伍元波

瀏陽現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)建設(shè)投資開發(fā)有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410329

1 公路橋梁建設(shè)中軟土路基分析

軟土路基因其所處環(huán)境的特殊性，成為公路橋梁建筑項(xiàng)目中最難處理的問題，其路基特點(diǎn)包括含水量大、天然強(qiáng)度低等。軟土路基項(xiàng)目施工后，后續(xù)問題主要是公路路面的裂縫、塌方、下陷等[1-2]。

造成這些問題的原因是軟土路基抗剪力與路面外負(fù)荷無法保持一致。所以，在項(xiàng)目施工中需要比較特殊的工藝進(jìn)行處理，才能使路基的穩(wěn)定性長(zhǎng)期保持。除此之外，承載能力的增加，也是軟土路基穩(wěn)定性研究的環(huán)節(jié)之一。隨著公路橋梁的發(fā)展，一些先進(jìn)的技術(shù)手段被應(yīng)用于軟土路基的施工中，軟土路基施工技術(shù)的進(jìn)步，提高了軟土路基公路的質(zhì)量，解決了公路建設(shè)中的安全隱患。

2 公路橋梁過渡段軟土路基施工現(xiàn)狀

2.1 土壤質(zhì)量不佳

根據(jù)軟土路基的施工環(huán)境分析，在目前情況下，軟土路基施工存在不良土質(zhì)的問題。公路橋梁過渡段軟土的存在，直接使路基施工的難度上升了一個(gè)等級(jí)。軟土環(huán)境下，土中含水量大，并且抗剪程度較低。其抗剪程度公式如式（1）所示：

一旦軟土受到超出其承載力的荷載作用，會(huì)導(dǎo)致原有土質(zhì)隨之產(chǎn)生變化，從而使自然結(jié)構(gòu)受到影響。在公路橋梁過渡段施工中，應(yīng)該以現(xiàn)實(shí)情況為依據(jù)，有效根據(jù)限制性因素控制路基填筑高度，并增加路基強(qiáng)度以提升項(xiàng)目承載力。面對(duì)土質(zhì)不佳的問題，施工過程中應(yīng)切實(shí)對(duì)土質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行研究，并針對(duì)研究結(jié)果，提出有效處理方式。

2.2 軟土路基剛度差異明顯

在公路橋梁項(xiàng)目施工過程中，橋臺(tái)與路基之間有一段距離需要進(jìn)行過渡。大部分情況下，橋臺(tái)與路基二者之間存在著極大的剛性差異。為保證橋梁施工的穩(wěn)定性和安全性，需要重點(diǎn)思考軟土路基的物體支撐度，這一環(huán)節(jié)對(duì)施工整體質(zhì)量起著決定性作用。對(duì)公路橋梁過渡段軟土路基進(jìn)行觀察可知，在沉降出現(xiàn)的現(xiàn)象中，整個(gè)橋臺(tái)自身出現(xiàn)問題的情況很少，大部分問題出現(xiàn)在路基下方松軟的土層。當(dāng)軟土路基剛性要求不達(dá)標(biāo)時(shí)，路基之下的土質(zhì)受到壓力，造成路基沉降，從而引起變形（圖1）。

圖1 路基變形示意

2.3 填充料不完善

在軟土路基施工中，公路橋梁過渡段的施工填料對(duì)整體技術(shù)的影響巨大，施工填料是造成沉降、壓縮的重要原因。在施工技術(shù)的實(shí)際推進(jìn)中，對(duì)于填充料要進(jìn)行完善，并應(yīng)用于施工階段。軟土路基受車輛的振動(dòng)作用，產(chǎn)生空隙減少，從而引起施工沉降。這一問題的解決，主要在于對(duì)滲透材料的選用。

3 公路橋梁過渡段軟土路基施工技術(shù)研究

公路橋梁所處位置的多樣化，導(dǎo)致軟土路基出現(xiàn)情況十分普遍。根據(jù)調(diào)查，在各地區(qū)的公路路基建設(shè)中，軟土路基在公路全部路基中所占的比例極大，如表1所示。

表1 部分地區(qū)公路軟土路基情況

其中，上海地區(qū)最為突出，軟土路基長(zhǎng)度占公路全部路基的100%，軟土路基相對(duì)占比最少的北京地區(qū)，軟土路基在全部公路路基中也占有33.80%的比例。而蘇杭與廣州地區(qū)，軟土長(zhǎng)在公路中占有的比例分別是63.45%、46.67%。因此，軟土路基的施工技術(shù)研究，是公路建設(shè)中不可缺少的一項(xiàng)。一般來說，軟土路基采用超載預(yù)壓法進(jìn)行施工。但是在實(shí)際的施工過程中，這些方法還需根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行科學(xué)的選擇。公路橋梁過渡段軟土路基施工，采用良好的施工技術(shù)，可以避免路面沉降問題的產(chǎn)生。軟土路基的施工規(guī)劃，要將具體設(shè)計(jì)落實(shí)，保證各方面的有效結(jié)合，主要包括：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟土路基開挖、水泥土攪拌樁加固、路堤密實(shí)程度加強(qiáng)、預(yù)應(yīng)力混凝土T梁安裝、砂墊層處理和沉降觀測(cè)方面的處理。

