范滿蘭、張文輝

（江西軼通建設(shè)工程有限公司，江西 撫州344000）

0 引言

軟弱地基在公路橋梁施工過(guò)程中屬于常遇到的一種地基類型，因其穩(wěn)定性差且土質(zhì)黏性大，而造成整體施工難度較大。為了進(jìn)一步優(yōu)化施工成效，需要加強(qiáng)軟弱地基的先期處理，便于工程在良好的施工環(huán)境下順利竣工。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)依托工況編制對(duì)應(yīng)的技術(shù)方案，在技術(shù)人員引導(dǎo)下督促施工人員有序完成施工任務(wù)。

1 公路橋梁施工中軟弱地基的危害性及其技術(shù)原則

1.1 危害性

1.1.1 違背技術(shù)目標(biāo)

軟弱地基實(shí)則是指分布著軟土成分的地基類型，多見淤泥、淤泥質(zhì)土、黏性土以及泥炭等。如若軟土層厚度在6m以上可視為淺層軟土層，而在20m厚度以上則為厚層軟土層。一旦在公路橋梁施工中遇到軟弱地基，就有可能違背既定路橋施工技術(shù)目標(biāo)。一方面，在地勘中很容易受軟土厚度不等因素的干擾出現(xiàn)較大的勘察誤差，或在水分遲緩蒸發(fā)情況下破壞施工質(zhì)量，導(dǎo)致所建設(shè)的公路橋梁與預(yù)期質(zhì)量要求不符。另一方面，在路橋施工中，若出現(xiàn)快速下陷情況，會(huì)對(duì)路橋穩(wěn)定性帶來(lái)負(fù)面影響，導(dǎo)致橋梁架構(gòu)不穩(wěn)。

1.1.2 低承載大沉降

軟弱地基中地基承載力往往較低，尤其在淤泥地基中，其承載力多在50MPa左右。承載力若表現(xiàn)較差，更易誘發(fā)橋梁損壞現(xiàn)象，使之在通車后無(wú)法支撐行車正常所需承載需求。而且，在軟弱地基中沉降量相對(duì)較大，導(dǎo)致在施工中常因沉降現(xiàn)象，引起橋梁坍塌或橋梁傾斜狀況，不但容易破壞橋梁使用安全性，而且會(huì)縮短橋梁使用壽命。

1.1.3 加劇施工風(fēng)險(xiǎn)

軟弱地基中分布的各種成分多具有較大的間隙度，且含有豐富水分，一旦開展施工項(xiàng)目，將遭受較大的施工風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，因壓縮性突出，也會(huì)造成施工人員在施工過(guò)程中形成錯(cuò)位邊坡現(xiàn)象，此時(shí)會(huì)干擾工程進(jìn)度。鑒于此，在公路橋梁施工初期，需要先行處理好軟弱地基，便于優(yōu)化工程施工效果。

1.2 技術(shù)原則

公路橋梁施工中針對(duì)軟弱地基應(yīng)當(dāng)充分應(yīng)用軟弱地基處理技術(shù)，且在實(shí)踐層面上遵循合理性與標(biāo)準(zhǔn)化兩項(xiàng)技術(shù)原則。前者是在技術(shù)應(yīng)用中嚴(yán)格觀測(cè)氣候變化規(guī)律，禁止雨季施工且調(diào)整好施工順序，多以地基開挖—地基處理—排水為主。后者是要求規(guī)范好施工步驟，始終以標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)定維護(hù)施工安全，進(jìn)而促使軟弱地基處理技術(shù)發(fā)揮出顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2 公路橋梁施工中軟弱地基處理技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

2.1 換填處理技術(shù)

在公路橋梁施工中最常用的軟弱地基處理技術(shù)即為換填處理技術(shù)。它是借助砂土或高爐灰等高密度高強(qiáng)度材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)原有軟弱地基土層的合理替換，而后在新材料充填過(guò)程中，改善原有地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與承載力，借此保障公路橋梁施工質(zhì)量的。

首先，要求相關(guān)人員先行確定適合的換填材料，如選取碎石（含礦粉煤渣）或粗砂礫石（無(wú)雜質(zhì)），或200mm以下粒徑大小的素土（有機(jī)雜質(zhì)＜8%）。另外，也可以選擇5mm粒徑以下的熟石灰、15mm粒徑以下的原槽土。

其次，權(quán)衡好換填層強(qiáng)度范圍，結(jié)合相關(guān)研究，對(duì)于換填后的土層厚度應(yīng)當(dāng)至少滿足下述關(guān)系式設(shè)定的相關(guān)要求：

