道路桥梁工程软土地基处理技术的探讨

尉得水

山西路桥第二工程有限公司 山西临汾 041000

软土地基具有含水量高、渗透性差、承载能力不足等局限性，于该类地基上直接建设道路桥梁时，容易影响道路桥梁的工程质量，甚至埋下大量安全隐患。因此，必须加强技术探讨，准确把握道路桥梁工程中软土地基的处理思路，合理选择并应用处理方法，使软土地基转变为相对稳定的状态，进而开展工程建设工作。

1 道路桥梁工程软土地基处理概述

软土地基的性质各异，若要顺利推进道路桥梁工程的建设进程，则必须探明软土地基的实际特性，进而采取相应的处理方法。诸如含水量、软土塑性等指标均是软土地基特性分析中不容或缺的因素，需予以重视。作为路桥施工单位，应深入现场做详细的勘察，掌握软土地基的各项指标，系统性地判断软土地基的基本特性，再制定合适的处理方案，以该方案为引导，在施工人员的配合下，有效处理软土地基。软土地基的厚薄程度不均，加之外部荷载的作用，软土地基的平整性明显不足，局部有下沉的情况，迫使建设于上方的道路桥梁开始发生沉降，此时随之影响道路桥梁的功能，甚至威胁到车辆的通行安全。因此，为了保证道路桥梁工程主体的质量以及人员的出行安全，施工单位必须高度重视软土地基的处理工作，按照“现场勘察→特性分析→处理方案的制定→正式处理”的基本流程开展各项工作，从根本上解决软土地基对道路桥梁工程的不良影响[1]。

2 软土地基对道路桥梁的危害

软土地基的含水量较大、渗透率较小，若在道路桥梁施工初期未针对软土地基采取有效的处理措施，易影响道路桥梁的承载性能，导致其受力缺乏合理性，道路桥梁结构的耐久性大打折扣，使用期间的安全隐患剧增，显然不利于交通事业的发展，甚至会成为社会经济前行过程中的“绊脚石”。软土地基对道路桥梁的危害具有多重性，具体从如下几个方面考虑：其一，随着时间的推移，软土地基的含水量逐步增加（例如在降雨过程中雨水下渗，聚集在软基内），随之影响上方道路桥梁结构，出现局部裂痕、下沉等问题，此时道路桥梁的耐久性明显不足，安全隐患也大幅度增加。其二，随着软土地基使用时间的延长，微小颗粒物的影响作用增强，可见软土地基内产生大量的空洞，软基的密实性不足，长此以往，道路桥梁有下陷的迹象。

3 道路桥梁工程软土地基处理所需考虑的主要因素

3.1 现场地基情况

土质和土层是地基情况分析中需要重点考虑的内容。其中，土质情况需经过试验后确定，在明确道路桥梁施工现场软土地基的土质情况后，选择合适的处理方法以及具体的作业参数；对于土层情况，则需要关注软土下层硬壳层的扰动，尽可能避免软土地基处理时出现大范围的扰动[2]。

3.2 道路等级

随着道路等级的提高，道路的平坦度也相对较高，此时为了建设高质量的道路，更应做好对地基的处理工作，无形中增加作业难度，并且在软土地基这一特殊的地质条件中，更是如此。为此，需要明确道路等级，以此为导向，确定合适的处理参数，再富有针对性地开展软土地基的处理工作。

3.3 周边环境

周边环境也会对软土地基的处理带来影响，若软土地基周边有建（构）筑物，则需要密切关注软基处理期间该类既有设施的实际情况，例如软基处理过程中的土壤沉降、剪切变形均要考虑在内，需评估各自对建（构）筑物的影响，采取控制措施，最大限度减小软基处理对周边造成的不良影响。

4 道路桥梁工程中软土地基处理技术的类型及具体应用要点

4.1 动力加固处理技术

随着技术研究的深入，加之工程实践经验的积累，现阶段的软土地基加固方法逐步丰富。在动力加固处理技术体系中，强夯法、抛石挤淤法、真空预压法、堆载预压法等均具有代表性，总体来看此类方法具有操作便捷、经济高效等优势，具体做如下分析。

