公路桥梁工程施工中软土地基处理技术研究

谢丹

摘 要：在公路桥梁等工程建设中，软土地基的处理直接关系到工程的质量。不同的施工技术存在着各自的应用领域、各自的局限性和相互关系。为了达到设计要求、保证路面交通安全、合理进行路基基础建设，必须采取行之有效、合理的技术措施。

关键词：公路桥梁；软土地基；技术研究

中图分类号：U416.1                                文献标识码：A                                文章编号：2096-6903（2023）01-0027-03

0 引言

在我国市政公路桥梁工程建设中，软土地基是一个备受关注的内容。软土地基情况存在着较为凸显的复杂性和特殊性，需要进行科学合理的加固处理，才能满足工程建设需求。近年来，公路桥梁工程得到了快速发展，并取得了良好的效果。我国公路桥梁工程的建设规模不断扩大，为城乡经济发展创造了有利条件。在施工过程中，尤其是在软土基础上，必须进行有效的治理，方能进入下一阶段的施工。

1 公路桥梁工程中软土地基的施工原则

1.1 经济性原则

在公路桥梁工程中，软土地基处理必须遵循经济原则。工程设计人员和管理人员必须合理规划，注重经济因素，减少人力、物力、财力和时间的投入，以全面提高工程效果。在软土地基处理中，工程建设单位要尽可能以更低的工程建设投入来增强软土地基的强化效果。同时，建筑企业还要从环境污染角度出发，选用对自然环境影响不大的工程技术和施工材料，以达到保护自然生态环境的目的[1]。

1.2 因地制宜原则

在公路桥梁工程中，软土地基必须按照因地制宜的原则进行，设计单位应根据场地的地质、水文情况，采取科学、合理的方法进行地基处理。在实际工作中，现场勘测人员要对工程区域的软土基础进行调查，确定其分布区域和深度，选择合适的施工方法，以提高工程的技术效果。同时，要树立“以防为主、防治并举”的建设观念，在工程建设中要做好风险预测，并制定相应的对策。

2 公路桥梁工程施工中软土地基处理存在的问题

2.1 工程设施陈旧

目前，在我国城市建设中，由于地质条件的复杂性，在公路桥梁工程中，往往会产生大量的软土地层。目前软土地基处理技术已有一定的发展，但相关的施工设备还不完善，部分工程机械不能进行定向施工，或在施工过程中会受软土地基制约，影响公路桥梁的正常建设。

2.2 处理措施不合理

软土地基的基本特征是压力小，压缩性能小。在进行地基处理时，应充分认识地基的真实特性，并依据土壤含水率、有机质含量采取适当的治理措施。但部分单位在软基路段施工中，往往会盲目地采用不同的填筑方法，从而对软土地基的治理产生不利影响。

2.3 土层结构变化

在软土地基工程中，土层结构也会对其稳定性产生一定影响。例如，在高速公路施工中出现松散、压实系数偏小的情况。在施工期间遇到雨季，土层含水量过大，导致土质松软、地基下沉，会对施工进度产生较大影响。在公路桥梁工程中，软土地基的处理是非常关键的，其施工质量直接影响到整个工程的工期，所以必须根据具体的施工条件选择最适合的方法，来控制软土地基对桥梁工程施工质量产生的影响[2]。

2.4 软土地基施工问题

2.4.1路面侵蚀问题

软土地基以软土为主，其含水量大，内部孔隙率高，导致其抗压强度较低，压缩变形较大，对工程建设有较大影响。现在很多的高架桥工程，都采用了经过特殊工艺处理的水泥和砂砾，但长期暴露在空气中仍会对路面造成一定的腐蚀，从而对桥梁的施工和工程的整体质量造成很大的影响。

2.4.2 路面沉降问题

在路基工程中，地面沉降是一个非常常见的问题，在施工过程中，由于各种原因，如果不能按照施工计划进行，就会导致路基的沉降。针对上述问题，施工单位要采取行之有效的措施，避免工程質量受到影响。但由于工作人员的专业水平存在差异，在处理路基基础压实问题时，不能保证施工质量和稳定性，导致对软土地基的处理不符合要求，从而使公路桥梁出现垮塌、断裂等问题。

