市政公路桥梁工程施工中软土地基处理

引言

公路桥梁作为经济增长重要支柱与关键基础设施，其建设对国家与地区的发展起着关键作用。公路桥梁施工范围广，涉及平原，山地，丘陵，湿地等各种复杂地形及环境，显示出工程技术上的复杂性及多样性。在上述环境下，软土地基由于承载能力较低，变形量较大而成为施工期无法避免的技术难题，给工程安全性、耐久性及整体质量带来严峻的挑战。为解决这一问题，保证地基稳固性，全面提高工程质量，施工团队需根据具体地质条件与施工需求采取科学、高效、经济合理的软土地基处理方式。

1 软土地基的特点

1.1 变形性

由于土壤颗粒间的孔隙被大量水分占据，使得土壤结构变得松散且不稳定。在外力作用下，如施工荷载、交通荷载等，软土地基容易发生显著的变形，包括沉降、侧向挤出等。这种变形不仅影响工程结构的稳定性和安全性，还可能导致工程结构的破坏或失效。因此，在软土地基上进行工程建设时，必须采取有效的措施来控制地基的变形。

1.2 承载能力低

由于土壤结构松散、含水量高、压缩性大等特点，软土地基往往无法承受大型重载荷载。在工程建设中，如果地基的承载能力不足，将直接导致工程结构的破坏或失效。因此，在软土地基上进行工程建设时，必须采取一系列的地基处理技术来提高地基的承载能力，如排水固结法、加筋法等。这些技术通过改善土壤的物理和力学特性，提高地基的强度和稳定性，从而确保工程结构的安全和耐久性。

2 市政公路桥梁工程施工中软土地基处理的方法

2.1 压实技术

在市政公路桥梁工程建设中，压实技术是软土地基处理的常规有效手段，该技术的核心是利用机械或者物理手段对地基土密实度进行改善，继而加强地基土承载能力与稳定性。压实技术一般应用于含一定数量砂粒或者碎石的软土地基中，这种地基承受足够大的压力后，颗粒之间可以重新排列组合，紧密地结合在一起，从而形成较为致密的构造。具体来说压实技术主要有静力压实与动力压实两种模式。静力压实主要是利用重型压路机或者振动碾之类的静压设备将地基多次压平，使得土壤颗粒受到静压力的影响而逐渐变得致密。动力压实是利用冲击式压路机或者强夯机产生冲击能量瞬间强力撞击地基，使得土壤颗粒受冲击波作用位移并重新排列组合以获得较高密实度。在实践中，压实技术效果常受地基土含水量、颗粒组成、压实设备种类和参数等诸多因素影响。通常情况下地基土含水量要控制在最佳含水率左右，这时土壤颗粒之间摩擦力最小且容易压实。同时选择适宜的压实设备及合理的压实参数是保证压实效果的重点。以某市政公路桥梁项目为例，使用25 吨级的振动压路机对软土地基进行了压实处理。经过多次的碾压操作，地基的紧密度增加了大约 20% ，从而显著提高了其承载能力。值得关注的是压实技术虽能有效地增加地基密实度与承载能力，但是处理深度较为有限，对深厚软土地基或者含黏粒较多的软土地基来说，仅仅依靠压实技术也许很难取得理想的效果。因此，在具体的工程实践中，常常需要融合其他的处理方法来进行全面的治理。

2.2 地基砂垫层处理技术

软土地基处理中，砂垫层技术是一种传统而实用的方法，其主要作用是增强地基的排水性能。砂垫层通常用于与真空预压、真空堆载联合预压或塑料排水板等工艺配合使用，以加速软土排水固结，提高地基承载力和稳定性。其基本原理是在地基顶面铺设一定厚度的砂砾材料，通过其良好的透水性加速软土中水分排出，在路堤自重或外部荷载作用下缩短沉降时间。施工过程中，砂垫层的厚度至关重要，厚度过大会增加成本和施工难度，而过小则无法达到理想效果。（1）单独使用砂垫层：适用于软土厚度较小、地基要求相对较低的场景，如浅层软土地基的路堤施工。（2）砂垫层与真空预压联合：适合软土层较深、沉降速率要求高的区域，通过真空压力提高排水效率。（3）砂垫层与塑料排水板结合：适用于厚软土层地基，通过塑料排水板将深层水分导向砂垫层，加速固结。这种工艺因其施工简便、成本较低而被广泛采用，但面对较深或复杂的软土地基，需要与其他技术组合使用，以确保地基处理效果。

2.3 排水固结法

排水固结法是通过在软土地基中设置竖向排水体(砂井、塑料排水板等)和水平排水垫层(砂垫层)，加速软土中孔隙水的排出，使土体逐渐固结，从而改善地基的强度和沉降。竖向排水体的作用是缩短孔隙水排水路径，加速排水。砂井常用中粗砂作填充料，直径一般为 30～50cm 。塑料排水板具有施工速度快、费用省等优点。断面尺寸一般为100×4～100×600m 。砂井和塑料排水板施工前，必须注意检查，保证排水体的垂直度和入土深度，防止出现扭结、断裂等现象。水平排水垫层通常指砂垫层，厚度为 0.5～1.0m 。其作用是将竖向排水体排出的水迅速排除，同时起应力扩散作用。为了加速固结，可采用堆载预压或真空预压。堆载预压是施加一定的荷载，使土体的孔隙水压力增加，加速排水固结。真空预压是在地基表面铺设密封膜，用真空泵抽气，膜下形成负压，加速孔隙水的排出。排水固结法适用于饱和软黏土地基，且厚度较大时，处理效果好，但工期较长，需要一定的预压时间，以保证固结效果。

2.4 化学固结技术

化学固结技术作为市政公路桥梁工程建设中软土地基处理的创新手段，基本原理就是将化学浆液灌注到地基当中，使软土在化学浆液中产生化学反应而凝固，形成强度高、稳定性好的复合地基。该方法尤其适合用常规方法很难处理好的复杂软土地基。化学固结技术通常使用的化学浆液有水泥浆、石灰浆和高分子聚合物，这些浆液注入到地基中后，能与软土中水及矿物质产生化学反应，形成难溶的结晶体或者凝胶体来充填土壤颗粒之间的间隙，将土壤颗粒胶结起来，使地基强度增加，稳定性增强。在实践中，化学固结技术效果受很多因素影响，例如化学浆液类型及性质、注浆工艺参数以及地基土性质，在通常情况下，选用适当的化学浆液及注浆工艺参数对保证化学固结效果至关重要。以某市市政公路桥梁工程为例，以水泥浆为化学浆液，利用高压喷射注浆法对软土地基进行灌注并固化一定时间，地基的抗压能力增强了大约 30% ，同时地基的形变也得到了有力的管理。化学固结技术处理效果良好，施工快捷。但它造价比较昂贵，对化学浆液性能及注浆工艺要求也很高。所以在实际的工程当中，必须要根据具体的工程情况以及经济情况来对化学固结技术进行合理的选择，并且要对施工质量以及成本进行严格的控制。

结束语

软土地基处理技术的合理选择对于公路桥梁的稳定性和耐久性起着决定性作用。在一些复杂的软土地基条件下，单一的处理技术可能无法满足工程要求。通过对多种软土地基处理技术的分析以及实际工程案例的研究发现，每种处理技术都各有优劣。尽管目前软土地基处理技术已经取得了一定的成果，但随着公路桥梁建设向地质条件更为复杂的区域发展，仍须不断地进行探索和创新。

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