軟弱地基處理中道路橋梁施工技術探討

文／田柳斐 浙江交工路橋建設有限公司 浙江杭州 310000

引言：

在我國，軟弱地基處理技術的發展經歷了不斷創新和發展的歷程。從最初的簡單填筑法、灰土法到目前應用廣泛的孔內深層強夯法、砂墊層技術等，不斷推動著技術水平的提高，以更好地應對不同地區的軟弱地基處理問題，確保道路橋梁工程的安全穩定運行。

1.軟弱地基處理的概述

1.1 處理軟弱地基的作用

地基作為橋梁和地面之間的關鍵連接部位，它的強度和穩定性直接決定了道路橋梁的使用壽命和安全性。軟弱地基通常指的是土壤質地比較松散、穩定性較差的地基，如果在不經過加固處理的情況下，直接進行道路橋梁的施工，會導致道路橋梁在使用過程中出現變形、下沉等情況，嚴重時可能會導致道路橋梁的崩塌。因此，處理軟弱地基可以提高道路橋梁工程項目的穩定性，保證施工過程中的安全性。除了提高地基的承載力和穩定性，處理軟弱地基還能夠減少地基對環境的影響，保護生態環境[1]。在施工中采用綠色環保的地基處理技術，如孔內深層強夯法、管樁加固等，不僅能夠提高工程的效率和質量，還能夠減少對環境的影響，符合可持續發展的理念。

1.2 軟弱地基處理的目的

道路橋梁工程的安全穩定性和長期使用效果與其地基基礎密切相關，為了保證道路橋梁工程的質量和穩定性，必須對軟弱地基進行處理。軟弱地基處理的目的有以下幾個方面：

（1）優化地基的抗震性能。地震是一種自然災害，對建筑物的安全性造成威脅。軟弱地基在地震時的抗震性能較弱，需要通過處理方法來提高其抗震性能，確保道路橋梁工程的安全性。

（2）提高地基的透水性能。軟弱地基通常具有較差的透水性能，容易造成地表積水等問題。在處理軟弱地基時，應該采用合適的方法，提高地基的透水性能，以確保道路橋梁工程的使用效果。

（3）提升地基抗變形特性的能力。軟弱地基在承載荷載時容易發生變形，導致地基不穩定。因此，在處理軟弱地基時，需要采用適當的方法提升地基的抗變形能力，確保其穩定性。

（4）優化土體強度剪切特征。軟弱地基的土體強度通常較弱，容易在承載荷載時發生剪切破壞。在處理軟弱地基時，需要采用合適的方法優化土體強度的剪切特征，提高其穩定性。

（5）降低土地的壓縮性，保證地基的沉降量在規定標準中。軟弱地基在承載荷載時容易發生沉降，導致道路橋梁工程項目的不穩定。在處理軟弱地基時，需要適度降低土地的壓縮性，確保地基的沉降量在規定標準中[2]。

（6）消除或減少地基變形情況。軟弱地基容易在承載荷載時發生變形，導致道路橋梁工程項目的使用效果下降。因此，在處理軟弱地基時，應該采用合適的方法消除或減少地基變形情況，保證道路橋梁工程的合理化使用。

1.3 軟弱地基的處理原則

在道路橋梁工程建設中，應優先選擇使用天然地基，以保證地基的穩定性和安全性。如果遇到淤泥性質的土體，應將上層土體作為地基的主要支撐，以提高地基的承載能力和穩定性。如果上層土基穩定性較弱，需要在施工處理中格外謹慎，以防對淤泥性質的土體造成影響。如果施工位置布滿建筑廢料和施工垃圾，但土地層足夠堅固，應對該位置進行有效處理，并將其作為具體的施工地基選擇。對于軟弱地基，應結合多種合理措施進行處理，不僅需要重新驗算其物理特性，還需要從土地的滲水性和沉降性兩個方面進行優化處理，以有效增強土體的載荷能力。在處理軟弱地基時，還要考慮排水性能、土基變形和抗震能力等方面，這些方面均需要強化處理，以保證地基的穩定性和安全性[3]。