式（1）中：P、P、f分別表示土層底面附加應(yīng)力、自重應(yīng)力、深度修正后土層承載力。

確定好換填土層厚度相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)當(dāng)確認(rèn)好具體深度值，只有設(shè)計(jì)的換填土層深度符合既定處理標(biāo)準(zhǔn)，才能體現(xiàn)出技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。

最后，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)與施工人員保持合作關(guān)系，充分依據(jù)計(jì)算原理，針對(duì)軟弱地基荷載情況進(jìn)行深度分析。在換填處理技術(shù)應(yīng)用中關(guān)于換填深度的準(zhǔn)確計(jì)算，其計(jì)算方法較為多樣。比如，可以按照下述路基荷載分析方式進(jìn)行計(jì)算：

式（2）中：Z、P、n、γ分別表示路基工作區(qū)路基厚度、車輪荷載、公路荷載系數(shù)、地基土重度。其中，n多為固定值，若屬于一級(jí)公路可取值0.1。與此同時(shí)，還可以計(jì)算出當(dāng)量厚度Z：

式（3）中：h、E、E分別表示軟弱地基路面厚度、換填材料平均回彈模量與路基土回彈模量。而后即可參照下述公式與分布結(jié)構(gòu)順利計(jì)算出換填深度H（見圖1）。

圖1 路基工作區(qū)換填處理技術(shù)示意圖

式（4）中：h為軟弱地基高度設(shè)計(jì)值。

2.2 強(qiáng)夯處理技術(shù)

在應(yīng)對(duì)軟弱地基危害時(shí)，還可以在公路橋梁施工中運(yùn)用強(qiáng)夯處理技術(shù)。它主要是借助外在施壓方式，實(shí)現(xiàn)地基穩(wěn)定性的提升，進(jìn)而在夯擊作業(yè)中促進(jìn)孔隙度的縮減，至少可以比原有壓縮性降低2倍以上，最高可縮減10倍。經(jīng)由此項(xiàng)技術(shù)即可優(yōu)化地基排水性能。在公路橋梁施工中，強(qiáng)夯處理技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)細(xì)節(jié)如下：

第一，試夯與加固深度的合理設(shè)計(jì)。在此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用前，應(yīng)先行確認(rèn)好夯擊遍數(shù)與夯擊后土層加固深度。通常而言，多保持在兩遍或者四遍以內(nèi)，且最大夯擊遍數(shù)不宜高于六遍，否則將影響橋梁路基施工質(zhì)量。其中在設(shè)計(jì)夯擊加固深度Z時(shí)，可參照下述公式進(jìn)行求值：

式（5）中：K、W、H、a、n、γ、s分別表示能量利用系數(shù)、夯錘重力、夯錘下落距離、夯坑深度、應(yīng)力傳遞系數(shù)、地基土重度、夯錘底面積。

第二，夯擊能與夯擊間隔時(shí)間的有效控制。在此項(xiàng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中，要求施工人員在使用夯錘對(duì)軟弱地基進(jìn)行加固處理時(shí)，還應(yīng)當(dāng)開展靜載試驗(yàn)。借此了解夯擊作業(yè)時(shí)，其荷載力的變化能夠產(chǎn)生的實(shí)際沉降加固結(jié)果（見圖2）。一般隨著荷載力的增加，沉降量與之呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。施工人員可以聯(lián)合技術(shù)人員對(duì)曲線圖進(jìn)行深度分析，由此知曉夯擊能最佳值。在前后夯擊作業(yè)前，至少應(yīng)當(dāng)間隔5min左右，且最大間隔時(shí)間不宜超出8min，如若軟弱地基中分布的多以黏性土為主，此時(shí)要求在此項(xiàng)技術(shù)實(shí)操中應(yīng)當(dāng)相隔21d再度對(duì)其進(jìn)行夯擊。還要借助壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)操作，保證在30m半徑以內(nèi)的夯擊面都能得到妥善的加固處理，便于強(qiáng)化技術(shù)成效。

圖2 荷載-沉降量曲線圖

2.3 密實(shí)加固技術(shù)

