公路桥梁软土地基施工的关键技术分析

2023-03-10吴忠华

建筑与装饰 2023年2期

吴忠华

武汉综合交通研究院有限公司湖北武汉 430015

引言

伴随我国交通业的发下，路网结构也变得复杂起来，为此，各施工单位在施工过程中便需要面对各种差异化的地质环境，尤其软土地质为施工单位造成了一定的施工难度，某种程度上影响到了工程的施工质量和公路的使用寿命。因此，实际施工中为进一步延长公路的使用寿命，需要强化公路软土地基的处理工作，以保证工程施工质量可以达到要求，同时避开公路使用过程中出现的断裂和沉降等问题[1]。

1 软土路基

所谓软土路基，它是一种比较常见的特殊地区的路基，且需要对其作特殊设计处理。一般来说，这种路基多分布在江、海洋沿岸、河、内陆湖泊、盆地、塘、多雨的山间洼地等。软土含水量比较大，但渗透性却很差，纯天然的强度低且具备压缩性高的特点。要是超出临界高度，则地基必定会丧失稳定性。通常软土地基比较常用的处理措施包括排水砂垫层、抛石挤淤、水泥土搅拌、换土、用土木织物等实行表层加固或者进行砂井加固等。

时下，我国公路行业对软土地基给出的定义为强度低且压缩量较高的软弱土层，大多数都含有一定的有机物质。另外，日本高等级公路设计规范则给其定义为：由黏土和粉土等细颗粒物主要构成的松软土、孔隙较大的有机质土、松散砂及泥炭等土层构成。一般来说，地下水位比较高且上部填方或构造物稳定性差，同时有很容易引发沉降问题的地基。此外，日本规范也对软土地基进行了分类，并且提出了针对性的类型概略判断标准。

2 公路软土地基的特点

2.1 软土地基的主要特点

2.1.1 形变程度大。对比一般的地基来说，软土地基地质发生形变的幅度较大，究其原因在于，大部分软土地基均处于淤泥中，且地基水分含量比较高，但是地基施工中水分又不容易流出，最终就引起了软土地基出现大幅度的应变。

2.1.2 侧向变形水平较大。对比普通土质的地基来说，软土地基的侧向变形水平更大一些，但迫于其他的条件相同的前提下，软土地质往往竖上的变形要大于普通的地基[2]。

2.2 公路软土地基的特点

2.2.1 含水量高。软土地基最显著的特点主要表现为水分含量很高，且通常可超过15%的含水量，但在软土地基内其含水量却可以高达70%，故而即便土壤的流动性比较大，也很大程度上为路桥施工造成了很多困难，因此为保证路桥施工能够顺利进行，要求与之相关的施工单位一定要在施工前做好勘察，深入掌握关于软土地基的相关参数，同时制定出科学有效的处理和解决方案，便于后期的施工顺利开展。

2.2.2 渗透能力不强。软土地基对比其他的土壤往往在固结能力方面表现得比较弱，且渗透能力也不强。后因为软土地基内存在许多有机物的缘故，容易产生气泡，继而影响到地基的坚固程度。

2.2.3 抗剪性较差。鉴于软土地基抗剪剪性能比较差的缘故，往往会使路基排水系统受到阻碍，继而引发一系列不均匀沉降的问题。

3 公路桥梁施工过程中受软土地基的影响

3.1 压实度受软土地基的影响

一般来说，散砂、软松土等共同组成了软土地基，因此其又具备压缩性强且水分含量高的特点。然而又因为路桥本身的稳定性影响的缘故，又会直接波及路桥的质量，为此，实际施工当中，假如路桥是处于软土地基之上，则往往要进一步加大其可能对地基形成的压力，继而压实地基，并且提高工程稳定性。施工过程中必须要特别注意的是，一旦遇到连续的雨天，需要特别注意，尽可能避开由于大量雨水的慎入而使路桥遭到侵蚀，破坏工程的完整性。

