公路桥梁施工中软土地基施工技术分析探述

郭坤明

（广西路桥工程集团有限公司道桥分公司，广西 南宁 530000）

1 软土地基及其问题

1.1 软土

从东北三江平原、松辽平原到渤海湾的天津、塘沽，从杭州到温州，从厦门到上海，从广州到连云港，全国各地广泛分布着软土。软土包括淤泥、淤泥质土、软黏土、泥炭、泥炭质土。

软土天然含水量大 （淤泥含水量在70%左右，泥炭含水量超过300%），孔隙比高 （软黏土孔隙比＞1，淤泥孔隙比＞1.5，泥炭质土孔隙比＞3，泥炭孔隙比＞50），亲水性好、透水性差，压缩系数在5.1×10-7～1.53×10-6Pa-1之间。软土内摩擦角几乎为零，抗剪强度低[1]。软土天然含水量往往高达30%～70%，在极端情况下甚至超过200%。

1.2 软土地基造成的问题

随着社会经济的飞速发展，交通量逐年增大，公路上通行的车辆也日益走向大型化、重型化。软土地基承载力差，而且软土地基中含有夹粉细砂透镜体，在荷载过程中极易出现不均匀沉降，继而导致公路桥梁工程出现沉降，轻则造成路面破损、桥台上部结构出现裂缝、空洞，重则造成路桥主体结构位移、断裂、甚至塌方。为保证路桥工程质量，必须认真做好软土地基施工。

2 分析、探述软土地基施工技术

2.1 前期勘察

软土地基处理难度大、成本高、耗时长；在路桥工程设计阶段，就应尽可能避开软土地基。但当前国内建设用地已经趋于饱和，很多路桥工程项目必须在软土地基上施工。这就需要技术人员需对路桥工程施工现场进行全面、详细的勘察，要查清现场是否存在着古河道、暗塘、暗浜、填土、查明现场软土层的范围、厚度、成因、分布规律、物理力学性质、层理特征、水平方向与垂直方向的均匀性、渗透性、基岩的埋藏条件等[2]。

2.2 表层排水法

在路基填筑以前，在施工现场开挖排水沟，使用抽水机排出地表水，同时尽量降低地基表层中的含水量。排水沟断面应控制在0.5 m左右，深度应控制在0.5～1 m之间。排水沟可设置在路堤的平行方向，也可设置在路堤的垂直方向，需视现场的实际情况灵活决定。

2.3 砂垫层法

在软土地基顶面铺设砂垫层，其厚度需视路堤高度、现场软土层厚度及其压缩系数而定，但一般将厚度控制在0.6～1 m之间[3]。砂垫层可充当软土层固结所必需的上部排水层，缩短软土层固结时间，并降低路堤内的水位。

砂垫层断面通常设计为梯形，砂垫层材料宜选用级配良好的中砂、粗砂，其颗粒不均匀系数必须＜5，且含泥量必须控制在3%～5%之间。砂垫层可使用自卸货车、推土机进行摊铺，需注意摊铺均匀，避免出现集中载荷。

2.4 稳固剂处理法

向软弱的表层地基土中施放生石灰、熟石灰、水泥或土壤离子稳固剂，改善软土地基的压缩性，增强软土地基的强度。

施放生石灰，需在拌和时进行初次碾压；生石灰水解后再次进行碾压；施放水泥、离子稳固剂、熟石灰，需在最后一次拌和后立即进行压实。使用稳固剂，须控制好软土层处理厚度 （一般在30～60 cm区间），并对处理后的土体进行为时一周的保养，确保土体强度增长均衡[4]。