2.3.1 高壓噴漿

面對(duì)公路橋梁工程中的軟弱地基應(yīng)用上述夯錘加固方法外，還可以合理采用密實(shí)加固技術(shù)，提高地基承載力與穩(wěn)定性。其中，可以歸屬于密實(shí)加固技術(shù)范疇內(nèi)的方法包含高壓噴漿方法。此項(xiàng)技術(shù)下的實(shí)操步驟中，具體是依靠高壓設(shè)備，將粉煤灰等帶有加固效能的材料順利置入地基內(nèi)部，借此提升地基土層結(jié)構(gòu)的實(shí)際性能的。在高壓噴漿作用下，應(yīng)當(dāng)注重噴漿噴射壓力指標(biāo)的合理控制，如噴射水泥漿，則壓力應(yīng)在0.5～1.5MPa以內(nèi)，而且在此項(xiàng)技術(shù)導(dǎo)向下，還要關(guān)注技術(shù)步驟的規(guī)范性。以三重旋轉(zhuǎn)噴漿形式為例，要求施工人員先行調(diào)整好高壓噴射設(shè)備的具體擺放位置，并且按照提管動(dòng)作，有序開啟水泵以及噴射口，還要實(shí)現(xiàn)泥漿、高壓水的均衡噴射，要求高壓水可以調(diào)節(jié)為30MPa的噴射壓力，在泥漿攪拌作業(yè)中，要求添加的水泥含量在35%左右。經(jīng)過(guò)此項(xiàng)工藝的輔助，即可確保軟弱地基密實(shí)度得以提高，繼而在加固后，保障公路橋梁建設(shè)質(zhì)量及其牢固度，展現(xiàn)出技術(shù)實(shí)操價(jià)值。

2.3.2 排水加固

在公路橋梁工程中，對(duì)軟弱地基進(jìn)行有效處理時(shí)，還可以采用排水加固方法，此種方法也是按照密實(shí)加固技術(shù)原理有序予以加固。一般適用于含水量豐富的軟弱地基中，因含水量的增加，往往會(huì)削弱密實(shí)度。此時(shí)，為了給后期橋梁施工奠定良好基礎(chǔ)，則應(yīng)當(dāng)先行對(duì)地基內(nèi)分布的水分進(jìn)行排放。在此技術(shù)下，最常用的是塑料板排水方式，塑料板相比往日使用的砂井排水法，具備易于操作優(yōu)勢(shì)。在選擇塑料板進(jìn)行地基排水作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)先行確定好塑料板當(dāng)量直徑d，之后借助正方形布置形式進(jìn)行鋪設(shè)。一般計(jì)算當(dāng)量直徑時(shí)，常借助下列公式求值：

式（6）中：δ、b分別表示塑料板厚度及其寬度。在使用塑料板進(jìn)行排水時(shí)，還應(yīng)新增砂墊層，且中粗砂含量在3%以下，選擇1.5g/cm以上干密度的材料。在鋪設(shè)塑料板時(shí)，還應(yīng)當(dāng)注意的是，在鉆尖處應(yīng)當(dāng)至少使用15cm長(zhǎng)度的插板進(jìn)行加固操作，防止塑料板在排水中遇到回轉(zhuǎn)情況，且塑料板與砂墊層至少有5mm的內(nèi)嵌深度。隨著各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，即可助力施工人員順利依靠塑料板排水加固方法，實(shí)現(xiàn)軟弱地基含水量的有效降低。

2.3.3 深層加固

公路橋梁工程中，還可以應(yīng)用深層加固方法，改善軟弱地基的承載力、穩(wěn)定性、密實(shí)度。此項(xiàng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中，要求施工人員在軟弱地基作業(yè)面進(jìn)行打孔，之后由上至下對(duì)孔道予以加固，直到在孔道內(nèi)對(duì)各土層結(jié)構(gòu)中軟弱土層全部完成加固后，才能消除地下水對(duì)軟弱地基的危害。比如，可以利用鵝卵石等材質(zhì)的材料，將材料充填到孔道內(nèi)，隨著不同加固材料的妥善應(yīng)用，既能合理節(jié)約施工成本，又能強(qiáng)化加固效果，促使建成后的公路橋梁展現(xiàn)出強(qiáng)有力的穩(wěn)固度。

2.4 管樁加固技術(shù)