（1）强夯法。强夯法采用的是特定重量的夯锤，将其提升至一定高度后解除约束，使重锤自由下落，经过夯锤的多次夯击处理后，土体的孔隙减小，由松散转变为相对密实的状态。强夯法的适用范围较广，例如在高压缩性土壤、湿陷性黄土的加固处理中均可以取得较好的应用效果，在合理选择夯锤以及正确夯击后，软土在较短时间内转变为硬质土，承载性能显著提高。为了充分发挥出强夯法在软基加固处理中的应用优势，需要确定合适重量的夯锤，而后再进一步明确包含落距、锤重、夯击遍数在内的各项关键参数。为此，试验前先组织现场试验，以便确定合适的夯击作业方案[3]。从应用效果来看，强夯法所需的设备较为简单（主要为夯锤、打夯机架），施工效率较高，适用范围较广，能够完成素填土、杂填土、碎石土、湿陷性黄土等的加固处理。软基在经过强夯施工后，承载力得到显著的改善，通常可提高2～5倍。

图1 路基强夯施工工艺流程图

（2）抛石挤淤法。以块石、片石或土石填筑体为主要的材料，将其投入至待处理的软土地基中，石块由于自重作用逐步下沉，达到挤出淤泥的效果，此时地基的承载力得以提高。抛石挤淤法应用过程中未涉及到抽水工序，操作较为便捷，效率较高。实际施工中，抛石的顺序和对抛石推压的控制至关重要，通常应从中间开始逐步向两侧抛石，或是从一侧开始推进至另外一侧，在该顺序下，淤泥可以正常挤出。推压期间，需选择合适吨位的机械设备，碾压时辅以适量的石屑或石子（以小粒径为宜），经过碾压施工后，使地基具有密实性与平整性。针对软基表面含大量积水但排除难度较大的情况，可采用抛石挤淤的处理方法。

（3）真空预压法。真空预压采用的是塑料排水板或是修筑排水砂井，依托于此方法提高基础的强度。施工中，先向待处理的地面铺一层沙垫，而后覆盖透气膜（要求此材料有良好的密封性），起到隔离外部环境的作用；在吸管、抽真空泵等相关装置的联合作用下，抽出密封膜内的空气，经此处理后膜内的塑料排水板、砂垫等均呈真空状态，可高效排除存在于土壤中的水分，加速土壤的固结。在应用真空预压处理技术时，排水装置的配套以及密封膜的性能（严密性）是重点考虑对象，否则会对软土地基处理效果造成影响。得益于真空预压处理技术操作便捷、效率高的特点，该项技术常被应用于大面积的软基处理中[4]。

（4）堆载预压法。在确定待加固软土地基的范围后，于该处增加预压荷载，在外部荷载的作用下，促进软土内孔隙水的外排，同时孔隙逐步缩小，加速软土的固结，最终软土地基的强度较之于未处理时有大幅的提高。经过堆载预压处理后，若软土地基的承载力达到设计要求，则卸载地面的荷载。实际施工中，需要适配高效的防排水设施，严格控制加载量以及加载时间，并注重沉降观测。堆载预压法的适用范围较广，在绝大多数软土地基加固处理中均具有可行性，但不宜应用在深厚的饱和软土的处理中。

4.2 化学加固处理技术

（1）水泥搅拌桩技术。以水泥为固化剂，水泥与现场软土接触、搅拌后，得到均匀性较好的混合料，彼此间发生物理反应和化学反应，产生强度较高的结合土，进而大幅度提高基础的变形模量和承载力，达到加固软土地基的效果。在水泥搅拌桩处理技术应用过程中，需注重如下几点：①合理设定桩位，将搅拌桩移动到位，用水平仪检测并予以调整。加强对水灰比的校核，要求该项指标具有合理性，以免影响水泥的正常固结。②下沉施工环节，需要由专员控制，根据现场情况灵活调整档位，以保证下沉速度的合理性。随着下沉量的增加，待钻杆到达指定的深度后，拉动链条装置，释放准备好的浆料，使其与软土结合于一体。③加强搅拌，确保水泥能够与软土均匀混合，构成完整的、可靠的固结体。水泥搅拌桩处理技术在现阶段的软土地基加固施工中取得广泛的应用，通常可用于饱和条件下的软土加固中，包含粉土、饱和黄土、黏性土等。

