公路桥梁软土地基施工技术综述

2023-03-09张永强

河北水利 2023年8期

张永强

软土地基处理是我国高速公路、桥梁工程施工中的重难点施工技术，和一般的地基基础一样，软土地基天然空隙较大，并且土壤渗透率小、水分较多，如果施工技术不良将会导致路基裂缝、堤岸不稳等问题，所以在施工中必须科学合理地选用施工技术和施工方法，才能保证施工质量。公路桥梁施工时，为了保证整体施工的质量和进度，必须通过适当的工艺对软土地基加以处理，以此提高公路桥梁的总体效能。

1.软土地基的相关概述

软土地基是以淤泥质土、疏松壤土、松散沙、杂填土、天然有机质土等为主要成分的土层结构，此类土质的承载力强度、抗剪强度和透水性等物理力学参数指标相对较低，含水率较高、压缩性较高、空隙较大、沉降变形较大。

软土地基的主要特点有以下几点。一是压缩性较大，软土的自重较小，容易受到外界荷载的压缩作用，导致地基沉降较大。二是凝聚性差，软土中的颗粒与水分之间的黏结力较小，容易发生液化和流变现象，从而使地基的稳定性受到破坏。三是含水量高，软土的含水量较高，导致地基的强度降低，并且在含水饱和条件下易发生液化。四是散化性大，软土中的颗粒较小、松散，易于发生颗粒分离和变形，从而引起地基沉降。

2.软土地基施工的重要性

地基是工程建设项目的重要基础，是整个工程项目能够顺利完成的重要保证，所以软土地基的稳定性直接影响着工程建设的质量和结构安全。结合各种科学技术手段，解决软土地基工程建设中的技术难题，依据工程建设的有关规程规范，软土地基处理不合格不得进行后续工程建设。

软土地基在工程建设中是普遍存在的，由于土体含水率比较大，且固结速率也相对较慢、易于变形，因此施工处理难度大、治理效果不易控制。软土地基的处理严重降低了工程的施工效率，同时由于其自身的不稳定性若处理工艺、效果不当，非常容易形成沉降，导致在工程施工后期及运行期发生严重安全事故。因此工程中遇到软土地基不要急于施工进度，盲目制定处理方案，应根据土体周边环境和土体物理参数，结合施工的特点，选择可行的、适当的、有效的技术处理措施，如：加强土体排水、加大压实度等，以实现固结土体，增加土层承载力的目的。高质量的软土地基处理措施是整个工程建设成功的关键。

3.软土地基施工质量和选择技术措施的重要性

软弱地基是工程实施过程中经常遇到的不良地质问题，需要采取有针对性的、有效的、易操作的技术措施进行处理。

施工质量的重要性：在软土地基处理施工中，施工质量对地基的稳定性和承载性能具有重要影响。如果施工质量不符合要求，会造成地基的沉降过大、不均匀，甚至导致地基的失稳，从而给建筑物的使用和安全带来风险。

技术选择的重要性：针对软土地基的不同特点和问题，需要选择合适的处理技术。比如，可以采用土方加固、灌浆加固、挤密加固等方法来提高地基的承载力和稳定性。技术选择的合理性和科学性对地基处理效果的好坏具有决定性作用。

软土地基处理过程中优良的施工质量是保证，正确的处理措施是关键。

4.软土地基施工特点、技术现状和存在的主要问题

4.1 软土地基施工特点

首先，软土地基含水量高造成软土地基土质不平衡，给施工带来困难，施工人员先要对软土基础进行有效管理，防止因软土地基施工不当而出现安全隐患。其次，软土地基由于渗透性较弱的特点，致使土体排水稳定性不佳，容易形成弹簧土，并直接影响工程整体建筑质量。再次，由于软土地基的液限指数高、可塑性强，极大程度地削弱了土体抗剪强度性能，施工压实、固结不达标将使场区基础的综合稳定性较差。

4.2 软土地基技术现状分析

在工程建设之前应对施工现场的地质状况进行细致的分析和研究，制定有针对性的处理对策，以改善地基的整体稳定性。当前，针对软土地基通常采用对土体加压排水、降低孔隙率的方式对基础进行强化压实；其次，对含水量高的土体进行翻晒，降低含水率后再将土体压实；再次，在软土地基中掺入卵粒料或化学制剂等方式；最后在软土地基中设置搅拌桩形成复合地基。目前工程中主要通过以上4 种形式达到增加软土地基强度的目的。