3.2 路面硬化受软土地质的影响

出于软土地基自身的特点考虑，将其应用于路桥施工中容易出现硬化问题。当前，在我国，路桥施工中大部分公路路面都浇筑的是沥青和混凝土，然而事实上，此两种材料自身的稳定性却存在问题，不利于公路固化。与此同时，还很容易造成公路路面硬化及出现裂痕，最后导致破坏路桥路面而致使其没有办法正常使用[3]。

4 公路桥梁软土地基施工的关键技术分析

4.1 注浆技术

目前我国路桥项目施工中，软土地基技术的应用甚广。通常来说，对地基做比较复杂的硬化处理的情况比较多，以便于科学合理地提高软土地基实际承载水平和承载能力，继而明确其施工作业当中的实时施工标准。迫于这种情况下，注浆技术同样属于新型的软土地基施工技术，且借此技术开展路桥项目建设的过程中，常被应用于一些不确定路桥硬度的路段，尤其部分衔接环节，其所使用的手段以及方法也多为水硬性胶凝材质的材料，而应用这种材料完成路桥的浇筑作业，往往可以确保软土地基的合理优化，固化工程质量并且提高工程成效。在具体实施此方法和手段的过程中，恰恰会表现出比较明显的特征，以更好地优化和改善路上项目软土地基的实况。假如根据实况建构对应的隔水层，则往往能够借助这种手段有效防止雨水可能对路桥作业产生的不良影响，而且又不会被地下水影响，进一步保证路桥工程质量和成效，避免塌陷或出现坑洼，也不会影响到人们的出行。

4.2 堆载预压技术

当前，我国路桥工程施工过程中常常会用到堆载预压技术，且技术核心原理是凭借超出设计荷载的实载物完成预压，以使施工区域可以生成更多预压，凭借这样的强压性手段及方法往往能够有效地保证软土地基的可靠性或者稳定性，继而提高软土地基的强度，后期也可以在施工当中有效提高软土地基的抗压程度及性能。结合不同软土地基的差异性特点及性质，往往要运用较之科学合理的先进堆载预压技术，且具体来说，其预压时间往往也存在差异性。然而对此施工恰恰需要以更好地路桥项目的具体建设作业标准来当作参考。因此，施工企业需要结合施工现场的实况使用先进的施工技术和建设材料，以便于降低施工过程中可能对周遭环境造成的影响。所以，实际施工过程中，要求相关技术人员必须要科学使用堆载预压技术，且在应用该技术的同时，确保软土地基施工能够正常开展，有效提高施工活动的稳定性和高效性[4]。

4.3 深层石灰搅拌桩技术

路桥施工的过程中，软土地基会表现出极强的塑性特征，对于这种情况可以使用深层石灰搅拌桩技术，同时整合先进技术及石灰固化剂，不断搅拌软土和石灰，使其生成化学方面的反应，确保路桥工程的塑化质量及成效不受影响，继而保证工程的稳定性和可靠性。假如能够科学应用该技术，则恰恰可以避免现阶段软土地基施工中的各种不足和问题，以确保软土地基的实际承载水平或者承载强度，有效杜绝因软土地基引起的塌陷问题。在我国路桥施工作业中应用先进的深层石灰搅拌技术，它的优势并非仅仅在此方面得以受到限制，同时也减少了施工过程中的成本支出，全面发挥出技术具备的实操便利性。深层石灰搅拌桩技术实践过程中，施工单位必须要保证充足的空气压缩及搅拌桩设备等。迫于这种情况下，相关工作人员在实际软土地基施工作业的过程中，需在软土地基上铺设对应的砂石材料。同时，当前的路桥施工如遇软土地基表层十分薄弱的情况，为了防止工程质量受到影响，继而保证软土地基的实际强度。路桥在实际出行过程中往往发挥着非常重要的作用。但是经过分析表明，必须保证路桥项目施工质量及工程成效以杜绝工程施工过程中诱发一系列安全事故。实际施工中需要合理增添石灰，以便于全面发挥出技术的效用，同时必要实地考察施工条件或施工环境等，另在施工现场需要进行采样，合理控制石灰掺入的情况。

