路桥施工技术对软土地基的处理探讨

2024-03-14陆建羽

建筑与装饰 2024年2期

陆建羽

温岭市九龙汇开发建设有限公司浙江台州 317500

引言

任何规模及类型的路桥工程建设都有极高的技术标准，有关人员在参与项目时必须强化技术选择与管控，特别是在面临软土地基时，施工人员需准确把握软土地基的特点、此类地基对路桥结构的危害，从经济性、技术性角度选择最佳技术，保障软土地基性能。未来的路桥项目中有关人员需继续研究软土地基处理的新技术，以丰富技术形式。

1 路桥工程软土地基的基本特点

1.1 疏松多孔

在路桥工程建设中，因为每一工程所在地的环境各有不同，面临的地基条件各有不同。许多路桥工程都会遇到软土地基，此类地基中颗粒状泥土或黏土的含量较高，土质疏松，导致土壤中的电荷呈现不均匀分布状态，不利于工程建设的顺利开展。当然，软土地基中的泥炭或者砂石含量也相对较高，这些杂质的影响下，地基孔隙、空间尺寸较大，在强降雨天气下雨水将沿着孔隙渗透到地基内部，导致地基强度、支撑力大大降低，给地上及周边建筑带来较大风险[1]。

1.2 土体的流动性强

我国的江河湖海等分布较多，在这些区域内因为特殊的水文条件，软土地基比较常见。与常规地基不同，软土地基的土体结构疏松，孔隙多且不同孔隙之间的距离大，土壤中水分、气泡较多，土体密实度较差，如直接在此类地基上进行工程建设，如遭遇外部作用，地基变形较为明显，无法保障结构安全。路桥工程中如遇软土地基，其中的含水量较高，在温度影响下水分快速蒸发，导致周围土壤逐步产生向外扩散的运动过程，伴随着路桥工程施工建设，将给地基施加更大的作用力，在达到特定程度时必将引发地基沉降，导致路基路面损坏。

1.3 抗剪能力弱

软土地基的抗剪能力弱，在施工过程中必须关注这一方面，选择恰当的技术处理地基，改善软土地基原有的性能。在较大的外部压力下，软土地基无法保持其原始形态，往往会发生或大或小的变形现象，再加上地基质地疏松且多孔，如未采取有效的加固方式，地基强度、抗剪性都将保持在较低水平，不利于施工建设。

2 路桥工程中软土地基的风险

2.1 增加路桥下沉的可能性

由于软土地基的特点，不进行特殊处理时可能造成路桥沉降，在发生沉降现象后，路桥工程无法正常使用，存在较大的风险。软土地基的含水量异常高，在长期的水体侵蚀下路桥地基存在失稳风险，在受到外力作用后路桥必将出现沉降现象，随着沉降现象的发生，后续路桥工程可能出现局部或整体坍塌[2]。在任何路桥项目中，一旦某一路段有坍塌风险，全部路段都无法通车。为此，路桥工程中有关人员需合理处理软土地基，以预防路桥的不均匀沉降。

2.2 破坏路桥表面结构

任何路桥工程建设中都需关注项目所在地的土质、水文等基本条件，以这些条件为基准选定施工技术。面临软土地基施工条件时，如未选择恰当的地基处理技术，软土地基将破坏路桥表面结构，导致道路桥梁的表面坑洼不平、路基和桥基下沉，不仅影响了道路桥梁的正常使用，也会引发交通事故，造成人员伤亡。

3 路桥工程中软土地基处理技术

3.1 换填技术

软土地基为路桥工程的难点，为改善地基性能，可选择换填技术，特别是在埋深浅、软土集中、厚度较小的施工区段，换填技术的效果较为理想。施工人员需根据软土地基分布情况，用石灰、沙石等材料进行替换，这些材料的强度高、稳定性好，通过换填施工可修复现场地基条件，预防沉降现象，起到加固作用。在软土地基中的换填加固技术下为取得良好的施工效果，有关人员需在前期进入现场展开调研，分析软土类型、深度，选择高性能替换材料。与此同时，在置换施工期间，施工人员需一次次置换，多次加固并压实地基，使换填后的压实度达到路桥施工标准。换填施工作业中应确定回填区域的大小、回填厚度，在此期间应整合已有的各种数据展开一系列分析与计算。如路桥工程为脆弱基础，在上部有荷载作用的条件下，一旦无法确定基础的承载、变形特性，最适合采用换填法。

