道路与桥梁施工中软土地基施工技术研究

文／高福玖 龙口市公路工程总公司 山东烟台 265700

1、软土地基带来的施工影响

1.1 结构产生沉降

软土地基的含水量较高、渗水性能较差、压实难度较高，在道路与桥梁工程施工中道路与桥梁工程的服务目标是各类车辆，在区域经济交流频率不断提高的情况下，道路与桥梁工程所需要承载的车辆荷载也在增多，若前期没有做好软土地基的处理工作，那么在投入使用后，上部车辆荷载也会向路基持续传递荷载，在超出软土地基承载力之后，如果不能对软土地基进行合理加固，也将带来结构不均匀的沉降问题。另外，地基不均匀沉降也会影响到道路与桥梁工程应用的稳定性，增加安全隐患的发生概率。

1.2 地面出现裂缝

进行道路与桥梁工程建设时，混凝土是主要的施工材料，虽然此类材料在应用中，具有运输过程方便、应用成本低廉、应用效果良好等特征，但是混凝土材料的抗拉性能较弱，如果在前期软土地基的压实质量较差，在自重、车辆荷载作用下，软土地基也会出现不均匀沉降，在超出混凝土抗拉能力上限后，也会引起路面破碎问题，威胁到相关人员的使用寿命。

2、软土地基施工技术应用原则

2.1 因地制宜原则

在软土地基施工技术的应用中，需要遵循因地制宜原则，以确保施工技术最终的应用效果。具体体现在以下几方面：（1）不同区域内的软土地基性质（如含水量、孔隙率等）存在一定差异，即使在同区域内，也存在性质不同的情况。这就要求在前期展开施工前，对区域内的基础资料进行科学化整理，了解软土地基含水量、层厚、孔隙率、渗水性等，后续施工为活动的展开奠定基础。（2）完成施工技术选择后，所选施工材料也需要和施工技术相契合，以确保施工技术应用结果的合理性，逐步改善地基结构的流动性。

2.2 环境协调原则

不同类型的道路与桥梁工程，在建设活动中所遵循的施工要求也存在差异。例如，高等级道路和桥梁工程，由于年通车量巨大，因此路基压实度和平整度要求较高，三级道路工程的年通车量较少，其路基压实度与平整度的要求较低。因此在对道路与桥梁工程软土地基进行处理时，也需要遵循环境协调原则，选择相匹配的地基处理工艺，从而起到控制地基沉降的问题。比如，三级道路工程软土地基处理时，可以使用堆载预压技术、换填技术等手段提高路基强度，以满足相应的使用要求。需要注意的是，在道路与桥梁工程的施工中，需要做好道路与桥梁工程的宽度设计及具体形状等参数进行整合，以提高软土地基最终的处理效果。

2.3 经济性原则

除上述提到的相关内容外，软土地基施工技术应用中，也需要遵循经济性原则。具体体现在以下几方面：（1）技术经济性考量，在软土地基的施工中可能会使用2种以上的施工技术来处理软土地基，这也需要在确保所选技术合理性的同时，降低技术施工成本支出。（2）材料经济性考核，施工技术的应用离不开各类施工材料的支持，这些成本占比为总成本的50%-60%，要求在前期基于施工技术应用要求，筛选合理的施工材料，减少此项内容的成本支出。（3）施工设备经济性考核，软土地基施工期间会使用到挖掘机、钻孔工具、注浆机等，控制好设备采购和租赁比例，确保设备选择结果的经济性。

