道路桥梁建筑施工的软弱地基处理方法

刘聚元 张华楠

（中国水利水电第十一工程局有限公司 河南郑州 450000）

软基处理技术对于公路桥梁工程施工来说较为常见，且软基处理技术手段也非常多，软土地基处理的质量会对路基基础承载力产生很大影响，在道路桥梁项目软土路基处理之中，必须与实际的地基情况、公路性质、四周环境之类因素进行结合分析，要充分考虑到各方面处理技术手段的优点与不足，使工程施工质量得到保障。各类地基处理手段的有效应用以及普及可以推动我国道路桥梁行业不断发展。

1 软弱地基基础概况

软弱地基主要指的是由冲填土、杂填土、淤泥、淤泥质土以及其余土层所组成的地基。由压缩性较高、承载能力较弱以及含水量较大的淤泥沉积物还有内含少量腐殖质构成的土，称为软土，其中软土主要包含泥炭、淤泥以及淤泥质土。依据沉积的环境进行区分，我们能够将软土具体划分成下列四种：河滩沉积、沼泽沉积、滨海沉积以及湖泊沉积。通常而言，软土主要具备下列几个特征：①软土的密度较低、含水量较高、压缩性较强、强度较低、灵敏度适中、透水性较低。软土含水量大约处于44～50%的范围内，其空隙要超过1.0，而强度处于10～30kPa之间，灵敏度处于4～8的范围内，压缩系数处于0.5～1.0MPa之间，塑形指数是二十左右。因此，软土的排水固结极为缓慢，且压缩沉降量非常大，稳定性不是很强。②具备一定结构性，结构性形成会伴随孔隙水成分、沉积年代、矿物成分以及沉积环境而存在差异，通常而言，软土具备结构性特征，软土结构性的强弱，能够依靠视超固结比表示出来，结构性由于可以使得土骨架刚度提升，所以，其力学特性以及应力水平存在密切联系，如果应力水平高于某临界值之时，软土结构性就要受到破坏，这就造成力学性质不断恶化，而且这种恶化问题在很短时期是不能有效改善的，具有不可逆特征。如果应力水平比较低，土就会展现较为优良的力学特性。而除了上述特征以外，结构性粘土具备剪胀性特征。③冲填土。其属于一种人工填土，从河底取土之时，运用泥浆泵将装到泥驳船中的泥砂，与定量水来混合，制成浓度一定的泥浆，之后借助输泥管将其运输至填土区中，这里必须说明，填土区四周必须设置围堤而且安装了排水挡板，将其运输至填土区以后，通过沉淀排水，就变成冲填土。素土回填和冲填土是存在差异的，冲填土存在规律性，工程性质与冲填手段，土料，冲填过程，冲填后排水固结的条件，冲填的龄期与冲填区面貌之间存在密切联系。

2 软弱地基对于道路桥梁造成的影响

2.1 沉降量较大

因为路面软弱地基土路面在施工之前没有有效固结，软弱地基没有经过处理，进行使用的时候，因为路面基础会施加一定压应力，导致路面使用之时出现的沉降不断累积，到达一定程度之后便会导致路面净空，在底部出现淤塞以及积水问题。更严重情况，底部土体还可能造成剪切破坏，出现较为严重的沉降问题，路面的使用功能就会消失，路面以及路基同样伴随受到相关损坏。

2.2 纵向的不均匀沉降导致路面的中部凹陷问题

依照相关路面基底土压应力有限单元法的计算数据，基底的压应力不断增大，如果软土路面地基的处理方法不当，由于沉降累积与路面，路面中部的沉降差距提升，道路中间低、两侧高的问题就会愈加显著。这样路面净高就会下降，就导致路面中部出现积水以及淤塞问题。

2.3 节段错台

路面邻近节段有不均匀沉降问题而出现错台，通常情况错台不显著，不会影响到使用，然而在软土地基中所修建道路的此类问题可能严重很多。因为路面的纵向受力不够均衡，就造成临近两段基础在软土地基上的压应力不够均衡，导致临近两段沉降值不够均匀发生错台。道路路面于沉降缝位置临近两节分别在不同的土质基础上，由于基底的压力，不同的土质就会展现不同压缩性，而两节沉降量便存在差异，继而造成两节段的错台问题。

2.4 路面结构自身破坏问题

因为地基不均匀沉降问题，造成路面附加应力提高，附加应力到达一定水平就会使得路面结构自身开裂，如果由于路面地基变形问题导致路面节段间的边角发生刚性接触，就会使得应力过于集中出现局部破坏问题。