（2）水泥粉煤灰碎石桩处理技术。以石屑、粉煤灰、砾石等为原材料，将其与水泥混合，经过充分搅拌后固结成桩，在桩体、现场软土的共同作用下，形成稳定可靠的复合地基，此时软土地基的强度、承载性能均有显著的提升。正式施工前安排试桩，严格检测试验桩的承载力，若实测结果显示桩体的承载力满足要求，则将该试验桩采用的施工方法应用于大面积的施工中。此外，严格控制好桩的间距以及垂直度也至关重要，否则会由于桩的布设不合理而影响软土地基的加固效果。水泥粉煤灰碎石桩是加固软土地基的有效方法，通常被应用于砂土、素填土、粉土等地基的加固施工中。此外，水泥粉煤灰碎石桩施工期间的扰动性较小，不会对周边既有设施造成影响，因此在临近建（构）筑物的软土地基加固施工中也得到应用。

4.3 复合地基法

（1）粉喷桩复合地基。通过对某些化学材料的应用，使其与软土接触并发生反应，使原本松散、稳定性不足的软土转为密实、可靠的状态，即形成复合地基。在粉喷桩复合地基技术的应用过程中，先将质量良好的石灰或水泥运送至软土层，用机械设备做充分的搅拌处理，使材料（石灰粉、水泥粉）与软基的水接触并发生化学反应，经过一段时间的反应后，多数水分被吸收，有类似于排水固结的效果，此时石灰水泥和软土结合为一体，软土地基被加固为稳定可靠的复合地基。

（2）挤密桩法。施工设备采用的是振动打桩机或柴油打桩机，利用该装置以振动或冲击的方法对砂性土进行处理，成孔后向其中灌填砂料。在挤密桩法施工中，成桩周边的砂土因挤密作用而转变为相对密实的状态，整体密度提高，软土地基的承载能力得以提升，有效规避了地基沉降问题。

图2 挤密桩法加固地基

（3）碎石桩。以振动器为主要的施工装置，由其提供水平方向的振动，向孔内添加适量的碎石料，随着增添料量的增加，振动器缓慢向上拔起，碎石料逐步转变为密实的状态。各碎石料受振动作用而产生较强的咬合力，进而构成稳定的碎石料整体，最后形成碎石桩，其具有支撑作用，可有效规避软土地基易沉降的问题。

4.4 换填置换法

换填置换法的主要思路在于置换软土，在清理承载能力不足的软土后，替换为高强度、良好渗水性能的砂粒、砂石等材料，此时加固范围内的地基具有足够的强度和稳定性。严格控制软土置换量至关重要，若置换量偏少，仍有部分软土存在，此时地基的承载性能难以得到保证；若置换量过多，工作量增加，明显加大成本投入，同时施工期间可能会面临各式各样的难题，不利于软土地基加固处理工作的顺利开展。对此，必须在正式施工前深入现场做详细的勘察，明确软土层的基本特性，例如覆盖范围、厚度，在此基础上进一步确定置换数量，生成兼顾技术可行性、经济效益性多重要求的换填置换方案。在实际置换施工中，则需要按照从内向外、逐层置换的方法依次操作，逐层把控施工质量，每完成一层置换后随即采取压实处理措施，经过检查后，若无误则施工后一层，按照此方法有序推进，最终确保置换后的地基有足够的强度。

5 结语

随着经济的良好发展，经济活动更为频繁，道路车流量随之增加，车辆荷载、日晒、降雨等因素对道路桥梁的作用加强，对道路桥梁的建设质量提出更高的要求。但碍于软土地基承载力不足的特性，若直接在软基上组织道路桥梁的建设工作，必然会影响工程质量。为此，需要准确探明软土地基的实际特性，制定具有可行性的专项处理方案，妥善应用软土地基加固处理技术，从根本上解决软基承载力不足、平整性不足等问题。经过前文的分析，现就软土地基处理工作做如下总结：①加强现场勘察，掌握土质类型、分布范围等基础信息，以便给软土地基处理方案的制定提供重要的依据。②遵循因地制宜的原则，根据软土地基的特点采取针对性的软基处理技术，充分发挥出技术的应用优势。③为了高效完成软土地基的加固工作，需要在正式施工前选取特定的路段组织试验，判断在不同作业方式下的软土地基处理效果，经过对比分析后，选择最为合适的软土地基处理方案，而后将其用于大面积的处理施工中。④加强质量控制，例如换填材料的质量、强夯施工中机械设备的性能等，若有问题则及时指出并予以处理，保证最终的软土地基处理效果。