公路桥梁施工中的软弱地基处理技术分析

范满兰、张文辉

（江西轶通建设工程有限公司，江西 抚州344000）

0 引言

软弱地基在公路桥梁施工过程中属于常遇到的一种地基类型，因其稳定性差且土质黏性大，而造成整体施工难度较大。为了进一步优化施工成效，需要加强软弱地基的先期处理，便于工程在良好的施工环境下顺利竣工。同时，还应当依托工况编制对应的技术方案，在技术人员引导下督促施工人员有序完成施工任务。

1 公路桥梁施工中软弱地基的危害性及其技术原则

1.1 危害性

1.1.1 违背技术目标

软弱地基实则是指分布着软土成分的地基类型，多见淤泥、淤泥质土、黏性土以及泥炭等。如若软土层厚度在6m以上可视为浅层软土层，而在20m厚度以上则为厚层软土层。一旦在公路桥梁施工中遇到软弱地基，就有可能违背既定路桥施工技术目标。一方面，在地勘中很容易受软土厚度不等因素的干扰出现较大的勘察误差，或在水分迟缓蒸发情况下破坏施工质量，导致所建设的公路桥梁与预期质量要求不符。另一方面，在路桥施工中，若出现快速下陷情况，会对路桥稳定性带来负面影响，导致桥梁架构不稳。

1.1.2 低承载大沉降

软弱地基中地基承载力往往较低，尤其在淤泥地基中，其承载力多在50MPa左右。承载力若表现较差，更易诱发桥梁损坏现象，使之在通车后无法支撑行车正常所需承载需求。而且，在软弱地基中沉降量相对较大，导致在施工中常因沉降现象，引起桥梁坍塌或桥梁倾斜状况，不但容易破坏桥梁使用安全性，而且会缩短桥梁使用寿命。

1.1.3 加剧施工风险

软弱地基中分布的各种成分多具有较大的间隙度，且含有丰富水分，一旦开展施工项目，将遭受较大的施工风险。同时，因压缩性突出，也会造成施工人员在施工过程中形成错位边坡现象，此时会干扰工程进度。鉴于此，在公路桥梁施工初期，需要先行处理好软弱地基，便于优化工程施工效果。

1.2 技术原则

公路桥梁施工中针对软弱地基应当充分应用软弱地基处理技术，且在实践层面上遵循合理性与标准化两项技术原则。前者是在技术应用中严格观测气候变化规律，禁止雨季施工且调整好施工顺序，多以地基开挖—地基处理—排水为主。后者是要求规范好施工步骤，始终以标准的技术规定维护施工安全，进而促使软弱地基处理技术发挥出显著的技术优势。

2 公路桥梁施工中软弱地基处理技术关键点

2.1 换填处理技术

在公路桥梁施工中最常用的软弱地基处理技术即为换填处理技术。它是借助砂土或高炉灰等高密度高强度材料，实现对原有软弱地基土层的合理替换，而后在新材料充填过程中，改善原有地基结构的稳定性与承载力，借此保障公路桥梁施工质量的。

首先，要求相关人员先行确定适合的换填材料，如选取碎石（含矿粉煤渣）或粗砂砾石（无杂质），或200mm以下粒径大小的素土（有机杂质＜8%）。另外，也可以选择5mm粒径以下的熟石灰、15mm粒径以下的原槽土。

其次，权衡好换填层强度范围，结合相关研究，对于换填后的土层厚度应当至少满足下述关系式设定的相关要求：

式（1）中：P、P、f分别表示土层底面附加应力、自重应力、深度修正后土层承载力。

确定好换填土层厚度相关标准后，应当确认好具体深度值，只有设计的换填土层深度符合既定处理标准，才能体现出技术应用价值。

最后，技术人员应当与施工人员保持合作关系，充分依据计算原理，针对软弱地基荷载情况进行深度分析。在换填处理技术应用中关于换填深度的准确计算，其计算方法较为多样。比如，可以按照下述路基荷载分析方式进行计算：

式（2）中：Z、P、n、γ分别表示路基工作区路基厚度、车轮荷载、公路荷载系数、地基土重度。其中，n多为固定值，若属于一级公路可取值0.1。与此同时，还可以计算出当量厚度Z：

