朱詠梅

（山東省單縣湖西路橋建筑有限公司，山東 菏澤 274300）

0 引言

軟土地基是公路橋梁工程施工中常見的一種地基形式，具有壓縮小、承載力小、含水量大、透水性差等特點(diǎn)，難以滿足公路橋梁施工的要求，需要進(jìn)行科學(xué)有效的處理。不同地質(zhì)條件，不同橋梁工程使用的軟土地基施工處理技術(shù)也不相同，這就需要結(jié)合工程特點(diǎn)，和所在區(qū)域的地質(zhì)水文條件，采取有針對(duì)性的處理技術(shù)。但目前我國很多公路橋梁工程在施工中，并沒有高度重視這一點(diǎn)，致使公路橋梁投入使用不久，就出現(xiàn)了不均勻沉降、結(jié)構(gòu)裂縫、結(jié)構(gòu)變形等質(zhì)量問題，不但無法發(fā)揮出橋梁工程的作用，而且不利于保障車輛行駛的安全性?；诖?，開展公路橋梁施工中軟土地基施工處理技術(shù)的分析研究就顯得尤為必要。

1 軟土地基施工處理的重難點(diǎn)

軟土地基的承壓能力比較差，一旦受到外部壓力，就會(huì)出現(xiàn)不同程度的變形，因此，在公路橋梁施工中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一系列問題，為工程施工帶來阻礙，軟土地基施工處理的重難點(diǎn)主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：

（1）含水量大，淤泥多。軟土地基的含水量普遍都比較大，通常在34%～72%，很多軟土地基中土層甚至處于流動(dòng)水體的上面。在處理中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)比較多的淤泥，很多大型機(jī)械設(shè)備無法到達(dá)施工現(xiàn)場，影響施工進(jìn)度。

（2）滲水能力差，固結(jié)速度慢。軟土地基含水量大，滲水能力差，這就導(dǎo)致軟土地基在進(jìn)行加固處理中，在進(jìn)行外部加水時(shí)，不會(huì)吸收更多的水，固結(jié)速度非常慢，影響公路橋梁地基的穩(wěn)定性。此外，在軟土地基中還含有大量的有機(jī)質(zhì)，容易引起通水管道堵塞，進(jìn)一步降低排水的速度，隨著時(shí)間的增加，會(huì)出現(xiàn)大面積軟土，引起不均勻沉降。

（3）壓縮性大，容易發(fā)生塌陷問題。在軟土地基中含有大量水，在施工中需要通過壓力將水分排出，但在壓力的作用下，會(huì)導(dǎo)致軟土地基被快速壓縮。如果不采取有效的解決措施，會(huì)引起土層下陷或者是出現(xiàn)漏洞。

2 公路橋梁軟土地基處理中常用的技術(shù)

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的大環(huán)境下，很多高新技術(shù)、高新設(shè)備被廣泛應(yīng)用到軟土地基中，使得軟土地基處理技術(shù)愈發(fā)多樣化，就目前發(fā)展現(xiàn)狀而言，常用的軟土地基處理技術(shù)有以下幾種。

2.1 砂墊處理技術(shù)

砂墊處理技術(shù)是目前軟土地基處理中常用的技術(shù)，主要的做法為在軟土地基的頂部鋪設(shè)一層厚度在60～100cm 的砂墊層，以提升軟土地基表面的強(qiáng)度，并在底部形成排水系統(tǒng)。此種處理方法能夠有效提升地基的強(qiáng)度，彌補(bǔ)軟土地基抗剪強(qiáng)度不足的問題。其主要機(jī)理是通過物理力學(xué)性質(zhì)比較好的巖土材料，如砂、碎石、素土等，來置換全部或者部分軟土地基。換填之后的地基就可以作為公路橋梁施工基礎(chǔ)的持力層，從而達(dá)到提升基礎(chǔ)承載力、穩(wěn)定性、強(qiáng)度的效果。砂墊層處理技術(shù)，最顯著的優(yōu)勢是能夠有效提升地基的總體承載力，減少地基的不均勻沉降值，并加速軟土地基中的排水速度，以免地基發(fā)生凍脹問題。具體的墊層厚度應(yīng)為軟土地基自重力和附加應(yīng)力的和，換填厚度要嚴(yán)格控制，通常在50～300cm，因?yàn)殡S著換填厚度的增加，施工難度、施工成本也會(huì)提升。但如果太薄，又不能達(dá)到良好的換填效。砂墊層換填的底面寬度必須滿足軟土地基應(yīng)力擴(kuò)散的要求，因此，墊層頂面的寬度要比墊層底面的寬度略大一些。

