陸建羽

溫嶺市九龍匯開發(fā)建設(shè)有限公司 浙江 臺州 317500

引言

任何規(guī)模及類型的路橋工程建設(shè)都有極高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)人員在參與項目時必須強(qiáng)化技術(shù)選擇與管控，特別是在面臨軟土地基時，施工人員需準(zhǔn)確把握軟土地基的特點、此類地基對路橋結(jié)構(gòu)的危害，從經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性角度選擇最佳技術(shù)，保障軟土地基性能。未來的路橋項目中有關(guān)人員需繼續(xù)研究軟土地基處理的新技術(shù)，以豐富技術(shù)形式。

1 路橋工程軟土地基的基本特點

1.1 疏松多孔

在路橋工程建設(shè)中，因為每一工程所在地的環(huán)境各有不同，面臨的地基條件各有不同。許多路橋工程都會遇到軟土地基，此類地基中顆粒狀泥土或黏土的含量較高，土質(zhì)疏松，導(dǎo)致土壤中的電荷呈現(xiàn)不均勻分布狀態(tài)，不利于工程建設(shè)的順利開展。當(dāng)然，軟土地基中的泥炭或者砂石含量也相對較高，這些雜質(zhì)的影響下，地基孔隙、空間尺寸較大，在強(qiáng)降雨天氣下雨水將沿著孔隙滲透到地基內(nèi)部，導(dǎo)致地基強(qiáng)度、支撐力大大降低，給地上及周邊建筑帶來較大風(fēng)險[1]。

1.2 土體的流動性強(qiáng)

我國的江河湖海等分布較多，在這些區(qū)域內(nèi)因為特殊的水文條件，軟土地基比較常見。與常規(guī)地基不同，軟土地基的土體結(jié)構(gòu)疏松，孔隙多且不同孔隙之間的距離大，土壤中水分、氣泡較多，土體密實度較差，如直接在此類地基上進(jìn)行工程建設(shè)，如遭遇外部作用，地基變形較為明顯，無法保障結(jié)構(gòu)安全。路橋工程中如遇軟土地基，其中的含水量較高，在溫度影響下水分快速蒸發(fā)，導(dǎo)致周圍土壤逐步產(chǎn)生向外擴(kuò)散的運動過程，伴隨著路橋工程施工建設(shè)，將給地基施加更大的作用力，在達(dá)到特定程度時必將引發(fā)地基沉降，導(dǎo)致路基路面損壞。

1.3 抗剪能力弱

軟土地基的抗剪能力弱，在施工過程中必須關(guān)注這一方面，選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)處理地基，改善軟土地基原有的性能。在較大的外部壓力下，軟土地基無法保持其原始形態(tài)，往往會發(fā)生或大或小的變形現(xiàn)象，再加上地基質(zhì)地疏松且多孔，如未采取有效的加固方式，地基強(qiáng)度、抗剪性都將保持在較低水平，不利于施工建設(shè)。

2 路橋工程中軟土地基的風(fēng)險

2.1 增加路橋下沉的可能性

由于軟土地基的特點，不進(jìn)行特殊處理時可能造成路橋沉降，在發(fā)生沉降現(xiàn)象后，路橋工程無法正常使用，存在較大的風(fēng)險。軟土地基的含水量異常高，在長期的水體侵蝕下路橋地基存在失穩(wěn)風(fēng)險，在受到外力作用后路橋必將出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，隨著沉降現(xiàn)象的發(fā)生，后續(xù)路橋工程可能出現(xiàn)局部或整體坍塌[2]。在任何路橋項目中，一旦某一路段有坍塌風(fēng)險，全部路段都無法通車。為此，路橋工程中有關(guān)人員需合理處理軟土地基，以預(yù)防路橋的不均勻沉降。

2.2 破壞路橋表面結(jié)構(gòu)