3.2 塑料排水板

软土地基中塑料排水板方式也相对常用，此技术考虑了软土地基的高含水量条件。路桥工程中如软土地基厚度超3m以上的位置、填土高度在5m以上的位置，可直接在软土地基中布设塑料排水板，将相邻排水板之间的距离控制在2m以内，以保障排水的通畅性。某路桥工程软土地基在利用塑料排水板工艺时，以正三角方式布设排水板，施工作业中应严格执行以下流程：选择与实际情况相一致的塑料排水板、摊铺泥岩、铺设砂砾石垫层、合理划分施工区间、插板施工、填筑上层路基[3]。施工期间一旦某一环节的施工不达标，将无法保障软土地基的承载力、强度。从经济性、技术性和便捷性分析，现场配备了SPB-I型塑料排水板，施工过程中有关人员不得混合堆放排水板材料，当选定的塑料板进入工程现场后，必须有序存放，并做好遮阳、防水处理，现场人员需根据施工需求来领取。摊铺泥岩时在恰当的位置应布设横向排水沟、纵向排水沟，在场地摊铺泥岩填料，将边缘厚度控制在0.3m上下。按照施工规范摊铺好泥岩后，施工人员需摊铺砂砾石垫层，保持0.5m的摊铺厚度，随后安装插板。在插放塑料板时施工人员需分析淤泥底标高情况，将现场划分为若干个施工区域，借助相应的工具完成插入点位置，保障位置精度。

3.3 膨胀加固土桩复合地基技术

部分软土地基的处理中可选择膨胀加固土桩复合地基技术，此技术下对地基的加固主要利用了膨胀剂、水泥和土之间的反应作用。在整个施工作业期间，活性氧化物成分为关键指标，这一成分的含量越高，越有利于促进化学反应，膨胀效果越理想。膨胀加固软土作业期间，主要的作用成分为氧化物水化、胀发挤密、离子交换、凝胶反应，施工中如能创造良好的反应条件，即可发挥该技术的作用。如施工过程中选择膨胀加固土桩复合地基技术，施工人员需根据要求建设膨胀加固土桩，以促进该桩体与地基土之间的相互作用，形成复合地基条件，提高地基的承载力。在膨胀加固土桩中，可在选好的水泥材料中添加一定的专用膨胀剂，借助二者之间的反应促进混凝土的体积膨胀，在其体积变大的过程中同步挤压了周围土体，软土地基中的土体孔隙减少，桩体与土体之间的摩擦力大大增大，新形成的地基可满足路桥工程建设要求。

3.4 刚柔性长短桩复合地基技术

刚柔性长短桩复合地基技术虽对提高地基稳固性具有重要的作用，但此技术的复杂性较高，在施工建设期间有关人员需优化工艺流程及施工路径，实施施工全过程管理。结合刚柔性长短桩复合地基的构成，核心构成部分为刚性长桩、柔性短桩、桩间土、褥垫层、下卧层，几个部分之间相互配合，不仅可控制软土地基的沉降现象，还能保障地基的强度、承载力[4]。

刚性长桩的应力传递性能良好，可分担基础底部所承载的一部分作用力，为地基上应力向基底的纵向传递创造条件。正是因为刚性长桩的这一传力特性，可有效减小软土地基在上部的压缩变形。软土地基的含水量高，土体压缩量大，利用柔性短桩可解决这一问题。具体的施工作业中，有关人员需根据现场的地基条件，合理设置柔性短桩，利用这些桩体来加固地基。在现场合理布设褥垫层，能减小刚性长桩的向上刺入量，使桩体具有更强的抵抗力，与短桩相互配合，构成复合性结构承担荷载。下卧层承受来自刚性长桩的荷载作用，与上部桩体、褥垫层相互配合，共同给复合地基施加作用力。总之，刚柔性长短桩复合地基技术虽能用于路桥工程软土地基，但在具体利用此技术时，有关人员必须理清受力关系，展开一系列计算与分析。

