探究路橋工程施工中的軟土地基處理技術

游俊

摘 要：“百年建筑，始于基礎”，想要構筑物質量達到使用壽命，工程質量管理尤其重要。而公路、橋梁地基處治效果將是工程質量的最基礎保障。廣東地區的軟土地基問題尤為突出，如何選用適宜的處治方案，我們需結合地質條件、施工環境、經濟性進行施工方案的比對。

關鍵詞：路橋工程;軟土地基;施工技術;應用要點

作為路橋工程的組成部分，路基的施工質量對路橋工程整體施工質量有較大影響。尤其是在面臨一些軟土地基的建設項目中，建設單位要十分注意，因為軟土地基很可能由于路橋建造重力而出現沉降現象，這就需要參建單位將實際情況與自身經驗相結合，制定適宜的軟基處治方案，從而保證路基穩定，構造物不發生不均勻沉降，才能確保工程質量。在此筆者以潮惠、龍懷項目的施工監理工作經驗，淺析軟土地基處理技術要點，各種處治方案適用性，與大家共同探究。

一、軟土地基的特點

軟土是沉積在海濱、湖沼、山谷和河谷灘等地區的一種天然富含水、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。軟土地基的材料結構、物理力學性質有以下基本特征：1、高壓收縮;2、抗剪強度較低;3、低滲透性;4、觸變性;5、非均質性等。

二、路橋工程施工中的軟土地基處理技術要點

路橋工程軟土地基處理形式主要有：換填、排水固結、路基樁基礎。通過地基處理，達到以下一種或幾種目的：1、提高地基土層的承載力;2、降低地基土料的壓縮性;3、改善地基土層的透水性;4、改善地基土的力學性能;5、改善特殊土不良特性。

地基處理方案的確定可按下敘步驟進行：1、收集工程質量控制指標、水文、地質資料和基礎勘察資料;2、根據地形、地質、水文條件，結合結構類型、荷載大小和使用要求，初步選擇了幾種地基處理方案或復合處理方案;3、根據安全可靠的原則，施工方便，經濟合理，初步選擇各種地基處理方案，因地制宜，采取最佳的處理方法。值得注意的是，每種方法都有其適用范圍、局限性、優缺點。沒有一個解決方案是通用的。如果需要，還可以選擇由兩種或兩種以上地基處理方法組成的綜合方案;4、在選定的地基處治方案中，需選擇具有代表性場地先進行試驗工程，來驗證設計參數和處理效果。不能滿足設計要求的，需查明原因，采取措施或修改方案，使其滿足設計要求。地基土層是復雜多變的，需要有經驗豐富的工程技術人員參與地基處理方案的確定，并邀請專家參加重大工程的方案選定。必要時，應成立監測組，對路基沉降及位移等監測指標進行監測，實行動態設計?，F今有一些項目，由于施工單位經驗不足、過于考慮經濟效益，加上地質勘察資料不準確，許多方案不合理、浪費，甚至導致路基失穩。

（一）真空預壓法

真空預壓法：在軟土中設置垂直塑料排水帶或砂井，將砂層敷設在其上，然后用膜覆蓋密封，通過空氣抽吸使膜內的排水帶和砂層處于部分真空狀態，從而去除水分的方法。加速土體預固結以減少地基的后期沉降。施工要點：1、在軟土層上部設置完整的砂墊層作為水平排水層，砂墊層的排水口應設置在恒定水位以上。2、在水平排水墊層中間安裝濾水管，在條形濾水管敷設過程中，應選用優質鋼管或優質塑料管，濾孔直徑應控制在8mm～10mm之間，孔間距為5cm。3、大面積鋪設PVC密封膜時，至少鋪設2-3層，以保證真空預壓密封良好。4、真空管路安裝時，應保證管路連接的嚴密性。5、抽真空時，需要打開離心泵。為了快速排水，必須大幅度提高密封膜的真空度，使密封膜的真空度保持在80kPa以上。6、施工中必須充分觀察離心泵、密封膜和真空管路?？山柚谶h程監測技術，隨時了解真空度、地表總沉降、土層深度沉降以及土層中各層孔壁比的變化。7、根據監測資料，對路基采用薄層輪換的方式認真填筑，注意填筑速度，避免路基失穩。8、真空預壓過程中，路基周邊區域會發生水平變形，在施工區邊界約10m處經常出現裂縫。因此，在建筑物附近的施工中，應注意地基的水平變形對原有建筑物的影響。