2.2 粉體攪拌處理技術(shù)

利用特殊的設(shè)備將強(qiáng)化加固粉狀物料通過傳輸壓縮、強(qiáng)制拌和等方法，和軟土地基充分混合，讓加固粉狀物料和軟土地基進(jìn)行一系列的物化反應(yīng)，形成具有一定強(qiáng)度的復(fù)合樁基?；蛘呤峭ㄟ^淤泥土、雜填土進(jìn)行加固處理，此種方法可有效降低處理的成本，改善軟土地基處理效果。而且粉體攪拌軟土地基處理技術(shù)在應(yīng)用中，用到的機(jī)械設(shè)備體積小、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、操作方便，施工現(xiàn)場清潔，不但造成環(huán)境污染，既能有效改善軟土地基的性能，提升軟土地基的強(qiáng)度，而且綠色環(huán)保，非常契合現(xiàn)代化公路橋梁工程軟土地基處理的要求。此外，從粉體攪拌處理技術(shù)的原理上看，可直接從基礎(chǔ)中吸收一定數(shù)量的水，可有效避免側(cè)壓力過大問題，更好的保證軟土地基處理效果。

2.3 排水固結(jié)處理技術(shù)

排水固結(jié)處理技術(shù)也是目前軟土地基處理中常用的方法，按照施工材料的不同，可分為中砂排水固結(jié)處理和粗砂排水固結(jié)處理兩種。主要是用底部裝有嵌入式的鋼管樁靴伸入到土壤中，對(duì)軟土地基進(jìn)行從上到下的分層壓實(shí)，邊壓實(shí)，邊拱起鋼管柱，直到鋼管柱中裝滿砂子為止，就能形成砂井。讓軟土地基中的水逐步匯流到砂井中，降低軟土地基含水量，提升密實(shí)度。在粘性土施工可采取打入木樁的方法，擠壓土層，打入到一定深度之后，將砂礫填入到洞中形成砂樁。由于在軟土地基中含有大量的水，對(duì)公路橋梁的穩(wěn)定性會(huì)造成嚴(yán)重影響，輕則引起地基不均勻沉降和結(jié)構(gòu)裂縫，重則會(huì)引起公路橋梁坍塌。因此，在公路橋梁軟土地基處理中排水固結(jié)處理技術(shù)是比較好的一種選擇。通常是通過設(shè)置豎向排水法的方法，用重力加載擠壓軟土之間的水分，從而達(dá)到提升軟土地基強(qiáng)度和粘度的目的。雖然此種方法能夠有效加固軟土地基，但在具體應(yīng)用中，需要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，合理布設(shè)排水管，以提升排水效率，但也要做好防護(hù)措施，以免沙子、碎石等進(jìn)入到排水管道中，堵塞排水管道，影響軟土地基處理效果。

2.4 水泥固結(jié)處理技術(shù)

在公路橋梁軟土地基處理中，可通過砂子和水泥相互結(jié)合方法，形成硬地板，從而達(dá)到提升軟土地基強(qiáng)度、穩(wěn)定性、承載力的目的。但在具體應(yīng)用此項(xiàng)軟土地基技術(shù)時(shí)，需要通過多次實(shí)驗(yàn)配比，合理確定水泥和砂子配比。由于水泥遇水之后會(huì)出現(xiàn)水化反應(yīng)，釋放出熱量，增大內(nèi)外溫度差，容易形成裂縫。因此，在采用水泥固定法軟土地基時(shí)，要盡量選擇地水化熱的水泥，如普通硅酸鹽水泥。砂子的顆粒不宜過大，小粒徑的砂粒堆積效果更好。水泥和砂子充分混合之后，再進(jìn)行碾壓混凝土操作，具體的碾壓方法為先兩邊，后中間，并保證碾壓的連續(xù)性，最好能夠一次碾壓完成[1]。保證混凝土在碾壓中表面沒有任何損害。最后就是噴水操作，當(dāng)碾壓混凝土完成后，需要在第二天進(jìn)行噴水操作，噴水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不能低于7d，噴水要全面進(jìn)行，以保證水泥和砂子能夠充分混合，以免發(fā)生開裂或者斷裂問題。

