道桥施工中软基加固技术的应用研究

2021-01-22

四川水泥 2021年5期

（山东高速舜通路桥工程有限公司，山东安丘 262100）

0 前言

我国地大物博、幅员辽阔，土地资源极其丰富，地质情况复杂多样，这也为各类工程地基施工增加了难度和挑战。尤其新时期背景下，人们日常出行日渐频繁，地区贸易往来逐渐增多，促进交通运输行业蓬勃发展，在一定程度上增加了道桥工程施工数量。如果工程施工过程中遇到软土地基，将会导致施工单位面临经济和技术等方面的难题。具体来说，软土地基具有易于压缩、承载能力差等特点，无法充分满足工程施工安全性和稳定性需求。尤其地基作为道桥工程中承受应力和在最集中的结构，其施工质量会影响工程整体性能，如果处理不当，会导致道桥工程在长时间投入运行后出现沉降不均、地面变形等危害，严重影响交通运输安全性[1]。因此，在道桥施工过程中，一旦遇到软土地基，需要施工单位从技术、经济、安全等方面综合分析，制定科学、可行的软土地基加固方案，合理采用加固技术，从而为提高工程质量、延长工程使用寿命奠定基础。

1 道桥施工中软基加固技术的重要意义

现阶段，我国经济发展迅速，人们生活水平不断提高，促进私家车保有量逐渐上升，在为人们日常出行提供便利的同时，也对道桥工程造成了更大冲击力。只有提高工程载荷能力，才能充分保障交通运输安全性和可靠性。而地基作为道桥工程中的重要施工环节，是工程承受压力最集中的结构，所以提高其施工水平至关重要。然而，由于道桥工程路基施工具有专业性、复杂性等诸多特点，加上其施工范围较广，导致实际施工中不可避免会遇到软土地基情况，如果处理不当，将会导致工程地基承载力不足，长此以往容易使道桥工程出现塌方、沉降等问题，不仅影响工程安全性和稳定，还会为社会群众生命财产安全造成巨大威胁。而利用加固技术，对软土地基进行科学处理，一方面可以降低质量事故、安全事故的产生，另一方面可以减少道桥工程后期维护检修费用，有利于充分发挥道桥工程的社会效益和经济效益，从而促进我国交通运输行业稳定发展。

2 软土路基的特性研究

我国土地资源丰富，软土地基较为常见，这也是道桥工程施工一直以来存在的困扰问题，在一定程度上增加了工程地基施工难度。新时期背景下，各种软基加固技术应运而生，有效克服了工程施工中的各种难点[2]。而加固技术的出现，基本都是建立在软土路基基本特征基础上研究而来的，具体分析如下：

2.1 软土地基孔隙大含水量高

软土地基的土壤成分为软土，也就是由细粒土组成的土，其在道桥工程施工中属于不良地基。具有空隙较大、含水量较高等特点，孔隙率普遍大于1，含水量接近或大于液限。这是因为软土地基中的细粒土表面存在诸多负电荷，负电荷会长时间吸附空气中的湿气，导致土存在大量水蒸气，使得土壤含水量不断上升，严重破坏了土体之间的粘结性。在粘结性不断下降的同时，土粒与土粒之间的缝隙也会不断增加，最终使得软土地基形成空隙大、含水量高等特点，并为道路工程施工造成巨大困难，严重影响地基承载性能。

2.2 软土地基土质触变性与流变性高

上文提到，软土地基粘结性较低，如果长时间受重力冲击，会导致其产生流变或触变问题。所谓触变性，就是在软土没有遭到破坏的情况下，会呈现固态特征，但是一旦遭到破坏，则会导致其形成流动状态。而流变性，则是软土在一定剪力作用下，会产生长期、缓慢变形性质。在道桥工程实际施工中，如果施工单位没有采用加固技术处理软土地基，即便施工人员严格按照施工规范和工艺标准对地基进行施工，也会导致工程投入运行后，随着时间不断推移、压力不断增加，使得地基出现变形、流动等一系列问题，而这一问题对于工程整体结构而言会产生巨大负面影响。因此，在工程实际施工中，施工单位需要结合工程投入后实用性和安全性进行综合分析，采用针对性加固措施对软土地基进行处理，尽可能避免软土地基对工程造成的不良影响，从根源上减少工程塌陷、沉降等不良问题。

2.3 软土地基压缩性较高

软土地基压缩性较高，压缩系数＞0.5 m2/mm。而产生这一特点的主要因素是：软土中含有大量水蒸气，导致土粒与土粒之间的缝隙较大，这也使得其结构在外界压力作用下会产生一定压缩性，如果承受压力过大，容易产生受剪破坏现象。所以说，在道桥工程施工过程中，如果施工单位没有针对性采取加固技术处理软土地基，容易导致工程投入运行后受压力作用影响，产生坍塌、沉降等一系列质量事故，不利于保证交通运输安全性和可靠性。

3 道桥施工中软基加固技术的实际应用

3.1 土工合成材料的加固技术

新时期背景下，高分子化学工业发展速度越来越快，促进多种类型合成纤维应运而生，包括：抓乙烯纤维、聚酞胺纤维等。将这些纤维相对于人造纤维而言，具有无可比拟的优越性和实用性，并且逐渐被各种工程单位所接受，结合其应用效果来看，是一种较为理想的工程材料。作为新兴土工合成材料，其虽然发展进程较短，但发展速度较快。至今已经有多种系列产品出现在市场中，其作用机理如下：在软土地基中铺设一定强度的土工合成材料制作而成的复合体，其力学性能一方面取决于土工合成材料界面特征，另一方面取决于材料性质与土体性质[3]。另外，土工合成材料对软土地基有侧限作用，也就是软土和土工合成材料在应力传递过程中，能够提高土体承受拉伸变形的能力。土工合成材料的实际应用可以体现在以下几个方面：

