道路橋梁施工中的軟土地基處理技術(shù)要點

黃增輝

東明黃河公路大橋養(yǎng)護中心 山東 菏澤 274500

引言

沉降是軟弱地基中另一個主要問題。由于軟弱黏土內(nèi)部含水量大，使其易于受壓，故力一經(jīng)加載即發(fā)生不小沉降變形；再加上軟弱粘土不容易固結(jié)，滲透系數(shù)又不大等因素，其沉降完成時間較長，也就是說固結(jié)過程要經(jīng)過一個較長的過程，有時黏土層需數(shù)十年才能沉降完，此時，在總沉降中所占比重較大的次固結(jié)沉降問題，一定要引起人們注意。當(dāng)軟土地基沉降量過大，已超過允許的沉降量，就會影響上部結(jié)構(gòu)正常運用。

1 道路橋梁工程項目中軟土地基的特征

1.1 疏松多孔

由于軟土地基除含有黏土外，還有砂土和泥炭這些雜質(zhì)，使得軟土地基孔隙尺寸變大。降雨時雨水由地基滲入土壤，增加了土壤水分含量，導(dǎo)致密實度，強度降低，極大地影響了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及橋梁穩(wěn)定性。為了確保軟土地基穩(wěn)定性，確保道路橋梁以及其他項目符合國家安全要求，需要采取有效措施進行處理。

1.2 流動性較強

土層水分含量大，氣泡大，承載力較小。當(dāng)受到外力時，地基極有可能發(fā)生變形等變化。一方面軟土地基內(nèi)部空氣因外界壓力增加而隨壓力增加逐漸耗散；另一方面，軟土地基上部土層繼續(xù)發(fā)揮作用，在某種程度上形成可移動單元。而且在軟土中，水含量較多，隨著溫度的上升，水就會蒸發(fā)掉，這樣就分散了周圍泥土。在道路橋梁及其他工程建設(shè)過程中，外界車輛通行使得橋面和路面所受外力不斷增大，繼而對軟土地基產(chǎn)生損傷。這種情況一旦發(fā)生，就會導(dǎo)致地基倒塌、損壞，進而給人們生命財產(chǎn)帶來巨大威脅。

1.3 抗剪性較低

道路橋梁工程的抗剪強度體現(xiàn)了地基的穩(wěn)定性、抗壓能力夠不夠大，抗剪強度高低的重要標(biāo)志。當(dāng)承受高強度荷載時，疏松多孔結(jié)構(gòu)難以保持較好強度。發(fā)現(xiàn)軟土地基抗剪強度差；另外，該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)抗壓承載力較強，因此，其承載力與穩(wěn)定性在道路橋梁建設(shè)中也有很大的危險。例如在修建道路橋梁時，因施工過程中仍有未發(fā)現(xiàn)軟土地基存在，如不及時加固，基礎(chǔ)承載力一旦超出地表壓力與重力作用，將出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，影響人身與財產(chǎn)安全[1]。

2 市政道路工程軟土地基處理技術(shù)的應(yīng)用原則

市政道路工程應(yīng)按一定的建設(shè)順序進行，保證在合同約定的時間內(nèi)完工，并且每個階段的建設(shè)質(zhì)量均應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。對于軟基處理，也要兼顧后期道路養(yǎng)護，主要采用實用性強，可行性大的方案，保證滿足項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與要求。要重視現(xiàn)場施工環(huán)境的保護，調(diào)查施工現(xiàn)場的狀況，關(guān)注地下水的狀況，地質(zhì)狀況，周邊交通狀況，地下管道狀況，居民的日常生活狀況。例如強夯法，土層置換方法等在使用時噪聲較高，應(yīng)選用小尺寸施工機械并做好降噪處理，避免給住戶正常生活造成干擾。現(xiàn)場管理是非常必要的，應(yīng)把管理制度的各項要求落到實處，對工序銜接進行控制，以免在施工時地基發(fā)生沉降。另外，要建立專業(yè)化管理團隊并注重施工細(xì)節(jié)以保證軟基處理技術(shù)，施工流程滿足規(guī)范要求。