2.5 強(qiáng)夯處理技術(shù)

強(qiáng)夯處理技術(shù)也是公路橋梁軟土地基處理中常用的一種技術(shù)，主要機(jī)理是利用大型起重設(shè)備，將重錘起吊到一定高度，再松開掛鉤，讓重錘做自由落體運(yùn)動(dòng)，重錘接觸到軟土地基之后，其重力勢能會(huì)快速法轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，形成的沖擊比可促使軟土地基土地更加密實(shí)，并將水體擠壓出去，操作簡單，成本低，加固效果比較，應(yīng)用范圍廣。在礫石土地基、粘性土地基、雜填土地基等軟土地基有良好的應(yīng)用。

3 粉體攪拌處理技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 工程概述

某公路橋梁工程，設(shè)計(jì)總里程為2.8km，由兩座大橋共同組成，樁基礎(chǔ)共計(jì)516 根，最深的樁基礎(chǔ)為36m，最淺的樁基為16m，絕大多數(shù)樁基的深度在20m 以上。本工程全標(biāo)段內(nèi)地質(zhì)條件比較差，多位于軟土地基之上，軟土厚度在6～28m，液化類型的砂土深度超過10m，在樁基礎(chǔ)施工中穿越了復(fù)雜的地層，包括：軟弱土層、黏性土層、中細(xì)砂土層等。軟土地基處理深度大，范圍廣，且位于城市中，對(duì)軟土地基處理技術(shù)有很高的要求，經(jīng)過分析談?wù)摵驼撟C，采取了粉體攪拌處理技術(shù)，取得了良好效果[2]。

3.2 粉體攪拌處理技術(shù)的原理

粉體攪拌處理技術(shù)的主要原理是利用粉噴樁機(jī)把水泥干粉加入到軟土地基中，進(jìn)行原位強(qiáng)制攪拌，水泥和軟土經(jīng)過一系列復(fù)雜的物化反應(yīng)，可形成強(qiáng)度高、整體好、強(qiáng)度大的復(fù)合樁基，是一種先進(jìn)的深層攪拌樁施工技術(shù)。案例工程軟土地基的深度比較大，常規(guī)處理技術(shù)難以滿足要求，而粉體攪拌處理技術(shù)可促使混合樁體凝結(jié)并快速硬化，既能有效提升自身的強(qiáng)度，也可以穩(wěn)定樁體周圍的土層，從而促使天然的軟土地基改變成優(yōu)質(zhì)的復(fù)合地基，從而提升公路橋梁地基的承載力。

3.3 施工參數(shù)設(shè)計(jì)

按照本工程的實(shí)際情況，粉噴樁設(shè)計(jì)樁徑應(yīng)為50cm，樁間距控制在120cm 左右，可按照等邊三角形梅花樁排列，具體的布樁范圍為大于公路橋梁樁基施工范圍1.5m。粉噴樁的樁長采取動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，地質(zhì)鉆探深度在4～8m，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，選擇合適的樁長，直到鉆進(jìn)到卵石層為止，成樁7d 后，用輕便式觸探器進(jìn)行樁樣檢測，達(dá)到設(shè)計(jì)要求之后在進(jìn)行大范圍施工[3]。所采取的設(shè)計(jì)參數(shù)為：每延米粉噴樁水泥用量為50kg，石膏用量為1k，控制水泥摻入比為15%，水泥土28d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.8MPa，樁側(cè)壁摩擦阻力為10kPa，樁端地基承載力樁長8m 段為140kPa，6m段為220kPa，4m 段也是220kPa，經(jīng)過粉噴樁處理之后軟土地基承載力不能小于80kPa。