3、道路与桥梁施工中常用的软土地基施工技术

3.1 注浆加固技术

此类处理技术的处理原理在于，将拌和好的水泥浆注入钻孔内，控制好注浆压力，确保水泥浆可以蔓延到软土地基中，固结后会和软土地基形成整体结构，以提高软土地基整体稳定性。在技术的具体应用中需遵循以下步骤：（1）对于软土地基所在区域的基础情况进行整理，根据整理结果在区域内布置钻孔，深度需要穿过软土地基，所布设注浆孔数量需要完全覆盖软土地基所在区域，为后续注浆活动的展开奠定基础。（2）水泥浆的水灰比控制在0.50-0.75，确保水泥浆具有良好的流动性，可以沿着软土地基孔隙流动。注浆时的操作压力需控制在0.5-1.0MPa，等待浆液溢出注浆孔时，会暂停继续注浆，但是需要稳压1-2min，确保浆液可以完全渗入到软土地基深处，提高注浆加固效果。此技术多应用在孔隙率较大、拥有一定含水量的软土地基处理中，也是目前常用的处理方法。

3.2 深层石灰搅拌桩技术

此类处理技术的处理原理在于，将拌和好的水泥浆灌注到钻孔中，利用搅拌机进行搅拌，等待泥浆固结之后会和软土地基形成整体结构，从而提高整个软土地基结构的稳固性。技术的应用流程如图1所示，具体步骤如下：（1）做好搅拌桩机、灰浆泵、灰浆搅拌机等设备的选择，并且在使用前也需要进行参数调试，满足要求后再进行使用。（2）根据提前确定好的配合比例对水泥浆进行拌和，在压浆活动开始前需要提前把水泥浆倒入集料斗中，为后续施工活动的开展奠定基础。（3）等待搅拌机中冷却水循环正常之后，按要求启动搅拌机，随后对起重机的钢丝绳进行放松处理，确保搅拌机能够沿着导架缓慢下沉，同步开启灰浆泵将拌和好的水泥浆压入软土地基当中，保持边喷射边旋转的状态进行施工。（4）在搅拌机下沉到既定标高后，缓慢提升搅拌机，同样保持边喷射边旋转的状态进行施工，重复多次后进入养护环节，以提高软土地基的处理效果。此类处理技术主要适用于软土地基厚度较大的区域，具有良好的适用性。

图1 深层石灰搅拌桩技术应用流程

3.3 堆载预压技术

此类处理技术的处理原理在于，利用上部静荷载逐步缩减软土地基间隙，起到提高软土地基强度的作用。技术应用时的具体步骤如下：（1）等待道路与桥梁工程底层完成处理后，会在填筑层上方铺设上一层土工布，土工布的幅宽应超过5.0m，相邻土工布之间需要保持10%的搭接，为上部预压活动的进行奠定基础。（2）预压土多使用素土，利用自卸汽车进行运输，根据前期放样宽度与摊铺厚度确定相应的卸土量，对预压土中的含水量进行检查，满足要求后利用推土机对素土整平，每层预压土的厚度应控制在0.4m以下，相邻区段上下两层的接头位置需要错开3.0m以上的间距。（3）待摊铺工作结束后，利用中型碾压机对其进行压实，重复此操作直到达到预设标高，对厚度、平整度、含水量等参数进行检查，满足要求后进入到静压处理。（4）以3个月、6个月为节点对预压结果进行检查，满足要求后对预压土进行分层卸载，完成后再进行后续作业。此类处理技术主要适用于软土地基厚度较小的区域，过程中也需要做好临时排水、降水井的建设，以提高预压结果的合理性。

3.4 粉喷桩复合地基施工技术

从目前的应用情况来看，粉喷桩复合地基施工技术也具备了良好的应用价值。该技术的 处理原理是利用粉喷桩来补强软土地基，适应性较强，在许多类型的软土地基处理中都有着良好应用。此类处理技术在应用中的具体步骤如下：（1）根据前期放样控制点，在对应位置安装钻具，将钻机中心和桩中心对准后启动钻机，垂直向下钻进过程中会启动空压机进行送气，到达设计孔深后也会关闭阀门，并开始喷送加固粉料。（2）等待加固粉料顺利达到钻孔底部后，缓慢提升搅拌钻头进行搅拌，等待搅拌钻头缓慢提升到顶部报告位置后，停止喷粉作业。（3）重新打开送气阀，空压机保持同步工作的状态，搅拌钻头会在顶部标高位置原位转动2min，提高桩头处理结果的均匀度。（4）重复第二步和第三步，确保粉喷桩搅拌结果的均匀度，满足要求后将搅拌钻头提升到地面以上，完成施工记录后转移到下个桩位继续施工。