3 軟土地基處理技術(shù)在道路橋梁施工中的重要應(yīng)用意義

由于軟土地基承載能力還不足以支撐高架橋結(jié)構(gòu)的發(fā)展，工程中如果沒有對軟土地基加固，就會使其發(fā)生結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象，同時，軟土地基上修建的道路物和地基的密合性就會大打折扣。后期裂縫增多，地下水上升，時間一長，道路基礎(chǔ)增高。所以軟土地基安全隱患較大，所以為了提高工程的質(zhì)量就需要對軟土地基加固。我國地域遼闊，各個地區(qū)土壤性質(zhì)各不相同，在進行施工時要針對不同土壤條件選擇合適施工方法。對軟土地基，需采取專門的治理措施來控制軟弱地層下沉，才能有效地提高工程質(zhì)量。由此可見，運用專門技術(shù)進行軟土地基的特殊處理是十分必要的，這對我國的路橋工程建設(shè)具有重要的現(xiàn)實意義。其不僅能夠保持高速道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，確保工程建設(shè)質(zhì)量，而且能夠確保道路橋梁穩(wěn)定性與安全性。另外，道路橋梁使用壽命也得到了提升，對于軟土地基所采取的相應(yīng)技術(shù)措施在處理后可有效地避免沉降，裂縫等質(zhì)量問題的出現(xiàn)，對于日后道路橋梁維護保養(yǎng)以及使用壽命都有積極的意義[2]。

4 軟土地基對道路橋梁施工產(chǎn)生的不良影響

4.1 裂縫現(xiàn)象

在道路橋梁的實際建設(shè)中，施工單位一般都要利用瀝青，混凝土原料來施展道路鋪設(shè)操作。由于混凝土材料在應(yīng)用過程中會起到極強的優(yōu)越性，比如耐磨性，高強度等，而瀝青材料還擁有很高的抗壓性能，并且這兩種施工材料的價格便宜，質(zhì)量好，能夠有效的節(jié)省施工成本和促進施工質(zhì)量的提高。但是在實際的建設(shè)過程當(dāng)中，一些施工單位并沒有認(rèn)識到軟土地基處理技術(shù)的重要性，也沒有能夠科學(xué)的處理軟土地基，導(dǎo)致道路橋梁使用期間路面混凝土很容易出現(xiàn)開裂的情況。裂縫產(chǎn)生的主要原因是缺少合適的軟土地基處理技術(shù)和地基發(fā)生變形而影響道路橋梁的安全和穩(wěn)定。

4.2 沉降現(xiàn)象

由于軟土地基含水量比較高，這不僅導(dǎo)致滲水能力低，而且壓實也比較困難。因此，道路橋梁施工過程中，如果解決不合理問題，則會產(chǎn)生內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻下沉。此外，若對應(yīng)施工人員沒有一定技術(shù)水平，而解決過程又不夠妥當(dāng)，再加上未按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行，則會對施工質(zhì)量和效果造成嚴(yán)重影響。在此情況下，道路橋梁若投入到正常運營中，則會導(dǎo)致荷載量大，進而產(chǎn)生隱形沉降。時間一長，荷載量越大，則道路橋梁沉降問題越顯突出，單純的養(yǎng)護沒有辦法從根本上解決這一問題，一旦出現(xiàn)安全事故，則會帶來不可估量的危害。

