袁揚(yáng) 安徽省達(dá)江建設(shè)工程有限公司

一、軟土路基的特點(diǎn)

軟土以黏土、粉砂為主，含沙量高，含水率高。軟土易壓縮，硬度、強(qiáng)度弱，承載力較差。主要表現(xiàn)為含水量較高、抗剪性能差、荷載性能弱等。

（一）含水量較高

軟土一般由黏土顆粒物及淤泥等成分構(gòu)成。軟土路基通常具有較大的孔隙，且軟土路基中部分有機(jī)物在各類(lèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)中呈現(xiàn)為絮狀結(jié)構(gòu)。軟土路基一般含水量在40%～70%，由于剪力的作用使得軟土形變較為突出，軟土的固結(jié)沉降將反復(fù)發(fā)生，會(huì)影響到道路的安全性。

（二）抗剪性能差

土層容易變形、抗剪性能差是道路軟土路基的特點(diǎn)之一。現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料顯示，如果對(duì)軟土路基不進(jìn)行排水處理，其抗剪強(qiáng)度會(huì)低于20MPa，軟土路基內(nèi)部的摩擦角通常為20～35°。軟土路基抗剪性能差主要是因?yàn)檐浲谅坊ǔＪ撬缮⑼翆印⒛嗵客临|(zhì)或者間隙較大的土層，一旦道路軟土路基受到較大的剪切力，軟土路基的土層之間無(wú)法保持原有的形態(tài)，容易發(fā)生偏移、變形等問(wèn)題。如果道路的路基出現(xiàn)偏移、變形甚至是坍塌等都會(huì)影響道路工程質(zhì)量和施工成本。

（三）荷載性能弱

荷載性能在確保道路發(fā)揮運(yùn)輸作用方面發(fā)揮了關(guān)鍵的作用，而道路軟土路基荷載性能差卻成為制約道路充分發(fā)揮其運(yùn)載能力的重要因素，主要體現(xiàn)為易導(dǎo)致道路施工中出現(xiàn)變形或沉降，道路路面無(wú)法承受較高的荷載壓力，容易出現(xiàn)路面開(kāi)裂等現(xiàn)象。

二、軟土路基橋梁過(guò)渡段的影響和危害

（一）影響行駛體驗(yàn)

車(chē)輛行駛在公路軟基過(guò)渡段時(shí)，由于軟基和堅(jiān)固路基存在較大的坡差或錯(cuò)層，車(chē)輛在高速行駛中通過(guò)將引發(fā)車(chē)輛顛簸，使得駕駛?cè)说鸟{駛體驗(yàn)欠佳。同時(shí)車(chē)輛在經(jīng)過(guò)錯(cuò)層過(guò)渡段時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)將成為路面的病害源，破壞路面完整性，對(duì)于運(yùn)輸貨物的車(chē)輛容易造成貨物抖落。

（二）危害車(chē)輛行駛安全

如果軟土路基過(guò)渡段路面沉降嚴(yán)重，出現(xiàn)嚴(yán)重的路面錯(cuò)層時(shí)，當(dāng)車(chē)輛高速行駛通過(guò)時(shí)會(huì)發(fā)生劇烈的顛簸，可能引發(fā)車(chē)輛偏離方向或爆胎等情況。在斜交橋梁的軟土路基過(guò)渡段，如果路面出現(xiàn)嚴(yán)重的縱向錯(cuò)層或沉降時(shí)，載重車(chē)輛貨物可能掉落至公路干道上，危害來(lái)往車(chē)輛安全，嚴(yán)重時(shí)甚至可能引發(fā)車(chē)輛傾翻等交通事故。

（三）影響公路壽命和經(jīng)濟(jì)性

當(dāng)車(chē)輛高速通過(guò)軟土路基過(guò)渡段時(shí)，車(chē)輛通過(guò)錯(cuò)層和沉降段時(shí)引起的沖擊及振動(dòng)將直接傳遞給路面和橋梁結(jié)構(gòu)，使路面、橋梁、支承、伸縮縫等橋梁和路面結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷，降低了路面和橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命。如果未及時(shí)對(duì)軟土路基過(guò)渡段進(jìn)行維修保養(yǎng)，將會(huì)引發(fā)路面和橋梁的永久損傷，增加公路的運(yùn)營(yíng)成本。另外，駕駛?cè)送ㄟ^(guò)軟土路基過(guò)渡段時(shí)會(huì)主觀(guān)采取減速行為來(lái)規(guī)避，頻繁地加減速行為不僅增加了汽車(chē)的油耗，而且可能導(dǎo)致汽車(chē)發(fā)生追尾事故。