3.5 排水处理技术

软土地基的含水量相对较高，但是其渗水性较差，进行道路与桥梁工程作业时，也需要做好路基排水处理，避免基础结构积水带来的结构沉降、裂缝问题。因此在对软土地基进行处理时，也会使用到排水处理技术。该处理技术的处理原理在于，在现场设置临时降水措施，利用上部荷载将软土地基中的水分压出，从而起到提高土层强度的作用。通常情况下，在应用中会将排水处理技术和固结技术结合在一起使用，起到加固基础结构的作用。在技术具体应用中应遵循以下流程：（1）在软土地基上方铺设厚度不超过30cm的砂土，利用沙土本身的透水性，起到良好的排水作用，这样上部的雨水也会下渗到土层深处成为地下水，起到管控水位的作用。（2）利用机械设备在软土地基中插入排水板，在预压与荷载作用下，软土地基中的水分也会沿着塑料板逐步渗透到上部的砂垫层当中，以此来起到提高软土地基强度、提升软土地基承载力的作用。此类处理技术的成熟度较高，目前在许多工程施工中都得到了良好应用。

3.6 换填处理技术

3.6.1 抛石挤淤法

此类处理技术的应用原理在于，在路基底部由中间向两侧进行一定数量碎石的抛投，从而将路基底部的淤泥直接挤压到路基范围内，从而起到路基综合强度的作用。基于以往应用经验可以得知，所选择的碎石粒径不小于0.3m，按照既定顺序对碎石进行排列摆放，利用碎石粗糙表面形成良好的咬合力，提升整个结构的稳固性。该技术适用于软土地基厚度小于3.0m、区域排水条件较差的低洼区域。

3.6.2 爆破排淤法

该技术的应用原理在于，借助爆破的产生的动能，对土层周围淤泥进行清除。一般情况下，在装药量相同的情况下，埋设深度越大所带来的排淤效果越好。在具体应用中，还需要注意以下内容：（1）做好每次炸药量的科学配比，降低炸药量不合理对周围环境的影响，在进行炸药装填时，也需要将炸药埋设到较深土层中，以提升爆破后的应用效果。（2）为了进一步提升淤泥的清除效果，也需要在前期做好块石对堆压处理，有效提高最终的爆破强度。（3）在方法应用期间，也需要做好每次爆破清淤强度的控制工作，避免爆破强度过大对周围环境造成影响。

3.6.3 换填施工法

换填施工技术原理如图2所示，即借助水泥土、灰土、砂土等土体，对软土地基进行替换，从而起到提升地基强度的作用。该技术在实际应用中，也需遵循以下应用步骤：（1）对软土地基进行全部挖除，清理出软土会运离施工现场，随后根据道路与桥梁工程的设计规范，选择相匹配的换填材料。（2）每一层换填材料的厚度不超过50cm，利用中型碾压机械对土层进行压实，以此来提高土层的压实度和稳定性。此换填施工技术在应用中，适用于厚度较小、清运条件相对便利的软土地基处理，也是目前常用的软土地基处理技术。

图2 换填施工技术原理示意图

3.7 冻结处理技术

除上述提到的处理技术外，冻结处理技术也具备了良好的应用价值。此处理技术在应用中的处理原理在于，在源头位置展开冻结施工，以此降低路基的压缩性能，提升路基结构的承载性能。该技术会使用二氧化碳作为处理载体，利用相关设备将冷却液灌入到软土地基中，使软土地基快速冻结，便于后续施工的进行。该技术在应用中具有操作便捷、设备便捷度高等优势，在深度较大的软土地基处理中，也拥有良好的处理效果。