2.4.1 水泥樁

管樁加固技術(shù)中常用水泥樁加固技術(shù)，它是借助水泥土樁達(dá)到加固效果。首先，施工人員需要在現(xiàn)場(chǎng)利用鉆頭，對(duì)軟弱地基進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)，之后采取提拉上升各種動(dòng)作調(diào)整水泥樁位置。其中要求至少形成20cm的水泥墊高，而且可以將水泥樁邊長(zhǎng)指標(biāo)設(shè)置為1.3m，在調(diào)試中保證此項(xiàng)技術(shù)的順利進(jìn)行（調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)為＜10mm的磨損量）。在施工人員應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)中最主要的是合理制備泥漿，要求在施工現(xiàn)場(chǎng)將水灰體積比控制在9∶20至1∶2以內(nèi)，且外加劑添加量為1%水泥量，最大量為2%水泥量。另外，在樁體強(qiáng)度控制上，要求抗壓強(qiáng)度（7d）在0.8MPa以上，而抗壓強(qiáng)度（28d）至少為1.6MPa。為了避免出現(xiàn)樁體加固施工與既定標(biāo)準(zhǔn)不符情況，還要測(cè)量好強(qiáng)度指標(biāo)，保持承載力在210kPa/根之上。

2.4.2 碎石樁

管樁加固技術(shù)中還可以應(yīng)用碎石樁加固技術(shù)，它經(jīng)過(guò)砂石材料的應(yīng)用，確保軟弱地基內(nèi)部能夠在碎石樁的輔助下，重新保持穩(wěn)定承載力。參照工程實(shí)例施工經(jīng)驗(yàn)，在碎石樁施工技術(shù)輔助下，可以形成0.5m的土層深度，并且可以選擇0.75m直徑，5m長(zhǎng)度的碎石樁，按照1.7m有序進(jìn)行打樁。而后依據(jù)工程實(shí)際范圍確定碎石樁數(shù)量，還要借助振沖裝置，保證打樁加固后的公路橋梁能在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)路面沉降等不良后果。但因此項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)，需要依據(jù)工況慎用。

2.4.3 鋼混樁

在以密實(shí)處理技術(shù)開展軟弱地基加固工作時(shí)，可應(yīng)用鋼混樁技術(shù)。它是將鋼板分散材料與水泥進(jìn)行混合，之后制成鋼混樁，并聯(lián)合澆筑技術(shù)，促使鋼混樁更具穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)，并將其置于軟弱地基施工面內(nèi)。此技術(shù)實(shí)操中應(yīng)嚴(yán)控鉆進(jìn)速度，多保持在每分鐘0.8m左右。隨著鉆進(jìn)深度的進(jìn)展，直到達(dá)到50m時(shí)，應(yīng)當(dāng)利用空壓機(jī)解決鉆進(jìn)口的堵塞，最終在40min內(nèi)順利成樁，并使用0.5MPa以上的壓力進(jìn)行鉆進(jìn)。經(jīng)過(guò)鋼混樁加固技術(shù)的應(yīng)用，也能產(chǎn)生顯著的軟弱地基處理效果。

2.5 真空預(yù)壓技術(shù)

公路橋梁工程中，要想進(jìn)一步削弱軟弱地基對(duì)工程施工帶來(lái)的負(fù)面影響，理應(yīng)運(yùn)用真空預(yù)壓技術(shù)。特別是在黏性土含量較大的軟弱地基中，適用性更強(qiáng)。依據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：我國(guó)已在20億m軟弱地基采用此項(xiàng)技術(shù)。它本身是在樁體加固或者塑料板排水等處理技術(shù)驗(yàn)收前應(yīng)用的一項(xiàng)必要性技術(shù)，實(shí)則是在高于80kPa真空度環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)對(duì)地基固結(jié)度指標(biāo)的合理調(diào)整。在此項(xiàng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中，一般以持續(xù)預(yù)壓方式為主，至少相距120d，且在80%以上固結(jié)度以及18kPa剪切強(qiáng)度指標(biāo)條件下，能確定已然完成真空預(yù)壓任務(wù)，此時(shí)則應(yīng)當(dāng)關(guān)閉真空預(yù)壓裝置。按照上述多項(xiàng)處理技術(shù)，可降低公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)事件率。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在公路橋梁施工中，為了有效消除軟弱地基的危害，應(yīng)當(dāng)切實(shí)從換填、強(qiáng)夯、管樁加固、密實(shí)加固以及真空預(yù)壓等多項(xiàng)軟弱地基處理技術(shù)著手，以期在技術(shù)助力下，能夠促使施工現(xiàn)場(chǎng)地基更具穩(wěn)定性與強(qiáng)承載力，使之密實(shí)度達(dá)到高質(zhì)量施工標(biāo)準(zhǔn)。而在未來(lái)技術(shù)發(fā)展中理應(yīng)加大對(duì)軟弱地基處理技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)力度，便于應(yīng)用技術(shù)后，軟弱地基能夠擁有優(yōu)良性能，延長(zhǎng)公路使用年限。