软土地基施工技术在公路桥梁施工中的应用

2021-04-10

工程技术研究 2021年3期

四川兴蜀公路建设发展有限责任公司，四川成都 610000

公路桥梁工程建设中路基施工是整个工程的基础，路基施工质量的好坏对整体工程质量有很大的影响，因此施工单位应重视路基施工全过程，尤其是软土地基。软土地基具有含水量高、渗透性弱、抗剪性不强等特点，使施工难度加大，因此要根据实际情况来选择合适的施工技术，只有这样才能保证软土地基和整体工程的施工质量[1]。

1 软土地基的特点及危害

1.1 软土地基的特点

软土地基一般具有以下特点：（1）含水量高。软土地基含水量在20%以上，导致土壤具有较高的流动性，增加了软土地基的施工难度。因此，施工单位在施工前一定要进行现场勘查，掌握软土地基的各种相关数据，有针对性地制订施工方案。（2）渗透性弱。软土地基内部含有大量有机物质，导致气泡形成，阻碍了土壤中排水通道的畅通，使渗透能力变差，其强度达不到施工要求。（3）抗剪性不强。主要影响路基正常排水，容易造成地表不均匀沉降。

1.2 软土地基的危害

由于软土地基内部土质松软，含水量较多，各土层之间存在较大的缝隙，如果在公路桥梁施工过程中没有处理好软土地质，土层内部的水分会不断挥发，使土壤颗粒密度不断增大，最后导致沉降问题出现，威胁行车安全，导致安全事故的发生。当公路桥梁正式投入使用，地基承载力会随着上层重量的不断增加而变大，导致沉降问题出现。另外，软土地基缺乏足够的稳定性，在进行工程施工时，不仅要对地基变化情况进行监测，还要考虑未来路面所要承受的压力。软土地基的土壤颗粒还存在变形现象，能够让土块发生位移，最终导致裂缝的形成。

2 公路桥梁施工中应用软土地基施工技术的必要性与意义

2.1 公路桥梁施工中应用软土地基施工技术的必要性

在施工过程中，如果不对软土地基进行处理，上层建筑将会失去稳定性，并且在软土地基上建设起来的建筑物与地基无法紧密结合，随着时间的推移，不断会有缝隙产生，同时地下水会因为缝隙的出现而不断上涨，使建筑物软土地层慢慢隆起，受到地面荷载作用时又会下陷，因此软土地基存在着巨大的安全隐患，要想提高公路桥梁的施工质量，就要改善软土地基的结构。我国国土面积非常大，每个地区之间存在土质差异，在工程施工时，要根据当地具体的土质情况来选择合适的施工方法，对软土地基进行特殊处理，控制软土地层沉降情况，提升施工质量。

2.2 公路桥梁施工中应用软土地基施工技术的意义

利用专业技术对软土地基进行特殊化处理，对我国的公路桥梁建设施工具有重大意义。一方面，保持公路桥梁结构的稳定性及施工的质量，有助于行车安全。另一方面，延长公路桥梁的使用年限，采用技术措施对软土地基进行处理，可以防止出现沉陷及裂缝等质量问题，对公路桥梁的维修、养护以及使用寿命方面有着积极的作用。

3 软土地基排水固结技术应用案例

某项目施工场地紧邻海滨，属于滨海淤积滩涂地貌，地质状况为海相沉积的软土，且土层较深厚，经测量平均厚度超过18m，下面是黏土层。这种地质条件给公路桥梁施工过程带来极大的困难，必须对软土地基进行特殊处理，其目的是提高地基的承载力，防止沉降变形现象的发生，达到公路桥梁建设所要求的施工条件。

该项目采取排水固结技术对海相沉积的深厚软土层进行处理。在施工前期，施工单位组建了专业的勘测团队，安排其到施工现场进行勘测工作，将地表水文等数据信息详细记录整理，并向公路桥梁工程设计部门进行汇报。依据这些数据信息和以往的施工经验总结，工程设计部门最终确定采用超载预压结合塑料板排水的方法，其流程如下：首先使用固化剂对地表水和流动状态的淤泥进行固化；然后准备长度为20m、宽度为100mm、厚度为4mm的塑料排水板，将它们布置成正三角形，预留出1.2m的间距，将其放入粉砂层；接着在施工前挖好排水沟，并进行翻晒，整平施工场地，并制造出3%的横坡，填筑30cm细塘渣，在塑料排水板内打入填筑好的30cm厚的级配碎石垫层，另外填筑20cm厚的级配碎石垫层作为排水通道；最后分层夯填塘渣，每一层塘渣厚度为30cm，并进行压实，压实度为95%，塘渣夯填至3.5m标准高度。除此之外，在进行地表水和流动性淤泥进行固化工作时，为增加固化效果，通常将固化剂与水泥进行结合。

