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(tái) 265700

1、軟土地基帶來(lái)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(shí)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(jì)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(méi)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(huì)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(duì)軟土地基進(jìn)行合理加固，也將帶來(lái)結(jié)構(gòu)不均勻的沉降問(wèn)題。另外，地基不均勻沉降也會(huì)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(jìn)行道路與橋梁工程建設(shè)時(shí)，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(yùn)輸過(guò)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(shí)質(zhì)量較差，在自重、車輛荷載作用下，軟土地基也會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降，在超出混凝土抗拉能力上限后，也會(huì)引起路面破碎問(wèn)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(kāi)施工前，對(duì)區(qū)域內(nèi)的基礎(chǔ)資料進(jìn)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(dòng)的展開(kāi)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(dòng)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(dòng)中所遵循的施工要求也存在差異。例如，高等級(jí)道路和橋梁工程，由于年通車量巨大，因此路基壓實(shí)度和平整度要求較高，三級(jí)道路工程的年通車量較少，其路基壓實(shí)度與平整度的要求較低。因此在對(duì)道路與橋梁工程軟土地基進(jìn)行處理時(shí)，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(wèn)題。比如，三級(jí)道路工程軟土地基處理時(shí)，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(qiáng)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(jì)及具體形狀等參數(shù)進(jìn)行整合，以提高軟土地基最終的處理效果。

2.3 經(jīng)濟(jì)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(jì)性原則。具體體現(xiàn)在以下幾方面：（1）技術(shù)經(jīng)濟(jì)性考量，在軟土地基的施工中可能會(huì)使用2種以上的施工技術(shù)來(lái)處理軟土地基，這也需要在確保所選技術(shù)合理性的同時(shí)，降低技術(shù)施工成本支出。（2）材料經(jīng)濟(jì)性考核，施工技術(shù)的應(yīng)用離不開(kāi)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(xiàng)內(nèi)容的成本支出。（3）施工設(shè)備經(jīng)濟(jì)性考核，軟土地基施工期間會(huì)使用到挖掘機(jī)、鉆孔工具、注漿機(jī)等，控制好設(shè)備采購(gòu)和租賃比例，確保設(shè)備選擇結(jié)果的經(jīng)濟(jì)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(huì)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(duì)于軟土地基所在區(qū)域的基礎(chǔ)情況進(jìn)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(guò)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(dòng)的展開(kāi)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(dòng)性，可以沿著軟土地基孔隙流動(dòng)。注漿時(shí)的操作壓力需控制在0.5-1.0MPa，等待漿液溢出注漿孔時(shí)，會(huì)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(jī)進(jìn)行攪拌，等待泥漿固結(jié)之后會(huì)和軟土地基形成整體結(jié)構(gòu)，從而提高整個(gè)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(jī)、灰漿泵、灰漿攪拌機(jī)等設(shè)備的選擇，并且在使用前也需要進(jìn)行參數(shù)調(diào)試，滿足要求后再進(jìn)行使用。（2）根據(jù)提前確定好的配合比例對(duì)水泥漿進(jìn)行拌和，在壓漿活動(dòng)開(kāi)始前需要提前把水泥漿倒入集料斗中，為后續(xù)施工活動(dòng)的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。（3）等待攪拌機(jī)中冷卻水循環(huán)正常之后，按要求啟動(dòng)攪拌機(jī)，隨后對(duì)起重機(jī)的鋼絲繩進(jìn)行放松處理，確保攪拌機(jī)能夠沿著導(dǎo)架緩慢下沉，同步開(kāi)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(jìn)行施工。（4）在攪拌機(jī)下沉到既定標(biāo)高后，緩慢提升攪拌機(jī)，同樣保持邊噴射邊旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)進(jìn)行施工，重復(fù)多次后進(jìn)入養(yǎng)護(hù)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(qiáng)度的作用。技術(shù)應(yīng)用時(shí)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(huì)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(guò)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(dòng)的進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。（2）預(yù)壓土多使用素土，利用自卸汽車進(jìn)行運(yùn)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(duì)預(yù)壓土中的含水量進(jìn)行檢查，滿足要求后利用推土機(jī)對(duì)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(cuò)開(kāi)3.0m以上的間距。（3）待攤鋪工作結(jié)束后，利用中型碾壓機(jī)對(duì)其進(jìn)行壓實(shí)，重復(fù)此操作直到達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)高，對(duì)厚度、平整度、含水量等參數(shù)進(jìn)行檢查，滿足要求后進(jìn)入到靜壓處理。（4）以3個(gè)月、6個(gè)月為節(jié)點(diǎn)對(duì)預(yù)壓結(jié)果進(jìn)行檢查，滿足要求后對(duì)預(yù)壓土進(jìn)行分層卸載，完成后再進(jìn)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(guò)程中也需要做好臨時(shí)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(lái)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(jià)值。該技術(shù)的 處理原理是利用粉噴樁來(lái)補(bǔ)強(qiáng)軟土地基，適應(yīng)性較強(qiáng)，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(diǎn)，在對(duì)應(yīng)位置安裝鉆具，將鉆機(jī)中心和樁中心對(duì)準(zhǔn)后啟動(dòng)鉆機(jī)，垂直向下鉆進(jìn)過(guò)程中會(huì)啟動(dòng)空壓機(jī)進(jìn)行送氣，到達(dá)設(shè)計(jì)孔深后也會(huì)關(guān)閉閥門(mén)，并開(kāi)始噴送加固粉料。（2）等待加固粉料順利達(dá)到鉆孔底部后，緩慢提升攪拌鉆頭進(jìn)行攪拌，等待攪拌鉆頭緩慢提升到頂部報(bào)告位置后，停止噴粉作業(yè)。（3）重新打開(kāi)送氣閥，空壓機(jī)保持同步工作的狀態(tài)，攪拌鉆頭會(huì)在頂部標(biāo)高位置原位轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)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(duì)較高，但是其滲水性較差，進(jìn)行道路與橋梁工程作業(yè)時(shí)，也需要做好路基排水處理，避免基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)積水帶來(lái)的結(jié)構(gòu)沉降、裂縫問(wèn)題。因此在對(duì)軟土地基進(jìn)行處理時(shí)，也會(huì)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(chǎng)設(shè)置臨時(shí)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(qiáng)度的作用。通常情況下，在應(yīng)用中會(huì)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(guò)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(huì)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(jī)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(huì)沿著塑料板逐步滲透到上部的砂墊層當(dāng)中，以此來(lái)起到提高軟土地基強(qiáng)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(jìn)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(qiáng)度的作用。基于以往應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)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(jìn)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(gè)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(dòng)能，對(duì)土層周圍淤泥進(jìn)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(lái)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(duì)周圍環(huán)境的影響，在進(jìn)行炸藥裝填時(shí)，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(jìn)一步提升淤泥的清除效果，也需要在前期做好塊石對(duì)堆壓處理，有效提高最終的爆破強(qiáng)度。（3）在方法應(yīng)用期間，也需要做好每次爆破清淤?gòu)?qiáng)度的控制工作，避免爆破強(qiáng)度過(guò)大對(duì)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(duì)軟土地基進(jìn)行替換，從而起到提升地基強(qiáng)度的作用。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，也需遵循以下應(yīng)用步驟：（1）對(duì)軟土地基進(jìn)行全部挖除，清理出軟土?xí)\(yùn)離施工現(xiàn)場(chǎng)，隨后根據(jù)道路與橋梁工程的設(shè)計(jì)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(guò)50cm，利用中型碾壓機(jī)械對(duì)土層進(jìn)行壓實(shí)，以此來(lái)提高土層的壓實(shí)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(yùn)條件相對(duì)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(jià)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(kāi)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(huì)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(jìn)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(shì)，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(shí)的注意事項(xiàng)