3 公路桥梁施工中软土地基处理技术应用

3.1 换填技术

在公路桥梁工程中，一些地区的软土地基分布比较稀疏，软土厚度比较浅，采用换填技术，将原有的软土层全部清理干净，再进行基础材料的置换，能增加基础的承载力。

3.1.1 开挖换填法

开挖换填法是利用淤泥清理软土地基，将原有含水量低的软土改作水泥土、灰土和砂土。在完成土层置换后，施工方要进行压实工作，对土层的压实度进行检查，以全面改善工程质量。采用开挖换填法，可从根本上解决软土地基问题，全面提升其承载力。一般采用开挖换填法，先用天然砂砾代替软粘土，然后进行试验，分层填筑，分层压实，以防止路基塌陷等问题。

3.1.2 抛石挤淤法

在软土地基上，可以采取抛石法进行碾砂。此方法适用于低洼软土施工区，可解决施工区机械设备难以到达的难题，加速排水，全面改善软土地基的施工质量。在采用此方法时，要利用建筑机械把路基中央的碎石往两边推，以挤压淤泥，增强基础的强度。在抛石法中，选用不容易风化的砂砾，碎石的尺寸应该在0.15 m以上，以便挤压淤泥，增强基础的稳定性。在采用该技术时，施工机械要加强对现场环境的调查，并对采用抛石法进行压实的可行性进行深入的分析，防止对周边建筑物造成不良影响。

3.1.3 爆破排淤法

采用爆破排淤法可以将淤泥排出，从而达到治理软土地基的目的。为了进一步增强爆破强度，可以通过加大碎石的堆压，使其在工程中得到最大程度利用。在工程建设中，采用爆破排泥法进行多次开挖，避免一次开挖。爆破排泥法会对周边环境造成一定的影响，因此，应当事先做好相应的防范措施。

3.2 排水施工处理技术应用

在公路桥梁软土地基工程中，排水工程处理技术，可按工程需要选用中砂或粗砂。将埋设于软土地基中的钢管按自上而下的原则分层压实，并将全部桩孔填入砂石。如果在道路桥梁建设过程中，遇到了粘质土壤，可以通过打桩的方法来形成压实土层，将砂粒充分填满，就可以形成砂桩。由于软土地基中水分含量高，如果排水措施不当，将会对桥梁结构的稳定产生不利影响，从而导致路基崩塌。对此可以采取竖向排水法，即在软土地基上施加重力，从而压缩土壤中的水分，增强其强度，达到更好的加固效果。在安装排水管道时，要确保它正常运行，防止砂石阻塞排水管道[3]。

3.3 砂垫层

在处理软土地基施工时，应严格控制垫层的处理，确保垫层厚度在合理范围内。要加强土壤的排水，防止雨水长期侵蚀。在进行砂垫处理时，必须严格地控制机械设备的工作性能和使用效果。机械与地面的接触力要保持在合理的水平，并对设备的操作进行实时监测，以保证各接线均能满足要求。对设备的偏心状态进行检验，以保证软土地基的表面强度得到明显的改善。为了避免因材料的浪费，造成工程造价的上升，应确保砂垫层的工作质量。在选择砂垫材料时，选用化纤无纺布为宜，以防止基础，达到控制软基沉降的目的。从而达到更好的工程效果。

3.4 化学加固处理技术

所谓化学加固技术，就是利用特殊的机械设备，将石灰、水泥等化学物质与软质土壤进行混合，通过化学反应，使土壤中的水分得到有效地吸收，从而增强地基的抗压强度。在软土中掺入化学物质，能有效地阻止湿气的渗入和地基的沉陷，为以后的高速桥梁施工打下了坚实的基础。

常见的化学加固处理工艺在含有高有机质和高含硫量的土壤中，其加固效果并不理想。

常用的化学强化处理技术有三种：一是硅化加固处理技术。即用金属浇筑管道向基础上注入硅酸钠溶液，或依次向基础上注入硅酸钠和氯化钙。二是碱液加固处理技术，即将碱性溶液注射到地基中，与土壤发生化学反应，使它自身粘合，达到稳定效果。通过在软土地基中加入碱溶液，使其温度达到一定程度，从而改善处理效果。三是电化学技术，即在软土地基上插上几根金属电极棒，通过引入直流电，将湿气从阴极中排出，从而改善土壤的固结性。不过，这种技术成本太高，需要经过大量的实验，才能大规模应用。另外，在采用上述方法进行强化处理时，要注意不能有大石块、树根、管道等障碍，否则会影响工程施工。

3.5 挤密法

在采用挤密法时，需通过在软土中添加一定数量的砂石粉末，以弥补松软土层中的土粒间距，再利用压路机压实。通过对软土进行长期粉碎、压缩，可以使其与土壤粒子充分粘合，从而改善软土的平整度和稳定性。通过对工程实践分析发现，采用压缩方法可以改善软土地基的整体承载能力，改善道路的稳定性，并可以减少后期的养护，减少整体维修费用，防止重复建设。但它对压实机的应用要求较高，砂砾与碎石的混合工艺十分复杂。在混砂过程中，一旦发生裂缝，路面就会发生沉降。

