù)應(yīng)用要求，篩選合理的施工材料，減少此項內(nèi)容的成本支出。（3）施工設(shè)備經(jīng)濟性考核，軟土地基施工期間會使用到挖掘機、鉆孔工具、注漿機等，控制好設(shè)備采購和租賃比例，確保設(shè)備選擇結(jié)果的經(jīng)濟性。

3、道路與橋梁施工中常用的軟土地基施工技術(shù)

3.1 注漿加固技術(shù)

此類處理技術(shù)的處理原理在于，將拌和好的水泥漿注入鉆孔內(nèi)，控制好注漿壓力，確保水泥漿可以蔓延到軟土地基中，固結(jié)后會和軟土地基形成整體結(jié)構(gòu)，以提高軟土地基整體穩(wěn)定性。在技術(shù)的具體應(yīng)用中需遵循以下步驟：（1）對于軟土地基所在區(qū)域的基礎(chǔ)情況進行整理，根據(jù)整理結(jié)果在區(qū)域內(nèi)布置鉆孔，深度需要穿過軟土地基，所布設(shè)注漿孔數(shù)量需要完全覆蓋軟土地基所在區(qū)域，為后續(xù)注漿活動的展開奠定基礎(chǔ)。（2）水泥漿的水灰比控制在0.50-0.75，確保水泥漿具有良好的流動性，可以沿著軟土地基孔隙流動。注漿時的操作壓力需控制在0.5-1.0MPa，等待漿液溢出注漿孔時，會暫停繼續(xù)注漿，但是需要穩(wěn)壓1-2min，確保漿液可以完全滲入到軟土地基深處，提高注漿加固效果。此技術(shù)多應(yīng)用在孔隙率較大、擁有一定含水量的軟土地基處理中，也是目前常用的處理方法。

3.2 深層石灰攪拌樁技術(shù)

此類處理技術(shù)的處理原理在于，將拌和好的水泥漿灌注到鉆孔中，利用攪拌機進行攪拌，等待泥漿固結(jié)之后會和軟土地基形成整體結(jié)構(gòu)，從而提高整個軟土地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。技術(shù)的應(yīng)用流程如圖1所示，具體步驟如下：（1）做好攪拌樁機、灰漿泵、灰漿攪拌機等設(shè)備的選擇，并且在使用前也需要進行參數(shù)調(diào)試，滿足要求后再進行使用。（2）根據(jù)提前確定好的配合比例對水泥漿進行拌和，在壓漿活動開始前需要提前把水泥漿倒入集料斗中，為后續(xù)施工活動的開展奠定基礎(chǔ)。（3）等待攪拌機中冷卻水循環(huán)正常之后，按要求啟動攪拌機，隨后對起重機的鋼絲繩進行放松處理，確保攪拌機能夠沿著導(dǎo)架緩慢下沉，同步開啟灰漿泵將拌和好的水泥漿壓入軟土地基當(dāng)中，保持邊噴射邊旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)進行施工。（4）在攪拌機下沉到既定標(biāo)高后，緩慢提升攪拌機，同樣保持邊噴射邊旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)進行施工，重復(fù)多次后進入養(yǎng)護環(huán)節(jié)，以提高軟土地基的處理效果。此類處理技術(shù)主要適用于軟土地基厚度較大的區(qū)域，具有良好的適用性。

圖1 深層石灰攪拌樁技術(shù)應(yīng)用流程

3.3 堆載預(yù)壓技術(shù)

