探讨公路桥梁隧道软土地基处理的相关对策

周子铭

（晟远工程设计集团有限公司，山东 烟台 264670）

0 引言

公路路基工程施工是公路工程的关键阶段。在不同的公路项目中，有不同的路基形状，其中比较独特的路基是软土地基结构路基。该类路基主要由松散土、松散砂、泥炭土等孔隙度大的土层、有机土、砂土、黏土等小颗粒组成，容易引起地面沉降，破坏地面结构。因此，加强公路工程软土地基施工技术的科学研究十分重要。

1 软土地基性质概述

在公路施工过程中，软土地基属于高压缩性软土地基时，其基本性质主要有：容重较小、含水量大并且孔隙比较大，土质中存在大量的腐殖质、微生物以及可燃气体。因此其呈现出较强的压缩性，难以实现长期稳定，在公路施工中容易形成大幅度的路基沉降，严重破坏路面结构。软土地基如属于抗剪强度低软土地基时，其路基承载力较难符合设计要求和标准[1]。而透水性能较差的低透水性软土，由于其垂直层面具有不透水的特性，不利于排水固结，使沉降延续时间增加，另外在荷载的长期作用下，极可能导致孔隙水压力较大，对地基强度造成严重影响。地基存在絮凝状的结构性沉积物即为触变性软土，原状土如受到扰动等形式的破坏时，在其具有的一定结构强度下，一旦出现结构破坏，将导致其强度降低或迅速呈现稀释状态。在震动荷载的作用下，软土地基极容易出现沉降、侧向滑动以及挤出底面两侧等问题，造成路堤出现失稳现象。在一定荷载长期作用下，软土地基还具有流变性。随着荷载作用时间的延长，土质变形越大，导致其长期强度远低于瞬时强度，严重影响路堤、边坡等稳定性。另外软土地基还呈现出不均匀性，容易造成路基出现不均匀沉降，对路面结构造成破坏[2]。

2 软土地基的处理原则

软土地基的处理过程中，需要遵循因地制宜原则。具体而言，公路工程施工之时，将会遇到各种类型的软土地基。此时，为最大限度降低处理成本、提高地基强度，就需因地因时而变，采取对应的处理措施。只有如此，软土地基的处理工作才能达到事半功倍的最终效果。软土地基的处理过程中还需遵循循序渐进原则。部分公路工程施工任务重、施工周期短，因而对于软土地基的处理极易贪功冒进。这种处理方法切不可取，而应循序渐进，精益求精，层层把关，确保软土地基处理得当，再进行公路路面铺设[3]。

3 软土地基的危害

3.1 软土地基容易造成路面侵蚀

对于公路桥隧工程来说，路基的稳定性不容忽视，它会直接危及施工质量和我国的安全。因此，从结构分析来看，软土地基的稳定性不够，很容易导致路面的腐蚀。桥梁施工中会使用一些混凝土和砂砾作为原材料，在整个整合过程中容易造成软土的质量不稳定，但在公路桥隧施工中，存在大量沉淀腐蚀，整体结构会松动，影响稳定性[4]。

3.2 软土地基易造成路面沉降

基于软土地基稳定性差、支撑能力不足等特点，在开展公路桥梁隧道建设时若不予以充分重视并处理，极易造成路面沉降问题。软土地基发生路面沉降是因其软土层受到水分侵蚀而导致承重能力降低，在路面填料随着施工进程持续增加时会出现路面沉降现象。且软土地基本身的牢固程度较低，当受到自身压力和路面承重压力的双重作用时极易发生一定范围的路面沉降，严重时可能会导致坍塌事故[5]。

3.3 软土地基容易引起路面裂缝

就软土的性能而言，公路桥隧施工中很容易产生路面硬底问题。混凝土是公路建设中的主要建设材料。但是，混凝土长期使用会产生裂纹，许多施工队没有用足够的时间从性能上分析软土地基存在的问题和重要性，导致质量不合格。

