桥梁施工软弱地基的施工处理措施研究

陈国瑞

(河北路桥技术开发有限公司)

0 引 言

软弱地基主要是由杂填土、冲填土、淤泥质土或者是高压缩性土所构成的地基，由于软弱地基的承载能力低、透水性较小以及压缩性较高，如果直接在其上进行桥梁结构施工，很容易由于地基稳定性与变形造成桥梁主体结构的破坏。因此，对于软弱地基的桥梁工程结构施工，必须通过采取相应的处理措施，来改善土体性质尤其是压缩性与透水性，进而提高桥梁基础承载力，避免由于不均匀沉降造成桥梁主体结构的破坏，确保桥梁工程主体结构施工的顺利进行。

1 桥梁软弱地基的主要特征分析

(1)较高的孔隙比与天然含水量。软弱地基的孔隙比以及天然含水量相对较高，一般情况下软弱地基土体的天然孔隙比介于1 ～2 之间，天然含水量也相对较高，例如较常见的淤泥以及淤泥质土的含水量均超过50%以上。

(2)软弱地基土体的压缩性较高。软弱地基土体的压缩性较高，通常能达到0.5 ～1.05 MPa 左右，如果桥梁基础直接建设在这些软弱地基土体上，会造成桥梁主体结构严重的不均匀沉降，造成主体结构的开裂破坏。

(3)软弱地基土体的透水性差。虽然一般软弱地基土体的含水量均相对较高，但是软弱地基土体的透水性却非常差，一般渗透系数都在1(mm/d)以下，所以如果软弱地基土体受到荷载作用后，由于孔隙水压较高，仍然难以实现压密固结。

(4)软弱地基土体的抗剪强度非常低。软弱地基土体的无侧限抗剪强度一般在30 kN/m2以下，抗剪性能非常低，不排水剪切试验条件下的内摩擦角接近为零，固结快剪试验条件下的内摩擦角在5° ～15°左右。

(5)具有触变性。软弱地基土体大多呈絮凝状的结构性沉积物，在原状土状态下如果不受破坏，则土体具有一定的结构强度，但是如果遭受扰动破坏，结构强度会迅速降低，甚至是丧失，软弱地基的这一触变性导致地基在承受荷载尤其是振动荷载以后，很容易出现侧滑、沉降等问题。

(6)流变性。软弱地基土体在荷载的持续作用下，变形会出现逐步增加的变化，造成这些软土地基的长期强度远远小于瞬时强度。

2 软弱地基处理的主要目的

对软弱地基进行处理的主要目的就是通过各种物理或者是化学处理方法，改善软弱地基土体的不良地质特性以及透水特性，降低土体的压缩性，同时提高土体的抗剪强度，归根结底就是实现软弱地基土体稳定性与承载能力的提升，因此软弱地基施工处理需要重点解决以下几方面的问题:

(1)解决桥梁基础的强度与稳定性问题。由于软弱地基土体的抗剪强度较小，因此无法直接承受桥梁自重以及交通荷载，如果软弱地基土体处理不当，强度不足、稳定性较差会造成地基出现局部或者是整体的剪切破坏，进而出现桥台破坏以及地基失稳等问题发生。

(2)解决各种沉降变形问题。由于软弱地基容易出现较大的沉降变形以及不均匀沉降变形，因此容易造成桥梁结构由于结构受力模式的变化出现开裂等问题，严重影响桥梁结构的通车安全。

(3)在外部交通荷载或者是地震波的作用下，软弱地基土体很容易出现液化、失稳以及震陷等问题，造成桥梁结构的破坏，提高软弱地基土体的稳定性也是施工处理的关键内容。

3 桥梁软弱地基处理措施研究

(1)表层处理方法。软弱地基的表层处理法主要是指砂垫层、表层排水法、土工聚合物以及化学添加剂处治等几种处理技术。表层处理法主要适用于软土层厚度相对较薄，而且具有较好排水条件的软弱地基。其作用机理为加速软弱地基的土体的排水固结，提高软弱地基的承载能力，解决沉降过大或者是不均匀沉降等问题。

(2)强夯法。采用强夯法对软弱地基进行处理主要是通过借助于强夯机械对地基巨大的冲击力破坏土体结构，通过动力密实、动力固结以及动力置换等作用机理起到对软弱地基周围土体进行动力挤压进而提高地基承载力。在桥梁工程软弱地基处理施工中重点是确定强夯法的有效加固深度、夯锤和落距、夯击点的布置与间距、夯击击数与夯击遍数等施工技术参数。在强夯法施工作业过程中，如果软弱地基区域的含水量较高，则应该在施工作业区域内设置完善的临时排水设施。在强夯施工作业过程中应该针对桥梁地基土体强度以及地基承载力等参数指标进行必要的试验检测，确保对于软弱地基处理能够取得较好的效果。

