桥梁施工中软土路基的处理措施及施工技术

袁扬 安徽省达江建设工程有限公司

一、软土路基的特点

软土以黏土、粉砂为主，含沙量高，含水率高。软土易压缩，硬度、强度弱，承载力较差。主要表现为含水量较高、抗剪性能差、荷载性能弱等。

（一）含水量较高

软土一般由黏土颗粒物及淤泥等成分构成。软土路基通常具有较大的孔隙，且软土路基中部分有机物在各类地质结构中呈现为絮状结构。软土路基一般含水量在40%～70%，由于剪力的作用使得软土形变较为突出，软土的固结沉降将反复发生，会影响到道路的安全性。

（二）抗剪性能差

土层容易变形、抗剪性能差是道路软土路基的特点之一。现有数据资料显示，如果对软土路基不进行排水处理，其抗剪强度会低于20MPa，软土路基内部的摩擦角通常为20～35°。软土路基抗剪性能差主要是因为软土路基通常是松散土层、泥炭土质或者间隙较大的土层，一旦道路软土路基受到较大的剪切力，软土路基的土层之间无法保持原有的形态，容易发生偏移、变形等问题。如果道路的路基出现偏移、变形甚至是坍塌等都会影响道路工程质量和施工成本。

（三）荷载性能弱

荷载性能在确保道路发挥运输作用方面发挥了关键的作用，而道路软土路基荷载性能差却成为制约道路充分发挥其运载能力的重要因素，主要体现为易导致道路施工中出现变形或沉降，道路路面无法承受较高的荷载压力，容易出现路面开裂等现象。

二、软土路基桥梁过渡段的影响和危害

（一）影响行驶体验

车辆行驶在公路软基过渡段时，由于软基和坚固路基存在较大的坡差或错层，车辆在高速行驶中通过将引发车辆颠簸，使得驾驶人的驾驶体验欠佳。同时车辆在经过错层过渡段时产生的振动将成为路面的病害源，破坏路面完整性，对于运输货物的车辆容易造成货物抖落。

（二）危害车辆行驶安全

如果软土路基过渡段路面沉降严重，出现严重的路面错层时，当车辆高速行驶通过时会发生剧烈的颠簸，可能引发车辆偏离方向或爆胎等情况。在斜交桥梁的软土路基过渡段，如果路面出现严重的纵向错层或沉降时，载重车辆货物可能掉落至公路干道上，危害来往车辆安全，严重时甚至可能引发车辆倾翻等交通事故。

（三）影响公路寿命和经济性

当车辆高速通过软土路基过渡段时，车辆通过错层和沉降段时引起的冲击及振动将直接传递给路面和桥梁结构，使路面、桥梁、支承、伸缩缝等桥梁和路面结构发生损伤，降低了路面和桥梁结构的使用寿命。如果未及时对软土路基过渡段进行维修保养，将会引发路面和桥梁的永久损伤，增加公路的运营成本。另外，驾驶人通过软土路基过渡段时会主观采取减速行为来规避，频繁地加减速行为不仅增加了汽车的油耗，而且可能导致汽车发生追尾事故。

三、软土路基常见处理技术

（一）换土垫层法

在道路路基处理中，换填处理法是一项操作较为简单，成本较低的技术，主要应用于土质较为松软的软土路基中。换填法是将原地基表面较为松软的土壤换成其他具有坚固性、稳定性和抗腐蚀性的材料进行填充。在填充之前首先要确定好路基软土换填的深度，然后将基础下面较浅的土层进行换填处理，从而使松软的软土路基具有坚固性、稳定性的效果。

