道路橋梁施工中軟弱地基的處理方法

唐甜甜、云飛、韓祥波

（微山縣交通運輸局，山東 濟寧 277600）

0 引言

相比于其他類型的地基，軟弱地基的土壤含水量更高，荷載能力很差。一旦超過其承載負荷，軟弱地基就會出現地基滑移、地基固結沉降等問題，可能引發(fā)工程安全事故，影響道路橋梁的使用安全。因此，在道路橋梁建設過程中，必須采取必要的技術手段對軟弱地基進行加固處理，提升道路橋梁施工質量。

1 軟弱地基概述

軟弱地基是指由淤泥、淤泥質土壤、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層組成的地基。

其中，淤泥、淤泥質土壤是軟土的主要類型，這種土質是在緩慢流水或靜水區(qū)域經過生物、化學作用沉積形成的，多分布于中國東南沿海地區(qū)，如上海、廣州、廈門等地。這種土質具有壓縮性高、觸變性強、流變性較強等特性。如果荷載過高，會導致地基沉降變形較大、沉降時間較長。

沖填土是水力沖填泥沙沉積形成的，是我國沿海一帶常見的人工填土之一。這類土質具有含水量大、壓縮性強、強度弱等特性。雜填土則是指含有大量工業(yè)廢料、生活、建筑垃圾等雜物的填土，這種土質多分布在老城區(qū)或工礦較為密集的區(qū)域。這種土質具有厚度變化大、均勻性差、承載能力弱等特性，不適宜作為地基持力層，需要經過處理才能作為建筑地基。

在我國公路行業(yè)規(guī)范中，并沒有確定軟弱地基的具體定義，因此認為軟弱地基不能僅按土質性質來定義，應結合所處區(qū)域的實際土質結構、種類、規(guī)模等因素確定是否需要按照軟弱地基處理標準進行施工。

2 軟弱地基的危害

軟弱地基是一種特殊的地基，其特點表現為含水量大、滲透性差、強度低等。如果對地基處理不當，會造成道路橋梁承載能力不足，如出現道路橋梁出現橋梁下沉、路面裂縫等問題，從而影響整個道路橋梁工程的使用壽命。

軟弱地基的危害主要體現在以下兩方面：第一，經過雨水長期浸泡，水分滲透進入地基深層，使得土體自身重量增加，在車輛行駛或其他環(huán)境變化下會導致地基出現沉降危險，影響交通運輸的安全性。地基出現不規(guī)則沉降時，還會引發(fā)路面開裂、地基翻漿等危害，常常表現為道路橋梁路面凹陷、積水或者顛簸等問題。第二，當軟弱地基作為道路橋梁地基時，由于軟土的特性，道路的抗剪度極低，難以承受路面或橋梁的荷載力度。在車輛運輸過程中，路基強度降低，流動性增加，嚴重情況下會出現局部或整體地基剪切破壞問題，以及道路橋梁坍塌危險[1]。

總之，軟弱地基對道路橋梁建設極為不利，必須予以重視，加大處理力度，進而保證道路橋梁的安全性和穩(wěn)定性。

3 道路橋梁施工中軟弱地基處理的重要性及目標

隨著我國社會經濟的迅猛發(fā)展，交通運輸事業(yè)取得了矚目的成就。同時，現代生活節(jié)奏加快，民眾的出行需求量增多，交通運輸量不斷加大，重型車輛的增多，對交通設施的質量提出了更高的要求，給道路橋梁施工帶來了較大的壓力。由于道路橋梁的質量和安全直接影響交通事業(yè)的發(fā)展，軟弱地基是關系道路橋梁安全的重要因素，因此解決軟弱地基問題是道路橋梁建設中的當務之急。

處理軟弱地基，要實現以下目標：一是改善土體的剪切特性，以有效提高土體強度；二是降低土壤的壓縮性，確保能將沉降量控制在一定范圍內；三是降低或消除土壤沉陷性和漲縮性的影響，預防地基變形，失去穩(wěn)定性。此外，可以通過改善地基的振動性，提高地基的抗震能力[2]。

總之，在道路橋梁施工過程中，需要通過人工干預的方式提升軟弱地基的承載力，預防道路橋梁使用過程中出現變形或沉降等問題，以保障軟弱地基的穩(wěn)定性和安全性，促進交通運輸事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

4 道路橋梁施工中軟弱地基處理方法

4.1 換填土處理法

若是道路橋梁地基無法承載一定程度的荷載、保持穩(wěn)定性，可以采用換填土處理法加固軟弱地基。需要注意的是，此方法的適用范圍廣泛，如暗塘、暗溝、濕陷性黃土地基等，但更適用于軟弱土層較薄的情況，如果軟弱土層較厚，則不建議采用此種方法。