4.3 软土地基处理方法存在的主要问题

4.3.1 地域广泛、差异性大，处理方案不同

软土的土壤性质在我国的分布比较广泛，但是由于我国不同地区的环境差异较大，地理形势也有较大的不同，因此不同的软土结构和性质之间的差异性较大，这就要求相关技术人员结合具体的工程实地进行具体的土壤样本分析，对土壤的组成、水分含量、粘性大小等进行分析和测定，再通过相关软土地基施工资料的查阅进行方案的设计。

4.3.2 软弱层深度、厚度不一，处理方法的适用条件不同

由于软弱土层在基础中的埋深不同，软土地基处理的施工方式也不同，而且即使在同一软泥构造中，不同的地形条件下的地基施工方式也不一样。有关人员如果缺乏对软土地基施工方法的透彻了解，就不能根据施工方法的具体应用范围做出适当的选择，在简单的地质环境中软土处理的施工办法一般只采用一种，对于复杂的地理条件，需要进行多种地基处理方法的综合比选。

4.3.3 软土地基施工技术的理论基础薄弱

理论是指导实践的基础，而实践则是检验理论正确性与否的关键。在软土地基工程建设技术中，还存在着理论上滞后于实际的现状问题。在现实的建筑施工过程中，因为地形的复杂性，具体的建筑施工作业往往远比理论上描述的繁琐，甚至部分情况并不能从理论中反映出来，理论薄弱致使施工产生困惑，这对工程建设具有很大的危害。

5.公路桥梁施工中软土地基施工技术的应用

5.1 排水固结法

现阶段我国公路桥梁浇筑施工过程中，积水将对建筑物稳定性造成较大的不良影响。这种情况还要对基础表面明水进行排水处理，或者在土体中掺入憎水剂的方式逐步提高软土地基的压实水平。而对于路基可以采用透水性砂砾料填筑，利用其透水性良好的性质，起到渗透排水的目的。此外，工程中也可以使用排水胶结法，该法主要是通过加荷预压使软土地基排水达到固结强度，从而逐步提高其承载强度。本方法适用于基础表面有明水或表层土体含水量较大时。

5.2 强夯法

强夯法是现阶段道路路面开挖中针对软土地基较为普遍的处理方法，20世纪70 年代引入我国，一般指的是先将重物提高至规定的标高然后再大力向下砸，之后继续反复这一行为，以便于夯实土壤，从而增加基础的硬度，现阶段在中国沿海地区尤其是在填海造陆地区的工程施工中，强夯法使用的情况较为普遍。在实际使用的过程中，对重物的重量和夯击次数存在着严格的要求，如果重量和夯击次数不足的话，就很难取得预期的效果。本方法主要针对软土层浅，基础承载力要求总体不高，对表层土处理后即可满足的情况。

5.3 石灰搅拌桩法

在公路桥梁施工时还会出现软黏土地基，此类地基的处理方式和一般软土地基处理方式有着较大的区别。在软黏土地基处理时，必须引入深层的石灰搅拌成土技术，以确定软黏土地基地表硬壳的厚度。通过处理路基硬壳软弱区域，进而达到软泥基础处理的效果，提高公路桥梁的安全性。在实施软泥基础处理前，必须采用砾石做软弱黏土基础垫层，并使用大中型机具碾压密实。另外，对技术人员开展技术培训，按规定量投放石灰，提高石灰混凝土桩浇筑的科学性，从而达到公路桥梁施工中地基承载力要求。此方法适用于承载力高、软弱土层较厚的情况。

5.4 化学加固法

对软黏土含量较大的土壤，使用单纯的排水法无法明显改善土壤的硬度时，可以添加部分化学制剂改善软土层的性质，一般可以使用富含化学物质的水泥、硅灰以及水玻璃混合液等。混凝土拌和法主要是对软黏土和水泥灰等进行拌和，混凝土和灰能够吸附土壤中的水份，进而产生稳定土体的效果，最后使土层固结，这种技术可以产生硬度较高、稳定性较好、承载力较大的地基。另外，还可通过旋喷化学制剂技术强化土壤，增加土壤的强度，保证路基稳固，减小地面沉降现象。这种方式适用于含水率相对较大，而又无法直接去除的软弱土层施工中。