（二）护坡桩法

护坡桩具有打桩速度快，操作灵活等优点，已广泛用于深基坑支护中。为了保证钻机的平稳运行，必须保证施工现场的平整度和相关位置的准确定位，以保证钻机位置的准确性。当将钻机放置在指定位置时，应在确保参数正确的前提下安装混凝土泵管，以确保泵管畅通无阻。当相关机械处于同一高度时，可以进行钻孔。在施工过程中，应根据地层的实际情况，合理调整钻进参数，以保持稳定。当地质条件相对较差时，应合理提高充填系数，以防止坍塌。

（三）深层搅拌桩支护法

深层搅拌桩支护法主要是通过固化成桩的操作过程，可以在整个施工过程中充分发挥原始土壤的作用，可以大大节约能源，实现自然资源的再利用。在相应的搅拌过程中，其对地基周围的土壤没有影响，对周围的交通影响也很小。混凝土的浇筑过程，由于桩的形成过程与混凝土的浇筑密不可分，因此，相关操作人员有必要在最合适的时间进行充分的技术准备并进行灌注操作。

（四）机械碾压法

机械碾压法主要针对路基中的黏土，通过机械碾压施工技术，可以有效地改善软土地基的不均匀土层，可以提高软土地基的密实度、可靠度，使软土地基表面更光滑。

（五）排水固结法

在饱和度较大的软土路基施工中，排水固结技术较为常用。排水固结技术主要是通过在天然地基设置排水措施，由建筑结构的自重来分层增压，逐渐排除软土中的孔隙水，使软土达到固结和均匀沉降的施工效果。该技术是稳固软土地质结构强度的有效方法，综合排水固结技术和密闭式加压技术能够使软土路基中的水分快速排出，提高排水的效率，增强软土结构强度，有助于提高载荷能力。

（六）添加剂法

添加剂法是对软土路基进行处理的常见方法之一，其对机械设备要求低，且成本不高，便于操作。常见的做法是将软土地基中混入水泥、生石灰、熟石灰等添加剂，使添加剂与土壤发生一系列的化学反应，消耗软土路基中的水分，且生成稳定的固态颗粒，改变软土路基原有的土壤成分和结构特性，提升软土路基的稳定性和抗压性。

（七）铺垫法

在国内目前的软土路基常规施工中，对于路基表层部分通常使用一定的土工织物，其应具有较高的抗拉度和耐腐蚀性，且应具有相应的连续性和便捷性。铺垫技术在软土路基施工中的有效运用，能够有效减少填方后路基发生沉降的情况。另外，土工织物的合理铺垫也能够增强路基的载荷能力。土工织物主要由土工布以及格栅组成，将土工布和格栅共同铺垫在软土路基表层，具有一定的隔离和排水功用，对于反过滤和路基结构性能的增强也具有一定效果。

四、软土路基的沉降模式

（一）均匀沉降

如果普通路基均匀且填方路基高度相差不多的情况下，相对于加固后的软土路基，普通路基段则可能出现整体均匀沉降，沉降量取决于普通路基和加固软土路基之间的刚性差异，并与之成正比，刚度差异越大，则沉降量越大。该沉降模式可引发路面断裂，形成断层，对于高速行驶的车辆而言有较大的安全隐患。

（二）不均匀沉降

如果普通路基不均匀，在外部压力作用下将引发不均匀沉降变形。该沉降量是渐变过程，受应力和地基性质所影响，路基的不均匀沉降可引发路面起伏，严重时路面发生应力裂缝，相较于整体沉降，不均匀沉降对汽车和路面的损伤相对较小。

五、工程概况

某高速公路项目设计速度为100km/h，位于K5+550—K5+700 段，为桥梁软土路基过渡段，整体地势平坦，地表为鱼塘和农田范围，主要为淤泥土和粉质黏土。根据勘察报告显示，埋深2～40.3m 处分布软弱土层，大约0.9～15.3m 厚，软土层含水量大，软土层承载力低，性质表现极差。该项目中塑料排水板的最大处置深度为26.5m，排水板打设总长约为445 320m，排水板间距为1m，呈梅花形分布，采用两台插板机进行处置施工，导管为直径12cm 的无缝钢管。