4 公路工程施工中软土地基处理技术运用

4.1 换填垫层

换填垫层技术在软土地基改造工程中运用时，应通过开挖处理，将地基中不符合强度要求的软土移除，并利用符合工程强度要求的土质进行换填。在实际作业过程中，首先，需要保证土质的挖掘厚度，通常应保证土质厚度在0.5～3m，一旦出现深度过浅或过深，此处理方法都不适用。开挖深度确定后还应详细勘察和分析整个施工现场的状况，此处理技术主要适用于湿陷性黄土、淤泥以及暗沟等环境，在其他软土层中应用效果不明显。其次，在公路工程实施过程中，应结合荷载量对回填进行分析，不同情况所选择的回填材料也有所不同，具体施工过程也存在差异，为了使处理技术能够更好地发挥作用，可采用事先挖掘排水沟的方式避免出现地表水、地下水外渗的情况。针对一些软土土质极容易出现的倾斜问题，需要分层次、分步骤地进行土质回填，通过替换和调整土壤的特质，使软土地基特征得到有效改善。但此处理技术存在工程量较大、操作较难并且造价较高等不足，在需要进行大面积整片软土地基处理时，此处理技术适应性不足。

4.2 预支护法

预支护法就是提前装好各个隧道的钢管，在钢管排列上，必须根据灌浆工作进行，使所有支撑架和无缝钢管灵活系统，基础能承受附近提供的工作压力，以确保附近各梁的实际效果。目的是更好地维护沙子。对公路桥隧施工中的软土问题，也按照基本建设标准进行了分析。对于相对松散的土层，按顺时针方向进行水泥砂浆顺序，以提高路基的稳定性；在混凝土封闭模式下，必须选择一些含水量较高的岩土工程进行结构加固，这样不仅可以保证各表面的紧密性，还可以减少风化层的坍塌和裂缝。

4.3 超前预加固处理

当前公路桥梁隧道施工项目较为常见的软土地基超前预加固处理方法有地表注浆法和洞内钻孔注浆法两种。地表注浆法具体是指在开展公路桥梁隧道的施工环节时，在软土地基中设置带孔的钢管，并向每个钢管管道内注入一定量的混凝土浆料，使钢管与地基紧密结合从而有效改善软土地基的强度。地表注浆法适用于土质情况较差且土层孔隙较大的软土地基部分，能够充分发挥其价值效用，但应用于含黏土地质中则效果会大打折扣。洞内钻孔注浆法需要利用注浆机械设备来完成对软土地基的处理，通过使用注浆设备将具有填充性和凝胶性的填充物质合理注入需要采取加固措施处理的软土地基中。这类填充材料进入软土地基的裂缝中，会逐渐发生凝固反应，从而实现软土地基强度的提升。洞内钻孔注浆法不仅可以有效提升软土地基的承载力和稳定性，而且可以起到防止水分侵蚀的保护作用。

4.4 置换强夯

对于含水量较高及孔隙较大的软土地基，可采用普通强夯或置换强夯的处理技术。对于含水率大于25%的软土地基，可根据工艺试验结果，对一定范围内的软弱黏性土地基进行置换强夯或重锤强夯处理。在巨大的冲击能作用下，土层中形成极大的冲击波和压力，有效压缩土体孔隙，并在夯击点周围的一定深度内形成裂隙，成为良好的排水通道，有利于土中的孔隙水及时排出，使土体能够快速固结。通过此处理技术的运用，能够一定程度提高地基承载力，使其压缩性降低。此处理技术适用于地基深度在0～5m的软土地基，具有处理深度较大、速度快的优势，但造价成本较高。

4.5 添加剂法

添加剂法在越来越多的公路工程中已经得到应用和推广并且收获良好成效。添加剂法，主要是将黏土与石灰充分搅拌，促使石灰快速吸收软土地基的水分使其固结。软土地基的处理过程中有效应用添加剂法，可以明显改善土质特性，促使软土地基的内部结构更加稳定。而且，软土地基经过添加剂法处理之后，其稳定性更能在长期受力作用之下有效保持。实际之中，应用添加剂法处理软土地基，施工速度较快、施工范围较大，而且施工相对简便。因此，添加剂法具有较强的适用性和推广性。需要注意的是，公路工程各处的软土地基存在差异，要想有效发挥添加剂法的软土地基处理作用，还需相关负责人员基于添加剂法应用之前针对软土地基的土质进行实地测量、全面计算。只有如此，才可科学配比添加剂（石灰）用量，确保软土地基应用添加剂法之后达到理想处理效果。此外，相比其他软土地基处理方法，添加剂法能更直接全面地深入软土地基肌理，彻底改变软土地基的土质特性，促使处理后的软土地基在公路工程的全过程施工中稳固可靠、在公路工程的全寿命周期安全耐久。