施工方可以根據實際情況和項目要求對軟弱土層進行采挖換填，選擇強度較大、穩(wěn)定性較強的材料來替換原來的軟弱土質?？蛇x用的原料包括砂石、高爐干渣、粉煤灰等。換填后，需對材料進行強夯壓實，提高地基的密度，從而提高地基的承載能力，加快軟弱地基的固結速度，減少沉降風險，確保后期道路橋梁施工安全，如圖1 所示。

圖1 換填土處理法圖

這種方法的原理是基于土層的附加應力分布規(guī)律，降低軟弱土層的承受應力，增加土壤墊層及以上土層的荷載應力。在這一過程中，需要明確土層中應力的實際數據信息，以確保施工方案合理，提高地基的穩(wěn)定性。

4.2 管樁加固法

管樁加固法主要分為以下三種類型：

第一，碎石樁加固法。碎石樁加固法是一種通過振動、沖擊等多種方式對軟弱地基進行打孔，把固結性能好、穩(wěn)定性強的砂石、碎石等材料填充到地基內進行擠壓的方法，能夠形成直徑大、密實度好的樁體，進而形成穩(wěn)定的砂石樁。砂石樁和原地基內的軟土經過處理，會形成較為密實的地基，作為地基持力層，進而提高地基的承載能力，降低地基變形問題的發(fā)生率。這種方法適用于密實度較低的粉土、雜填土、黏性土等軟弱地基[3]。該方法的缺點是技術要求高、投入成本較大，但隨著科技的不斷創(chuàng)新發(fā)展，這種方法的應用率和應用范圍也在不斷擴大。

第二，鋼筋混凝土管樁法。鋼筋混凝土管樁法是現階段我國加固軟弱地基的新興方法。該方法主要利用薄壁管樁機和薄壁筒樁鉆機等專用機械，現場澆筑混凝土管樁，使管樁和土體有機結合，增加管樁和土體的摩阻力，從而形成較強的抗荷載力，能顯著增強軟弱地基承載力。該方法具有經濟性能高、耐久性強、荷載能力大等優(yōu)點，廣泛適用于各種軟弱地基的加固處理，可推進道路橋梁工程建設。

第三，夯實水泥土樁法。夯實水泥土樁法是在北京等地舊城區(qū)危改工程中開發(fā)的地基處理新方法。該方法主要是利用各種機械成孔方法在土中成孔，在軟弱地基中填入混合料并夯實，形成水泥土樁體，從而提高地基的強度和抗變形能力，達到鞏固地基的效果。該方法施工操作簡便、周期短、成本低，適用于舊城區(qū)工程處理。目前已在河北、山西等地的諸多工程中發(fā)揮了重要作用，產生了巨大的經濟效益。

4.3 密實加固法

4.3.1 動力固結法

動力固結法又稱強夯法，其主要原理是使用8～30t 的重錘，使之保持8～20m 的高空落距，產生巨大的沖擊力量，反復多次地對地基進行強夯沖擊，從而改變土層中的顆粒結構，提高地基土體的密度，降低壓縮性能，最大程度地提高地基強度。對于飽和性黏土地基，這種方法也很適用。通過調整動力固結置換方式，利用外部夯打力，將強度高的材料強力打入地基內部，從而形成碎石墩，并與原有地基組合成復合地基，提高地基承載力，減少地基沉降量[4]。該方法適用于處理砂土、素填土、黏性土等地基類型，且施工操作簡單，能夠在較短的時間內達到較好的加固效果，因此被廣泛應用于工程建設領域。

4.3.2 排水擠壓加固法

排水擠壓加固法是通過專用機械在軟弱土層中安裝塑料排水板，對地基進行吸水、排水。在機械預壓負荷的作用下，軟弱土壤中的水分被引導順著塑料排水板滲入砂墊層，這樣能夠有效降低軟土中的水分含量，實現加固作用，從而提高軟弱地基承載力。該方法通常適用于含水量高的江河湖海、沼澤地等環(huán)境的軟弱地基處理。該方法具有成本低、效果好、施工簡便等優(yōu)勢，是一種新型技術，在道路橋梁建設中的應用越來越廣泛。

4.3.3 地基深層加固法

深層密實加固法主要是通過擠壓、振動、爆破等方式對軟弱土地深層進行加密固結。這種方法和淺層加固法存在很多相似之處，但也存在一定的差異，如兩者使用的機械設備不同，技術要求也不同。此外，深層密實加固法的應用范圍更廣，適用于多種軟弱地基，如雜填土、素填土、黏土等。