任何路橋工程建設(shè)中都需關(guān)注項目所在地的土質(zhì)、水文等基本條件，以這些條件為基準(zhǔn)選定施工技術(shù)。面臨軟土地基施工條件時，如未選擇恰當(dāng)?shù)牡鼗幚砑夹g(shù)，軟土地基將破壞路橋表面結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致道路橋梁的表面坑洼不平、路基和橋基下沉，不僅影響了道路橋梁的正常使用，也會引發(fā)交通事故，造成人員傷亡。

3 路橋工程中軟土地基處理技術(shù)

3.1 換填技術(shù)

軟土地基為路橋工程的難點，為改善地基性能，可選擇換填技術(shù)，特別是在埋深淺、軟土集中、厚度較小的施工區(qū)段，換填技術(shù)的效果較為理想。施工人員需根據(jù)軟土地基分布情況，用石灰、沙石等材料進(jìn)行替換，這些材料的強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好，通過換填施工可修復(fù)現(xiàn)場地基條件，預(yù)防沉降現(xiàn)象，起到加固作用。在軟土地基中的換填加固技術(shù)下為取得良好的施工效果，有關(guān)人員需在前期進(jìn)入現(xiàn)場展開調(diào)研，分析軟土類型、深度，選擇高性能替換材料。與此同時，在置換施工期間，施工人員需一次次置換，多次加固并壓實地基，使換填后的壓實度達(dá)到路橋施工標(biāo)準(zhǔn)。換填施工作業(yè)中應(yīng)確定回填區(qū)域的大小、回填厚度，在此期間應(yīng)整合已有的各種數(shù)據(jù)展開一系列分析與計算。如路橋工程為脆弱基礎(chǔ)，在上部有荷載作用的條件下，一旦無法確定基礎(chǔ)的承載、變形特性，最適合采用換填法。

3.2 塑料排水板

軟土地基中塑料排水板方式也相對常用，此技術(shù)考慮了軟土地基的高含水量條件。路橋工程中如軟土地基厚度超3m以上的位置、填土高度在5m以上的位置，可直接在軟土地基中布設(shè)塑料排水板，將相鄰排水板之間的距離控制在2m以內(nèi)，以保障排水的通暢性。某路橋工程軟土地基在利用塑料排水板工藝時，以正三角方式布設(shè)排水板，施工作業(yè)中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行以下流程：選擇與實際情況相一致的塑料排水板、攤鋪泥巖、鋪設(shè)砂礫石墊層、合理劃分施工區(qū)間、插板施工、填筑上層路基[3]。施工期間一旦某一環(huán)節(jié)的施工不達(dá)標(biāo)，將無法保障軟土地基的承載力、強(qiáng)度。從經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性和便捷性分析，現(xiàn)場配備了SPB-I型塑料排水板，施工過程中有關(guān)人員不得混合堆放排水板材料，當(dāng)選定的塑料板進(jìn)入工程現(xiàn)場后，必須有序存放，并做好遮陽、防水處理，現(xiàn)場人員需根據(jù)施工需求來領(lǐng)取。攤鋪泥巖時在恰當(dāng)?shù)奈恢脩?yīng)布設(shè)橫向排水溝、縱向排水溝，在場地攤鋪泥巖填料，將邊緣厚度控制在0.3m上下。按照施工規(guī)范攤鋪好泥巖后，施工人員需攤鋪砂礫石墊層，保持0.5m的攤鋪厚度，隨后安裝插板。在插放塑料板時施工人員需分析淤泥底標(biāo)高情況，將現(xiàn)場劃分為若干個施工區(qū)域，借助相應(yīng)的工具完成插入點位置，保障位置精度。

3.3 膨脹加固土樁復(fù)合地基技術(shù)