三、軟土路基常見(jiàn)處理技術(shù)

（一）換土墊層法

在道路路基處理中，換填處理法是一項(xiàng)操作較為簡(jiǎn)單，成本較低的技術(shù)，主要應(yīng)用于土質(zhì)較為松軟的軟土路基中。換填法是將原地基表面較為松軟的土壤換成其他具有堅(jiān)固性、穩(wěn)定性和抗腐蝕性的材料進(jìn)行填充。在填充之前首先要確定好路基軟土換填的深度，然后將基礎(chǔ)下面較淺的土層進(jìn)行換填處理，從而使松軟的軟土路基具有堅(jiān)固性、穩(wěn)定性的效果。

（二）護(hù)坡樁法

護(hù)坡樁具有打樁速度快，操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于深基坑支護(hù)中。為了保證鉆機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，必須保證施工現(xiàn)場(chǎng)的平整度和相關(guān)位置的準(zhǔn)確定位，以保證鉆機(jī)位置的準(zhǔn)確性。當(dāng)將鉆機(jī)放置在指定位置時(shí)，應(yīng)在確保參數(shù)正確的前提下安裝混凝土泵管，以確保泵管暢通無(wú)阻。當(dāng)相關(guān)機(jī)械處于同一高度時(shí)，可以進(jìn)行鉆孔。在施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)地層的實(shí)際情況，合理調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，以保持穩(wěn)定。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件相對(duì)較差時(shí)，應(yīng)合理提高充填系數(shù)，以防止坍塌。

（三）深層攪拌樁支護(hù)法

深層攪拌樁支護(hù)法主要是通過(guò)固化成樁的操作過(guò)程，可以在整個(gè)施工過(guò)程中充分發(fā)揮原始土壤的作用，可以大大節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)自然資源的再利用。在相應(yīng)的攪拌過(guò)程中，其對(duì)地基周?chē)耐寥罌](méi)有影響，對(duì)周?chē)慕煌ㄓ绊懸埠苄　；炷恋臐仓^(guò)程，由于樁的形成過(guò)程與混凝土的澆筑密不可分，因此，相關(guān)操作人員有必要在最合適的時(shí)間進(jìn)行充分的技術(shù)準(zhǔn)備并進(jìn)行灌注操作。

（四）機(jī)械碾壓法

機(jī)械碾壓法主要針對(duì)路基中的黏土，通過(guò)機(jī)械碾壓施工技術(shù)，可以有效地改善軟土地基的不均勻土層，可以提高軟土地基的密實(shí)度、可靠度，使軟土地基表面更光滑。

（五）排水固結(jié)法

在飽和度較大的軟土路基施工中，排水固結(jié)技術(shù)較為常用。排水固結(jié)技術(shù)主要是通過(guò)在天然地基設(shè)置排水措施，由建筑結(jié)構(gòu)的自重來(lái)分層增壓，逐漸排除軟土中的孔隙水，使軟土達(dá)到固結(jié)和均勻沉降的施工效果。該技術(shù)是穩(wěn)固軟土地質(zhì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的有效方法，綜合排水固結(jié)技術(shù)和密閉式加壓技術(shù)能夠使軟土路基中的水分快速排出，提高排水的效率，增強(qiáng)軟土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有助于提高載荷能力。

（六）添加劑法

添加劑法是對(duì)軟土路基進(jìn)行處理的常見(jiàn)方法之一，其對(duì)機(jī)械設(shè)備要求低，且成本不高，便于操作。常見(jiàn)的做法是將軟土地基中混入水泥、生石灰、熟石灰等添加劑，使添加劑與土壤發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，消耗軟土路基中的水分，且生成穩(wěn)定的固態(tài)顆粒，改變軟土路基原有的土壤成分和結(jié)構(gòu)特性，提升軟土路基的穩(wěn)定性和抗壓性。