4.6 通过挤密压实法来稳定软土地基

在公路桥梁施工过程中，需要以反复压实的方式进行处理，以减少地基内部的裂缝，稳定路面的坚实度。对于挤密压实度来说，在适合的位置上以浅层软土地基使用更好，以石灰填充应用是最广泛的，这样能取得很好的效果，石灰吸水性好，可以稳定软土地基的承载力，能控制好软土地基的水分。

4.7 堆载预压和真空预压

堆载预压处理技术通过等于或大于设计荷载的填土荷载的运用，使地基实现提前固结沉降，使地基强度增强，工后沉降有效减少。如地基强度指标符合设计要求相关数值，则可将荷载卸去，对道路路面进行修筑。通过此处理技术对软土地基的预处理，通常不会出现较大的固结沉降。此技术利用路堤填土进行堆载，能够使成本降低。在进行施工填筑时，需要采用分级、分层进行荷载施加以及加荷速率控制，防止地基出现剪切破坏，从而有效提高地基强度。此处理技术施工简单，并且已趋于成熟。但因软土固结系数较小而导致排水固结时间较长，对工期造成一定影响，因此如施工时间充足，可单独运用此处理技术；如工期时间较短，可与其他处理技术相结合。真空预压处理技术利用塑料排水板或砂井在需要加固的软土地基内进行合理设置，并将砂垫层铺设在地面上，采用不透气的密封膜进行覆盖，使其能够与大气隔绝，将吸水管道埋设于砂垫层中，通过真空装置抽气的方式，在使膜内空气排出的同时，在膜内外形成相应的气压差，并能够使其转变为作用于地基的荷载，从而实现软土地基土质改善。此处理技术无法采用堆载方式，使加载和卸荷工序简化，预压时间缩短，大量节约堆载材料，施工过程简单，能够适应大面积施工处理需求。

4.8 胶结法

胶结法是将水泥砂浆、水泥、石灰等掺入软土地基使之加固，以此促使软土地基降低压缩性、提升承载力。通常情况下，胶结法又可细分为高压喷射注浆法以及水泥土搅拌法。以下就此两种胶结法进行详细论述。

（1）高压喷射注浆法。此项胶结法应用过程中，首先需要确定孔位，随之需要依次钻孔。开孔完毕之后，便可利用高压喷射方式将预制混凝土浆液灌入孔内。通过高压喷射注浆，软土地基可在浆液压力之下形成具备稳定结构的固体。具体而言，高压喷射注浆可以改变软土地基强度，使其更加密实、稳固。实际之中，应用高压喷射注浆工艺进行软土地基处理时，需要做足准备工作，严格把控施工工序，如此才可有效胶结软土地基。另外，高压喷射注浆法，只需确定位置、准确钻孔、灌注浆液即可，而且无须大型机械、无须重型设备，因而施工十分简便，在软土地基处理的诸多技术中具有明显应用优势。高压喷射注浆法的主要应用领域有：砂土、黄土、粉土、淤泥以及人工填土和淤泥质土地基。

（2）水泥土搅拌法。水泥土搅拌法亦是较为常见的软土地基胶结法之一。水泥土搅拌法，主要是将软土地基的深层土与固化剂利用搅拌机进行搅拌，随之产生诸多物理反应、化学反应有效固结软土。软土地基通过水泥土搅拌法的胶结处理，可以有效提高地基承载能力并最大程度降低地基沉降量，以此促使地基更具强度以及整体性和稳定性。水泥和石灰是水泥土搅拌法应用过程中的主要固化剂。此胶结法，虽然造价较高，但其具备设备轻、处理深、施工快的应用优势。需要注意的是，公路工程的实际施工过程中，如需应用水泥土搅拌法处理软土地基，还需率先做好地质条件的勘察和分析工作，以此确保处理成效。

5 结语

公路桥梁及隧道是我国在开展交通基础设施建设过程中的重要组成部分，若在施工过程中遇到软土地基必须及时采取科学措施对其进行处理。通过掌握软土地基的处理要点，以提升软土地基强度、承载力和稳定性，通过超前预支护、超前预加固、压实与垫层方法有效完成软土地基的处理工作，从而达到理想的支撑加固效果，进一步提升公路桥梁及隧道施工项目的质量性能和整体效益。