軟土地基橋涵設(shè)計(jì)方法 探析

趙 芳

（河北省高速公路青銀管理處，河北 石家莊 050011）

0 引言

我國河流、湖泊眾多，這些地方是經(jīng)濟(jì)、交通較發(fā)達(dá)的地區(qū)，又是軟土分布較廣的地區(qū)。這些地區(qū)的軟土地基給高架橋、立交橋、大型橋梁、大型涵洞和高大建筑物的建設(shè)等帶來了技術(shù)上的難題，如果勘測、設(shè)計(jì)不好，將會給橋梁帶來了諸多的危害，包括橋梁基礎(chǔ)的滑移、橋梁的開裂、裂縫等等。橋梁的設(shè)計(jì)者和建設(shè)者要花費(fèi)大量的時(shí)間、財(cái)力、人力去對軟土地基進(jìn)行勘測、設(shè)計(jì)和施工，目的是能建設(shè)質(zhì)量過硬的橋梁，給人們的交通帶來安全感。我國對軟土地基橋梁建設(shè)非常重視，在這方面進(jìn)行了大量的研究，取得了不少的成就。本文將從軟土地基的特點(diǎn)及橋梁在軟土地基上的設(shè)計(jì)和建設(shè)的原則等方面進(jìn)行探討，以期能為我國橋梁建設(shè)提供一些有意義的參考。

1 軟土地基建設(shè)橋梁處理方法概述

軟土是指在河流、湖泊等地方存在的含水量大、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、間隙大、壓縮性高的細(xì)沙土。軟土具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特征，主要表現(xiàn)為四個(gè)方面：天然含水量高、壓縮性大、滲透性小和抗剪強(qiáng)度低。軟土主要由粘土粉粒組成，常含有有機(jī)質(zhì)。有的粘土粉粒含量可高達(dá)60%～70%，而且粘土礦物顆粒很小，呈薄片狀，表面帶負(fù)電荷，在粘土顆粒的四周吸附著大量的偶極化分子。軟土層在沉積后常形成絮凝狀結(jié)構(gòu)，也是造成含水量大的原因之一。此外，軟土還具有較大的吸力和吸附力。

確認(rèn)軟土地基不能單憑觀察，還要通過測量和檢驗(yàn)，根據(jù)填方形狀及施工條件進(jìn)行確定，有必要在充分研究填方及構(gòu)造物的種類、形式、規(guī)模、地基特性的基礎(chǔ)上，判斷是否應(yīng)按軟土地基處理。處理軟土路基的目的是提高橋梁路基的穩(wěn)定性和承載能力。

對軟土地基進(jìn)行建筑前的處理，要根據(jù)軟土性質(zhì)以及工程性質(zhì)、資金和技術(shù)等方面要求采用不同的方法進(jìn)行處置，并保證處置后的地基在穩(wěn)定性和強(qiáng)度上達(dá)到建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。目前處理軟土地基成熟的、經(jīng)常采用的方法有以下幾種。

1.1 堆載預(yù)壓法

指在橋梁建設(shè)前，用較大的荷載進(jìn)行填土，使地基提前加強(qiáng)固結(jié)強(qiáng)度，施工后不再產(chǎn)生沉降。這種方法可以使用路堤填土作為荷載，成本較低；施工宜使用分層分級近視荷載，避免地基法案剪切破壞，從而使地基強(qiáng)度逐漸增加。這種方法目前來說是比較成熟的，而且施工也不復(fù)雜，不用特殊的器械。但是這種方法建設(shè)工期相對較長。

1.2 真空預(yù)壓法

指在軟土地基內(nèi)放置砂井或者塑料排水板，在其上面鋪設(shè)砂墊層和不透氣的密封膜，并通過地基內(nèi)的吸水設(shè)備進(jìn)行抽氣，抽氣后會產(chǎn)生氣壓差，氣壓差又轉(zhuǎn)變成對地基上的荷載，進(jìn)而對地基進(jìn)行施壓。這種方法不用堆積荷載，工序也簡單，可以節(jié)省不少時(shí)間，而且在設(shè)備使用上也較為簡單。

1.3 水泥土攪拌樁法

指用水泥或者石灰等材料作為地基軟土固化劑加入軟土中，并用特制深層攪拌機(jī)攪拌，使軟土和固化劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而使軟土形成具有穩(wěn)定性的整體結(jié)構(gòu)，提高地基承載能力，減少地基沉降。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是施工迅速，設(shè)備輕便，處理軟土的深度大等。

1.4 換填墊層法

指將原地基軟土層全部清除掉，換用強(qiáng)度較大的土或者其他穩(wěn)定性高的材料。這種方法在使用時(shí)，要考慮軟土層的厚度，如果需要換層的厚度過大，則給工程帶來巨大的成本壓力，所以在進(jìn)行換填時(shí)要充分考慮多方因素進(jìn)行施工。

1.5 強(qiáng)夯法

適用于軟土地基含水量不是很大但空隙較大的地方。它的原理是經(jīng)重錘擊打，使軟土的組織結(jié)構(gòu)緊密結(jié)實(shí)，強(qiáng)度變大。強(qiáng)夯后地基承載力可得到一定的提高，壓縮性可降低200%～1000%。