此類處理技術(shù)的處理原理在于，利用上部靜荷載逐步縮減軟土地基間隙，起到提高軟土地基強度的作用。技術(shù)應(yīng)用時的具體步驟如下：（1）等待道路與橋梁工程底層完成處理后，會在填筑層上方鋪設(shè)上一層土工布，土工布的幅寬應(yīng)超過5.0m，相鄰?fù)凉げ贾g需要保持10%的搭接，為上部預(yù)壓活動的進行奠定基礎(chǔ)。（2）預(yù)壓土多使用素土，利用自卸汽車進行運輸，根據(jù)前期放樣寬度與攤鋪厚度確定相應(yīng)的卸土量，對預(yù)壓土中的含水量進行檢查，滿足要求后利用推土機對素土整平，每層預(yù)壓土的厚度應(yīng)控制在0.4m以下，相鄰區(qū)段上下兩層的接頭位置需要錯開3.0m以上的間距。（3）待攤鋪工作結(jié)束后，利用中型碾壓機對其進行壓實，重復(fù)此操作直到達到預(yù)設(shè)標(biāo)高，對厚度、平整度、含水量等參數(shù)進行檢查，滿足要求后進入到靜壓處理。（4）以3個月、6個月為節(jié)點對預(yù)壓結(jié)果進行檢查，滿足要求后對預(yù)壓土進行分層卸載，完成后再進行后續(xù)作業(yè)。此類處理技術(shù)主要適用于軟土地基厚度較小的區(qū)域，過程中也需要做好臨時排水、降水井的建設(shè)，以提高預(yù)壓結(jié)果的合理性。

3.4 粉噴樁復(fù)合地基施工技術(shù)

從目前的應(yīng)用情況來看，粉噴樁復(fù)合地基施工技術(shù)也具備了良好的應(yīng)用價值。該技術(shù)的 處理原理是利用粉噴樁來補強軟土地基，適應(yīng)性較強，在許多類型的軟土地基處理中都有著良好應(yīng)用。此類處理技術(shù)在應(yīng)用中的具體步驟如下：（1）根據(jù)前期放樣控制點，在對應(yīng)位置安裝鉆具，將鉆機中心和樁中心對準(zhǔn)后啟動鉆機，垂直向下鉆進過程中會啟動空壓機進行送氣，到達設(shè)計孔深后也會關(guān)閉閥門，并開始噴送加固粉料。（2）等待加固粉料順利達到鉆孔底部后，緩慢提升攪拌鉆頭進行攪拌，等待攪拌鉆頭緩慢提升到頂部報告位置后，停止噴粉作業(yè)。（3）重新打開送氣閥，空壓機保持同步工作的狀態(tài)，攪拌鉆頭會在頂部標(biāo)高位置原位轉(zhuǎn)動2min，提高樁頭處理結(jié)果的均勻度。（4）重復(fù)第二步和第三步，確保粉噴樁攪拌結(jié)果的均勻度，滿足要求后將攪拌鉆頭提升到地面以上，完成施工記錄后轉(zhuǎn)移到下個樁位繼續(xù)施工。

3.5 排水處理技術(shù)

軟土地基的含水量相對較高，但是其滲水性較差，進行道路與橋梁工程作業(yè)時，也需要做好路基排水處理，避免基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)積水帶來的結(jié)構(gòu)沉降、裂縫問題。因此在對軟土地基進行處理時，也會使用到排水處理技術(shù)。該處理技術(shù)的處理原理在于，在現(xiàn)場設(shè)置臨時降水措施，利用上部荷載將軟土地基中的水分壓出，從而起到提高土層強度的作用。通常情況下，在應(yīng)用中會將排水處理技術(shù)和固結(jié)技術(shù)結(jié)合在一起使用，起到加固基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的作用。在技術(shù)具體應(yīng)用中應(yīng)遵循以下流程：（1）在軟土地基上方鋪設(shè)厚度不超過30cm的砂土，利用沙土本身的透水性，起到良好的排水作用，這樣上部的雨水也會下滲到土層深處成為地下水，起到管控水位的作用。（2）利用機械設(shè)備在軟土地基中插入排水板，在預(yù)壓與荷載作用下，軟土地基中的水分也會沿著塑料板逐步滲透到上部的砂墊層當(dāng)中，以此來起到提高軟土地基強度、提升軟土地基承載力的作用。此類處理技術(shù)的成熟度較高，目前在許多工程施工中都得到了良好應(yīng)用。

3.6 換填處理技術(shù)

