公路桥梁工程中的软土地基施工技术

张 波

（中国铁建昆仑投资集团有限公司，四川 成都 610040）

1 软土地基的基本特征

1.1 含水率高

与常规地基相比，软土地基含水率较高，一般来说，可高达70%以上[1]。由于软土地基的含水率高，土层多为流动状，增加了路基的压实难度，因此在软土地基施工时，相应的加固处理至关重要。

1.2 抗剪力差

如果软土地基不能达到相应的抗剪力要求，那么将会影响路基的排水。因此，软土路基施工时，必须采取相应的措施，增强软土地基的抗剪力，以避免因抗剪力不足所导致的危险事故发生。

1.3 水渗透性差

从软土地基的土质结构来看，软土本就属于一种水渗透性较差的黏土。即使通过外力提高软土地基的强度，也很难让其固化速度得到增强。不仅如此，如果软土地基中含有一定的有机物，那么将会导致地基排水受到影响，大大降低软土地基的渗透能力。

2 软土地基施工工艺流程

公路桥梁工程中的软土地基施工工艺流程如图1所示。

图1 软土地基施工工艺流程

3 软土地基施工技术

3.1 真空预压

如果桥梁下部基础软土地基施工作业区域上黏性较大，那么采用真空预压的方式效果较为良好。

（1）将砂垫层设置在软土层上，将其作为水平方向的排水体。

（2）将滤水管尽量以条形平行排列的形式铺设在水平排水垫层中部。滤水管的材料一般为塑料管或者钢管，滤水孔的直径一般控制在8～10mm，相邻滤水孔之间的间距保持在5cm左右[2]。

（3）为保证密封性，需要铺设大面积的密封性聚氯乙烯薄膜。

（4）为提高管路连接的密封性，需要安装真空管路。

（5）开启离心泵进行抽气，增加内部的压力，加快土层排水固结的速度。一般来说，密封膜内的真空度需要控制在73kPa以上，而抽真空作业的时间需要控制在 1～ 5d。

（6）在整个施工作业过程中，需要实时观察离心泵、密封膜以及真空管理，了解土体不同深度的真空度、孔隙比的变化情况以及地表总沉降等。真空预压法具有施工时间较短、施工过程简便的特点，适用于大面积施工。

3.2 高压喷射注浆

在软土地基上进行公路桥梁施工时，需采取相应的施工技术，对桥梁下部基础软土地基进行硬化处理，比较常用的是高压喷射注浆法，其施工示意图如图2所示。

图2 高压喷射注浆法示意图

高压喷射注浆施工的具体流程：

（1）地质钻机就位，根据设计的孔位钻孔，钻孔施工过程中需严格控制钻孔的垂直度。

（2）完成钻孔作业后，需要将旋喷管插入钻孔内，为避免喷嘴被堵塞，一般需要边射水边插管，在射水施工的过程中，需控制射水压力≤1MPa。

（3）插入旋喷管时，如果插入深度达到了既定的设计深度，可以由下至上开展旋喷作业。通过喷射高能量的浆液破坏土体。在此过程中，体积相对较为细小的土粒会随着浆液冒出钻孔，在高压喷射流的冲击作用下，其他土粒和浆液充分搅拌混合，然后按一定规律重新排列，最终形成固结体。

（4）采用高压喷射注浆法，如果施工现场的土体具有较大的渗透性，那么一般为了加快凝固的速度，需要在水泥浆液中适当加入三乙醇胺或氧化钙。

（5）旋喷施工过程中，为避免喷嘴被堵塞，需要合理控制浆液的流量和压力。一般需要先进行深层旋喷，再提升旋喷管，以免喷浆管发生扭断。

（6）提升喷浆管至设计标高后，即可结束旋喷作业。整个旋喷作业施工结束后，为避免注浆管内残留泥浆，需要立即清洗注浆管、喷浆机。

3.3 卵石、砂石换填

在桥梁下部基础软土地基施工过程中，如果施工现场的软土地基厚度较小，那么可以应用人工或挖掘机挖掘施工的方式挖除软土，合理控制开挖深度≤2m；换填级配良好的材料，合理控制软土层的铺设厚度为15～20cm，然后应用自重为6～10t的压路机碾压，保证每一层软土层的碾压遍数≥4遍。