（七）鋪墊法

在國(guó)內(nèi)目前的軟土路基常規(guī)施工中，對(duì)于路基表層部分通常使用一定的土工織物，其應(yīng)具有較高的抗拉度和耐腐蝕性，且應(yīng)具有相應(yīng)的連續(xù)性和便捷性。鋪墊技術(shù)在軟土路基施工中的有效運(yùn)用，能夠有效減少填方后路基發(fā)生沉降的情況。另外，土工織物的合理鋪墊也能夠增強(qiáng)路基的載荷能力。土工織物主要由土工布以及格柵組成，將土工布和格柵共同鋪墊在軟土路基表層，具有一定的隔離和排水功用，對(duì)于反過(guò)濾和路基結(jié)構(gòu)性能的增強(qiáng)也具有一定效果。

四、軟土路基的沉降模式

（一）均勻沉降

如果普通路基均勻且填方路基高度相差不多的情況下，相對(duì)于加固后的軟土路基，普通路基段則可能出現(xiàn)整體均勻沉降，沉降量取決于普通路基和加固軟土路基之間的剛性差異，并與之成正比，剛度差異越大，則沉降量越大。該沉降模式可引發(fā)路面斷裂，形成斷層，對(duì)于高速行駛的車(chē)輛而言有較大的安全隱患。

（二）不均勻沉降

如果普通路基不均勻，在外部壓力作用下將引發(fā)不均勻沉降變形。該沉降量是漸變過(guò)程，受應(yīng)力和地基性質(zhì)所影響，路基的不均勻沉降可引發(fā)路面起伏，嚴(yán)重時(shí)路面發(fā)生應(yīng)力裂縫，相較于整體沉降，不均勻沉降對(duì)汽車(chē)和路面的損傷相對(duì)較小。

五、工程概況

某高速公路項(xiàng)目設(shè)計(jì)速度為100km/h，位于K5+550—K5+700 段，為橋梁軟土路基過(guò)渡段，整體地勢(shì)平坦，地表為魚(yú)塘和農(nóng)田范圍，主要為淤泥土和粉質(zhì)黏土。根據(jù)勘察報(bào)告顯示，埋深2～40.3m 處分布軟弱土層，大約0.9～15.3m 厚，軟土層含水量大，軟土層承載力低，性質(zhì)表現(xiàn)極差。該項(xiàng)目中塑料排水板的最大處置深度為26.5m，排水板打設(shè)總長(zhǎng)約為445 320m，排水板間距為1m，呈梅花形分布，采用兩臺(tái)插板機(jī)進(jìn)行處置施工，導(dǎo)管為直徑12cm 的無(wú)縫鋼管。

本工程制訂的軟土路基處理方案如下：對(duì)于軟基的處理方法有很多種，如爆破排淤法、拋丸擠淤法、基底開(kāi)挖法、墊層法、堆載超載預(yù)壓法、塑料排水板、水泥攪拌樁、EPS 處理、粉噴樁加固、凍土法、砂井預(yù)壓等。本項(xiàng)目從經(jīng)濟(jì)和施工周期等多方面進(jìn)行考慮，選擇使用了塑料排水板與超載預(yù)壓加固法進(jìn)行軟土路基處理。塑料排水板預(yù)壓加固法具有施工速度快、項(xiàng)目周期短的優(yōu)點(diǎn)，可以有效保證濾水和排水效果，同時(shí)因?yàn)榕潘逍∏?，在施工過(guò)程中對(duì)地基的干擾和影響小，能在超軟弱地基上進(jìn)行施工，符合當(dāng)前項(xiàng)目標(biāo)段的軟弱地層施工環(huán)境。

六、軟土路基的施工技術(shù)

