软土地基施工技术在道路桥梁施工中的应用

文／刘晓宇 北京城乡建设集团有限责任公司 北京 100000

我国幅员辽阔，地质状况复杂，并且软土地基分布区域比较广泛。近年来，我国公路工程建设快速发展，公路里程不算增加，因此在道路桥梁施工中经常会涉及到穿越软土区域的情况。为更好的保障道路桥梁施工的质量，应积极探索软土地基施工技术的有效应用措施，充分发挥技术优势和作用，更好的保障道路桥梁施工质量，为道路桥梁后期的正常使用奠定基础。因此针对软土地基施工技术应用方面的研究具有十分重要的意义。

1、软土地基沉降的规律和影响因素

1.1 软土地基沉降的规律

在道路桥梁施工涉及到软土地基的情况下，由于软土地基上部重力形式发生变化，导致其需要承受一定的荷载，进而使得地基土体内部的应力状态发生变化，容易导致地基出现竖向变形的情况，进而引发地基沉降。与此同时，因地基土质不均匀，再加之路基的高度也不相同，因此一旦发生沉降，便很容易出现不均匀沉降。如果路基不均匀沉降比较严重，则会导致路面遭受结构性破坏，不仅会影响道路桥梁的正常使用效果，甚至还会导致其无法正常使用。对于软土路基沉降规律而言，其主要受路堤结构或者桥梁结构的影响，路堤结构或者桥梁结构的高度越大，带给路基的荷载也会随之提升，相应的沉降量便会越大。反之，其沉降量将会越小。除此之外，软土路基沉降量还会受到软土层厚度的而影响，二者成正比例关系，即软土层厚度越大，软土路基沉降量便越大，反之，软土层厚度越小，路基沉降量也会随之降低。通常情况小，桥梁结构的基础会采用桩基础的形式，通过这种形式，使其沉降量相对较小。但是与之相连的道路路堤则高度较大，因此道路路基的沉降量相对更大，这样一来便会产生沉降落差，在行车至桥头时，则容易出现桥头跳车现象。

1.2 沉降量影响因素

1.2.1 荷载方面的影响

荷载程度是影响沉降的主要因素之一，荷载越大，沉降量也就越大，同时，荷载分布密集，则会导致软土地基侧向变形变大，相应的沉降系数也会随之提升。除此之外，欠固结土的沉降系数较大，而超固结土的沉降系数则相对较小。

1.2.2 地基处理方法的影响

软土地基的处理方法也是影响其沉降的主要因素，在软土地基处理过程中，虽然涉及到的方法有很多，但是整体而言可以将其分为两大类别，一类适宜排水固结法等为代表的提升软土自身物理力学指标的方法，另一类是以CFG 桩等为代表的复合地基处理方法。以排水固结法为例，这种方法在应用过程中，缺乏对软土侧向变形量以及次固结沉降等方面的考虑。因此应用这种方法虽然理论沉降量较小，但是实际沉降量往往要大于理论沉降量。再以复合地基处理方法为例，这种方法不仅可以降低软土地基的总沉降量，同时也能有效抑制地基的侧向变形量。这种方法的理论沉降量往往要大于实际沉降量。

1.2.3 施工效率方面的影响

软土地基发生沉降，其主要原因在于受荷载的影响，导致土体的空隙被挤压，进而发生沉降。根据沉降的原理分析，施工效率会在一定程度上影响软土地基的沉降量。施工速率快，路基沉降量越大，反之施工速度越慢，路基沉降量则会越小。这是因为施工速率慢，可以使土体中的水分更好的排出，促使土体的孔隙率降低，因此其后续的沉降量便会更小。

2、道路桥梁施工中软土地基施工技术的应用

软土地基施工技术形式多样（表1），不同的技术形式有着不同的特点、作用和使用范围，在实际的应用过程中，需要结合道路桥梁施工实际情况，合理选择软土地基施工技术，保障技术应用效果。

表1 软土地基处理方式和使用范围

2.1 密实法

密实法是指通过对软土施加相应的荷载，使土体孔隙体积减少，提升土体密实度和承载力。

2.1.1 真空预压

真空预压属于静荷载范畴，借助大气压力对土体施加静荷载，以此来提升土体的密实度。具体而言，在施工过程中，应先在加固场地表面设置透水砂垫层，然后在砂垫层上覆盖密封薄膜，再用真空装置抽气，使密封膜中产生一定的真空度。这样一来，真空膜的内外会形成压力差，受此影响能够促进土体固结。目前，随着真空预压技术的不断完善，已经能够使膜内真空度达到60 厘米水银柱高。

2.1.2 堆载预压法

堆载预压法也属于静荷载范畴，是指在加固场地表面对家石料或者填土，借助石料或者填土的自重对土体施加静荷载，促使土体中的孔隙水排出，进而提升土体结构的固结效果。堆载法的应用效果，主要取决于堆积荷载，堆积荷载越大，土体的固结效果越好，相应的承载力也越强。与真空预压相比，虽然堆载预压法也是对土体实际静荷载，但是真空预压能够直接将荷载加到最大，在这种情况下，无需考虑地基产生的剪切破坏。而堆载预压法则不同，在该方法的应用过程中，加荷速率会对土体结构产生一定的影响，为了控制这方面的影响，需要采用分级的方式施加荷载，通常情况下，施加荷载的间隔应控制在1 天左右。同时在该方法的应用过程中，还要注重对孔隙水压力、桩体竖向变形等方面的监测。堆载预压法适用于粘性土地基、淤泥质土地基等。如果在粘性土中应用堆载预压法，通常需要设置纵向排水设施，这是因为粘性土的透水性较差，因此需要设置砂井等排水结构，这样能够提升土体的固结速度。如果在薄砂层粘性土中应用改方法，则无需设置排水通道，这是因为薄砂层粘性土本身便具有较强的透水性，因此无需设置排水通道也能保障其固结速度。