部分軟土地基的處理中可選擇膨脹加固土樁復(fù)合地基技術(shù)，此技術(shù)下對地基的加固主要利用了膨脹劑、水泥和土之間的反應(yīng)作用。在整個施工作業(yè)期間，活性氧化物成分為關(guān)鍵指標(biāo)，這一成分的含量越高，越有利于促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，膨脹效果越理想。膨脹加固軟土作業(yè)期間，主要的作用成分為氧化物水化、脹發(fā)擠密、離子交換、凝膠反應(yīng)，施工中如能創(chuàng)造良好的反應(yīng)條件，即可發(fā)揮該技術(shù)的作用。如施工過程中選擇膨脹加固土樁復(fù)合地基技術(shù)，施工人員需根據(jù)要求建設(shè)膨脹加固土樁，以促進(jìn)該樁體與地基土之間的相互作用，形成復(fù)合地基條件，提高地基的承載力。在膨脹加固土樁中，可在選好的水泥材料中添加一定的專用膨脹劑，借助二者之間的反應(yīng)促進(jìn)混凝土的體積膨脹，在其體積變大的過程中同步擠壓了周圍土體，軟土地基中的土體孔隙減少，樁體與土體之間的摩擦力大大增大，新形成的地基可滿足路橋工程建設(shè)要求。

3.4 剛?cè)嵝蚤L短樁復(fù)合地基技術(shù)

剛?cè)嵝蚤L短樁復(fù)合地基技術(shù)雖對提高地基穩(wěn)固性具有重要的作用，但此技術(shù)的復(fù)雜性較高，在施工建設(shè)期間有關(guān)人員需優(yōu)化工藝流程及施工路徑，實施施工全過程管理。結(jié)合剛?cè)嵝蚤L短樁復(fù)合地基的構(gòu)成，核心構(gòu)成部分為剛性長樁、柔性短樁、樁間土、褥墊層、下臥層，幾個部分之間相互配合，不僅可控制軟土地基的沉降現(xiàn)象，還能保障地基的強(qiáng)度、承載力[4]。

剛性長樁的應(yīng)力傳遞性能良好，可分擔(dān)基礎(chǔ)底部所承載的一部分作用力，為地基上應(yīng)力向基底的縱向傳遞創(chuàng)造條件。正是因為剛性長樁的這一傳力特性，可有效減小軟土地基在上部的壓縮變形。軟土地基的含水量高，土體壓縮量大，利用柔性短樁可解決這一問題。具體的施工作業(yè)中，有關(guān)人員需根據(jù)現(xiàn)場的地基條件，合理設(shè)置柔性短樁，利用這些樁體來加固地基。在現(xiàn)場合理布設(shè)褥墊層，能減小剛性長樁的向上刺入量，使樁體具有更強(qiáng)的抵抗力，與短樁相互配合，構(gòu)成復(fù)合性結(jié)構(gòu)承擔(dān)荷載。下臥層承受來自剛性長樁的荷載作用，與上部樁體、褥墊層相互配合，共同給復(fù)合地基施加作用力。總之，剛?cè)嵝蚤L短樁復(fù)合地基技術(shù)雖能用于路橋工程軟土地基，但在具體利用此技術(shù)時，有關(guān)人員必須理清受力關(guān)系，展開一系列計算與分析。

3.5 管樁加固技術(shù)

部分路橋工程在面對軟土地基施工條件時，采用了管樁加固技術(shù)，保障了地基性能。依據(jù)管樁加固技術(shù)的應(yīng)用情況，施工中需在特定位置設(shè)置管樁，以確保地基穩(wěn)定系數(shù)、承載力等符合施工需求。目前工程領(lǐng)域管樁技術(shù)有顯著發(fā)展，比較常用的有以下幾種：①碎石樁加固技術(shù)，此技術(shù)中有關(guān)人員需根據(jù)要求選擇設(shè)備，利用這些設(shè)備在指定位置打孔，將單位密度大、穩(wěn)定性好的材料填充于孔內(nèi)，構(gòu)成新的樁體，此樁體具有較大的支撐能力，對預(yù)防軟土地基的沉降、變形都相對有效。②水泥土樁法，施工建設(shè)中相關(guān)人員需分析現(xiàn)場的地層條件，在地層中添加一定的水泥材料，當(dāng)添加后的水泥凝結(jié)后可改變地基性能。③鋼筋混凝土管樁加固技術(shù)，此技術(shù)具有先進(jìn)性，與上述兩種管樁技術(shù)相比，鋼筋混凝土管樁技術(shù)下的地基穩(wěn)定性好、承載力大，樁體與地基之間的摩擦系數(shù)基本符合要求，能最大程度上避免地基變形。