2.軟弱地基處理的沉降預測和控制

沉降預測是指通過對地基沉降情況進行分析和計算，預測未來的沉降趨勢和量值。在施工前，需要對地基進行充分的勘探和調查，了解地基的性質、厚度、土層分布等信息，并根據這些信息進行沉降預測。預測的結果可以為后續的處理和施工提供重要的依據，同時也可以避免后續施工過程中因沉降過大而導致的問題和事故。沉降預測通常采用有限元分析法和理論計算法，以確定地基的沉降量和分布情況。在預測過程中，需要考慮多種因素，如地基土質、荷載條件、施工方式等。根據預測結果可以制定出科學合理的處理方案和施工計劃。在施工過程中，還要對地基沉降情況進行實時監測和數據記錄，以及時發現地基沉降情況，并根據監測數據進行調整和控制。監測設備一般包括測斜儀、測孔儀等，它們可以實時監測地基的沉降情況，并記錄監測數據。針對監測數據，可以及時調整施工方案，采取相應的措施進行調整和控制。

3.道路橋梁施工中軟弱地基處理常見方法及相關技術

3.1 換填土處理方法

換填土處理技術適用于處理雜填土、素填土和淤泥性質土地等類型的軟弱地基。該方法的步驟是首先挖掘軟弱地基土層并進行分層處理，其次選用強度和穩定性更優的建筑材料進行處理。在填土夯實后，軟弱地基可以滿足道路橋梁工程建設項目施工標準要求，有效保障施工安全。換填土處理方法具有明顯的優點，能夠提高地基的穩定性和承載力。同時，該方法還能根據實際需要選用不同的填土材料，以達到最佳的處理效果。實施該處理方法前需要進行充分的地質勘察，以確定地基的物理和化學性質[4]。接著，進行徹底的挖掘和分層處理，確保軟弱層與墊層之間的分界面明確，并進行必要的整平和清理工作，以確保填土能夠均勻夯實。填土材料需要選用強度和穩定性更優的建筑材料，以保證填土后軟弱地基的穩定性和承載力能夠得到有效提高。最后，進行填土夯實處理，使其達到規定的密實度和承載力，以確保軟弱地基可以滿足道路橋梁工程建設項目施工標準要求。此外，在處理過程中需要按照土層中相關附加應力的實際分布規律來進行處理，以保證軟弱層承受的應力比墊層承受的更弱，從而確保施工安全和工程質量。

3.2 密實加固方法

3.2.1 動力固結法

動力固結法適用于不同類型的土壤，如砂土、碎石土和粘性土等。該方法通過在適當的落地距離中使用重錘對土層進行夯擊，從而施加巨大的沖擊能量，達到對基土進行密實加固的效果。在施工過程中，采用重復的夯擊方式，經過多次動力固結處理，可以有效地排列和重組土壤中的顆粒結構，使得基土的性質更加穩定、嚴密，從而將土壤的壓縮性有效減低，大大提高基土的質量。動力固結法在軟弱地基處理中的優點在于操作簡單、施工速度快、處理效果好、適用范圍廣，且可根據實際情況進行調整。此外，動力固結法還能夠有效減少地基沉降和加快地基的固結凝結速度，從而提高道路橋梁工程項目的施工安全和質量。需要注意的是，在進行動力固結法處理時，應根據實際情況合理選擇夯擊頻率和沖擊能量大小，避免對周邊環境和建筑物造成不良影響。此外，還需進行嚴密的監測和檢查，確保處理效果符合相關標準和要求[5]。

3.2.2 深層密實加固

相對于淺層密實度加固方式，深層加固方式應用到的相關機械設備要求更高。在夯擊的過程中，深層加固方法需要使用更大的沖擊能量，因此使用的重錘也要更重。在震動加固過程中，需要使用更高功率的震動器。而在爆破加固過程中，則需要應用更高精度的爆破技術。深層密實加固的優點在于，它可以更徹底地加固軟弱地基，從而確保基礎的穩定性和承載能力。這種方法可以有效地排列和重組土壤中的顆粒結構，使基土性質更加穩定和嚴密。在深層加固過程中，壓縮性也能有效減少，大大提高了基土的質量。此外，與淺層密實度加固相比，深層加固方法的加固效果更加持久和可靠，可以滿足更高的施工標準要求。