第一，将土工合成材料作为软土地基的排水垫层。由于土工合成材料渗透性较强，所以在道桥工程施工过程中，可以将作为软土地基的排水垫层，使其形成排水面。随着填土荷载不断增加压力，软土中的水分也会逐渐顺着排水面流出，从而实现软土地基加固目标，有效提高道桥工程地基承载力。

第二，利用土工合成材料约束地基位移。道桥工程在软土地基上施工过程中，随着路堤填高，地基也会在作用力下产生侧向位移和压缩沉降问题。如果利用土工合成材料进行处理，会使地基与材料之间产生摩擦力，从而约束地基位移，有效提高工程稳定性和可靠性。

第三，通过土工合成材料降低工程不均匀沉降。在道桥工程施工中利用土工合成材料处理软土地基，会使道桥工程整体结构对土工合成材料形成竖向荷载，使材料拉伸变形，从而保证基底应力均匀分布。简单来说，就是通过降低道桥工程中心轴竖向应力，增加工程两侧竖向应力，从而减小中心轴最大沉降量，避免工程出现不均匀沉降等问题。

第四，将工程结构拉力破坏区和地基剪切破坏区隔离开来。利用强度较高的土工合成材料，将道桥工程结构与软土地基分离开来，不仅能够降低工程往向外侧变形这一问题，减小工程因拉力过大产生破坏的现象，还能够缩小软土地基的塑性区范围，从而全面提高工程整体稳定性和安全性。

3.2 水泥搅拌固化的加固技术

水泥搅拌桩是道桥工程软土地基加固处理中的常见技术，具有施工便捷、成本较低、处理效果好等诸多优势。在实际应用过程中，想要充分发挥水泥搅拌桩作用和功能，需要从以下几个方面入手：

第一，结合实际情况确定施工配合比各项参数。这就需要施工单位做好现场勘察工作，对软土地基土质情况进行具体分析，并对土质进行试验，从而确定施工各项参数。

第二，做好测量放线工作。施工单位需要结合施工图纸中的坐标，对施工现场进行测量、放线，从而确定施工区域，而后订好边桩，进而结合施工区域地势条件以及标高，对施工场地进行平整，保证场地标高高于设计，同时中间需要高于两边。在此基础上，还要在两侧设置排水沟，避免雨天施工施工区域大量积水[4]。

第三，做好材料质量把关工作。施工单位需要对进场所有原材料进行科学检验，在实际检验过程中，需要结合同厂家、同批号、同生产日期、同等级强度等样品进行批次检验，并严格按照检验需求和标准规范，对水泥等材料细度、强度、凝结时间等进行试验，保证原材料符合标准后即可使用。另外，原材料进场后需要做好储存管理工作，避免材料受外界因素影响产生质量问题，同时需要在材料储存区域周围设立标识牌，详细标注批号、级别、吨数等相关信息。

第四，布置现场桩位。通常情况下，水泥搅拌桩施工基本按照梅花形布置，为保证施工顺利实施，施工人员需要利用经纬仪和钢尺进行放桩，并且在施工过程中需要做好区域边桩保护工作。

第五，试验桩施工。在采用水泥土搅拌桩施工前，施工单位需要做好试验桩施工工作，并结合试验结果，确定浆液配置的各项指标。包括稠度、比重等，保证在实际施工中严格按照此参数配置浆液，从而提高施工质量和施工效率。

第六，检测试验桩。在试验桩施工完毕后的3 天内，施工人员需要利用专业设备对桩身均匀性进行检测。在施工完毕7 天后，对水泥桩外观和整体性进行再次检测，同时测量桩体直径。在施工完毕28 天后，对水泥单桩的承载力和复合地基承载力进行检测，从而确定施工工艺参数。

3.3 粉煤灰碎石桩的加固技术

目前，我国道桥工程在施工过程中遇到软土地基，所应用的最常见加固技术即粉煤灰碎石桩加固技术，并且随着科学技术不断进步，该技术也得到了一定优化和完善，现阶段已经基本趋于成熟，其施工步骤如下：第一，配置与拌和骨料。该技术在处理软土地基时，所需要的原材料有随时、粉煤灰、水泥、石屑以及水资源等，只有保证所有原材料配比科学，搅拌均匀，才能够为后续施工奠定良好基础。第二，将搅拌均匀后的原材料制作成高强度状体结构，而后采用机械设备，将桩体与软土进行混合，使其在软土地基中形成一层复合垫层，有效提高软土地基承载力。由此可见，采用粉煤灰碎石桩技术加固软土地基，能够充分满足道桥工程施工需求，同时可以为施工单位创造最大化经济效益。其原因在于两个方面：一方面是粉煤灰碎石桩制作简单，成本较低。另一方面在于其原材料污染性较小，可以顺应可持续发展需求，并且施工流程简便，有利于提高施工效率，缩短施工工期。但凡事有利必有弊，该技术在实际应用中也存在一定弊端[5]。具体来说，如果骨料配比不科学，容易导致其与软土地基混合并将加固过程中堵塞泵管，导致泵管爆裂，从而破坏土体强度，严重影响后续施工顺利展开。所以，施工单位在选择该加固技术时，需要可续配置骨料，避免质量问题和安全问题产生。