3.6 水泥搅拌软基施工技术

在水泥建筑搅拌过程中喷泥时，水泥与土壤会发生化学反应，从而增加混凝土的硬度。高速公路桥梁工程施工时，应严格按照有关技术规程进行混凝土配制。混凝土搅拌桩的变形要按照规范要求进行合理的调整。在施工前，必须对场地的基本情况进行分析，并结合当地的土壤状况，选择合适的混凝土搅拌桩的施工方案。根据相关资料，确定、汇总进度，并对总体建设方案进行调整。在淤泥和土壤中，水泥混合工艺应仅限于对泥炭和淤泥的加固。

3.7 粉体搅拌施工处理技术应用

在公路桥梁工程中，采用粉体搅拌是解决软土地基问题的有效方法。这就要求采用专用的机械对粉状物质进行强化，同时采用输送和挤压的方式，使地基中的土壤发生化学和物理反应，提高桩基的强度，并改善地基的力学性能。粉体搅拌技术所需建设费用低，无需大型设备，建筑操作相对来说比较简单，而且不会产生更多的环境污染。该方法能有效增强路基的稳定性，为以后的工程建设打下良好的基础。另外，在工程实践中，采用粉体材料进行粉体搅拌，能有效地控制土体的侧向压力，保证工程质量。

3.8 碎石桩施工处理技术应用

软土地基的碎石桩法基本原理是利用冲击与振动来提高软土地基的力学性能。在软土地基的表层及内侧，应先设孔洞，再填入砂砾，加入合适的胶结剂，以提升软土地基的承载力，增强软土地基的稳定性。在这个工艺过程中，柱体的粘度比较高。当整体硬化后，在软土地基上形成一层垫层，以保证其稳定性。

3.9 强夯技术

强夯技术是通过对软土地基进行外力改造，从而使软土地基的整体性能得到改善。强夯法具有操作简单、实用性强的优点。在施工前，先测量软土地基的含水率和空气含量，使两者达到设计要求后，方能采用强夯法。施工中，施工人员需要平整场地，垫层铺设，夯点放线定位，进行高程测量。在采用强夯工艺时，要先选用小型机械，将土壤中的湿气挤出，再采用中等强度的机械，将土壤中的残余气体和湿气全部排出。强夯施工必须遵循“先深后浅”的施工次序，即先进行深层土的加固，再进行表层土的加固。

4 公路橋梁施工中软土地基的勘测

4.1 软土地基的监测

在进行路基填筑过程中，需对软土地基段的沉降、变形情况、地面、土壤垂直位移情况进行监测。在软土地基的监测中，应尽量采用分层沉降标记，采用测斜仪进行横向位移监测，以保证路基的施工质量。

在土质路堑区设置2～3个沉降观测段，横截面间距为50 m，若工程建设条件较好，则可将其提高至100  m。将基础床设置为上层，底层为预应力路基，在总路线中央设置一个沉降观察桩，采用半球型钢头观察站，专门处理裸露在5 mm以上的混凝土表面，防止钢筋表面生锈。

4.2 沉降形变观测

在监测期间，要严格按照相关的公路桥梁检验规范，把测量结果录入计算机，进行数据备份和存储，完善监测记录。一旦发现异常，要立即通知相关部门，尽早采取相应的处理措施。我国公路桥梁软土地基工程施工管理规范规定，沉降值不得超过300 mm。

5 结语

随着城市化进程的加快，公路桥梁建设技术得到了飞速发展，各类新技术得到了飞速发展，同时也使公路桥梁建设的质量得到了极大的改善。若土壤含水量大、渗水性差、稳定性差，将导致地面塌陷。工程建设单位要加强对软土地基的分布范围的调查，了解其土体结构，合理地选用相应的处理措施。为确保不同工艺的施工效果，需要现场测试各种工艺的效果，并根据实际情况选用合适的施工工艺，以提高软土地基的承载能力。

参考文献

[1] 焦壮.关于软土地基处理技术在公路工程施工中的应用[J].黑龙江交通科技，2020，43（10）：46-47.

[2] 秦林.公路工程施工中软土地基问题及处理技术[J].交通世界，2018（30）：36-37.

[3] 张浩.公路桥梁工程软土地基施工中的技术处理要点[J].黑龙江交通科技，2018，41（9）：128+130.