2.5 路面建筑破坏

因为在路面设计以及施工过程中，路面建筑物基础处理常常容易疏忽掉，所以非常容易导致路面建筑物病害与路面自身相比更易处理，不过维修费用会提高，对使用功能产生影响，更有甚者导致路基的局部由于没有建筑支撑出现小范围坏损。

3 软弱地基的处理手段

现今施工过程之中，软弱地基的处理，通常要依照软弱土地基具体特征，实施加筋、碎石桩、管桩、深层密实、排水板以及换填土之类的技术方法进行处理，详细介绍如下文所示：

3.1 塑料排水板加固

塑料排水板加固手段，指的是借助机械设备将塑料排水板都插入深度不同的软土层之中，再借助预压荷载原理，这样软土地基水就顺着塑料板往上渗入，而且会进入砂垫层之中，继而实现软土地基的加固，从而进一步增强地基承载力，此种加固手段属于一种新工艺、新技术手段，最近这些年，这种技术已经广泛应用到水上项目，而且由于技术手段不断发展，排水板的打设深度不断增加，运用这种手段加固效果比较好，而且造价非常低，技术施工的手法很简单，经验比较丰富，所以，深受工程施工单位喜爱。

3.2 深层密实法

这种方法指的是采取挤压、振动、爆破以及夯击手段，针对软弱地基展开振实以及挤密操作，此类手段和浅层加固手段之间存在差异，不但所运用施工设备不同，而且能够让软弱地基密实深度范围进一步增加。

3.3 换填土法

如果软弱土地基承载力出现变形进而不能适应设计要求，而且软弱土层厚度较小的时候，我们能够采取换填土手段，具体就是将基础底部软弱土层的全部以及部分挖除掉，之后利用强度比较高的砂进行换填，而且要保证到达规定密实厚度。此类手段通常用于公路构筑物地基处理之中，通常状况，利用重锤夯实，又或是借助机械碾压，利用平板振动，以上措施都能够用于实垫层施工，依靠这些手段不但能够加固地基表层土，而且可以对分层回填土有效处理。采取换填土加固手段，依靠土中的附加应力分布，让垫层可以有效承受上部的较大压力，较小压力最终依靠软弱层来承受。换填土法大多应用在杂填土地基、暗沟、素填土、淤泥以及淤泥质土中。

3.4 动力固结法

动力固结法还称作强夯法，借助8～20m落距，采取8～30t重锤，来对地基土施加强大的冲击力，在地基之中可以形成冲击波以及动应力，实现地基土的压密与振密，进而实现地基土的加固。最近这些年，因为出现动力固结置换法，且此方法是依靠夯击方式，将碎石与矿渣之类的材料，利用强大动力将其挤入到地基中，而且在地基中形成碎石墩，进而形成了符合地基，有效提升地基承载力，使沉降问题得到改善。

3.5 管桩加固法

在桩基工程之中，在工程现场进行钢筋混凝土管桩浇注，这属于之后出现的桩型。此种方法依靠桩筒内部和土体之间的结合，整桩以及土体摩阻力就得到有效提高，从而单桩承载力也会提升。这种方法具有较好的耐久性，并且承载力较高，施工速度快，效率较高，成桩的质量可以得到保障，有较强的经济性，不但能够起到环保作用，而且适合用于土层之中。

3.6 碎石桩法

碎石桩法还称作碎石桩加固法，指的是采取水冲、振动以及冲击的手段，在软弱地基中成孔，之后将砂与碎石挤压到孔中，这样，因为形成大直径的密实桩体，而且此状体是由砂体组成，碎石桩、砂桩以及砂石桩统称砂石桩，砂石桩和土一起构成复合型土层，将此土层视作持力层，进而使地基承载力有效增强，极大缓解变形问题。这类手段适合用于填土、黏性土、素填土、松散砂土以及粉土地基中。早期阶段，砂石桩法通常会用于挤密砂土地基中，而由于科学技术持续发展，尤其是后来出现高效能的专用设备，得到了极为广泛地应用。

3.7 加筋技术

在边坡中进行人土锚的打设，又或是在人工填土挡墙以及路堤上进行尼龙绳、钢带以及钢条等土工合成材料的铺设，这就使加筋技术。此类人工复合型土体，既具备抗剪、抗弯、抗拉以及抗压功效，而且可以有效增强地基承载力，使得地基稳定性进一步增强，可以缓解沉降问题。