3.2.3 高壓噴射注漿法

這種方法通常需要在鉆孔的基礎上，使用帶有噴嘴的注漿管進行注漿，利用高壓設備使漿液成為20Mpa 以上的高壓射流，從噴嘴中噴射出來沖擊破壞土體，然后注入建筑材料，最終達到提升基土密實度的目的。相比于其他密實加固方法，高壓噴射注漿法的優勢在于可針對較深層次的基土進行加固。同時，由于高壓噴射注漿法不需要對基土進行挖掘，因此可以避免對施工場地的破壞和污染。然而，高壓噴射注漿法也存在一些局限性。由于這種方法主要是通過高壓噴射力將建筑材料注入基土中，因此需要考慮施工安全問題，如注漿時可能導致地面上方的土層下沉，從而影響到附近建筑物的穩定性。此外，在高壓噴射注漿法中，也需要考慮建筑材料的性能和耐久性，確保加固效果能夠持久。

3.3 孔內深層強夯法

孔內深層強夯法需要先對地基進行勘測，確定施工區域及其土壤類型。然后，根據不同的土壤質地，采用不同的施工工藝進行操作。孔洞的直徑和深度要根據不同的土壤類型和地基條件而定，同時要注意孔壁的穩定性，以防塌方的問題。接著，在孔內設置鋼管，并將鋼管與孔壁固定。填充材料應具有一定的強度和密實度，一般使用的是細砂、碎石、混凝土等材料。在填充的過程中，應使用夯實機對填充材料進行振動夯實，以增加材料之間的摩擦阻力和咬合程度，提高地基承載力。在孔內深層強夯法施工過程中需要注意對填充材料的質量進行嚴格把關，保證填充材料的質量符合國家標準和相關規范要求。其次，應在施工前進行現場勘察和實驗，確定填充材料的最佳用量和夯實次數。還要注意孔洞的直徑和深度的控制，以及孔內填充材料的夯實程度，避免出現孔壁塌方等安全問題。

3.4 管樁加固方法

3.4.1 碎石樁加固方法

這種方法的基本原理是通過打孔并在孔內填充砂石等填充材料，以達到加固地基的目的。在具體的應用過程中，要選擇穩定性和固結性較好的碎砂和砂石等材料進行填充。這種方法與傳統的灌注樁或鋼管樁相比，其優點在于使用的材料成本較低，而且施工效率較高，適用范圍也更廣。在進行碎石樁加固時，需要根據地質環境和地基情況選擇合適的鉆孔機和填充材料。通常情況下，會采用振動或沖擊的方式來加固地基。通過對填充材料的合理選擇和加密，可以增加地基的密實度和穩定性，有效提高地基的承載能力，避免地基變形和沉降等問題。

3.4.2 夯實水泥土樁法

夯實水泥土樁法是通過將土質材料與水泥混合并制成水泥土，然后在地基孔內進行分層夯擊，使水泥土形成均勻分布的樁狀體。這種方法相比其他管樁加固方法，具有工藝簡單、施工周期短、經濟實惠等優點。在具體的施工過程中，夯實水泥土樁法對土質材料的要求比較嚴格，必須在地基孔外進行充分的攪拌，使得水泥充分混合，從而保證夯擊后形成的水泥土樁形態均勻，不會出現形態不一致的現象，否則會對地基強度造成影響。經過夯實水泥土樁法處理后的軟弱地基，其強度和形變性能均得到了一定程度的提升。這是因為水泥土樁夯實后，形成了堅實的樁狀體，可以有效地承擔地基的荷載，從而提高地基的承載力。此外，水泥的固結作用也能夠將原本較為疏松的土質材料緊密地結合在一起，形成一個密實的整體，從而減小了土體的變形性能。

3.4.3 鋼筋混凝土管樁法

鋼筋混凝土管樁法是一種針對軟弱地基加固的新型方法，在其操作過程中，將機械混凝土灌裝至管樁孔內，實現基土與管樁的有機結合，從而有效增強了管樁與基土之間的摩擦力。這種加固方法有很多優勢，包括施工進度快、管樁質量優良、加固效果良好、減少工程造價成本等。與其他軟弱地基處理方法相比，鋼筋混凝土管樁法在加強單根管樁承載力方面表現突出。此外，鋼筋混凝土管樁法還能夠提高基土與管樁之間的摩擦力，增強軟弱地基的穩定性和耐久性。同時，它還可以在一定程度上為項目減少工程造價成本，幫助施工單位有效降低建設成本，從而大大提升了企業的經濟收益。