4.3 路面下陷現(xiàn)象

路面下陷經(jīng)常發(fā)生于施工過程中，其誘發(fā)原因比較煩瑣，多為軟土地基土質(zhì)較軟或外力較強時，一般地基軟土層容易發(fā)生水土流失，進而誘發(fā)路面下陷，多為施工設(shè)計和工藝不夠規(guī)范所形成。路面一旦發(fā)生下陷，極易引發(fā)一系列連環(huán)現(xiàn)象，此外還可能引發(fā)大面積路面問題。再加上軟土地基沉降時地基強度不同、軟土層厚度不同，而地基沉降程度不同，從而嚴(yán)重影響道路橋梁使用壽命。路面一旦發(fā)生下陷，后續(xù)修復(fù)和護理都將存在一定困難，既給道路橋梁正常運營造成影響，又需大面積返工和修復(fù)路面，嚴(yán)重?fù)p失部分經(jīng)費。有許多道路橋梁由于軟土地基施工質(zhì)量較低，在其使用過程中，極易發(fā)生路面下陷等問題，既妨礙了道路橋梁正常運用，也影響了施工單位聲譽[3]。

5 道路橋梁軟土地基處理技術(shù)要點

5.1 砂墊層

對于軟土地基處理來說，需要在施工過程中做好墊層處理工作，并嚴(yán)格控制墊層厚度使之處于合理的范圍之內(nèi)。對軟土應(yīng)進行正確固定，并增強其排水性能以避免長時間受到雨水沖刷。在砂墊層加工中，施工企業(yè)需嚴(yán)格把控機械設(shè)備使用性能及使用效果。機器設(shè)備與地面的接觸力必須控制在合理的范圍內(nèi)，并對機器的運轉(zhuǎn)進行實時監(jiān)控，保證每個環(huán)節(jié)都能達(dá)到預(yù)定的目的。控制裝置偏心狀態(tài)確保軟基表面強度顯著提高。砂墊層的工作質(zhì)量需得到保障，施工厚度需達(dá)到公路橋梁的標(biāo)準(zhǔn)，以免造成砂材料浪費導(dǎo)致施工成本提高等問題。在選用砂墊層材料的時候，應(yīng)避免出現(xiàn)地基不均等現(xiàn)象，應(yīng)選擇化纖無紡布材料進行鋪筑，從而達(dá)到控制軟基沉降的目的，這也能夠較好的確保整體的施工效果。

5.2 強夯法

在路橋軟基的處理上，一般都會用到強夯法。這種方法通過懸空物體在高空中下落使軟土地基受到重力壓實來增加土地穩(wěn)定性以增強其抗壓強度。工程施工過程簡單、效果明顯。強夯可以顯著增加地基的承載力，但是夯過程中，產(chǎn)生了更大能量，加固深度也會進一步增加。對于一般軟土地基采用這種加固措施可獲得良好的加固效果。常見加固方法包括擠密碎石樁加夯法，砂樁加夯法。

5.3 排水固結(jié)處理技術(shù)

這種軟土地基處理工藝較為普遍，主要有袋裝沙井法，沙井法以及砂墊層法等，其中砂墊層法使用最為廣泛，該處理工藝使用過程中，施工人員需在軟土地基上方布設(shè)適量砂石，借助填土荷載的作用，迅速排出路橋軟土地基中多余的水，該處理工藝的有效使用，可獲得較為良好的成效，可滿足路橋路基排水和填筑施工同步發(fā)展的需求，實際填筑過程中，可顯著改善路基排水狀況，降低荷載對路基造成的不良影響。另外在運用沙井加固治理方法過程中，施工作業(yè)人員還需利用鉆探機械設(shè)備對道路橋梁軟土地基地表進行鉆探施工，再向鉆探中注入適量砂石來迅速吸收軟土地基中的水分，繼而達(dá)到相對良好的排水固結(jié)作用。袋裝沙井補強處理主要是稱取適量砂料，有序地裝入透水性能相對較好的編織袋中，再利用專業(yè)機械設(shè)備將沙袋打進松軟的地基中，這種排水骨架處理方法具有成本相對低廉，節(jié)省材料等系列優(yōu)勢，因此這種松軟地基處理技術(shù)被較為廣泛地運用于道路橋梁工程建設(shè)。