3.6 砂墊層技術(shù)

軟土地基的加固處理中，砂墊層技術(shù)屬于一種基礎(chǔ)性技術(shù)，如地基中的含水量超標(biāo)，但軟土含量較少時可利用砂墊層技術(shù)來處理。根據(jù)砂墊層對軟土地基的加固原理，施工期間需在地基底層均勻鋪設(shè)砂石，以發(fā)揮砂石的性能優(yōu)勢，使地基強(qiáng)度、穩(wěn)定性符合要求。但因為每一軟土地基現(xiàn)場都有其特殊情況，在利用砂墊層技術(shù)時必須從實際情況來分析，優(yōu)選材料并制定技術(shù)規(guī)范。一些路橋工程的軟土地基，其軟土層厚度較大，此情況下砂墊層難以取得預(yù)期的施工效果，主要是因為厚度較大的軟土層條件下，很難均勻鋪設(shè)砂石材料，如在施工期間未做好細(xì)節(jié)把控，可能導(dǎo)致地基水平高度參差不齊。另外，施工人員在攤鋪砂石材料時，必須從地基加固要求出發(fā)，控制攤鋪厚度，一般此厚度需保持在0.5～1.2m這一區(qū)間，實現(xiàn)地基加固并隔離軟土。砂墊層施工作業(yè)中，砂石材料為影響地基處理效果的重要因素，施工期間應(yīng)選擇高性能材料，發(fā)揮材料的性能優(yōu)勢。

3.7 預(yù)埋加筋技術(shù)

預(yù)埋加筋技術(shù)對保障軟土地基施工效果也相對有效，此技術(shù)的本質(zhì)就是要利用預(yù)埋加筋材料，主要為鋼筋或纖維材料，通過合理使用這些材料，可提高土體抗拉強(qiáng)度、剛度，使土體有更大的能力抵抗外部因素引發(fā)的變形現(xiàn)象。以鋼筋網(wǎng)格加筋技術(shù)為例，施工時有關(guān)人員需在軟土地基中嵌入鋼筋網(wǎng)格，構(gòu)建網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通過此結(jié)構(gòu)來分散土體應(yīng)力，預(yù)防剪切破壞。如路橋工程軟土地基處理中需適當(dāng)增加地基的抗剪能力，適合采用鋼筋網(wǎng)格加筋技術(shù)。纖維增強(qiáng)材料加筋技術(shù)也屬于預(yù)埋加筋技術(shù)，在地基中嵌入玻璃纖維、碳纖維等材料，以發(fā)揮這些材料在強(qiáng)度、延展性方面的優(yōu)勢，保持土體良好的抗拉強(qiáng)度、抗變形性能[5]。如軟土地基深度較小、需提高地基抗拉能力，應(yīng)優(yōu)先采用纖維增強(qiáng)材料加筋技術(shù)。預(yù)應(yīng)力錨桿加筋技術(shù)本質(zhì)上為預(yù)應(yīng)力技術(shù)，施工建設(shè)中有關(guān)人員需在現(xiàn)場地基上安裝錨桿，給錨桿施加一定的預(yù)應(yīng)力作用，用錨桿來增強(qiáng)地基承載力。錨固力作用下軟土地基與加固層或者深層結(jié)構(gòu)可靠連接，形成了整體性結(jié)構(gòu)，對改善地基性能的效果相對明顯。一些工程的軟土地基中選用了土釘加筋技術(shù)，此技術(shù)下需在地基中安裝鋼筋土釘，保持鋼筋土釘與土體的摩擦力，保持地基良好的抗滑穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

目前我國的路橋工程施工工藝越發(fā)多樣和先進(jìn)，雖克服了傳統(tǒng)技術(shù)的諸多不足，但經(jīng)常面臨軟土地基的施工問題。為保障軟土地基施工效果，工程人員需結(jié)合實際需求優(yōu)化施工技術(shù)，保障地基加固效果。