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(chǎng)的適應(yīng)性，提升施工技術(shù)的應(yīng)用效果。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)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(shí)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(shí)也需要做好歷史資料整理，對(duì)于相鄰區(qū)域道路與橋梁工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整理，為技術(shù)選擇提供可靠參考[1]。（2）對(duì)現(xiàn)有施工技術(shù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)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(jìn)行整理，根據(jù)前期統(tǒng)計(jì)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(qiáng)材料質(zhì)量管理

加強(qiáng)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(fèi)問(wèn)題。道路與橋梁工程施工過(guò)程的周期較長(zhǎng)，需要投入的成本較高，這也要求在施工過(guò)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(guò)程中的材料浪費(fèi)。在實(shí)際施工管理活動(dòng)中，需要做好相關(guān)管理制度的擬定，對(duì)于材料的采購(gòu)、運(yùn)輸、進(jìn)場(chǎng)、存放、使用等環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合管理，以此來(lái)確保所采購(gòu)材料質(zhì)量的合規(guī)性。另外，管理人員還需要對(duì)材料的使用情況進(jìn)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(yùn)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(wèn)題，不斷提升施工材料的綜合利用效率[2]。

4.3 加強(qiáng)施工過(guò)程監(jiān)督

加強(qiáng)施工過(guò)程監(jiān)督，能夠降低施工問(wèn)題的發(fā)生概率，提高施工結(jié)果的可靠性。在具體實(shí)踐中需注意以下內(nèi)容：（1）對(duì)道路與橋梁工程的相關(guān)資料進(jìn)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(jì)劃，在計(jì)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(dòng)的推進(jìn)奠定基礎(chǔ)。（2）組建現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理隊(duì)伍，隊(duì)伍成員需要優(yōu)選綜合能力較強(qiáng)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(jìn)行作業(yè)，這也需要做好監(jiān)督隊(duì)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(chǎng)施工問(wèn)題（如積水、沉降等）后，需要及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，這樣也可以降低施工問(wèn)題帶來(lái)的負(fù)面影響，營(yíng)造良好的工程作業(yè)環(huán)境。

4.4 組建可靠施工隊(duì)伍

組建可靠施工隊(duì)伍，可以加快施工活動(dòng)的開(kāi)展進(jìn)度，降低人為因素帶來(lái)的負(fù)面影響。應(yīng)注意以下內(nèi)容：（1）在施工管理隊(duì)伍的組建活動(dòng)中，需要依托信息技術(shù)建立量化評(píng)估體系，對(duì)執(zhí)行能力、學(xué)習(xí)能力、責(zé)任心等指標(biāo)進(jìn)行定量化處理，篩選出綜合能力較強(qiáng)的成員組建施工隊(duì)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(diǎn)，同時(shí)做好安全意識(shí)與責(zé)任意識(shí)培訓(xùn)，提升施工人員作業(yè)過(guò)程的自我約束力，降低人為因素帶來(lái)的施工影響。（3）定期做好隊(duì)伍成員綜合能力的考核工作，考核結(jié)果和個(gè)人績(jī)效、晉升保持聯(lián)系，以此來(lái)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(yǔ)：

綜上所述，做好技術(shù)選擇工作，可以提高技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)的適應(yīng)性，加強(qiáng)材料質(zhì)量管理，可以提高施工技術(shù)應(yīng)用效果，加強(qiáng)施工過(guò)程監(jiān)督，能夠降低施工問(wèn)題的發(fā)生概率，組建可靠施工隊(duì)伍，可以加快施工活動(dòng)的開(kāi)展進(jìn)度。通過(guò)整理軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用過(guò)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(dòng)的進(jìn)行奠定良好基礎(chǔ)。