4.4 排水处理技术

当前我国路桥施工中，积水产生的影响非常大，这就导致极大程度上影响到了建筑材料的性能，后期对工程软土地基造成负面影响。而在此阶段的软土地基施工中，一定要做好工程的排水处理工作，对此可以在土层中掺加添加剂来改善，继而进一步提高软土地基的压缩程度。路桥软土地基表面要铺设砂土，而因为砂土层透水性特征明显且排水性能好的缘故，如此容易将一些积下来的雨水转变成地下水，继而合理控制或管理水位等。另外也可以在其中应用排水固结法，这种方法的应用是以软土地基排水的实际固结程度进行加荷预压，以便于充分发挥软土地基的作用，进一步提高软土地基的强度。在确保充分发挥软土地基排水固结效用的同时，需保证排水固结的质量及其实际成效，继而有效提高软土地基的抗碱性，于黏土之中使用垂直排水柱的方法，辅助以深层性排水固结手段，可以有效地保证软土地基的实际承载水平及承载能力。再者要将软土地基中的砂土层控制在2cm，保证软土地基的高度满足作业施工的标准要求，继而提升其承载能力。为此应该根据实况科学加速排水的速度，确保软土地基的凝结速度不会受到影响，保证软土地基的作业质量符合有关标准[5]。

4.5 表面处理技术

路桥施工中软土地基需要先进行表面处理。鉴于软土地基在稳定性及硬度方面均不符合要求的缘故，一般要先提高软土地基的强度，保证施工能够正常进行。一般来说有两种方法：一种方法是以填料的方法来提高软土地基的强度，确保施工人员能够作业于软土地质表面。第二种方法则需要及时排除软土地基中的水分，尽可能减少含水量，并且有效提高软土地基的强度。排水时可现场挖设排水沟，将软土中的水分排出来，避免路桥开裂，保证施工顺利开展。对于软土地基的表面处理垫层法的应用，是借助一些比较高稳定性和耐腐蚀的材料来填补，如果软土地基未超出3m，则这种方法是不错的选择。预压法则是凭借堆载物使地层提前下沉，实测地层的实际情况，在确保硬度可以达标的情况下，可适当将堆载物移除再进行施工，此过程一定要严格控制堆载重量，防止地基遭到破坏。

4.6 粉喷桩加固处理技术

此技术的应用往往是借助水泥或是石灰等材料，将其当作固化剂来提高软土地基的强度。混合固化剂与软土，再用搅拌机搅拌，直至混合物中的物质黏合在一起，形成一定强度的地基。粉喷桩加固技术适合应用在淤泥和黏土质的地基中，由于使用此技术造假成本低的缘故，因此又可以将其普遍地应用在地基加固施工中。例如，某公路深坑挖至3.46m，且施工场地地处坡脚和海盆边缘地缘，岩性变化比较大，另土层当中又含有人工填土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土等土壤，利用粉细砂对土质进行加固，其地下水位埋深0.8m。施工技术人员在施工时采用粉喷桩地基加固处理技术与基坑临时护壁方法，按照梅花形布置地基下的工程，且保持桩和桩之间维持1.5m的距离，置换率高达20%。地基复合承载力超120KPa，工作人员给柱下桩采取对应的加强措施，将软土地基的承载力提升至140KPa，这时候桩径0.5m。由于粉喷桩内无钢筋，因此桩没有办法抵御太大的水平推力，但是使用基坑单排支护的工作方法，却往往无法满足工程支护设计要求。为此，工作技术人员便将支护桩设计成为双排加劲的形式，且控制桩径与排桩的间距分别为0.5m、6m，假设加劲桩和加固桩，用水泥材料来提高支护桩的水平支撑能力[6]。