軟土地基道路橋梁不均勻沉降防治策略分析

李志超

（石家莊市公路橋梁建設集團有限公司，石家莊 050000）

1 軟土地基的特性

軟土地基最大的危害在于其承載力無法滿足承載物件的要求，或者完工后易發生地基不穩現象，導致工程整體地基受到破壞，因此，要合理處理軟土地基，避免出現路基失穩或者開裂等問題，以保證工程安全及質量。相比普通地基，軟土地基體現出以下幾個特性。

首先，非線性與非彈性。線性變化是指在規定應力限度范圍內除掉鋼筋、混凝土應力后地基能夠很快恢復到原本狀態。而在軟土地基區域作業即使在去除應力后，也很難恢復到地基原本的狀態，這個過程就是地基發生了非彈性變化，體現出非線性特性[1]。由于軟土地基具有非線性與非彈性的特性，因此，對軟土區域的變形預測存在較大難度，無形中增加了施工的困難程度。

其次，各向異性。軟土結構需要經過多年的沉淀才能慢慢形成，由于形成過程中土壤堆積之前會覆蓋之前的土壤，且每層土層均有著不同的性質，因此，軟土結構具有明顯的分層特性，結構上呈現出顯著的各向異性。但處于同一層的土壤結構形成時間大致相同，因此，沒有明顯區別[2]。

2 道路橋梁工程中軟土地基發生不均勻沉降的原因

具體而言，在道路橋梁工程中軟土地基發生不均勻沉降的主要原因包括以下幾個方面。

2.1 工程結構本身不合理

道路橋梁工程設計階段會涉及多項內容，包括地質地理、環境因素、結構特點等，需要結合工程的實際情況進行綜合考慮，最終設計出更加科學、合理的工程結構設計方案，從而保證后續施工過程中的安全性及工程質量。但是很多道路橋梁工程在設計階段，設計師無法到工程現場進行詳細勘驗，甚至未充分掌握工程的長、寬、高等具體數據，導致道路橋梁工程結構不合理，結構受力不均勻，軟土地基處理方案不合理，最終出現地基不均勻沉降問題。此外，工程基礎設計剛性不足也會導致道路橋梁工程發生載荷不均勻的現象[3]。

2.2 地質勘察數據不準確

上文提到道路橋梁工程設計環節需要參考多個方面的專業數據，才能保證設計方案的合理性，而地質勘察數據信息則會對設計方案的合理性產生直接影響。因此，工程設計前需要對工程施工區域的地質條件進行詳細勘測，并將勘測結果作為后續工程施工的主要參考依據。然而在實際工程中地質勘測數據準確度不夠的問題十分常見。勘測數據不準確導致設計方案不合理、施工組織不科學等一系列問題，最終引起軟土地基發生不均勻沉降[4]。

2.3 施工過程不合理

施工過程不合理同樣會導致道路橋梁工程軟土地基發生不均勻沉降，特別是工程本身載荷較大，施工過程的影響更加明顯。通常情況下，工序越靠后，導致路基發生不均勻沉降問題的概率越大，因此，施工過程中要合理控制施工過程，科學設計施工工序，最大程度上降低施工環節造成的地基發生不均勻沉降的概率。施工過程中尤其要注意一點，即臺背填料施工也會導致道路橋梁工程軟土地基發生不均勻沉降。具體施工過程中，諸多因素均會對臺背填料的施工質量產生影響，包括施工原料、施工環境、施工工序的變化等。如果施工單位為了降低工程成本而壓縮臺背填料用量，或者精簡施工工序，就會導致臺背真料壓實度不足的問題，最終引起軟土地基發生不均勻沉降[5]。

3 軟土地基道路橋梁不均勻沉降防治技術

針對軟土地基道路橋梁易發生不均勻沉降的問題，可以采用下列技術措施進行處理。

3.1 CFG樁技術

CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁技術，即在軟土地基中打入無縫鋼管并澆筑混凝土，以起到改善地基強度、避免發生不均勻沉降的目的。施工過程中，無縫鋼管需通過振動力、錘擊力、靜壓力等方式打入地基中的指定深度，打入鋼管后，再在地基中澆筑預先拌制好的混凝土，并進行振搗，混凝土密實度達到要求后再將無縫鋼管慢慢抽出，混凝土凝固后就會形成復合樁柱[6]。CFG樁不僅改善軟土地基強度效果好，且由于不用使用鋼筋籠，所以CFG技術成本更低，因此，在道路橋梁工程軟土地基治理中的應用十分普遍。

3.2 水泥粉噴樁技術

水泥粉噴樁技術主要將各種固化劑按照不同的比例進行混合、攪拌，混合料與軟土充分融合，固化后即可形成復合地基。常用的固化劑包括混凝土、石灰等，經水泥粉噴樁技術處理過的軟土地基具有更高的穩定性與整體性，能夠在最大程度上改善軟土地基的性能，為后續施工打下良好基礎，減少不均勻沉降問題的發生。

3.3 土體置換技術

土體置換技術主要應用于沼澤、淤泥等地基不合格的路段，該方法主要是將道路工程施工現場不符合施工條件的軟弱土層挖出，再將性能強、強度高、穩定性強的材料填充進去，通過土體置換提高軟土地基的排水固結能力，以減少地基發生不均勻沉降的概率，提高軟土地基的承載能力。砂性土是常用的置換材料，如果軟土地基范圍大、位置深，則可以用灰土攪拌樁施工機械把固結材料、石灰、水泥等填充到地基軟土位置進行攪拌，促進軟土地基硬化，提高地基強度[7]。