本工程制订的软土路基处理方案如下：对于软基的处理方法有很多种，如爆破排淤法、抛丸挤淤法、基底开挖法、垫层法、堆载超载预压法、塑料排水板、水泥搅拌桩、EPS 处理、粉喷桩加固、冻土法、砂井预压等。本项目从经济和施工周期等多方面进行考虑，选择使用了塑料排水板与超载预压加固法进行软土路基处理。塑料排水板预压加固法具有施工速度快、项目周期短的优点，可以有效保证滤水和排水效果，同时因为排水板小巧，在施工过程中对地基的干扰和影响小，能在超软弱地基上进行施工，符合当前项目标段的软弱地层施工环境。

六、软土路基的施工技术

（一）打入排水板

按照插板设计间距进行定位，塑料排水板之间的间距公差为10cm，垂直偏差应<1.5%，排水板导管靴和桩尖为圆形。需保证桩尖与导管靴的配合，避免产生错缝情况，以防止淤泥进入导管堵塞排水板。在插入塑料排水板时应保证插入的深度不小于设计深度。如遇块石或其他障碍不能插入时可在边上进行补插，如排水板需要接驳，应采用滤膜内芯板平搭接，同时保证长度>15cm。塑料排水管打设完成，应留有25～30cm 的板头连接砂垫层，以保证排水、疏水。

（二）铺设土工格栅布

土工格栅布需要分两层进行铺设施工，间距控制在35cm，当完成砂垫层填筑并且打入排水板后铺设第1 层，沿路基横向进行施工，路基两侧应预留>1m 的格栅宽度，在搭接土工格栅布时搭接宽度应>45cm，每隔100cm 使用扎扣进行连接和用地钉固定，以保证土工布的平直，避免产生褶皱扭曲情况。当第1 层土工布铺设完毕后开始第2 层砂垫层施工，在施工过程中严禁施工作业机械在土工布上直接通行，防止土工布出现起皱、起鼓、不平整及土工布破损的情况，待砂垫层填筑水平检测合格后进行静压施工，静压施工符合设计要求后进行第2 层土工格栅布铺设。

（三）排水施工

在坡脚1.5m 处用黏土填筑宽2m、高1.6m 的人工护脚排水沟，护脚每隔4.5m 设置一处0.5m×0.5m 的碎石排水沟，以便横向流水通畅。碎石排水沟从内到外分别使用粒径为4cm、2cm、0.5cm 的石料进行铺设。等沙土填平护脚后停止填筑，按上述参数继续设置第2 层护脚，第2 层护脚的挡水面需要用薄膜覆盖，以便排水从第1 层护脚排出，护脚设置完成后继续往上填筑砂层。排出的施工污水需要引入沉淀池，待经过沉淀处理后方可排入河流，以免造成环境污染。

（四）超载预压施工

待路基里面的砂垫层压实平整后进行超载预压施工。超载预压层和封土层的填筑方式相同，即通过车辆运输土层进行填筑，桥梁过渡段采用堆载加超载预压的方式进行。本工程考虑到水压的因素，采用石粉进行堆载超载填筑且堆载高度为90cm，堆载超载土方容重为23KN/m3，采用灌砂法检测密度。

（五）桥头过渡段施工

桥头路基填筑同样使用砂料，每层填筑厚度控制在30cm，过渡段长度为20m，以桥头为起点，10m 内的路基堆载高度为普通路基的2 倍。

七、结语

本文以某高速公路项目为背景，论述了软土路基桥梁过渡段的影响和危害以及路基的沉降模式，研究了公路桥梁施工中软土路基及过渡段的处理措施和主要施工技术，并根据实际项目情况调整和优化施工方法，针对桥头过渡段的填筑厚度和路基堆载的高度进行特殊处理，以防止在环境负载时沉降变形引起跳车等情况，最终取得了良好的施工效果。