4、软土地基施工技术应用时的注意事项

4.1 做好技术选择工作

做好技术选择工作，可以提高技术与现场的适应性，提升施工技术的应用效果。从实际应用情况来看，在应用中也需要注意以下：（1）确保采集资料的全面性，在实际施工中所需采集的资料包括水文资料、气候资料、软土地基性质（如含水量、厚度等）等，同时也需要做好历史资料整理，对于相邻区域道路与桥梁工程建设经验进行整理，为技术选择提供可靠参考[1]。（2）对现有施工技术相关内容进行整理，了解不同施工技术的应用工序、适用范围、应用成本等内容进行整理，根据前期统计得到的相关资料，选择最为恰当的施工技术。而且在技术应用前，也需要做好施工技术应用流程整理，施工前做好技术交底工作，确保技术应用结果的合理性。

4.2 加强材料质量管理

加强材料质量管理，可以提高施工技术应用效果，减少资源浪费问题。道路与桥梁工程施工过程的周期较长，需要投入的成本较高，这也要求在施工过程中做好施工理念的合理应用，在确保应用效果的基础上，提升施工材料整体利用率，避免施工过程中的材料浪费。在实际施工管理活动中，需要做好相关管理制度的拟定，对于材料的采购、运输、进场、存放、使用等环节进行综合管理，以此来确保所采购材料质量的合规性。另外，管理人员还需要对材料的使用情况进行全面掌握，做好可二次利用材料的收集和加工。道路桥梁施工中可以运用一些新型材料，新材料不仅具有良好的环保性能，而且可以提高资源回收率，减少施工期间的环境污染问题，不断提升施工材料的综合利用效率[2]。

4.3 加强施工过程监督

加强施工过程监督，能够降低施工问题的发生概率，提高施工结果的可靠性。在具体实践中需注意以下内容：（1）对道路与桥梁工程的相关资料进行全面整理，根据施工技术应用流程整理结果，拟定施工监督管理计划，在计划中需要明确不同施工环节中需要注意的内容，为后续施工活动的推进奠定基础。（2）组建现场监督管理队伍，队伍成员需要优选综合能力较强的成员，考虑到道路与桥梁工程施工规模较大，采用多途径同步施工的方式进行作业，这也需要做好监督队伍成员分组工作，分别监督不同区域的施工情况，提高施工结果的合理性[3]。（3）在发现现场施工问题（如积水、沉降等）后，需要及时采取措施进行处理，这样也可以降低施工问题带来的负面影响，营造良好的工程作业环境。

4.4 组建可靠施工队伍

组建可靠施工队伍，可以加快施工活动的开展进度，降低人为因素带来的负面影响。应注意以下内容：（1）在施工管理队伍的组建活动中，需要依托信息技术建立量化评估体系，对执行能力、学习能力、责任心等指标进行定量化处理，筛选出综合能力较强的成员组建施工队伍。（2）施工技术应用前期做好技术交底，帮助相关成员熟练掌握施工技术的应用要点，同时做好安全意识与责任意识培训，提升施工人员作业过程的自我约束力，降低人为因素带来的施工影响。（3）定期做好队伍成员综合能力的考核工作，考核结果和个人绩效、晋升保持联系，以此来优化人员日常工作状态，提高施工结果的合理性与可靠性。

结语：

综上所述，做好技术选择工作，可以提高技术与现场的适应性，加强材料质量管理，可以提高施工技术应用效果，加强施工过程监督，能够降低施工问题的发生概率，组建可靠施工队伍，可以加快施工活动的开展进度。通过整理软土地基处理技术应用过程中需要注意的相关内容，不仅可以加快软土地基的处理速度，而且能够提高软土地基稳固性，为后续施工活动的进行奠定良好基础。