3.6.1 拋石擠淤法

此類處理技術(shù)的應(yīng)用原理在于，在路基底部由中間向兩側(cè)進行一定數(shù)量碎石的拋投，從而將路基底部的淤泥直接擠壓到路基范圍內(nèi)，從而起到路基綜合強度的作用。基于以往應(yīng)用經(jīng)驗可以得知，所選擇的碎石粒徑不小于0.3m，按照既定順序?qū)λ槭M行排列擺放，利用碎石粗糙表面形成良好的咬合力，提升整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。該技術(shù)適用于軟土地基厚度小于3.0m、區(qū)域排水條件較差的低洼區(qū)域。

3.6.2 爆破排淤法

該技術(shù)的應(yīng)用原理在于，借助爆破的產(chǎn)生的動能，對土層周圍淤泥進行清除。一般情況下，在裝藥量相同的情況下，埋設(shè)深度越大所帶來的排淤效果越好。在具體應(yīng)用中，還需要注意以下內(nèi)容：（1）做好每次炸藥量的科學(xué)配比，降低炸藥量不合理對周圍環(huán)境的影響，在進行炸藥裝填時，也需要將炸藥埋設(shè)到較深土層中，以提升爆破后的應(yīng)用效果。（2）為了進一步提升淤泥的清除效果，也需要在前期做好塊石對堆壓處理，有效提高最終的爆破強度。（3）在方法應(yīng)用期間，也需要做好每次爆破清淤強度的控制工作，避免爆破強度過大對周圍環(huán)境造成影響。

3.6.3 換填施工法

換填施工技術(shù)原理如圖2所示，即借助水泥土、灰土、砂土等土體，對軟土地基進行替換，從而起到提升地基強度的作用。該技術(shù)在實際應(yīng)用中，也需遵循以下應(yīng)用步驟：（1）對軟土地基進行全部挖除，清理出軟土?xí)\離施工現(xiàn)場，隨后根據(jù)道路與橋梁工程的設(shè)計規(guī)范，選擇相匹配的換填材料。（2）每一層換填材料的厚度不超過50cm，利用中型碾壓機械對土層進行壓實，以此來提高土層的壓實度和穩(wěn)定性。此換填施工技術(shù)在應(yīng)用中，適用于厚度較小、清運條件相對便利的軟土地基處理，也是目前常用的軟土地基處理技術(shù)。

圖2 換填施工技術(shù)原理示意圖

3.7 凍結(jié)處理技術(shù)

除上述提到的處理技術(shù)外，凍結(jié)處理技術(shù)也具備了良好的應(yīng)用價值。此處理技術(shù)在應(yīng)用中的處理原理在于，在源頭位置展開凍結(jié)施工，以此降低路基的壓縮性能，提升路基結(jié)構(gòu)的承載性能。該技術(shù)會使用二氧化碳作為處理載體，利用相關(guān)設(shè)備將冷卻液灌入到軟土地基中，使軟土地基快速凍結(jié)，便于后續(xù)施工的進行。該技術(shù)在應(yīng)用中具有操作便捷、設(shè)備便捷度高等優(yōu)勢，在深度較大的軟土地基處理中，也擁有良好的處理效果。

4、軟土地基施工技術(shù)應(yīng)用時的注意事項

4.1 做好技術(shù)選擇工作

做好技術(shù)選擇工作，可以提高技術(shù)與現(xiàn)場的適應(yīng)性，提升施工技術(shù)的應(yīng)用效果。從實際應(yīng)用情況來看，在應(yīng)用中也需要注意以下：（1）確保采集資料的全面性，在實際施工中所需采集的資料包括水文資料、氣候資料、軟土地基性質(zhì)（如含水量、厚度等）等，同時也需要做好歷史資料整理，對于相鄰區(qū)域道路與橋梁工程建設(shè)經(jīng)驗進行整理，為技術(shù)選擇提供可靠參考[1]。（2）對現(xiàn)有施工技術(shù)相關(guān)內(nèi)容進行整理，了解不同施工技術(shù)的應(yīng)用工序、適用范圍、應(yīng)用成本等內(nèi)容進行整理，根據(jù)前期統(tǒng)計得到的相關(guān)資料，選擇最為恰當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)。而且在技術(shù)應(yīng)用前，也需要做好施工技術(shù)應(yīng)用流程整理，施工前做好技術(shù)交底工作，確保技術(shù)應(yīng)用結(jié)果的合理性。