4 某公路软地基的处理

4.1 项目概况

某路段地处山地丘陵区和平原区域的交界地带，勘察路线要跨越河流，该地地貌属于单元滨海浅滩，其受到河流影响，部分冲沟发育，其微地貌较为复杂。工程路线长度为28.1km，沿线的年平均气温为10℃，全年的平均降水量大约为498mm，周围海域属于不规则性半日潮海区。依据一级公路标准规划，路基地处浅海滩，路基处理属于本工作中的技术难题之一。

4.2 道路路基设计

桥头路段以及挡墙基础的软基处理规划：

（1）在桥头区域，为了使桥头不均匀沉降问题得到控制，此项目桥头30m的范围采取桩身直径为0.6m，双向水泥搅拌桩完成地基加固。

（2）桥台台后的地基处理范围是30m，将耕植土清理干净，并且还要将场地整平。台后的第一排水泥搅拌桩中心至桥台外端钻孔灌注桩的中心间距是2m。台后30m范围内水泥搅拌桩打穿。

（3）地基的软弱层间距在1.3～1.5m的范围内，采取梅花状形式布设，复合地基的承载力要保证超过100～120kPa。地基处理宽度是全路幅。

此项目属于软土地基路段，公路沿线项目地质比较差。而为了确保道路使用功能的正常，使路基沉降问题得到控制，依据《公路路基设计标准》（JTGD30-2004）中的要求设计，其技术要求如下：

工后沉降的基准期为15年；

一般性路堤处小于等于0.3m；

工后沉降，桥台和路堤临近位置小于等于0.1m。

针对本路段软弱地层处理采取竖向排水系统，将地基原本的排水边界条件改变，依靠排水系统使孔隙水增加的排除方法，减少排水的距离，依靠路堤填筑荷载的作用，使地基土排水固结的速度提高，减少加固的时间，让地基土固结压力能够迅速提升。竖向的排水体要采取塑料排水板。详细的设计处理手段为，运用平均长度为6.4m的塑料排水板与两层土工格栅，其中预压荷载就是路堤自重。

5 软弱地基处理技术发展重要性分析

在我国的沿海、沿湖以及沿江地区软土地基的分布非常广泛，对于道路桥梁项目施工来说，软土地基常常会为工程施工造成一定影响，若是对于此方面问题不够重视，就会造成更多的影响。例如：路基滑移与开裂问题，路面的起伏不平，道路桥涵通道人工构筑物的跳车颠簸问题。地基处理主要的目的就是依靠加筋、动力固结、排水板、深层密实、管桩加固、换填土以及石桩夯碎之类技术手段实现地基加固，进而使地基土的剪切性、振动性以及压缩性得到优化，让地基可以满足道路桥梁项目施工标准。现今，以上技术手段都属于我国道路桥梁建设项目中应用较为广泛的。而且有关柔性基础地基承载力特征与公路路基地基的破坏机理，目前已经形成公路路基与桥涵地基承载力评估手段以及分类体系，此项目工程在公路路基与桥涵地基破坏形式与承载力确定等方面也不断朝着全球领先水平发展。

6 结束语

总的来说，我国沿海、沿江以及沿湖区域，软土地基分布是非常广泛的，所以，道路桥梁工程施工过程之中，软弱地基就会为施工造成较大困扰，若是对于软弱地基不能进行合理处理，就会导致严重的后果出现，比如：路基的滑移与开裂问题，通道桥涵会存在跳车颠簸的问题。比如：江苏宁连公路，便是由于软弱地基出现沉降问题，桥头发生错台，道路发生开裂问题，所以，长时间以来一直进行修补。进行地基处理，目的就在于借助排水固结、加筋、夯实以及置换等手段实现软弱地基的加固，最大程度地增强地基土的振动性、剪切性以及压缩性，使特殊地基特性得到改变，进而让有效适应道路桥梁施工要求。除了上述几类手段之外，我国的软弱地基处理手段还包含化学加固法、排水固结法以及加筋土挡墙法等等，且这些手段在桥梁道路项目建设之中同样得到广泛应用。由于现今科学技术不断发展，我国针对道路路基以及桥涵的承载力作出评价和分类，且建立了有效的评估体系，水平也已经达到了先进水平，这些都为道路桥梁工程建设贡献了很大力量。