4.3.4 高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法主要是利用高壓噴射設備將粉煤灰、水泥等固結性和強度好的材料擠壓到軟弱地基深層，并進行注漿，從而提高地基強度。該方法與動力固結法有一定的相似性，但原理和所用設備不同。高壓噴射注漿法適用于含水量相對較大的軟弱地基處理，如粉土、淤泥等軟弱土質。但該方法受到諸多因素的制約，目前所能處理的最大深度為30m。

4.3.5 水泥土攪拌法

水泥土攪拌法主要是以水泥為固化劑，通過水泥深層攪拌機及其配套設備等在地基深處就地將軟土和固化劑進行強制攪拌。這種方法能夠降低軟土中的含水量，并使軟土和固化劑之間產生一系列物理、化學反應，從而使軟土固結成具有一定硬度的地基。隨后，形成的固體地基會與天然地基形成復合型地基，從而提高地基的承載力。深層土固化法適用于淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、黏性土等軟弱地基的處理。

4.4 加筋處理法

加筋處理法主要是將土工合成材料、鋼條、鋼帶、鋼筋混凝土串等材料鋪設到人工填土的路堤或圍擋內，或者將土釘、樹根樁等抗拉材料打入邊坡內，原理是通過土體和筋體的摩擦，將土體的抗應力轉移到筋體上，筋體承載拉力，使筋體和土體都能較好地發(fā)揮自身的承載能力。通過加筋土工法處理地基，可以使人工合成的土體具有更強的抗壓、抗拉、抗剪性能，進而較大程度地提高地基的承載力，增加其穩(wěn)定性。

4.5 孔內深層強夯樁法

孔內深層強夯樁法是一種新型的地基處理技術，是在強夯技術的基礎上發(fā)展而來的。采用該方法，需要通過高功率、超壓強特異重錘或鉆機等特殊機械沖孔，達到與引孔相匹配的預定深度，最后形成填料樁體[5]。再自下而上填充材料，填料之后利用重錘進行強夯，也可以邊填料邊強夯，從而增大樁間的密度，最后形成密實的樁體，和樁間土共同組成復合地基，提高地基的承載能力。

該技術結合化學凝固和動力固結原理。具體來說，孔內填充的材料在重錘的作用下，被瞬間劈裂、壓碎、壓實，進行二次排列組合。同時，這些材料中具有活性膠結性質的成分，在重錘的作用下會釋放出膠性物質，與其他材料發(fā)生化學反應，達到凝固的狀態(tài)。隨著時間的推移，這種固結強度會越來越高。

該項技術具有多項優(yōu)點，能夠利用多種無機固體廢料進行地基加固處理。例如，可以使用建筑工程中的廢料進行填充，這樣不僅能起到保護生態(tài)環(huán)境的作用，還能大大節(jié)省施工成本，變廢為寶。此外，經過這種技術處理的軟弱地基具有地震不液化、遇水不塌陷、承載力高、壓縮變形小等優(yōu)點。該技術適用范圍廣泛，可用于濕陷性黃土、膨脹土、軟弱土、采空區(qū)、古井、防空洞、硬夾層軟硬不均等各種復雜疑難地基的施工。此外，該技術自動化、機械化水平較高，施工簡單快捷。該技術已經在我國華北、東北、華南及西北等地的國家大型工程項目和高層小區(qū)建筑中得到普遍應用，均達到或超過了施工標準和要求。

5 橋涵通道處軟弱地基處理方法

在道路橋梁工程中，路堤和橋頭接合的地方沉降性較大，車輛通道處還會經常出現“切線拋出”現象，這會對車輛及民眾的出行安全造成影響。為了解決這些問題，可以采取如下措施：

第一，在涵洞、通道處進行填筑施工，在橋臺背面使用滲水性能好的砂礫材料進行施工。第二，采用超載預壓方法進行施工，在橋頭兩邊也采用預壓方法，加快地基固結速度，減少橋梁使用后沉降量過大的風險。第三，對于路堤過高、軟土層過厚等位置，可以采用橋梁跨越的方式進行施工。第四，在橋臺路堤處理方面，可以使用粉噴、砂樁等方法對地基進行加固，提高軟基固結速度，提高荷載能力。第五，在橋梁通道或涵洞內，可以采用鋼筋混凝土箱體結構，該方法具有成本低、便捷等優(yōu)勢。

6 結語

綜上所述，道路橋梁建設是社會主義現代化建設的重要組成部分，不僅能保證交通運輸的正常開展，也有利于社會經濟的高速發(fā)展。在道路橋梁施工過程中，軟弱地基具有較大的危害性，也是現階段我國道路橋梁建設面臨的常見問題。因此，必須重視軟弱地基處理工作，采用合理的技術手段和方法加固軟弱地基，創(chuàng)新軟弱地基處理技術，能有效提高道路橋梁工程質量，從而確保道路橋梁的使用安全。