2.1.3 强夯法

强夯法属于动力压实方法，这种方法的应用需要借助重锤的自由落体运动，对土体产生强夯作用，提升土体的密实度，进而增强地基强度。强夯法在杂填土、粘性土以及砂土的处理过程中比较适用，另外，针对湿陷性黄土地基以及可液化的砂土地基等的应用效果也十分显著。

2.2 换填法

对于换填法而言，通常也被称为置换法，换填法的原理相对比较简单，施工难度较低。具体而言，换填法是指将土质基础下部软弱土层挖除，然后借助强度更高的素土或者碎石等进行回填，同时还要对回填土进行夯实处理，使其能够达到设计密度要求，将其打造成为具有较高持力能力的结构层。应用换填法，要确保回填土的性能，需要注重把控回填土地强度。这是影响置换法应用效果的关键，因此应给予高度的重视。

2.3 复合地基法

复合地基法也是软土地基施工技术的重要类型之一，这种方法主要是指把增强结构设置于自然基础之中，使增强结构和自然基础共同承担荷载。而复合地基法的使用效果，主要受增强体设置方式和增强体的材料等因素的影响，根据不同的设置方式和不同的增强体材质，其起到的作用也存在一定的差异。复合地基法的应用，也会涉及到一定量的土体置换，通常情况下，其置换率为3%-25%，但有的方法也会涉及到更大的置换率，如碎石桩，其置换率为40%左右。碎石桩、CFG 桩以及石灰桩等都是复合地基法的主要形式，三者在应用过程中，由于设置方法以及桩体材料不同，因此其在性能和作用等方面也会产生一定的差异。以碎石桩为例，如果桩体的长度小于基础宽度的2 倍，则桩体的长度越高，其对提升地基承载力的作用越明显。再以CFG 桩为例，由于这种桩体可全桩体长度内发挥侧向阻力，以此CFG 桩的桩体长度越大，其承载能力越强。对于石灰桩而言，与碎石桩相比，石灰桩的桩长作用更佳。除此之外，不同的桩体形式，其端阻作用也存在一定的差异。以碎石桩为例，如果碎石桩桩体长度大于基础宽度的2.5 倍，则其端阻作用会明显下降，甚至可以忽略不计。相较于碎石桩，石灰桩的端阻作用更佳，但是受石灰桩自身强度的限制，使得随着桩长的提升，端阻作用也会不断降低。与碎石桩以及石灰桩相比，CFG 桩的端阻作用更佳。

2.4 加筋法

加筋法也是主要的软土地基施工技术形式之一，该方法具有施工便捷，软土地基处理效果好的特点，同时该方法的适用范围较广，作用十分显著。加筋法主要分为加筋土法以及土工织物法两种形式，而在道路桥梁施工中，主要会应用到土工织物法。土工织物的原材料主要为人工合成的聚化物，在道路桥梁施工过程中，不仅应用土工织物法来处理软土地基，同时还用于加强支护结构以及护岸护坡等施工环节之中，并且应用效果十分显著，可以为道路桥梁施工提供有力的支持。

2.5 灌浆法

灌浆法是指借助压力装置，将具有胶结性的材料注入介质之中，进而起到增强介质强度，同时提升介质密实度的作用。灌浆法不仅能够起到有效的加固作用，而且还能够起到防渗的效果。以往，灌浆法主要在建筑工程建设中应用，近年来，逐渐被应用到软土地基处理之中，该方法的应用效果也比较显著。

2.6 抛石挤淤法

抛石挤淤法是指在基础底部抛投一定数量的片石，借助片石来对地基起到一定的挤压作用，进而促进基础强度的提升。抛石挤淤法的特点在于施工效率高，并且施工简便，取材便捷。抛石挤淤法在积水的洼地中有着较强的适用性，积水洼地表层没有硬壳，因此便于抛石，同时也能保证片石沉入到底部，保证其挤压效果，增强基础的强度。

3、技术应用效果分析

软土地基施工技术形式多样，不同的及时形式有着不同的特点和应用方法，同时其应用效果也会存在一定的差异（表2）。为了保障道路桥梁施工质量，应合理选择软土地基处理方法。

表2 软土地基处理后承载力与沉降参考值

通过表2可以看出，应用强夯法以及排水固结法进行软土地基处理，处理后地基的承载力均低于120 千帕，因此这两种方法对于软土地基承载力的提升效果不够理想。相较于这两种方法，水泥搅拌桩的效果更好，能够将软体地基的承载力提升至120 千帕左右。而换填法的效果最为显著，进过换填法处理后，软土地基的承载力超过120千帕。除此之外，通过表2可以看出，排水固结法的工后沉降量最大，而高压旋喷桩、CFG 桩等方法的沉降量则相对较小。总体而言，承载力与工后沉降值之间呈反比例关系。

结语：

随着经济的快速发展，道路桥梁所承担的交通负荷也在不断提升，因此对道路桥梁的质量要求也越来越高。在道路桥梁施工过程中，难免会涉及到软土地基，而为了保障施工质量和效果，则需要合理应用软土地基施工技术，充分发挥软土地基施工技术的优势和作用，保障软土地基处理效果，增强地基稳定性，这不仅能够更好的保障道路桥梁施工质量，同时也能为道路桥梁的正常施工奠定基础。