1.6 砂墊層法

指將砂加入軟土層中，讓軟土層在砂的作用下迅速排水，使軟土迅速固結(jié)，進(jìn)而增進(jìn)軟土的強(qiáng)度。使用這種方法時(shí)，要注意軟土層的厚度不能太厚，否則會影響軟土的固化效果。此外，在使用這種方法時(shí)還要結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r看是否有充足的砂可以利用。

1.7 井點(diǎn)降水法

基本順序?yàn)槭┕?zhǔn)備-安裝井點(diǎn)系統(tǒng)-抽水-挖基-基礎(chǔ)施工-井點(diǎn)系統(tǒng)拆除。井點(diǎn)降水法優(yōu)點(diǎn)是工期短、投資少；缺點(diǎn)是在橋涵多、工期緊時(shí)，要求的井點(diǎn)設(shè)備多，會相應(yīng)增大投資。井點(diǎn)降水法對于構(gòu)造復(fù)雜的軟土地基是一種較好的處理方法，除了在工期和效益上的優(yōu)點(diǎn)外，水位降低后，可以獲得基礎(chǔ)施工較高的質(zhì)量。

2 軟土地基橋梁設(shè)計(jì)的原則和方法

2.1 明確軟土地基地質(zhì)情況。如果軟土地質(zhì)非常的復(fù)雜，要進(jìn)行軟土地區(qū)劃分勘測，按照劃分的區(qū)域?qū)浲吝M(jìn)行處理；如果對軟土地基地質(zhì)情況了解不夠，在施工過程中發(fā)現(xiàn)問題，要及時(shí)補(bǔ)救，對其情況要進(jìn)行進(jìn)一步研究。

2.2 橋梁況方案設(shè)計(jì)應(yīng)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，施工要因地制宜，實(shí)事求是，根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)和財(cái)力。

2.3 在橋梁建設(shè)時(shí)，要根據(jù)預(yù)算，提供足夠的材料，同時(shí)還要保證材料的質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求；施工的機(jī)械數(shù)量、規(guī)格、性能也要滿足建設(shè)的要求。

2.4 設(shè)計(jì)施工過程中，要嚴(yán)格按照工程的規(guī)章制度和工程要求的規(guī)格執(zhí)行，盡最大努力保證工程的質(zhì)量。對軟土地進(jìn)行處理時(shí)要注意控制填土或者夯實(shí)或者井點(diǎn)降水的時(shí)間，避免橋梁建成后出現(xiàn)橋梁的滑移、裂縫等意外的發(fā)生。

2.5 設(shè)計(jì)輕質(zhì)路堤，采用粉煤灰、大塊硬質(zhì)塑料作為輕質(zhì)路堤，可以減輕路堤的重量；同時(shí)，加速軟土的沉降，增強(qiáng)軟體的強(qiáng)度。此外，這種方法還能節(jié)約資本，減少用地等優(yōu)點(diǎn)。

3 橋梁通道處的處理

軟土地區(qū)橋梁通?；A(chǔ)較好、深度足夠，有的已經(jīng)達(dá)到巖石層，所以基本上不存在沉降問題。但是在橋頭處，也就是橋梁和陸地接觸的地方，往往出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，這個(gè)地方車輛經(jīng)常碾壓后會出現(xiàn)縱坡突變，讓橋梁安全受到威脅。解決這樣的問題，可以從以下幾方面進(jìn)行處理。

3.1 橋梁涵洞、通道處與路堤接洽的地方要同時(shí)進(jìn)行建設(shè)，同時(shí)在橋臺處要做好填土工作或加入滲水性好的砂礫材料。

3.2 在接洽處用超載預(yù)壓，并對橋頭兩側(cè)一定范圍內(nèi)的軟土地基也進(jìn)行超載預(yù)壓，以使軟土加快固結(jié)，減小沉降。

3.3 當(dāng)路堤過高時(shí)，軟土層較厚，這時(shí)沉降肯定會大，沉降也需要很長時(shí)間，可以采用跨過的方法進(jìn)行處理，以避免此類現(xiàn)象的發(fā)生。

3.4 對于橋臺的路基處理，為使地基更快固結(jié)，同時(shí)承載能力上升，使得橋臺下降后能和路堤平衡，可以對橋臺及其周圍的路基進(jìn)行砂樁等處理，以固化軟土地基。

3.5 真空預(yù)壓法。這種方法可以迅速的使得軟土路堤沉降，提高軟土地基的承載能力，在應(yīng)用效果上非常理想，但是這種方法的造價(jià)較高，而且在一些極限氣候條件下很難使用。

4 結(jié)語

軟土地基的處理方法有很多種，這里只是簡單的介紹了幾種橋梁建筑中經(jīng)常使用的手段，在實(shí)際的橋梁建設(shè)過程中，可能遇到不同的軟土地基的情況，要根據(jù)不同的情況，采用不同的處理方法，也可以采用多種方法綜合處理。在軟土地基上進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)建設(shè)要遵循橋梁建設(shè)的一般性原則的同時(shí)，還要處理好軟土地基帶來的其他問題，例如軟土地基的沉降問題，路堤的設(shè)計(jì)問題，橋臺的問題等等。

[1] 朱瑞強(qiáng)，劉春龍.淺談橋涵下軟土地基的處理方法[J].黑龍江科技信息，2011，（31）：289.

[2] 蔣升高.淺談高速公路軟土地基設(shè)計(jì)[J].城市建設(shè)理論研究，2011，（25）：39.