4 其他软土地基施工技术在公路桥梁施工中的应用

4.1 换填垫层技术

在实际生产生活中，换填垫层技术是用含水量低且性能稳定的土壤换掉原来含水量高且性能不稳定的土壤，目的是改变软土地基自身的特性。在进行公路桥梁工程施工的整个过程中，换填垫层技术的应用，能够有效解决软土地基的安全隐患，但是作业人员在实施这项技术的过程中要做好以下三个方面的工作：（1）作业人员首先应该详细分析软土地基的物理属性及周边的环境等，然后根据得出的结果科学合理地制订工作计划。（2）为保证换填土壤的选择具有科学性，作业人员要将地基实际情况与工程施工的具体要求相结合，科学合理地选择地基换填材料或地基换填土壤。（3）作业人员应特别注意地基的换填密度，进行合理控制，在换填工作的过程中，要夯实或碾压换填材料及换填土壤，这个工作过程可以利用机械设备进行，通过合理控制保证换填土壤的密度，促进工程施工质量的提升。

4.2 粉喷桩技术

粉喷桩技术在公路桥梁软土地基施工中属于常见的技术，其作用是提升软土地基的承载能力，其效果显著。在具体的施工过程中，应首先对现场进行实际情况勘察，保持现场干净没有杂物，将施工能用到的各种材料准备好，进行试桩工作。在施工过程中，应注重对材料的严格把关，尤其是水泥，试桩过程中要对数据进行多次比对，严格保证得出数据具有合理性，还应严格控制在水泥搅拌时添加的固化剂数量。同时，还要做好机械设备的检查工作，保证施工过程中不会出现故障，可以正常安全地运行。在施工前，应组织施工人员对粉喷桩技术进行学习，完成所有准备工作后才可以进行施工喷粉桩能够穿过软土地基进入土层内部，起到支撑的作用，从而提高地基的承载能力[2]。需要特别注意的是粉喷桩一定要深入土层内部，不能处于悬浮状态，因此在施工时需要将软土层打穿。

4.3 堆载预压技术

堆载预压技术是在工程开工前确定荷载水平，施工地点的填土工作要根据设计数据为依据，确保荷载水平能够达到设计要求，地面在施工前可以进行固结沉降，强化自身承重能力，降低物理性质，如灵敏度、压缩性等。在施工过程中，堆载预压要在施工前进行，计算荷载的大小时需要按照路桥施工具体标准来进行，最终确定沉降系数。然后利用机械设备开展挖土工作，一般情况下需要挖3～4m的深度，进行第一次填土工作时，粒径较大的砂土是很好的选择。填完土后，采用人工或者机械设备的方式将土层进行夯实。进行第二次填土工作时，应将砂土和黏性土壤混合搅拌作为填土材料，比第一次填土的材料要细密一些，填土完成后进行夯实工作。进行第三次填土工作时，应选择黏结性较好的材料，以保证土壤具有较高的黏结性，填土完成后进行夯实工作，地基强度在进行完三次填土工作后基本可以达到标准要求。堆载预压技术是一项比较成熟的技术，操作起来也比较方便，是一种较好的选择。

4.4 强夯法

强夯法也可以称作动力固结法，其目是提升土壤的承载力，并降低土壤的强度和压缩性，其方法是用一个15～45t重量的反复锤不断地进行自由落体运动，对土体进行夯击。此方法在刚开始使用时还存在比较大的局限性，只可以在砂石地基中使用。但近年来施工技术在不断发展和创新，强夯法已经可以在细砂类型土壤中使用，其具有施工方法方便快捷、施工成本低、施工时间短及应用范围广等优点，因此被广泛使用[3]。而我国是在20世纪70年代末期开始使用此方法，京津冀和山西等地区最先使用，最开始是实验和理论相结合，且取得了较好的成果，然后开始在全国范围推广。强夯法不仅可以提高地基的抗剪强度，还能提升土壤的抗震性能和液化性能。虽然强夯法具有很多优点，但是并不适合在粉土中施工，因此选择此方法时要参考具体的地质土壤条件。