優點：1、除了垂直壓縮外，土體也有側向收縮，不會引起側向擠壓。特別適用于超軟土地基的加固處理。2、膜下真空度一般可達600mmhg，等效荷載80kPa，相當于4.5m的填土荷載，減少預壓填筑的工程量，降低了成本。3、真空預壓荷載施工時不會引起地基失穩，在施工過程中可以人為控制荷載率，加固速度快，工期短。4、施工機械設備簡單，操作方便，施工方便，運行效率高，加固成本低，適用于大型地基加固，易于推廣應用。5、施工中不產生噪聲、振動和環境污染的問題。6、適用于窄斷面和近邊坡的地基加固。

（二）地基挖填換土施工技術

在道路橋梁工程的基礎施工中，工程項目淺基礎（<3m）的土體質量不足以滿足地基承載力的要求，因此可以采用換填法進行地基處理。置換方法是在地基范圍內挖除不適用土，回填滿足要求的材料，以保證地基的穩定性和承載力達到設計要求。在不同的項目中，有必要根據地理環境特點，根據工程建設的需要調整和完善置換方法，以保證工程質量的最優化和經濟效益的最大化。

優點：施工簡單、速度快、基底質量可直觀判斷。換土后的土層與原土相比，具有承載力高、剛度大、變形小、水穩定性好等優點。

（三）砂墊層法

在軟土地基恒定水位以上鋪設砂墊層的過程中，必須科學地控制鋪設厚度。同時需根據路堤高度、基底軟土層厚度及其壓縮系數計算鋪設厚度。一般厚度控制在0.5m～1.0m之間;其次，當軟土層固結時，砂墊層可作為上部結構必要的排水層，可有效縮短軟土層固結時間，降低路基內部水位。一般情況下，應設計梯形砂墊層，選用粒徑不均勻系數小于5，級配良好的粗砂和中砂為材料，控制含泥量<5%。鋪砂墊層時，要均勻攤鋪，可有效防止集中荷載的發生。墊層需確定截面的合理厚度和寬度。對于墊層，要求有足夠的厚度替換可能被剪切破壞的軟土層，并有足夠的寬度防止墊層向兩側擠壓。對于排水墊層，除了一定的厚度和密度以滿足上述要求外，還需要形成排水面及排水通道，排出地下水，促進軟土層的固結，提高其強度，滿足地基承載力的要求。

（四）高強度夯實技術分析

目前高強度夯實軟土地基在軟弱地基處治中常用。一般來說，過去軟土地基處理時，施工人員大多采用強度較低的壓實法，但在后期的實踐中發現，這種方法不能提高軟土地基的抗壓性能。如果科學運用高強度擊實技術，可以有效地解決傳統處理方法中存在的壓實度不夠的問題，從而使軟土地基更加密實、堅實，從而提高軟土地基的處理效果。

優點：可用于路基壓實，如臺背、涵邊、沖溝、溝槽、臺階、邊坡的補強壓實。在高強度機械力作用下，可引起土層的剪切變形，提高密實度，從而提高地基承載力。具有施工設備簡單、處理速度快，費用低的優點。

（五）土工合成材料

土工合成材料是土木工程中合成材料的總稱。作為一種土木工程材料，它是以合成聚合物為原料，制成各種產品，放置在各種土體的內部、表面或之間，形成一種加筋補強、加固或保護土體的作用。