2.5 真空预压法

（1） 在软土层上设置砂垫层，充当水平向排水体。（2） 在水平排水垫层中部铺设滤水管。滤水管采用条形平行排列，滤水管可选用钢管或塑料管，滤水孔直径应控制在8～10 mm之间，滤水孔之间的间距应保持在5 cm左右。（3） 铺设大面积的密封性聚氯乙烯薄膜，为保证真空预压的密封性，需铺设2～3层[5]。（4） 安装真空管路，确保管路连接密封。（5）开启离心泵进行真空抽气，通过提高密封膜内的真空压力，加速土层排水固结。 需将密封膜内的真空度保持在73 KPa以上，抽真空作业过程通常需耗时1～5 d。（6） 在整个作业过程中，需实时观测离心泵、真空管路、密封膜，并随时掌握土体内各深度的真空度、土层的深层沉降、地表总沉降、土层沿深度的侧向位移、孔隙比的变化。

真空预压法作业时间较短，施工工艺比较简单，便于大面积施工。该方法适用于渗透性较小的饱和软黏土地基，若现场有较厚的透水层，或地基有充足的水源补给，则不宜使用真空预压法。

2.6 高压喷射注浆法

（1） 在现场安装地质钻机 （或70型旋转震动钻机），在设计的孔位进行钻孔，确保钻孔达到设计要求的垂直度 （钻孔的倾斜度不能超过1.5%）。（2） 钻孔作业结束后，向钻孔内插入旋喷管，为防止泥沙堵塞喷嘴，可边射水边插管，射水压力应控制在1 MPa以下（ 如果使用的是70型旋转震动钻机，钻孔与插管作业可同步进行）。（3） 当旋喷管插入到预定深度后，由下而上进行旋喷作业。通过喷射高速度、高能量的高压浆液，破坏土体，将土粒从土体上剥落下来，细小的土粒会随着浆液冒出钻孔，其他土粒会在高压喷射流冲击力作用下与浆液充分搅拌混合，并按浆土比例、质量大小有规律地重新排列，最后凝固成固结体。（4） 采用高压喷射注浆法，一般喷射水泥浆液。若现场土体渗透性较大，可在水泥浆液中掺加三乙醇胺或氧化钙，以加速凝固。（5） 在旋喷作业过程中，需防止喷嘴被堵，并控制好水、气、浆的压力、流量。进行深层旋喷，需先喷浆，再旋转→提升，防止扭断喷浆管。（6） 喷浆管提升至设计标高后，旋喷作业结束。作业结束后需立即冲洗注浆管、喷浆机，防止水泥浆液残留。

2.7 卵石、砂石换填法

若现场软土层较薄，可使用挖掘机或人工挖除软土，并将开挖深度控制在2 m以内；然后换填级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂或卵石（ 其粒径不能超过5 cm），将每层铺设厚度控制在15～20 cm之间，再使用6～10 t的压路机进行碾压。每层碾压不得少于4遍。

2.8 强夯法

使用8～12 t重的重锤，以8～20 m的落距，对软土地基进行强夯，利用强大的冲击波与动应力挤出软土中的水分，达到加固地基的效果。该方法施工简单，加固效果较好，性价比较高。据测算，经过强夯处理的软土地基，其压缩性可降低2～10倍，承载力可提高2～5倍。强夯法适用于杂填土、砂类土、黏质土、泥炭、沼泽土。

（1） 使用强夯法，首先必须详细调查地基条件、环境条件，然后设计强夯法，根据设计的加固厚度逆向推算锤重与落锤高度。（2） 根据强夯后可能出现的地面变形，推算并确定地面高程，使用推土机平整施工现场。（3） 如果现场地表层土体属于细粒土，并且伴有地下水位较高的情况，需在现场铺设0.5～2 m厚的砂、砂砾或碎石，人工设置硬层（ 铺垫层）。（4） 在人工设置的铺垫层上放线定位，布置夯击点，可用石灰或打小桩进行。（5） 进行强夯作业，夯击遍数一般设计为3～5遍。每遍间隔时间为1～6周。（6） 在强夯作业过程中需仔细记录每一夯击点的夯击能量、夯击次数、夯沉量。

3 结语

软土地基是公路桥梁施工必须面对的客观现实。因此，需要认真研究软土地基和软土地基施工技术，并在实践中不断提升技术水平，以尽可能降低软土病害，确保路桥工程施工质量。