3.1 設(shè)計(jì)軟土路基結(jié)構(gòu)

以過渡段軟土路基路面的施工狀況為依據(jù)，可以觀察到路基出現(xiàn)的各種問題，從而通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行有效控制。首先，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟土路基施工項(xiàng)目中的沉降量控制；其次，是對(duì)橋梁施工交接點(diǎn)進(jìn)行控制，以達(dá)到對(duì)容錯(cuò)沉降量的控制。以這2個(gè)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，加上科學(xué)合理的技術(shù)手段，對(duì)軟土路基的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且針對(duì)建筑的不同強(qiáng)度結(jié)構(gòu)層，進(jìn)行緩和過渡設(shè)計(jì)，以保證在施工結(jié)構(gòu)上降低差異性，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的一致性。

3.2 軟土路基開挖

過渡段的軟土路基施工，一般都是比較特殊的地質(zhì)情況。在最開始的開挖環(huán)節(jié)，面向不同的地理環(huán)境，應(yīng)該由專業(yè)的技術(shù)人員設(shè)計(jì)有效合理的處理方法。待施工條件準(zhǔn)備完成后，技術(shù)人員可以根據(jù)各方面的綜合信息進(jìn)行開挖工作，一面進(jìn)行路基的填筑，另一面對(duì)路床問題進(jìn)行及時(shí)處理。根據(jù)整個(gè)土質(zhì)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，開挖時(shí)采取分層檢測(cè)以及填筑的措施。所謂的混合填筑所代表的范圍也較為廣泛，具體來說，所使用的是分層壓實(shí)技術(shù)，但是其操作形式要求壓實(shí)和填筑同步化操作，使得路基的壓實(shí)度得到最大程度保證，為之后的建設(shè)打下基礎(chǔ)。當(dāng)軟土路基開挖工作完成之后，相關(guān)施工部門的工作人員進(jìn)行施工質(zhì)量評(píng)估，確保公路橋梁過渡段軟土路基的施工達(dá)到審核的標(biāo)準(zhǔn)，從而提高路基整體的承載力和穩(wěn)定性。

3.3 水泥土攪拌樁加固路基

根據(jù)軟土路基的施工情況分析，水泥土攪拌樁加固是一項(xiàng)特殊技術(shù)。在這項(xiàng)工作過程中，需要使用石灰、水泥等建筑材料，將軟土進(jìn)行科學(xué)的攪拌處理，以實(shí)現(xiàn)加固路基的效果。整個(gè)處理流程為：進(jìn)行原地面處理→測(cè)量放樣→鉆機(jī)就位→驅(qū)動(dòng)攪拌鉆使其進(jìn)入設(shè)計(jì)深度→開啟噴漿攪拌提升→將材料提升至停漿面→重復(fù)攪拌至設(shè)計(jì)深度→提升攪拌至樁頂→將鉆機(jī)移位，從而完成整個(gè)水泥土攪拌樁加固過程。一系列的處理環(huán)節(jié)完成后，形成復(fù)合路基，該路基具有高強(qiáng)度、高穩(wěn)定的特點(diǎn)，將其應(yīng)用于軟土路基施工中，會(huì)產(chǎn)生明顯的作用。由于水泥土攪拌樁加固工作的特點(diǎn)，需要對(duì)施工時(shí)間進(jìn)行選擇，或者延長(zhǎng)工作人員的施工時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)工作效率與工作質(zhì)量的雙重達(dá)標(biāo)。

3.4 加強(qiáng)路堤密實(shí)程度

對(duì)于軟土路基影響較大的一種物質(zhì)是水，長(zhǎng)期的水泡會(huì)造成路面的塌陷。因此，為保證公路的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，軟土路基的修建過程中必須有較高的路堤，至少要高于地下水、地面水的水位。但是路堤往往會(huì)因?yàn)樽陨碣|(zhì)量而產(chǎn)生壓密沉降。另外，由于車輛對(duì)路面的長(zhǎng)期碾壓，積累沉降的現(xiàn)象也會(huì)出現(xiàn)。對(duì)整條公路來說，過量沉降的路堤會(huì)造成路基的病害，需要進(jìn)行公路路基的維修與養(yǎng)護(hù)，這會(huì)增加工作量，還會(huì)影響車輛運(yùn)行。為了有效控制路堤沉降，在軟土路基施工時(shí)，需要提升路堤的填充程度，以保證路基的密實(shí)程度，從而降低路基壓縮形變產(chǎn)生的可能性。加強(qiáng)路堤的密實(shí)程度，可以通過加筋法、強(qiáng)夯法等基礎(chǔ)手段，此外，在面對(duì)一些特殊的地質(zhì)條件時(shí)，塑料排水法也可在施工中得以運(yùn)用。本文應(yīng)用三位一體化的網(wǎng)狀施工形式，以土工格柵作為基礎(chǔ)，利用泥土、碎石等，形成一種密度大、剛度高的結(jié)構(gòu)體，從而減少填土材料的沉降，使得軟土路基施工后沉降量的差值降低。