3.4 强夯

应用自重为8～12t的重锤对软土地基进行强夯，利用冲击波将软土层中的水分挤出，继而达到加固地基的效果。和其他夯实方法相比，该方法施工过程简便，施工效果较好，且应用成本较低。经过测量和计算，发现软土地基经过强夯处理后，其压缩性基本可以降低到原来的2～10倍，承载力也可以提高2～5倍。一般来说，沼泽土、杂填土、黏质土等比较适合应用强夯法进行夯实[3]。

4 实例分析

4.1 工程概况

某公路全长24.581km，在K14+982的位置，需要将原有的大坝河小桥拆除，重新建立一座跨径为30m的大坝河中桥。由于在桥梁施工过程中遇到了软土地基，为了提高软土地基的处理质量，施工人员综合考虑项目所在区域的地质构造特点，采取了最为合理的桥梁下部基础软土地基处理技术，在切实提高软土地基的处理质量的同时，极大程度地避免了施工过程中坍塌现象的产生，保证了整个项目的施工质量和施工安全。

4.2 前期勘察

桥梁下部基础软土地基的处理工作具有耗时长、难度大以及成本高等特点，在设计桥梁项目工程的过程中，应该尽可能避开在软土地基上施工。目前，国内建设用地已经呈现出饱和的状态，决定了很多路桥项目必须在软土地基上开展施工。因此，在开展项目施工之前，施工技术人员应该对施工现场进行全面、详细的勘查，明确施工现场软土层的物理力学性质、范围、分布规律、厚度、成因、分布规律等内容。

4.3 表层排水

由于受到地下水、雨水等情况的影响，桥梁下部基础软土地基有可能存在较高的含水量，如果施工前不采取有效的排水措施，那么将会直接影响桥梁工程的整体质量。在桥梁下部基础软土地基施工前，需要在施工现场完成排水沟的开挖施工，充分利用抽水机将地表水排出，以有效降低地表层中的含水量。严格控制排水沟断面为0.5m左右，控制排水沟的深度为0.5～1m。另外，还需要注意排水沟的设置位置。一般来说，排水沟的设置位置有2个：路堤的垂直方向以及路堤的水平方向。在选择排水沟设置方向的过程中，必须综合考虑施工现场的实际情况。

4.4 铺设砂垫层

处理桥梁下部基础软土地基含水量较大且比较薄弱的表层时，需要在软土地基顶面铺设砂垫层，砂层的铺设厚度的确定需要综合考虑压缩系数、路堤高度以及软土层厚度。一般来说，砂层的铺设厚度需要控制在0.6～1m。砂垫层可充当上部排水层，极大地缩短了软土层水分发生固结的时间，有效降低了路堤内的水位[4]。在铺设砂垫层的过程中，一般需要将砂垫层铺设为梯形，选择级配良好的材料作为砂垫层材料，严格控制砂垫层材料含泥量处于3%～5%。为了避免集中荷载，可以应用自卸货车和推土机摊铺砂垫层，摊铺过程中注意控制好摊铺的均匀性。

4.5 稳固剂施放

如果桥梁下部基础软土地基为黏性土，为了增强软土地基的强度，需要在软弱的表层地基土中加入适当的水泥、生石灰等稳固剂，进一步改善软土地基的压缩性。如果需要添加生石灰，那么在搅拌时需要开展初次碾压，生石灰发生水解作用后再次进行碾压，加入石灰、水泥等，在最后一次拌合施工的过程中，再进行一次压实。合理控制软土层处理厚度，完成软土地基的处理后，需进行养护，养护时间一般为1周，以进一步保证和提高土体强度。

4.6 预压负荷试验

为了验证软土地基的稳定性、安全性是否达到相应的要求，预压负荷试验是至关重要的措施之一，通过预压负荷试验能够有效提高软土地基沉降的合理性，以增强后续施工作业的安全性。经过3周左右的动态监测与观察，该软土地基施工工程各监测点的24h平均沉降值≤1%，并且72h内的沉降值≤5mm，该软土路基工程路基结构强度已满足相应的要求和标准[5]。

5 结束语

综上所述，在公路桥梁施工建设过程中，软土地基问题是必须面对的问题。为了保证和提高路桥项目施工质量，必须加强对软土地基和软土地基施工技术的研究，通过不断的实践和总结，有效提高软土地基的处理水平，以减少软土病害的产生。