道路与桥梁施工中的软基处理施工技术要点分析

2024-06-10李东

城市建设理论研究（电子版） 2024年13期

李东

北京鑫实路桥建设有限公司北京 100000

当前，我国道路与桥梁工程数量日渐增多，道路与桥梁工程项目质量备受关注，然而在道路与桥梁建设过程中，基本上地质形式就是软粘土，粘土不仅强度低、孔隙率较大，同时渗透性也较差，所以针对这一土质就要采取相应的施工工艺，以提高道路与桥梁工程施工质量。目前，路桥施工企业如何进行软基处理施工已成为重点工程项目建设的重点。

1 道路桥梁工程项目中软土地基概念及特征

在道路桥梁工程项目中，软土地基是一种具有较大塑性和压缩性的土体，主要由高压紧性土、低塑性粘土以及高液限粘土等组成。这种土体因其独特的物理和力学性质，在地基工程中受到了广泛关注。软土地基的主要特征可以归纳为以下几点：①承载能力低：软土的体积含水率高，结构松散，容易发生变形和流失，所以其承载能力相对于普通土体较低。②压缩性大：软土的压缩性主要表示在荷载作用下，土体会产生比其他类型土体更大的变形，进而导致地面沉降，对道路和桥梁的使用和安全造成影响。③变形性强：在同样的荷载作用下，软土地基的刚度相对较差，会出现较大的位移和变形，给工程的施工和运营带来困扰。④良好的塑性和流动性：软土地基具有一定的塑性和流动性，易于塑造，但在施工过程中需要考虑其可能带来的不稳定性问题。⑤抗剪强度低：相对于砂质土体，软土的抗剪强度较低，容易因荷载的增加或自身重力的作用而发生滑动。在实际工程中，软土地基问题是道路与桥梁工程面临的一大难题。如何对软土地基进行有效的处理和改造，以保证工程结构的稳定性和安全性，节约建设和维护成本，是道路桥梁工程项目时必须考虑的关键因素。针对软土地基的各种特性，目前主要的处理方法有排水固结处理技术、强夯处理技术、混合剂处理技术、换填加固处理技术、水泥搅拌桩技术等。这些方法各有优势和适用性，需要根据实际地质条件和工程需要进行选择，从而在实际工程项目中做出最优的设计和处理决策[1]。

2 道路桥梁施工中的软土地基处理技术要点

2.1 排水固结处理技术

在道路桥梁施工中，软土地基处理采用排水固结处理技术能够显著改善其力学性能和稳定性。排水固结处理技术是通过设置排水通道，将软土地基中的多余孔隙水排出，使土体产生压缩固结，从而提高地基承载能力和稳定性。这种技术主要有两个作用：一方面，它能够有效地消除软土地基中的过量孔隙水，减小土体的饱和度，提高土体的强度和刚度；另一方面，根据固结理论，排水固结还可以显著加快软土的固结进程，缩短地基沉降的时间。具体实施这种技术时，首先需要根据工程实际情况和设计需求确定预固结压力、固结时间以及排水阻力等多个参数。然后，根据排水方向和深度，在软土地基中布置垂直或斜向的排水管或排水带，以形成良好的排水网。施工过程中，还需要定期监测排水状态和地基沉降情况，以及土体的固结程度，并对数据进行详细记录和分析。据此可根据实际情况适时调整预固结压力，以达到最佳效果。值得注意的是，排水固结处理技术适用于含有大量粘性颗粒、空隙比较大的软土地基。对于孔隙水连通性差、排水条件不良的粘性土，如高液限粘土等，或者土体饱和度较高的地区，适宜采取其他处理方式，例如地基置换法、预加载法等。在施工结束后，需要对处理后的地基进行验收，包括土体的密实度、承载力、残余沉陷等各项技术指标，以确保地基满足设计要求。可见，排水固结处理技术是一种经济实用、效果显著的软土地基处理方法，但需按照设计方案严格执行，保证排水通道的畅通，以充分发挥其优势[2]。