4 軟土地基道路橋梁不均勻沉降防治工程實例

4.1 工程標準

某道路橋梁工程路線全長約1.865 km，其中某路段位于沖海積平原地貌區，施工現場軟土分布十分普遍，軟土層厚度在1～20 m不等，直接影響到路基的穩定性。因此，經過現場勘察、設計方案的比較，最終確定采用水泥粉噴樁技術進行軟土地基部分的加固。施工完成后軟土地基的沉降要滿足以下要求：橋梁路堤相鄰處沉降不超過0.1 m，箱涵、蓋板涵處沉降不超過0.2 m，一般路段沉降不超過0.3 m，而沉降引起的施工變化率要控制在4%以內。施工過程中填筑時間不得小于地基抗剪強度增長需要的固結時間，路堤中心沉降24 h內不得超過10～15 mm，邊樁位移不得超過5 mm。鋪筑軟土地基路面時，要在地基沉降穩定后再進行施工，并通過雙標準控制方法進行控制，推算出施工之后的沉降量，保證工程沉降不超過設計值允許范圍。針對軟土地基的沉降進行兩個月以上的連續觀察，每個月沉降不超過5 mm后方可開挖路槽，并進行路面的鋪筑。

4.2 軟土地基施工方案

本工程采用水泥粉噴樁技術進行施工，樁身凝膠劑采用普通硅酸鹽水泥，施工前采集最軟弱土層試樣進行配比試驗，以確定膠凝劑與外加劑的摻入量，保證水泥土強度，確定合理的配合比。本方案中初定膠凝材料摻灰量不小于加固土體質量的18%，水灰比0.55～0.62，試塊28 d樁體無側限抗壓強度需要達到1.0 MPa，90 d樁體無側限抗壓強度則需達到1.6 MPa。由于本工程地下水具有腐蝕性，因此，根據水樣化驗報告現場試驗確定水泥品種、摻入比、水灰比、外摻劑等。本工程所用到的施工機具包括深層攪拌機、灰漿泵、計量設備等，施工前需針對施工機具進行現場驗收，查看施工機具的外觀、性能，以保證施工進度順利推進。配合比、施工機具準備完畢后即進行試樁施工，水泥粉噴樁主要采用工藝性試樁，以對地質資料、設備、工藝等進行復核，并確定施工順序、水泥摻量、水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機提升速度、下鉆速度、復攪深度等指標；并針對樁身承載力、沉降等指標進行驗證。本工程中每個地質接近路段試樁數量都在5根以上，試樁完成后再對試驗樁進行復合地基承載力試驗及單樁承載力試驗，試樁數量均為2根，試樁結果均與工程設計要求相符，可開展大面積施工。

4.3 施工流程

施工機具就位、調試好后，將噴漿攪拌下沉至設計深度，將攪拌機提升至孔口。施工過程中由中間向外圍進行，或由一邊向另外一邊施工，采用四攪二噴工藝，合理控制鉆頭下沉速度及提升速度，以保證加固深度范圍內土體任何一點均能夠被攪拌至少20次以上，攪拌施工時停漿面要高于樁頂設計高程50 cm。

在開挖基礎或邊坡時，針對施工質量較差的樁段，或者樁頂以上的土層，均采用人工挖除。施工過程中，攪拌樁樁機地底盤要保持水平，導向架則保持豎直，樁位偏差不得超過樁徑的20%，攪拌樁的垂直度偏差嚴格控制在1%以內。施工過程中如預制好的漿液因故擱置時間大于1 h，則視為廢漿處理不得再次使用；施工過程中前后臺要密切配合，避免斷漿。如因不可避免因素影響發生斷漿，而需將攪拌機下沉1 m后再恢復壓漿，然后再進行注漿攪拌，以保證施工的連續性。本項目軟土地基的含水量較高，因此，施工過程中采用高速自動化制漿系統進行施工，以保證漿液穩定的重度及均勻性，最大程度上減少人工制漿過程中攪拌不均勻的問題，保證施工質量。

4.4 路基沉降監測

上述環節施工完畢后需要針對軟土地基進行路基沉降監測分析，以監測軟土路基的穩定性，合理控制填土速率；推算施工后的沉降量，確定準確的路面鋪筑時間；全面了解新負荷作用下軟土地基的附加應力變化情況。主要監測內容包括地基承載力檢驗、沉降板沉降觀測等，根據測試結果繪制荷載與沉降量曲線，分析沉降量與時間的曲線關系。對軟土路基的承載力進行分析，利用沉降板監測路基沉降，控制加載速率。分析監測結果可知，本工程軟土地基經過處理后地基承載力均滿足設計要求，處理后的路基沉降符合施工圖設計要求。

5 結語

總之，交通運輸產業的飛速發展，使得人們對于道路橋梁工程質量的要求越來越高。軟土地基是影響道路橋梁工程質量的重要因素，因此，要加強軟土地基的治理，避免發生不均勻沉降問題，保證道路橋梁工程質量。多種因素均會導致軟土地基發生不均勻沉降，包括結構設計不合理、施工不合理、地質勘察數據不準確等，實際工程中，要做好施工前期的設計準備工作，仔細勘察地質數據，結合工程實際條件選擇合適的軟土地基處理技術。施工過程中加強質量監督，積極預防軟土地基發生不均勻沉降。