5.4 換填加固處理技術(shù)

通過采取換填加固技術(shù)，可以根據(jù)道路橋梁工程的勘測結(jié)果，在特定的地區(qū)，采用石灰、砂等軟土地基的替代品，來提高其抗壓力、抗剪切力及抗壓變形等特點，從而達(dá)到雙層地基的目的，從而減少軟土地基的沉陷，達(dá)到最佳的加固效果。換填加固處理技術(shù)運用過程中，施工作業(yè)人員要對換填材料進行合理的選擇，并結(jié)合道路橋梁工程施工場地內(nèi)的特殊情況，以符合道橋工程建設(shè)施工標(biāo)準(zhǔn)為前提，對軟土地基換填材料進行嚴(yán)格把控。在更換過程中，為了確保地基的實際夯實度達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)，作業(yè)人員必須經(jīng)過多次換填、加固和夯實，而軟土地基的實際換填面積及深度則必須經(jīng)過精確的計算，以確保最終的質(zhì)量。如果道路或橋梁的地基土質(zhì)較脆弱，無法承受來自上方的荷載，并且無法滿足其強度和變形的要求，那么就需要采取措施來修復(fù)，采用換填方法可獲得相對較好的結(jié)果。路橋軟土路基換填的主要施工工藝有以下幾個方面。①開挖施工等。直接開挖道路橋梁地表軟土層，再把地基埋置于承載能力相對較大的基巖或堅硬土層上。②填充施工等。若道路橋梁軟土層較厚，而又需要大范圍進行加固處理時，施工人員可直接對現(xiàn)有軟土層上表面進行砂石或礦石回填，以發(fā)揮更好的治理作用。③換填施工等。把開挖與填充有效地結(jié)合起來，特定的施工過程中要求基礎(chǔ)下部某一范圍內(nèi)軟土必須被有效地挖去，并采用人工填墊層做持力層。鋪設(shè)墊層前施工人員需驗槽以徹底清除基底表面淤泥及雜物，而兩側(cè)要有一定坡度以免振搗時塌方。

5.5 真空預(yù)壓技術(shù)

真空預(yù)壓法就是在排水板預(yù)壓技術(shù)基礎(chǔ)上改進而成的軟土地基處理新技術(shù)，該技術(shù)采用真空抽吸裝置抽吸軟土地基內(nèi)部氣體，并通過不同的壓力使軟土地基內(nèi)部的水被排出并擠出，以降低土體內(nèi)部濕度、降低孔隙率、加速路基沉陷來實現(xiàn)壓縮路基、排水固結(jié)和穩(wěn)定路基等作用。該施工方式能夠縮短預(yù)壓期和節(jié)省工期，且真空預(yù)壓期過后，地基中剪應(yīng)力不會因為排水而增加，避免地基發(fā)生剪力破壞等問題。該處理方法適用于較軟的飽和土壤和滲透率較低的黏土，應(yīng)謹(jǐn)慎選用。常用的方法是真空預(yù)壓法與堆載預(yù)壓相結(jié)合，首先按照真空預(yù)壓的方法抽真空，直到設(shè)計壓力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)為止，然后堆載預(yù)壓，持續(xù)不斷地抽氣。

6 結(jié)束語

總之，在道路橋梁工程建設(shè)期間，必須要給予軟土地基處理技術(shù)足夠的重視，工程施工單位進行道路橋梁工程建設(shè)前，必須要對建設(shè)地區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)條件狀況展開全面的調(diào)查與分析，著重對軟土地基條件狀況展開詳細(xì)的調(diào)查與記錄，并根據(jù)不同軟土地基條件有針對性地采用地基處理方式，切實提升地基結(jié)構(gòu)整體承載力與穩(wěn)定性，避免道路橋梁工程后續(xù)運行期間地基整體下陷嚴(yán)重，支撐穩(wěn)定性不強，給道路橋梁通車安全性與穩(wěn)定性造成不利影響。