2.2 强夯处理技术

在道路桥梁施工中，强夯处理技术具有重要的应用价值。要知道强夯是一种通过大能量冲击载荷来改善土体性质的地基处理方式。它的工作原理主要是利用大质量、大能量的夯击，使土体产生塑性变形，达到改良土体并增强其承载力的目的。强夯处理过程主要分为三个阶段：初期夯实阶段、主夯实阶段和后期加固阶段。初期夯实阶段，通过适宜的夯击能量，使地基土得到初步压实，形成初始承载力。在主夯实阶段，通过增加夯击能量，使土体达到预定的密实度和承载力。后期加固阶段，则是在主夯实完成后，通过小幅度夯击，保证地基的均匀性和稳定性，消除局部松动区域。在实施强夯处理时，需要按照设计方案选定夯击能量、夯击次数和夯击点布置等。通常，夯击能量和夯击次数由地基土的类型、深度和预期改善效果等因素决定。夯击点的布置主要考虑地基土施工面积和改进深度，以及施工设备的性能和特性。强夯施工过程中，需要实时监测土体的振动响应和沉陷变化，并根据实际情况调整夯击参数。同时，为了确保施工质量，还需要对强夯后的地基进行检测验收，包括土体的密实度、承载力、变形特性等方面。虽然强夯处理技术具有成本低、施工快、适应面广等优点，对于一些粒径较大、结构松散的土类，如沙土、砂质粘土等都具有良好的改良效果。但对于粘土、淤泥等细粒土体，其改善效果不明显，需要配合其他地基处理方法使用。也就是说只有根据地基土的类型和特性，配合适当的施工工艺和设备，并进行严格的质量控制和监测验收，从而确保地基工程的质量和安全。

2.3 混合剂处理技术

在道路桥梁施工中，处理软土地基应用混合剂处理技术是一种有效的方法。混合剂处理技术是一种将混合剂与原地受力土体直接充分混合，形成复合土，从而改善其物理和机械性质，达到加固地基的目的。这种技术广泛应用于处理液限较高、塑性指数大、压缩模量小且强度低的软土地基。混合剂处理技术的加固效果主要依赖于选择的混合剂类型及添加量，以及和土体的混合程度。常用的混合剂有石灰、水泥、粉煤灰、石膏等。具体选择哪种混合剂，应根据地基土的性质及其工程环境来确定。

混合剂处理工序主要包括土样试验、混合剂配比设计、场地预处理、混合剂调制配送、施工混合、覆土密实和养护等步骤。首先进行土样试验，明确地基土性质；然后进行混合剂配比设计，选择适合的混合剂类型和添加量；随后进行场地预处理，如清理、平整等，以保证混合剂能均匀地与土体混合；混合剂调制配送需要确保混合剂的质量和性能达到设计要求；施工混合是将混合剂与土体充分混合，在此过程中要严格控制混合比例和混合均匀性；最后进行覆土密实和养护，以保证其达到设计强度[3]。

然而应用混合剂处理技术的优点主要表现在：一是可以明显提高软土的承载能力和降低压缩性，减轻地基沉降；二是施工方便，具有良好的经济效益；三是能改善原地土的工程性质，使其趋于稳定。但也应注意混合剂可能对环境产生影响，应选择环保混合剂，并对施工过程进行严格的环境监测和管理。可见，混合剂处理技术能够通过改善地基土的性质，提高其承载力，从而保障了道路桥梁工程的质量和安全。但在具体施工中，也需要根据地质环境和工程要求合理选择混合剂，严格控制施工质量，以达到预期的加固效果。

2.4 换填加固处理技术

在道路与桥梁施工中，使用换填加固处理技术就是将强度低、压缩性大的原地土层掘除，更换为具有良好物理机械性质的材料，以提高地基的承载力及其稳定性，减少沉降变形。这种技术适用于地下水位较高、压缩模量小、塑性指数大、基础厚度大的软土地基处理。换填加固处理技术主要包括以下步骤：首先是地基前期探测，了解地下情况；然后是设计与施工，包括挖掘深度、填土类型和厚度、压实度等；接着是地基底部处理，包括土壤改良等；再进行填土压实，加强土壤强度；最后是封顶保护，防止风吹雨淋。在施工过程中，要持续监测地基变化，如沉降、滑移等，确保安全性。在实施换填加固处理技术时，需要选择具有足够承载力、良好排水性能、易压实的填土材料，通常采用砂石、碎石等。在施工中，需保证填土的压实度，亦即所填土体在压实后的密度应达到设计要求；同时，填土厚度也需要根据设计和地质条件来进行控制。当然，这种方法也存在一定的局限性，如需大量挖掘和运输材料，对施工设备有一定要求。所以，道路桥梁施工中处理软土地基采用换填加固处理技术应考虑到环境保护和经济性，并根据具体的地质情况和项目需求，选择最适合的施工方案。