式（3）中：h、E、E分别表示软弱地基路面厚度、换填材料平均回弹模量与路基土回弹模量。而后即可参照下述公式与分布结构顺利计算出换填深度H（见图1）。

图1 路基工作区换填处理技术示意图

式（4）中：h为软弱地基高度设计值。

2.2 强夯处理技术

在应对软弱地基危害时，还可以在公路桥梁施工中运用强夯处理技术。它主要是借助外在施压方式，实现地基稳定性的提升，进而在夯击作业中促进孔隙度的缩减，至少可以比原有压缩性降低2倍以上，最高可缩减10倍。经由此项技术即可优化地基排水性能。在公路桥梁施工中，强夯处理技术关键点细节如下：

第一，试夯与加固深度的合理设计。在此项技术应用前，应先行确认好夯击遍数与夯击后土层加固深度。通常而言，多保持在两遍或者四遍以内，且最大夯击遍数不宜高于六遍，否则将影响桥梁路基施工质量。其中在设计夯击加固深度Z时，可参照下述公式进行求值：

式（5）中：K、W、H、a、n、γ、s分别表示能量利用系数、夯锤重力、夯锤下落距离、夯坑深度、应力传递系数、地基土重度、夯锤底面积。

第二，夯击能与夯击间隔时间的有效控制。在此项技术实际应用中，要求施工人员在使用夯锤对软弱地基进行加固处理时，还应当开展静载试验。借此了解夯击作业时，其荷载力的变化能够产生的实际沉降加固结果（见图2）。一般随着荷载力的增加，沉降量与之呈现正相关关系。施工人员可以联合技术人员对曲线图进行深度分析，由此知晓夯击能最佳值。在前后夯击作业前，至少应当间隔5min左右，且最大间隔时间不宜超出8min，如若软弱地基中分布的多以黏性土为主，此时要求在此项技术实操中应当相隔21d再度对其进行夯击。还要借助压路机进行压实操作，保证在30m半径以内的夯击面都能得到妥善的加固处理，便于强化技术成效。

图2 荷载-沉降量曲线图

2.3 密实加固技术

2.3.1 高压喷浆

面对公路桥梁工程中的软弱地基应用上述夯锤加固方法外，还可以合理采用密实加固技术，提高地基承载力与稳定性。其中，可以归属于密实加固技术范畴内的方法包含高压喷浆方法。此项技术下的实操步骤中，具体是依靠高压设备，将粉煤灰等带有加固效能的材料顺利置入地基内部，借此提升地基土层结构的实际性能的。在高压喷浆作用下，应当注重喷浆喷射压力指标的合理控制，如喷射水泥浆，则压力应在0.5～1.5MPa以内，而且在此项技术导向下，还要关注技术步骤的规范性。以三重旋转喷浆形式为例，要求施工人员先行调整好高压喷射设备的具体摆放位置，并且按照提管动作，有序开启水泵以及喷射口，还要实现泥浆、高压水的均衡喷射，要求高压水可以调节为30MPa的喷射压力，在泥浆搅拌作业中，要求添加的水泥含量在35%左右。经过此项工艺的辅助，即可确保软弱地基密实度得以提高，继而在加固后，保障公路桥梁建设质量及其牢固度，展现出技术实操价值。

2.3.2 排水加固

在公路桥梁工程中，对软弱地基进行有效处理时，还可以采用排水加固方法，此种方法也是按照密实加固技术原理有序予以加固。一般适用于含水量丰富的软弱地基中，因含水量的增加，往往会削弱密实度。此时，为了给后期桥梁施工奠定良好基础，则应当先行对地基内分布的水分进行排放。在此技术下，最常用的是塑料板排水方式，塑料板相比往日使用的砂井排水法，具备易于操作优势。在选择塑料板进行地基排水作业时，应当先行确定好塑料板当量直径d，之后借助正方形布置形式进行铺设。一般计算当量直径时，常借助下列公式求值：

式（6）中：δ、b分别表示塑料板厚度及其宽度。在使用塑料板进行排水时，还应新增砂垫层，且中粗砂含量在3%以下，选择1.5g/cm以上干密度的材料。在铺设塑料板时，还应当注意的是，在钻尖处应当至少使用15cm长度的插板进行加固操作，防止塑料板在排水中遇到回转情况，且塑料板与砂垫层至少有5mm的内嵌深度。随着各项技术指标的优化设计，即可助力施工人员顺利依靠塑料板排水加固方法，实现软弱地基含水量的有效降低。