（六）水泥攪拌樁

水泥攪拌樁適用于無法正常固結的腐殖土、淤泥質土、淤泥質黃土、飽和黃土、粘性土、飽和松散砂土等較深的基底處理。水泥土攪拌樁基礎采用水泥作為固化劑，將泥漿或薄霧粉噴入軟土中，通過深層攪拌機進行鉆孔、攪拌，迫使水泥、軟土等固化劑在深基礎中就地混合，使水泥和固化劑噴入軟土充分攪拌混合形成的支撐樁。在軟土中，通過一系列物理化學反應形成抗壓強度，水泥土樁和樁的完整性和水穩定性遠高于土的強度，復合地基由樁間土和樁間土共同組成。水泥土攪拌樁按噴水泥漿或水泥粉可分為濕法和干法。加固深度為：處治深度不能小于5m不經濟，其中濕法<20米，干法<15米。

施工要點：1、選用水泥攪拌樁作為成套產品。施工機械應標明明顯的進尺，并配備全自動計算機記錄系統，控制水泥攪拌樁的深度。嚴禁使用無管道壓力表和測量裝置的設備，鉆孔直徑不得小于設計樁徑;2、成品樁頂應高出設計標高50cm，用樁頭切割機水平切割樁頭;3、攪拌樁應配備泥漿容積記錄儀，其深度計、流量計、電流表、電壓表、壓力表等均由國家計量部門校準，每個攪拌樁應配備兩個泥漿攪拌器，容積不小于0.5m3，攪拌機主軸轉速不低于60rpm;4、當地質變化和樁長需要調整，樁端需進入硬層深度≥50cm;5、水泥漿的混合時間不少于4min，混合均勻后，應對泥漿進行篩分，泥漿池內水泥漿應連續攪拌，泥漿不得超過4H;6、樁位偏差小于50mm，垂直度偏差不小于1%;7、攪拌時需采用四攪四噴法。

優點：在樁身中，原土和水泥用量最大，對地基土無橫向壓縮作用，對周圍建筑物的影響小，設計靈活，可合理選擇固化劑。根據設計要求，樁身強度可通過復噴達到，是其它樁型不具備優勢;施工噪音小，無振動，無污染，可在城區及密集建筑物內施工;加固后土體基本不變，不會對軟弱下臥層造成附加沉降，成本低，工期短，效果好。

（七）預應力混凝土管樁

在地質條件不好、地基承載力小的情況下，可采用樁基礎來處治。管樁從地面打入地下，上部荷載由樁基礎傳遞至高承載力的土層。如果下層承載力很高的土層，樁基礎與周圍土體的摩擦也可以用來支撐上部的重量。沉樁方法有錘擊法、靜壓法、振動法、噴水法、鉆前法、中挖法等，其中靜壓法最為常見。

施工要點：1、采用靜壓法時，應根據施工現場環境、工程地質條件和樁基設計要求合理選擇配重，壓力機設備應具有荷載反力讀數系統。一般采用保壓施工方法，保壓夾具應避開樁身接頭位置，保壓應根據當地工程設計經驗確定。但薄壁管樁應采用頂壓法施工時，需在樁帽或給樁機與樁之間加設彈性襯墊。在頂部壓力時，壓力應小于樁身材料的軸向抗壓強度的設計值。2、采用錘擊法時，控制錘擊應力時，錘擊壓應力不大于混凝土抗壓強度設計值，錘擊拉應力不大于混凝土抗拉強度標準值與混凝土有效預壓應力之和的1.3倍。當控制錘擊總數時，在合理選擇錘擊的條件下，PHC樁單樁錘擊總數不超過2500，PC樁錘擊總數不超過2000。樁末端每米擊數：PHC樁不超過300，PC樁不超過250。樁帽與給樁機及樁周間隙5mm-10mm。樁帽、送樁器與管樁配合成筒體。樁帽內徑應比樁徑大10-20 mm，深度300-400 mm，并設有通風口，具有足夠的強度、剛度和沖擊力。在打樁過程中，宜采取排氣、排水、涌土處理等措施。樁身、樁帽、給樁機、樁錘應在同一中心線上，防止偏差。打樁宜采用重錘、低錘擊，起降距離宜小，待樁身穩定到一定深度后，再按要求進行落樁。每根樁應一次連續打到底，并連續進行擴樁和送樁，以盡量減少中間停樁時間。3、管樁外觀質量和尺寸的允許偏差應符合《先張法預應力混凝土管樁》gb13476-2009的有關規定。管樁應提供出廠檢驗報告和樁產品合格證。4、混凝土達到設計強度后，常溫常壓蒸汽養護停止7d，室溫高壓蒸汽養護停止1D后進行沉樁。5、沉樁時，樁身應垂直。第一節樁插入地面時，其垂直度偏差不超過0.3%，整樁垂直度偏差不超過0.5%。樁端進入硬土層時，嚴禁采用移動樁架等強行回拉的方法進行糾偏。超過偏差時，必須及時調整，但不得使樁身開裂，必要時應拔出并重新插入。不允許采用強拉法快速糾偏，將樁身拉開并折斷。6、擴樁采用鋼板端板焊接法。擴樁時樁頂高出地面0.5-1.0米。擴樁前，先加定位板，然后將樁的上段吊在樁的下段頂板上，樁的上下段用定位板連接。如果接縫處有間隙，應采用楔形鋼板填充焊牢。

