公路桥梁工程施工中软土地基施工技术的有效应用

张建川

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摘要 我国地貌幅员辽阔，地貌特殊，在公路桥梁建设之中常常遇见软土地基的情景。如果对软地基处理不善，公路桥梁将出现路面裂缝、漏水渗透、甚至塌陷等问题，公路和桥梁的质量得不到保证。针对于此，本文主要对公路桥梁施工中软土地基的处理方法（加筋法、预压法和排水固结法等）展开了介绍。

关键词：公路桥梁、软土地基、预压方法

引言

我国拥有世界上最长的铁路和公路，最多的建设的桥梁。自从新中国成立以来，特别是改革开放之后，伟大的劳动人民在外国技术垄断下，自己更生自主创新，走出了一条属于中国人民自己的新基建之路。我国幅员辽阔地形复杂，特别是在农田和沿海地区公路和桥梁的施工之中，常遇到软土地基的情况。软土地具有水分量大，孔隙较大和固结系数小等特点，这些特性是公路桥梁施工的挑战之一。如果在施工之中软土地基没有得到很好的解决，道路桥梁将出现倾斜、开裂等问题，威胁人民的人身和财产安全。因此，正确处理好施工中的软土地基是公路桥梁施工的基础和前提。本文将在软土地基的属性和软土地基的施工技术方面展开讨论。

1. 什么是软土地基和软土地基的施工特点

1. 软土地基定义

在我国公路行业规范中，关于的软土地基（soft soil subgrade）的定义为：压缩量较高、强度较低、土层层状分布复杂、土层之间孔隙较大、固结系数小、扰动性大等特点的软弱土层，其中大多数的软土层含有一定量的有机物质。软弱土层包括淤泥质土、淤泥、泥炭质土、泥炭和软粘性土。因此，在桥梁和公路建设中，处理软土地基要根据其特点采取不同的应对措施。

2. 软土地基的危害

在公路和桥梁的施工之中，如果不对软土的进行处理，不仅工程质量不能保证，公路的安全性也将受到影响，在后期的维护成本和整改的成本也将巨大无比。

软土的抗剪强度差，当路基和路面对软土层施力的时候，软土将无法承担。此时地基将会出现裂缝、沉陷、结构失稳的情况，如果严重，甚至会出现塌方的严重后果。近年来，有一些软土地基的桥梁处置不够得当，在桥梁公路使用一段时间后出现路基沉降和开裂的情况常见于报端。 具体见下图：

图1 软土地基处理不当坍塌

另外，软土地基上部在外荷载过大时，将会出现变形和路边开裂问题。整个地基也会出现沉降不均匀的情况，路面将会发生皲裂甚至塌方。如果荷载出现在路桥交接处，公路的涵管容易发生弯曲，涵身和通道易也会发生凹陷的严重后果。如果不及时处理，桥梁和道路的路面会出现漏水和严重积水的问题。

3.软土地基在施工中操作不当造成的后果

1. 施工之前在设计和勘察阶段不够详细和准确。在一些本该是按照软土层施工的区域，未能在施工之前探查到，导致施工不准确，影响整个施工的计划。

2. 在勘察中确认是软土的情况下，未能认真做好软土的处理工作，使得危及到周边建筑物的安全和路基的稳定性。广东省汕头市的磊口大桥引道，由于在填土作业处理不当，周边的民房受损，后经过几次整改，效果不明显，问题没有根本解决，现已重新建设新桥。

3. 工作人员在施工过程中，施工不当造成路基不稳定。

4. 未能按照建筑分层填筑的相关规定操作，施工单位存在填土过快、碾压操作不规范等操作，从而造成路基失稳的严重后果。

2. 公路桥梁工程施工中软土地基施工技术的研究现状

基于公路桥梁工程施工中软土地基施工技术的应用实际，在国内有很多学者和工程师在研究，并在不同的方面产开了谈论和提升。连小华的《公路软土地基的危害及处治措施》^[1]中，重点介绍了软土地基的处理方法，并强调了施工准备和设计工作的重要性。庞兰的文章《浅谈公路软土地基的危害及处置措施》^[2]中，主要介绍了软土地基的危害和处置方式，并从施工和经济和安全使用的角度对施工方式提出了建议。黄聪钰的文章《软土地基施工技术在公路桥梁施工中应用》^[3]中对常见的软土处置的方法进行了比较和谈论，强调了软土施工在桥梁公路中的重要性。王振杰的文章《软土地基施工技术在公路桥梁施工中应用分析》^[4]介绍了使用施工过程和处理质检的方式方法。关于公路桥梁工程施工软土地基处理方面的专家很多，对软土地基的处理方式方法献言献策，对我国桥梁和公路行业的发展也做出了积极的贡献。

3. 软土地基技术在公路桥梁施工中的应用

针对软土层的特点和存在危害，现今在建筑学上的主要应用的处理方法有

加筋法、预压方法、排水固结法、挤密桩法和换土法等。本文针对于公路桥梁中软土地基的处理中常见的方式方法展开介绍。

1. 加筋法分析

加筋法的处理方式是在软土中加入由碎石桩、砂桩或树根桩等组成的筋体。软土颗粒与筋体之间的摩擦力的作用使得其成为一个整体并粘合在一起，这种方式增加了软土地基的稳定性。