3.5 排水固結技術

在使用排水固結法處理軟弱地基時，首先需要進行全方位、系統性的勘探和調查，了解土壤質量、水文特征等情況，并對錄入的相關信息進行匯總、分析以及比對，根據實際情況制定出符合項目具體情況的設計方案。接著，在地基當中置入豎向排水體，并進行加載操作，從而實現將基土中的水有效排除并使其逐漸固化凝結。經過這一過程后，基土的強度往往會得到強有力的提升，從而保證道路橋梁工程的穩定性和安全性。排水固結法主要有三種形式：水平排水固結法、豎向排水固結法和膜層排水固結法。水平排水固結法主要應用于軟弱土層中地下水較少的情況，通過在土層中設置排水孔，利用排水孔排出孔隙水來固結土層。豎向排水固結法主要適用于軟弱土層中地下水較多的情況，通過在土層中設置豎向排水孔，將孔隙水通過豎向排水孔排出，從而達到固結土層的目的。膜層排水固結法是在軟弱土層中鋪設排水膜，利用排水膜將孔隙水排出，達到固結土層的目的。在使用排水固結法時，需要根據實際情況選擇合適的處理方法和技術。例如，在軟弱地基中采用水平排水固結法需要根據地下水位的高低選擇合適的排水深度，而在采用豎向排水固結法時需要根據孔隙水的排出量和固結程度來控制排水孔的開挖深度和排水孔的布局，以此來保證固結效果的最大化。在開挖排水孔時，應盡可能選擇靠近土體中心部位進行開挖，以避免影響土體的整體穩定性。同時，排水孔的數量和深度應根據具體的情況進行合理配置和設計，以保證排水孔能夠充分地排出孔隙水，并使土體達到適當的固結程度。在實際施工中，還需要根據土體的特性和具體情況采取相應的措施來增強排水固結效果。例如，針對土層厚度較大的軟弱地基，可采用多層排水固結技術，將排水孔布置在不同的深度，以提高固結效果。同時，對于地下水位較高的土體，還需要采用有效的降水技術，在保證土體穩定性的前提下將地下水位降至安全范圍內，從而為后續施工提供穩定的基礎條件。

3.6 砂墊層技術

砂墊層施工中，需要注意以下幾個方面。首先，要明確軟弱地基的施工范圍。其次，應提前準備好相關材料，按照國家及相關部門的要求進行精準把控。第三，對施工現場進行全面勘察，對重要位置進行標記并明確施工操作內容。第四，要加強管控，對施工方案、工藝、技術、設備、材料的選擇以及采購等方面進行管理。第五，需要制定好突發狀況的應急預案，避免突發情況造成的返工現象。最后，對砂墊層技術施工質量進行規范化驗收，確保地基處理質量達到設計及規范要求。在其具體操作中，還需要根據地基情況確定砂墊層的厚度和選用砂的類型，通常粗砂含沙量應在5%以上。在施工時，先將軟土表層處理成砂土或混凝土，再在上面鋪設砂墊層。在設置砂墊層之前，需要對施工現場進行攪拌、壓實等處理，以達到更好的加固效果。在砂墊層的設置過程中，要注意及時清理垃圾、砂石等雜物，避免影響砂墊層的質量。同時，要根據孔隙水的排出量和固結程度來控制排水孔的開挖深度和排水孔的布置。最后，應對施工質量進行嚴格驗收，確保砂墊層技術能夠有效提高軟土地基的承載力和穩定性。

結語：

在未來，隨著科技的不斷進步和人們對環境保護、可持續發展的重視，軟弱地基處理技術將繼續得到發展和創新。新型材料、智能化設備、先進的施工工藝將不斷涌現，為軟弱地基處理提供更加高效、精準的解決方案。同時，隨著城市化進程的不斷推進，對道路橋梁工程項目的要求也將越來越高，對軟弱地基的處理將會更加注重其安全、經濟、環保等方面的綜合效益。因此，未來軟弱地基處理技術將更加注重多方面的平衡和協調，為道路橋梁工程的建設和發展提供更加可靠和穩定的保障。