優點：1、預應力混凝土管樁產品系列化、市場化，可快捷地購買。2、離心技術具有效率高、成形質量穩定、強度高等優點。3、采用預拉伸離心技術節約資源。4、施工周期短，樁長調整方便，對環境無污染和劇烈振動。

（八）水泥粉煤灰碎石（CFG）樁

它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂、水按一定比例均勻混合而成的高粘結強度的樁，樁間土和墊層共同形成復合地基。CFG樁可用于加固30～50m軟土地基。復合地基承載力大大提高，具有沉降小、穩定性好的特點。根據施工工藝的不同，可分為擠土型（振動沉管法施工擠土型）和非擠土型（螺旋鉆施工非擠土型）。CFG樁施工前應核對地質資料，結合設計參數選擇合適的施工機械和施工方法;CFG樁成樁采用振動沉管灌注法。選用的原材料應符合設計要求，并按有關規定進行檢驗。按設計要求進行室內配合比試驗，選定合適的配合比。打樁機的管道內徑必須大于設計直徑。打樁機塔架上應有明顯的進尺標志，以供檢查。

1、振動沉管灌注施工：

①振動下沉至設計深度。沉管過程中每1m記錄一次電流表電流和土層變化。②用攪拌機拌制水泥、粉煤灰、碎石混合料，并檢查其坍落度。坍落度和攪拌時間應根據工藝試驗中確定的參數進行控制，混合時間不得少于一次?；旌狭先牍芤淮?，在打樁試驗中確定數量，投料后保持振動5-10秒。③根據試樁確定的參數控制拉速。當管道被拉起1米時，振動應保持5秒。當管道距地面2米時，應減速一半，每米振動10秒，以保證樁頭質量。拉拔過程中不允許反向插入。當上述材料不足時，在拔管過程中應在時間和空間上增加材料。不允許先停拉后下料，將管子均勻地拉至樁頂。施工樁頂標高應高于設計標高50cm，浮漿厚度不大于20cm。④樁頂用濕粘土密封。

2、長螺旋鉆管內泵壓混合料灌注施工：

①鉆至設計深度后停止鉆進。②水泥、粉煤灰、碎石混合料拌合，檢查坍落度。坍落度和混合時間應根據工藝試驗確定的參數進行控制。將混合料泵入管道，泵入量以試樁確定的數量為準。不要停泵等料。在鋪設管道之前，管道中的混凝土應與進料口齊平。管道敷設時，應連續向管道內摻入混凝土，并隨時檢查管道內混凝土的高度，確保管道內混凝土高出施工面2m以上。③根據試樁確定的參數控制拉速。當管道被拉起1米時，振動應保持5秒。當拔管距地面2m時，應將速度降低一半，每米保持振動10秒，以保證樁頭質量，拔管至樁頂。施工樁頂標高應高于設計標高50cm。

在CFG樁施工和成樁過程中，每班次制作28d強度試件。樁基28天后，應及時進行單樁完整性、承載力或復合地基承載力檢驗，確保承載力滿足設計要求。在施工過程中實現了全過程圖像系統。監理人檢查樁號、排列形式及間距、樁長、樁頂標高及直徑、墊層厚度及密實度，并保存過程驗收圖像資料。