4.2 加強材料質(zhì)量管理

加強材料質(zhì)量管理，可以提高施工技術(shù)應(yīng)用效果，減少資源浪費問題。道路與橋梁工程施工過程的周期較長，需要投入的成本較高，這也要求在施工過程中做好施工理念的合理應(yīng)用，在確保應(yīng)用效果的基礎(chǔ)上，提升施工材料整體利用率，避免施工過程中的材料浪費。在實際施工管理活動中，需要做好相關(guān)管理制度的擬定，對于材料的采購、運輸、進場、存放、使用等環(huán)節(jié)進行綜合管理，以此來確保所采購材料質(zhì)量的合規(guī)性。另外，管理人員還需要對材料的使用情況進行全面掌握，做好可二次利用材料的收集和加工。道路橋梁施工中可以運用一些新型材料，新材料不僅具有良好的環(huán)保性能，而且可以提高資源回收率，減少施工期間的環(huán)境污染問題，不斷提升施工材料的綜合利用效率[2]。

4.3 加強施工過程監(jiān)督

加強施工過程監(jiān)督，能夠降低施工問題的發(fā)生概率，提高施工結(jié)果的可靠性。在具體實踐中需注意以下內(nèi)容：（1）對道路與橋梁工程的相關(guān)資料進行全面整理，根據(jù)施工技術(shù)應(yīng)用流程整理結(jié)果，擬定施工監(jiān)督管理計劃，在計劃中需要明確不同施工環(huán)節(jié)中需要注意的內(nèi)容，為后續(xù)施工活動的推進奠定基礎(chǔ)。（2）組建現(xiàn)場監(jiān)督管理隊伍，隊伍成員需要優(yōu)選綜合能力較強的成員，考慮到道路與橋梁工程施工規(guī)模較大，采用多途徑同步施工的方式進行作業(yè)，這也需要做好監(jiān)督隊伍成員分組工作，分別監(jiān)督不同區(qū)域的施工情況，提高施工結(jié)果的合理性[3]。（3）在發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場施工問題（如積水、沉降等）后，需要及時采取措施進行處理，這樣也可以降低施工問題帶來的負(fù)面影響，營造良好的工程作業(yè)環(huán)境。

4.4 組建可靠施工隊伍

組建可靠施工隊伍，可以加快施工活動的開展進度，降低人為因素帶來的負(fù)面影響。應(yīng)注意以下內(nèi)容：（1）在施工管理隊伍的組建活動中，需要依托信息技術(shù)建立量化評估體系，對執(zhí)行能力、學(xué)習(xí)能力、責(zé)任心等指標(biāo)進行定量化處理，篩選出綜合能力較強的成員組建施工隊伍。（2）施工技術(shù)應(yīng)用前期做好技術(shù)交底，幫助相關(guān)成員熟練掌握施工技術(shù)的應(yīng)用要點，同時做好安全意識與責(zé)任意識培訓(xùn)，提升施工人員作業(yè)過程的自我約束力，降低人為因素帶來的施工影響。（3）定期做好隊伍成員綜合能力的考核工作，考核結(jié)果和個人績效、晉升保持聯(lián)系，以此來優(yōu)化人員日常工作狀態(tài)，提高施工結(jié)果的合理性與可靠性。

結(jié)語：

綜上所述，做好技術(shù)選擇工作，可以提高技術(shù)與現(xiàn)場的適應(yīng)性，加強材料質(zhì)量管理，可以提高施工技術(shù)應(yīng)用效果，加強施工過程監(jiān)督，能夠降低施工問題的發(fā)生概率，組建可靠施工隊伍，可以加快施工活動的開展進度。通過整理軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用過程中需要注意的相關(guān)內(nèi)容，不僅可以加快軟土地基的處理速度，而且能夠提高軟土地基穩(wěn)固性，為后續(xù)施工活動的進行奠定良好基礎(chǔ)。