一些工程由于施工需要的考虑，也会选择铝合金、特殊处理的钢片和合成材料等作为筋体用于施工之中。上世纪90年代的福清过桥山围垦工程在施工过程中，在进行桥梁软地基的处理时正是采用合成塑料排水板作为筋体材料。合成材料的高韧性、高强度特性可以增大土体的抗拉强度，此种施工方式使淤泥排水的固结加速，地基的强度和稳定性也得到了大大的提高。具体见下图，下图为土工织物加固软土地基。

图2 土工织物加固软土地基

2. 预压法分析

预压方法在公路桥梁是处理软土地基的有效手段之一，且应用较为广泛。降水预压法、真空排水预压法和砂井堆载预压法及是预压方式中常见的三个方法。三种方式各有自身优势，根据其不同的个性，应用在不同的场景之下。预压的主要的原理是采用不同的荷载对软土地进行预压，经过预压的软土地，其自身的密度将得到提升，强度增加、地基变得坚固、软土地的固结效果显著，软土施工后的沉降问题也得到改善。采用预压技术使得软土地基础沉降在较短的时间内完成，提高了施工效率。预压方法在软土地的初期处理中常见的一种方法。

3. 排水固结法分析

排水固结法基本原理是当外力荷载作用在软土地的时，软土地的孔隙减小，并慢慢固结成形的方法。在排水固结法的施工中，软土的超静孔隙水压力的降低，软土的作用应力和地基抗剪强度的逐步增加^[5]。这种方法使得软土沉降的时间大大缩短，同时也提高了软土的稳定性。

一般而言，排水固结法主要有排水系统和加压系统组成。排水系统分为竖向排水方法和水平排方法。加压系统的主要方法为堆载法、真空法、降水法、电渗法和联合法。在现实的施工中，根据现场的情况，提前做好勘察，在使用排水固结法处理软土时，选择最合适的方式处理。沙井法是排水固结法中应用比较广的一种方法。一般而言，在打桩机器或者爆破等的作用下，在软土内打入钢管，并将砂砾与软土混合形成沙井的方法，多个沙井形成了沙井的矩阵。沙井之间人为铺设垫层或砂沟，此种方法使得排水距离变短、软土固结速度变快。其基本不会对软土带来危害，其机械化程度高、打桩速度快、工作效率高等特点是其得以广泛应用的原因。

4. 挤密桩法分析

挤密桩法是软土处理加固的方法之一。它的主要工作原理是在软土层上把圆柱钢质桩管进行打桩处理，待打桩完成后取出，最后把水泥土等材料填充到桩孔之中的过程。这个过程使得加入的填充物与原地基形成了复合地基。优点在于不用取土，因采用就地取材的方式充当填充物，节省了施工成本。因为工程操作的需要，一般的施工的深度可达到12米至20米，大大增加了施工作业的深度。相对于其他的软土处理方式，此种方法在面对特殊地貌的情景变得游刃有余。此种方法具有施工简单、容易控制和工程造价低等优点。

5. 换土法

换土法的主要工作方式是采用机械和人工辅助的方式，把软土地基的一定范围和深度的软土层挖去，然后以素土、灰土、矿渣、煤渣、卵石、碎石等具有良好的强度、抗腐蚀性和抗侵蚀性的物质作为替代，并采用机械施工使得软层密实度增加的过程^[6]。

换土法又可以分为：爆破挤淤法、砂垫层法、机械换土法和抛石挤淤法。

一般而言，在公路桥梁施工中，根据软土地基的厚度的大小采用不同的方式工作，当厚度小于3米的时，采用全部挖出土层的方式进行换填。根据现行的对高速公路和桥梁关于软土施工要求，当厚度大于3米的时候，出于施工难易度和成本等因素的考虑，一般采用部分换填的方式施工。全部换填的方式效果更佳，其彻底地的改善了地基的成分结构，不为以后留下后患。

4. 总结

本文主要介绍了软土地基定义、软土地基的特性和危害、讨论了在软土施工过程中主要采用的方法，包括加筋法、预压法、换土法、挤密桩法、排水固结法等。关于软土处理的方法还有很多，包括化学加固法等。相信随着经济社会的发展，在不远的未来，将有更合适、效率更高的方式来处理软土地基。在现场的施工之中，面对不同的施工情形和地貌，需要考虑的因素很多，比如软土自身厚度、经济因素、施工进度和材料等因素，因此，在施工之前做准备和勘察准备等工作，要根据现实中面对的情况选择最为经济的施工方式，采用一种施工或多种施工方式混合的方法处理软土地基。

参考文献

[1]连小华.公路软土地基的危害及处治措施[J].城市建筑,2013:277-278.

[2]庞兰.浅谈公路软土地基的危害及处置措施[J].价值工程,2012:72.

[3]黄聪钰.软土地基施工技术在公路桥梁施工中应用[J].城市建筑,2015:279.

[4]王振杰.软土地基施工技术在公路桥梁施工中应用分析[A].工程技术,2017,(19):305.

[5]顾明恩,孙竹梅.分析软土路基的排水固结法[C].黑龙江交通科技,2008,(2):59-60.

[6]肖燕飞.建筑地基换土法施工浅析[C].建筑,2011,(2):73-75.

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