2.5 水泥搅拌桩技术

在道路桥梁施工的过程中，水泥搅拌桩技术是一种广泛应用的地基处理方法。水泥搅拌桩技术，又称深层搅拌法，是通过将水泥浆液注入到地基土体中，通过搅拌机进行深层搅拌，使土体与水泥浆液形成均匀的固结体，从而提高地基的承载力和稳定性，减少沉陷并改善变形性能。这种技术适用于含水量较大，强度较低，压缩模量小，基底厚度大的软土地基处理。水泥搅拌桩技术主要包括以下几个步骤：首先是做好地质勘察，了解地下状况；然后进行设计与施工，如桩径、桩距、桩深、搅拌头的选择等；紧接着进行钻孔充填水泥浆液，然后启动搅拌设备，进行上下往复搅拌，使土体与水泥浆液充分混合；之后需要进行质量检查，确保达到设计要求；最后进行封堵处理，防止水泥浆液外泄。在施工过程中，要及时监测，以防出现滑层、冒浆等情况。水泥搅拌桩技术具有承载力高、不排土、施工速度快等优点，为道路桥梁施工提供了新的解决方案。还能大幅降低土体的液限和塑性指数，提高土体的抗压和抗剪强度，有效改善软土地基的性质和状态，从而提高道路桥梁建设的安全性、稳定性。此外，水泥搅拌桩适用范围广，既可用于新建工程，也可用于既有建筑物下加固。当然，水泥搅拌桩技术也有一些局限性，如对设备的选择和操作有一定要求，如搅拌器的速度、时间、深度等都需要精确控制。而且，如果地基土层含有大量有机物，会影响水泥的硬化强度。因此，在实际施工中要想采用该技术就应当根据地质条件和工程需求来选择恰当的方案，并不断优化施工技术，提高施工效率和质量，确保道路桥梁的使用安全[4]。

2.6 挤密法

在道路桥梁施工过程中，如果软土地基处理不当，很可能会对后续建设产生严重影响。然而挤密法是一种通过向地基土体内部插入预制桩，使得土体发生位移和挤压，从而获得紧密性的地基处理技术。这种方法适用于处理具有较厚软土层的地基，能有效改善软土沉降量大、沉降时间长的缺点，提高地基承载力和稳定性。在采取该技术方法时，首先要进行地质勘察，了解地质条件和土层分布，确保预制桩可以准确地插入软土层内。然后，挑选适合的预制桩材料和形状，常用的有钢筋混凝土广场桩或圆桩，尺寸和长度根据地基情况确定。之后，采用打桩设备将预制桩插入软土层内，桩的间隔、深度和插入速度要根据设计要求和地基情况来确定。在打桩的同时，挤密的作用使周围的土体发生位移、挤压和重塑，从而实现土体的增稠效果。此项技术的优点是施工过程快捷，对环境影响小，且结构性能好。并且挤密法采用的是物理力量进行土体位移，不需要注入其他材料，所以不会引起环境污染。并且通过拟制桩进入土体，加快了土体的排水速度，缩短了土体的固结时间，有效提高了地基承载力。然而，挤密法也存在着局限性，如地面积较大的区域，挤密法的施工周期可能会较长，并且对打桩设备的要求较高，需要具备足够的动力才能完成桩的插入。挤密法施工过程中如果打桩设备操作不当，可能会引发地面震动或噪声问题，对周边环境产生影响。总的来说，挤密法作为一种适用于软土地基处理的有效方法，在道路桥梁施工中有着重要作用。但在实际操作过程中，必须综合考虑地质条件、工程需求以及环保要求，合理选择并优化施工方法，以确保道路桥梁的安全性和稳定性。

2.7 加载法

在道路桥梁施工中，加载法，也称为重载预压法，是一种通过施加额外荷载来使软土地基发生固结，以增强地基承载能力和改善后期沉降性能的一种方法。其主要思想是利用压实土体对水分进行挤出，从而达到提高土体密实度，减小土体后期变形的目标。在应用这一方法施工时，首先施工人员需要根据现场地质勘察结果确定预加载的方法和量。然后，在软土地基表面堆积足够的土石料或其他质量较大的物品，使其产生压力让软土进行自然固结。在施加重载预压期间，应密切关注软土变形和排水情况，一旦发现异常应立即停止压实，查明原因再进行处理。这种方法的优点是简单、易操作，并且成本较低，尤其适合于地表灌溉和土石料资源丰富的地区。通过加载法可以实现对软土地基的压缩，从而提高其承载力，减少后期沉降，对保证道路桥梁建设的平稳性有很大帮助。但是，该方法也存在一定的局限性，如施工过程中需要大量的填充物，若施工现场附近无法获取足够的填充物，可能会加大施工成本。同时，这种方法对于配重和压实时间的要求非常高，如果选择不当可能导致地面产生裂缝或者出现局部沉陷等问题。此外，加载法处理速度较慢，固结时间较长，可能会影响整个项目的进度。总的来说，加载法是一种在道路桥梁施工中处理软土地基的有效手段，其原理简单明了，操作实施方便，但在项目实际应用时，各种因素都需要综合考虑，才能更好地发挥此方法的优势，以确保施工安全、高效[5]。