(3)水泥搅拌桩处理。水泥搅拌桩在桥梁工程软基处理，尤其是桥头处理施工中得到了广泛的应用，其作用机理为通过采用水泥作为固化剂，借助于深层搅拌机械将软土与固化剂进行充分的强制搅拌，并利用固化剂与软土之间的物理化学反应，形成整体性好、强度高以及水稳定性能强的地基。对于水泥搅拌桩的施工，首先在施工作业前应该根据软基土体的性质合理的选择水泥的强度等级以及用量，做好配比设计。同时明确水泥搅拌桩的提升速度、复搅提升速度等一系列的施工技术参数。在水泥搅拌桩施工作业过程中应该重点针对水泥搅拌桩的垂直度、钻机下钻深度、水泥浆液的配比等施工作业内容进行及时进行质量检测。在完成施工作业之后应该通过人工开挖验桩、钻孔取芯等技术手段对水泥搅拌桩的整体施工质量进行分析判断，明确软弱地基的实际处理效果如何。

(4)抛石挤淤。抛石挤淤主要适用于处理常年积水洼地、排水困难以及成流动状态的软弱地基，尤其是施工作业机械无法直接进入的区域，一般情况下处理厚度能够达到3～4 m 左右。抛石挤淤的作用机理为强制换土，通过向软弱地基中抛投粒径较大的片石以及块石，强制将地基范围内的软土挤出，进而提高地基承载能力，对于不排水抗剪强度小、封闭的泥沼区域的路基处理适应性很强。在抛石挤淤施工过程中首先应该确保抛填的块石材料块径在30 cm 以上，同时合理的确定填石厚度，一般需要将抛填厚度控制在确保石块挤入淤泥层内30 cm，对于抛石挤淤的碾压一般应该选择使用18 T 以上的重型压路机振动碾压压路机，在抛填施工作业之后，应该对工后沉降以及水平位移进行观测，这也是评价抛石挤淤工程施工处理效果的有效措施。

(5)CFG 桩。CFG 桩即水泥粉煤灰碎石桩，通过在碎石桩的基础上增加石屑、粉煤灰以及少量水泥拌制而成的具有一定强度复合地基，由于能够充分利用桩间土的承载力，同时具有碎石桩与水泥搅拌桩的双重技术优势，因此在桥梁工程软弱地基中的应用也较广，对于杂填土、饱和及非饱和黏性土、粉土、砂性土及湿陷性黄土地基具有较好的处理效果。对于CFG 桩一般采用振动沉管法进行施工作业，施工过程中重点是在控制拔管速率、混合料的坍落度控制以及设置保护桩长等方面进行作业管理，以提高对软弱地基的处理效果。

4 软弱地基处理效果观测及试验分析

在对桥梁工程软弱地基土体采取相应的方法进行处理过程中，应该重点对处理作业区域进行相应的观测及试验检测分析，具体试验检测内容如下。

(1)沉降观测。沉降观测主要分为地表沉降与地基分层沉降两项观测内容，地表沉降主要是采用沉降板、水准仪等设备观测地表的沉降速度并预测沉降趋势，为采用堆载预压等处理方案的软弱地基工程明确加载速率以及预压卸载时间等参数。地基分层沉降主要是采用导管、磁环、分层沉降仪等设备，确定桥梁地基种不同层位的具体沉降情况。

(2)水平位移的观测。水平位移观测主要分为地表水平位移观测与地基深层水平位移观测两种形式。地表水平位移主要是采用水平位移桩、测距仪、经纬仪以及钢尺对地表的水平位移等情况进行观测，重点评价地表的稳定性。地基深层水平位移则主要是采用测斜管或者是测斜仪对地基深层土体的水平位移情况进行观测，以便于对软弱地基中土体的剪切破坏情况进行评价判断。

(3)试验检测。试验检测项目主要由孔隙水压力、土压力、承载力、十字板抗剪强度等几项试验检测内容。进行孔隙水压力检测的目的主要是为了分析软弱地基中地基土层排水固结特性及其对地基强度以及稳定性的影响。进行土压力以及承载力试验检测主要是为了初步分析地基处理效果，并测定地基或者是桩基的承载力。进行十字板剪切强度试验的目的则是为了通过地基土原为强度的实验分析，明确软弱地基的实际处理效果。

5 结 语

软弱地基作为桥梁工程施工中较为常见的工程地质问题，对于桥梁工程主体结构的安全可靠影响较为严重。对于这些软弱地基的桥梁主体结构施工，应该根据不同软弱地基的类型及其分布情况，合理的选择软弱地基处理方案，以改善软弱地基的土体力学性能，提高基础的承载力，避免由于各种软弱地基处理不彻底造成桥梁结构后期工程病害问题的发生。

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