3.4 施工前的準(zhǔn)備工作

在應(yīng)用粉體攪拌處理技術(shù)處理軟土地基之前，需要對(duì)施工場地進(jìn)行全面有效地整平處理，并在軟土地基兩側(cè)合適的位置開挖臨時(shí)排水溝，降低地下水水位，及時(shí)排出滲水和雨水，清理原地面上的雜物、樹枝等。水泥要選擇水化熱比較低的普通硅酸鹽水泥，在正式使用前，需要對(duì)水泥的出廠合格證、編號(hào)等進(jìn)行詳細(xì)檢查，并在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)水泥的性能、質(zhì)量、指標(biāo)等進(jìn)行詳細(xì)檢驗(yàn)，確認(rèn)都達(dá)到設(shè)計(jì)要求之后，才能應(yīng)用到粉噴樁施工中。

為保證施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，案例工程在粉噴樁施工中，采取了GPD-5 型帶有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的粉噴樁機(jī)，可對(duì)粉噴樁施工的速度、深度、粉噴量等進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證粉噴樁施工質(zhì)量能夠達(dá)到相關(guān)規(guī)范的要求。選擇好機(jī)械設(shè)備之后，還要結(jié)合軟土地基的實(shí)際情況，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行配比試驗(yàn)。本工程軟土地基處理中粉噴樁加固料，采取了P.O 42.5 普通硅酸鹽水泥，按照軟土地基的實(shí)際含水量和調(diào)整水泥用量。如果軟土地基含水量低于50%，水泥用量要控制在50kg/m 左右；如果含水量在50%～70%，水泥用量需要增加到55kg/m[4]；如果含水量超過70%，水泥用量需要提升到60～65kg/m。在確定軟土地基加固強(qiáng)度時(shí)，通常是以無限性抗壓強(qiáng)度來決定，試件養(yǎng)護(hù)28d 的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不能低于0.8MPa，90d 的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不能低于1.2MPa。

3.5 試樁

由于僅憑地質(zhì)勘察無法全面掌握軟土地基的特點(diǎn)，這就需要通過試樁的方法來確定粉噴樁施工的參數(shù)和相關(guān)工藝。在試樁中粉噴樁施工根數(shù)不能少于5 根，以確定粉噴樁施工的鉆進(jìn)速度、提升速度、攪拌速度、均勻度、氣體流量、空氣壓力等。并掌握在粉噴樁施工中可能遇到的難點(diǎn)和問題，提前制定有效的處理方法，以保證后期粉噴樁施工能夠連續(xù)不斷的進(jìn)行。就案例工程而言，按照室內(nèi)配合比的要求，粉噴樁試樁的需要達(dá)到以下要求。

（1）鉆進(jìn)施工的速度不能超過1.5m/min，鉆頭提升的速度不應(yīng)超過0.8m/min。

（2）水泥和軟土在進(jìn)行強(qiáng)制攪拌中，攪拌速度要控制在30r/min 左右，鉆進(jìn)和復(fù)攪拌以及提升時(shí)管道的壓力需要控制在0.1～0.2MPa，在具體噴灰施工中管道的壓力要控制在0.25～0.40MPa。

（3）確定好合適的技術(shù)處理措施，精確掌握水泥攪拌的均勻速度，下鉆和提升時(shí)的困難程度。

3.6 明確施工順序

雖然粉噴樁施工在軟土地基處理中具有良好的效果，但對(duì)施工過程以及施工質(zhì)量的把控有嚴(yán)格要求，在案例工程施工，為最大限度上保軟土地基處理效果，對(duì)各道工序施工過程嚴(yán)格控制，取得了良好效果。

第一步，樁基定位。通過測量放線方法，確定每根粉噴樁的具體位置，并保證起吊設(shè)備的水平度，攪拌軸的垂直度等都能滿足設(shè)計(jì)要求[5]。

第二步，預(yù)攪拌下沉。啟動(dòng)粉噴樁機(jī)，鉆頭邊旋轉(zhuǎn)，邊鉆進(jìn)。在整個(gè)鉆進(jìn)過程中要連續(xù)不斷的噴射壓縮空氣。如果鉆進(jìn)下沉的速度過慢，可從輸漿系統(tǒng)中補(bǔ)充清水，以提升鉆進(jìn)的速度。

第三步，將水泥倒入到粉體發(fā)送器上，再用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)粉體進(jìn)行定量輸出。

第四步，逐步緩慢提升粉噴樁，邊噴粉，邊旋轉(zhuǎn)。嚴(yán)格按照試樁確定的施工參數(shù)和工藝標(biāo)準(zhǔn)，合理控制提升的速度。提升結(jié)束的標(biāo)志為鉆頭提升到距離地面30cm 的位置，發(fā)送器停止噴粉。