優點：①適應性強：樁型適用于粘土、粉土、填土等土質，可在軟土、流沙層、砂礫石層、地下水等復雜地質條件下形成。②樁身質量好：由于混合料從鉆桿中心壓入孔內，具有密實、無斷樁、無縮頸等特點，對樁孔周圍土壤具有滲透壓實作用。③單樁承載力高：由于該孔采用連續壓漿和超流態混合護壁形成，可穿透和壓實樁孔周圍的土，提高樁周土的側摩阻力，使樁具有較強的承載力、抗拔力，水平阻力，變形小，穩定性好。

（九）塑料排水板

塑料排水板又稱塑料排水帶，有波浪式、口琴式等多種形狀。中間是擠出塑料芯板，是排水帶的骨架和通道。它的橫截面是平行的。兩側用非織造土工布包裹作為過濾層。芯帶起支撐作用，將濾層滲入的水向上排出。它是一種很好的飽和粘性土和淤泥和沖積層等雜填土的垂直通道，采用排水固結法進行軟基處理，大大縮短了軟土地基的固結時間。塑料排水板用插板機插入軟土地基。在上部預壓荷載作用下，軟土地基中的孔隙水從塑料排水板排出到上部鋪設的砂層或水平塑料排水管，然后從排水通道排出，以加速軟土地基的固結。施工要點：1、驅動機定位時，管靴與板位標記的偏差應控制在±70mm以內。2、套管在安裝過程中應隨時控制其垂直度，其偏差不應大于±1.5%。3、塑料排水板的設置標高必須嚴格按設計要求控制，當發現地質條件變化不能按設計要求進行設置時，及時與現場監理人員聯系并征得同意后，方可變更設置高程。4、設置塑料排水板時，嚴禁扭結、折斷或撕破濾膜。5、打設時，回帶長度不超過500mm，回帶數量不超過整定總數的5%。6、切割塑料排水板時，砂墊層以上外露長度應大于0.5m.7、檢查各板施工情況，當達到驗收標準時，可移機施工下根，否則應補打。8、施工過程中應逐項自檢，并按要求做好塑料排水板施工原始記錄。9、塑料排水板被打入地基應為全板。長度不足需接板。10、一個區間塑料排水板驗收合格后，及時施工砂墊層，塑料排水板需埋入砂墊層內。

優點：1、濾水性能好，排水順暢，排水效果有保障。2、該材料具有良好的強度和延性，能在不影響排水性能的前提下，能適應地基的變形。3、排水板的斷面尺寸小，排水板施工時基礎擾動小。4、可在超軟地基上進行插板施工。5、施工速度快，工期短。每臺插板機每天可插板5000m以上，成本低于袋裝砂井。

（十）袋裝砂井

袋裝砂井是將松散的砂裝入化纖織物制成的細長袋中，并嵌入軟土中作為垂直排水體的一種方法。適用于各種軟土地基的排水固結，特別適用于深厚軟土地基的排水固結，特別適用于大厚度飽和軟土和填土地基的處理。施工要點：1、沙袋應裝滿干砂，飽滿率>95%。2、砂井定位準確，平面井距偏差不大于井徑，垂直度不大于1.5%;3、砂井深度不小于設計要求，砂墊層埋深不小于0.5m。導管內徑應略大于砂井直徑，并在砂袋入口處導管口處安裝滑輪，避免砂袋摩擦破損。填砂用聚丙烯編織袋應長期防曬。

優點：含砂量小，連續性好，可減輕施工設備重量便于移動，簡化施工工藝，提高打砂井效率。與塑料排水板、粉噴樁、管樁、水泥攪拌樁相比，具有結構簡單、成本低的顯著優點。

三、結語

綜上所述，軟土地基處治是當前公路工程建設中的一個共同的命題，它處治效果將直接影響到整個工程的質量。因此，必須高度重視，制定切實可行的處理措施，為后續的施工打下堅實的基礎。選用合適的地基處治方案可確保路面、橋梁的使用壽命及行車安全。

參考文獻：

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