3.5 安裝預(yù)應(yīng)力混凝土T梁

在路基施工中，預(yù)應(yīng)力混凝土T梁的安裝非常重要，其安裝方式主要是使用雙側(cè)梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。首先將梁體提前設(shè)置好；然后在橋頭路基兩側(cè)設(shè)置軌道，將梁體運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)；隨后將架橋機(jī)安裝在橋頭路基的上方，通過架橋機(jī)對(duì)梁體進(jìn)行移位，以確保梁體受力平衡；最后將支座擺平，預(yù)制梁體在合適位置進(jìn)行安裝。

3.6 處理砂墊層

一般情況下，軟土路基施工中沉降量降低還可以通過砂墊層的處理。以良好、質(zhì)地堅(jiān)硬的細(xì)石作為材料，經(jīng)過分層夯實(shí)作為持力層，以提升路基承載力。砂墊層因厚度小、排水性好的特點(diǎn)，在軟土路基建設(shè)過程中，對(duì)路基穩(wěn)定性的提升起到巨大作用。因此，在處理砂墊層時(shí)，可以在仔細(xì)檢測(cè)細(xì)石外表狀況后，實(shí)行澆水壓實(shí)，以確保砂墊層濕潤(rùn)，以在后期施工過程中達(dá)到更好的效果。充分發(fā)揮砂墊層快速排水的綜合性能，從而盡可能提升軟土路基的穩(wěn)定性與抗壓性。

3.7 觀測(cè)沉降狀況

公路橋梁過渡段軟土路基的修建結(jié)束后，最大的潛在問題就是沉降。軟土路基的沉降主要包括3個(gè)部分：一是瞬時(shí)沉降，由于路基加載瞬間產(chǎn)生；二是主固結(jié)沉降，因?yàn)楹奢d作用下土體排出孔隙水，超孔隙水壓力消散產(chǎn)生；三是次固結(jié)沉降，超孔隙水壓力徹底消失，軟土路基沉降程度隨著時(shí)間而加重（圖2）。

圖2 路基沉降組成部分

軟土路基修建過程中，穩(wěn)定和沉降容易受到關(guān)注，所以施工中的沉降觀測(cè)不可或缺，以此來保證施工結(jié)束后沉降在合理范圍內(nèi)。在橋頭、高填土路段、軟土厚度變化大的地方，設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。將監(jiān)測(cè)點(diǎn)間隔200 m左右布置，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 試驗(yàn)分析與結(jié)果

為保證本文所提出的軟土路基施工方法具有有效性，進(jìn)行了試驗(yàn)論證。為確保試驗(yàn)具有嚴(yán)謹(jǐn)性，同時(shí)采用本文方法與2種傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行軟土路基施工。分別記錄施工長(zhǎng)度與成本，進(jìn)行沉降量測(cè)試，其流程如下：先確定3種軟土路基施工區(qū)域的承載極限力，明確最大承載力為350 kN，然后分為7級(jí)不斷加載。每次加載后，間隔5 min對(duì)沉降量進(jìn)行記錄。最后在卸載時(shí)分為4個(gè)階段進(jìn)行，也是間隔5 min進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，觀察沉降量殘余。荷載值與沉降量的關(guān)系曲線如圖3所示。由圖3可知，隨著荷載值的不斷增加，沉降量也在不斷上升。本文所述方法與2種傳統(tǒng)方法相比，所耗費(fèi)成本基本一致，但路基沉降量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2種傳統(tǒng)方法。

圖3 荷載值與沉降量的關(guān)系曲線

當(dāng)荷載值增加到50 kN時(shí)，3種方法體現(xiàn)出明顯的差距，當(dāng)荷載值增加到350 kN時(shí)，相對(duì)于傳統(tǒng)方法1，本文所述的方法沉降量降低了40%左右；相對(duì)于傳統(tǒng)方法2，本文所述的方法沉降量降低了50%左右。

5 結(jié)語

本文以軟土路基施工技術(shù)為研究中心，對(duì)目前施工現(xiàn)狀進(jìn)行分析，針對(duì)現(xiàn)存問題，提出了新的公路橋梁過渡段的軟土路基施工技術(shù)。本文的研究為公路橋梁建設(shè)打下了基礎(chǔ)，最終可保證公路橋梁的建設(shè)質(zhì)量。