第五步，提升完成停止噴粉之后，對(duì)粉噴樁上部1/2 的位置，重復(fù)進(jìn)行至少兩次攪拌，以保證粉噴樁的施工質(zhì)量。

第六步，粉噴樁全部施工完成后，將附著在攪拌頭上的軟土全部清洗干凈，移動(dòng)到下一根粉噴樁上，重復(fù)上述步驟。

3.7 注意事項(xiàng)

在公路橋梁軟土地基處理中應(yīng)用粉噴樁施工技術(shù)，為保證各道工序的質(zhì)量都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，就需要結(jié)合軟土地基的特點(diǎn)，以及粉噴樁施工技術(shù)的工藝和流程，對(duì)各道工序進(jìn)行嚴(yán)格控制，才能發(fā)揮出粉噴樁施工技術(shù)的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）控制粉噴樁施工中垂直度誤差不超過1%，樁位最大的偏移誤差不能超過5cm，粉噴樁樁徑誤差最大不能超過4%。

（2）為保證粉噴樁樁底端的施工質(zhì)量，在具體施工中，當(dāng)漿液達(dá)到出漿口之后，要持續(xù)噴漿30s 左右，以保證漿液能夠完全達(dá)到底端。當(dāng)噴漿口的高度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的樁頂標(biāo)高之后，要立即停止繼續(xù)噴粉，但需要持續(xù)攪拌30s 以上，以保證粉噴樁樁頭的均勻性和密實(shí)度。

（3）粉噴樁施工開始要盡量連續(xù)進(jìn)行，避免中途停止，并嚴(yán)格控制好起噴和停噴的高程。如果在粉噴樁施工中，因?yàn)樵O(shè)備故障或者停電引起的停噴，需要詳細(xì)記錄中斷的高程，等故障全部都恢復(fù)正常之后，立即開展復(fù)攪，復(fù)攪的重疊長度不能小于1m，如果故障中斷的時(shí)間超過12h，需要做斷樁處理。

（4）在粉噴樁頂部1/2 的位置，要至少重復(fù)攪拌兩次，高度必須大于5m，在進(jìn)行鉆進(jìn)提升中管道的壓力不能太大，以免發(fā)生淤泥向孔壁四周不斷擠壓，形成空洞的問題。在整個(gè)施工中，要采取低速擋，緩慢提升的方法，以促使土體和水泥漿液能夠充分拌和，提升狀體的均勻性。水泥需要按照試驗(yàn)室配比確定的配合比嚴(yán)格控制，漿必須在噴漿中一次噴射完成。

3.8 質(zhì)量檢測

粉噴樁處理軟土地基之后，為驗(yàn)證處理效果，還需要對(duì)粉噴樁施工質(zhì)量進(jìn)行全面檢測，在具體施工中需要及時(shí)檢查施工記錄，對(duì)每根粉噴樁施工質(zhì)量都進(jìn)行評(píng)定，質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的粉噴樁要用補(bǔ)強(qiáng)措施進(jìn)行補(bǔ)救。粉噴樁成樁7d 內(nèi)，用輕便式觸探器進(jìn)行檢測，以掌握粉噴樁攪拌的均勻性，檢測深度不能低于1m，并按照觸探擊數(shù)用對(duì)比法判斷樁身的強(qiáng)度[6]。成樁28d 之后，在鉆頭取樣進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，每個(gè)施工場地，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測的樁數(shù)不能低于3 根，達(dá)到要求后再進(jìn)行下一道工序施工。

4 結(jié)語

綜上所述，采取理論結(jié)合實(shí)踐的方法，分析了公路橋梁施工中軟土地基施工的處理技術(shù)，分析結(jié)果表明，軟土地基的特殊性，決定了軟土地基處理難度比較大，這就需要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，采取有針對(duì)性的處理技術(shù)來保證軟土地基的處理效果。和其他軟土地基處理技術(shù)相比，粉噴樁施工技術(shù)可有效減少被加固土體的壓縮量，并合理調(diào)整橫斷面的差異沉降，控制不均勻沉降，更好的保證公路橋梁施工質(zhì)量，值得在公路橋梁軟土地基處理中大范圍推廣和應(yīng)用。