2.3.3 深层加固

公路桥梁工程中，还可以应用深层加固方法，改善软弱地基的承载力、稳定性、密实度。此项技术实际应用中，要求施工人员在软弱地基作业面进行打孔，之后由上至下对孔道予以加固，直到在孔道内对各土层结构中软弱土层全部完成加固后，才能消除地下水对软弱地基的危害。比如，可以利用鹅卵石等材质的材料，将材料充填到孔道内，随着不同加固材料的妥善应用，既能合理节约施工成本，又能强化加固效果，促使建成后的公路桥梁展现出强有力的稳固度。

2.4 管桩加固技术

2.4.1 水泥桩

管桩加固技术中常用水泥桩加固技术，它是借助水泥土桩达到加固效果。首先，施工人员需要在现场利用钻头，对软弱地基进行钻进作业，之后采取提拉上升各种动作调整水泥桩位置。其中要求至少形成20cm的水泥垫高，而且可以将水泥桩边长指标设置为1.3m，在调试中保证此项技术的顺利进行（调试标准为＜10mm的磨损量）。在施工人员应用此项技术中最主要的是合理制备泥浆，要求在施工现场将水灰体积比控制在9∶20至1∶2以内，且外加剂添加量为1%水泥量，最大量为2%水泥量。另外，在桩体强度控制上，要求抗压强度（7d）在0.8MPa以上，而抗压强度（28d）至少为1.6MPa。为了避免出现桩体加固施工与既定标准不符情况，还要测量好强度指标，保持承载力在210kPa/根之上。

2.4.2 碎石桩

管桩加固技术中还可以应用碎石桩加固技术，它经过砂石材料的应用，确保软弱地基内部能够在碎石桩的辅助下，重新保持稳定承载力。参照工程实例施工经验，在碎石桩施工技术辅助下，可以形成0.5m的土层深度，并且可以选择0.75m直径，5m长度的碎石桩，按照1.7m有序进行打桩。而后依据工程实际范围确定碎石桩数量，还要借助振冲装置，保证打桩加固后的公路桥梁能在短时间内不会出现路面沉降等不良后果。但因此项技术经济性不强，需要依据工况慎用。

2.4.3 钢混桩

在以密实处理技术开展软弱地基加固工作时，可应用钢混桩技术。它是将钢板分散材料与水泥进行混合，之后制成钢混桩，并联合浇筑技术，促使钢混桩更具稳定性优势，并将其置于软弱地基施工面内。此技术实操中应严控钻进速度，多保持在每分钟0.8m左右。随着钻进深度的进展，直到达到50m时，应当利用空压机解决钻进口的堵塞，最终在40min内顺利成桩，并使用0.5MPa以上的压力进行钻进。经过钢混桩加固技术的应用，也能产生显著的软弱地基处理效果。

2.5 真空预压技术

公路桥梁工程中，要想进一步削弱软弱地基对工程施工带来的负面影响，理应运用真空预压技术。特别是在黏性土含量较大的软弱地基中，适用性更强。依据不完全统计数据：我国已在20亿m软弱地基采用此项技术。它本身是在桩体加固或者塑料板排水等处理技术验收前应用的一项必要性技术，实则是在高于80kPa真空度环境下，实现对地基固结度指标的合理调整。在此项技术实际应用中，一般以持续预压方式为主，至少相距120d，且在80%以上固结度以及18kPa剪切强度指标条件下，能确定已然完成真空预压任务，此时则应当关闭真空预压装置。按照上述多项处理技术，可降低公路桥梁风险事件率。

3 结语

综上所述，在公路桥梁施工中，为了有效消除软弱地基的危害，应当切实从换填、强夯、管桩加固、密实加固以及真空预压等多项软弱地基处理技术着手，以期在技术助力下，能够促使施工现场地基更具稳定性与强承载力，使之密实度达到高质量施工标准。而在未来技术发展中理应加大对软弱地基处理技术的创新研发力度，便于应用技术后，软弱地基能够拥有优良性能，延长公路使用年限。