（一）打入排水板

按照插板設(shè)計(jì)間距進(jìn)行定位，塑料排水板之間的間距公差為10cm，垂直偏差應(yīng)<1.5%，排水板導(dǎo)管靴和樁尖為圓形。需保證樁尖與導(dǎo)管靴的配合，避免產(chǎn)生錯(cuò)縫情況，以防止淤泥進(jìn)入導(dǎo)管堵塞排水板。在插入塑料排水板時(shí)應(yīng)保證插入的深度不小于設(shè)計(jì)深度。如遇塊石或其他障礙不能插入時(shí)可在邊上進(jìn)行補(bǔ)插，如排水板需要接駁，應(yīng)采用濾膜內(nèi)芯板平搭接，同時(shí)保證長(zhǎng)度>15cm。塑料排水管打設(shè)完成，應(yīng)留有25～30cm 的板頭連接砂墊層，以保證排水、疏水。

（二）鋪設(shè)土工格柵布

土工格柵布需要分兩層進(jìn)行鋪設(shè)施工，間距控制在35cm，當(dāng)完成砂墊層填筑并且打入排水板后鋪設(shè)第1 層，沿路基橫向進(jìn)行施工，路基兩側(cè)應(yīng)預(yù)留>1m 的格柵寬度，在搭接土工格柵布時(shí)搭接寬度應(yīng)>45cm，每隔100cm 使用扎扣進(jìn)行連接和用地釘固定，以保證土工布的平直，避免產(chǎn)生褶皺扭曲情況。當(dāng)?shù)? 層土工布鋪設(shè)完畢后開(kāi)始第2 層砂墊層施工，在施工過(guò)程中嚴(yán)禁施工作業(yè)機(jī)械在土工布上直接通行，防止土工布出現(xiàn)起皺、起鼓、不平整及土工布破損的情況，待砂墊層填筑水平檢測(cè)合格后進(jìn)行靜壓施工，靜壓施工符合設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行第2 層土工格柵布鋪設(shè)。

（三）排水施工

在坡腳1.5m 處用黏土填筑寬2m、高1.6m 的人工護(hù)腳排水溝，護(hù)腳每隔4.5m 設(shè)置一處0.5m×0.5m 的碎石排水溝，以便橫向流水通暢。碎石排水溝從內(nèi)到外分別使用粒徑為4cm、2cm、0.5cm 的石料進(jìn)行鋪設(shè)。等沙土填平護(hù)腳后停止填筑，按上述參數(shù)繼續(xù)設(shè)置第2 層護(hù)腳，第2 層護(hù)腳的擋水面需要用薄膜覆蓋，以便排水從第1 層護(hù)腳排出，護(hù)腳設(shè)置完成后繼續(xù)往上填筑砂層。排出的施工污水需要引入沉淀池，待經(jīng)過(guò)沉淀處理后方可排入河流，以免造成環(huán)境污染。

（四）超載預(yù)壓施工

待路基里面的砂墊層壓實(shí)平整后進(jìn)行超載預(yù)壓施工。超載預(yù)壓層和封土層的填筑方式相同，即通過(guò)車(chē)輛運(yùn)輸土層進(jìn)行填筑，橋梁過(guò)渡段采用堆載加超載預(yù)壓的方式進(jìn)行。本工程考慮到水壓的因素，采用石粉進(jìn)行堆載超載填筑且堆載高度為90cm，堆載超載土方容重為23KN/m3，采用灌砂法檢測(cè)密度。

（五）橋頭過(guò)渡段施工

橋頭路基填筑同樣使用砂料，每層填筑厚度控制在30cm，過(guò)渡段長(zhǎng)度為20m，以橋頭為起點(diǎn)，10m 內(nèi)的路基堆載高度為普通路基的2 倍。

七、結(jié)語(yǔ)

本文以某高速公路項(xiàng)目為背景，論述了軟土路基橋梁過(guò)渡段的影響和危害以及路基的沉降模式，研究了公路橋梁施工中軟土路基及過(guò)渡段的處理措施和主要施工技術(shù)，并根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目情況調(diào)整和優(yōu)化施工方法，針對(duì)橋頭過(guò)渡段的填筑厚度和路基堆載的高度進(jìn)行特殊處理，以防止在環(huán)境負(fù)載時(shí)沉降變形引起跳車(chē)等情況，最終取得了良好的施工效果。