3.5 管桩加固技术

部分路桥工程在面对软土地基施工条件时，采用了管桩加固技术，保障了地基性能。依据管桩加固技术的应用情况，施工中需在特定位置设置管桩，以确保地基稳定系数、承载力等符合施工需求。目前工程领域管桩技术有显著发展，比较常用的有以下几种：①碎石桩加固技术，此技术中有关人员需根据要求选择设备，利用这些设备在指定位置打孔，将单位密度大、稳定性好的材料填充于孔内，构成新的桩体，此桩体具有较大的支撑能力，对预防软土地基的沉降、变形都相对有效。②水泥土桩法，施工建设中相关人员需分析现场的地层条件，在地层中添加一定的水泥材料，当添加后的水泥凝结后可改变地基性能。③钢筋混凝土管桩加固技术，此技术具有先进性，与上述两种管桩技术相比，钢筋混凝土管桩技术下的地基稳定性好、承载力大，桩体与地基之间的摩擦系数基本符合要求，能最大程度上避免地基变形。

3.6 砂垫层技术

软土地基的加固处理中，砂垫层技术属于一种基础性技术，如地基中的含水量超标，但软土含量较少时可利用砂垫层技术来处理。根据砂垫层对软土地基的加固原理，施工期间需在地基底层均匀铺设砂石，以发挥砂石的性能优势，使地基强度、稳定性符合要求。但因为每一软土地基现场都有其特殊情况，在利用砂垫层技术时必须从实际情况来分析，优选材料并制定技术规范。一些路桥工程的软土地基，其软土层厚度较大，此情况下砂垫层难以取得预期的施工效果，主要是因为厚度较大的软土层条件下，很难均匀铺设砂石材料，如在施工期间未做好细节把控，可能导致地基水平高度参差不齐。另外，施工人员在摊铺砂石材料时，必须从地基加固要求出发，控制摊铺厚度，一般此厚度需保持在0.5～1.2m这一区间，实现地基加固并隔离软土。砂垫层施工作业中，砂石材料为影响地基处理效果的重要因素，施工期间应选择高性能材料，发挥材料的性能优势。

3.7 预埋加筋技术

预埋加筋技术对保障软土地基施工效果也相对有效，此技术的本质就是要利用预埋加筋材料，主要为钢筋或纤维材料，通过合理使用这些材料，可提高土体抗拉强度、刚度，使土体有更大的能力抵抗外部因素引发的变形现象。以钢筋网格加筋技术为例，施工时有关人员需在软土地基中嵌入钢筋网格，构建网状结构，通过此结构来分散土体应力，预防剪切破坏。如路桥工程软土地基处理中需适当增加地基的抗剪能力，适合采用钢筋网格加筋技术。纤维增强材料加筋技术也属于预埋加筋技术，在地基中嵌入玻璃纤维、碳纤维等材料，以发挥这些材料在强度、延展性方面的优势，保持土体良好的抗拉强度、抗变形性能[5]。如软土地基深度较小、需提高地基抗拉能力，应优先采用纤维增强材料加筋技术。预应力锚杆加筋技术本质上为预应力技术，施工建设中有关人员需在现场地基上安装锚杆，给锚杆施加一定的预应力作用，用锚杆来增强地基承载力。锚固力作用下软土地基与加固层或者深层结构可靠连接，形成了整体性结构，对改善地基性能的效果相对明显。一些工程的软土地基中选用了土钉加筋技术，此技术下需在地基中安装钢筋土钉，保持钢筋土钉与土体的摩擦力，保持地基良好的抗滑稳定性。