橋梁隧道軟土基處理方法研究

【摘 要】在橋梁、隧道的施工中，軟土地基問(wèn)題一直是施工中的難點(diǎn)。要想保證橋梁、隧道的施工質(zhì)量，就必須處理好其中的軟土地基問(wèn)題?；诖?，文章對(duì)橋梁、隧道軟土地基進(jìn)行分析，以期能夠提供一個(gè)借鑒。

【關(guān)鍵詞】橋梁；隧道；軟土地基；處理對(duì)策

一、公路橋梁施工中軟土地基的特性

1、軟土地基概念

軟土基又叫軟土路基，是指黏性和穩(wěn)定性較差，對(duì)施工承載能力較低的地基類型。軟土基大部分由軟土構(gòu)成，土質(zhì)疏松，壓縮性較強(qiáng)但抗剪能力弱，其大部分地處低洼地帶，水源充足，因此，含有較高的水分和空氣，軟土基一般是由河流水長(zhǎng)期沖刷而成。

2、軟土地基的特征

2.1大孔隙比：軟土地基土質(zhì)疏松，土體顆?？障遁^大，天然孔隙比通常都大于1.0；地處水源充足的低洼地帶，含水量較大且往往處于飽和狀態(tài)，接近或者大于液壓限制。

2.2高壓縮性：伴隨著顆粒的大孔隙，必然是高壓縮性的特征，土質(zhì)固結(jié)周期長(zhǎng)，承壓后容易變形甚至導(dǎo)致地面大面積沉降等問(wèn)題，嚴(yán)重的必將影響使用性能。

2.3低承載力：由于抗剪能力較低，其天然承載力一般小于60KPa，一旦不進(jìn)行有效的加固處理，便不能達(dá)到建設(shè)要求，加固不完善也容易導(dǎo)致施工完成后坍塌、結(jié)構(gòu)破壞等事故。

2.4高靈敏度：軟土結(jié)構(gòu)松散，一遭破壞，具有高靈敏的特點(diǎn)，一旦受到震動(dòng)、攪拌，強(qiáng)度降低后便很難恢復(fù)，軟土變形歷時(shí)長(zhǎng)，沉穩(wěn)周期長(zhǎng)，流變性顯著。

二、軟土地基對(duì)橋梁、隧道的影響

1、路面侵蝕

隧道的地基建設(shè)作為公路隧道施工主要部分，地基施工的質(zhì)量對(duì)公路的使用壽命有著直接的影響，軟土基對(duì)于路面的影響非常大。而在實(shí)際的公路隧道施工當(dāng)中，很容易產(chǎn)生路面侵蝕的現(xiàn)象，尤其是在降水量大的季節(jié)，路面極易大面積破損。橋梁、隧道施工主要材料為混凝土物質(zhì)，路面侵蝕現(xiàn)象對(duì)這些材料的緊密度有著很大的影響。

2、路面硬化

軟土地基的堅(jiān)固性與穩(wěn)定性較差，因而在施工的過(guò)程當(dāng)中容易形成路面硬化現(xiàn)象。橋梁、隧道施工主要使用混凝土與瀝青材料，這些材料本身的穩(wěn)定性不強(qiáng)，容易出現(xiàn)內(nèi)部開裂與硬化，并且路面的硬化同橋梁、隧道施工的材料比也有著直接的聯(lián)系。

3、路面沉降

路面沉降是軟土基層的主要危害，也是橋梁、隧道建設(shè)施工過(guò)程中的一個(gè)主要難題。軟土地基路面沉降的主要影響因素為長(zhǎng)期的地下水沖刷，導(dǎo)致軟土地基水土流失，強(qiáng)度與密度下降。同時(shí)橋梁、隧道施工的技術(shù)不全面也對(duì)路面的安全性與穩(wěn)定性有著直接的影響。

三、橋梁隧道軟土地基施工技術(shù)

1、深層軟基的處理

1.1管樁加固

管樁加固應(yīng)用較多的是鋼筋混凝土管樁，將管樁插入土體，通過(guò)加強(qiáng)管樁與土地的摩擦力，使結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。鋼筋混凝土造價(jià)低廉，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)適用性，因此被廣泛應(yīng)用到項(xiàng)目建設(shè)中，不但價(jià)格低廉，耐用環(huán)保，能很好的提升軟土層承載力。

1.2深層密實(shí)

這種方法運(yùn)用的目的在于增加軟基的強(qiáng)度，利用多種壓實(shí)方法處理深層的軟基，例如振動(dòng)、夯擊等方法的應(yīng)用。只有增加深層次的土體緊密程度，才能夠保持土體間的密實(shí)度，有效解決地下水或地表水對(duì)于深層軟基的影響。這種方法的使用通常會(huì)與其他相關(guān)措施想結(jié)合。

1.3深層攪拌

攪拌是通過(guò)攪拌機(jī)對(duì)軟基進(jìn)行攪拌處理，將軟基同石灰、水泥等進(jìn)行充分反應(yīng)與融合，通過(guò)物理、化學(xué)反應(yīng)來(lái)改善深層軟基的強(qiáng)度與密度。深層攪拌的方法主要可以分為兩種，即粉體噴射攪拌樁和漿體噴射攪拌樁。按照具體的地質(zhì)情況，如果土壤水分含量較大，需采用粉體噴射攪拌樁進(jìn)行加固，如果水分含量較小就可采用漿體噴射攪拌樁法進(jìn)行加固。目前這兩種方法一般在高等級(jí)公路與碼頭等施工中經(jīng)常使用。

例如，深層石灰攪拌樁，這種技術(shù)適用于處理塑性指標(biāo)較高的軟黏土地基，在施工條件和周圍環(huán)境相同的條件下，石灰作為固化劑的處理軟基效果要優(yōu)于水泥攪拌樁。這是因?yàn)樯顚邮覕嚢铇妒窃谲浲恋鼗袑⑹液偷鼗吝M(jìn)行強(qiáng)制攪拌混合，使軟土與石灰相互融合產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，既能夠達(dá)到穩(wěn)固軟基的效果，又能夠提高地基的強(qiáng)度。

2、淺層軟土基的處理

2.1表面處理技術(shù)

軟土的種類很多，部分巖土由于含水量高而導(dǎo)致土質(zhì)變軟，對(duì)于這類軟土可以采用表層排水法處理內(nèi)部水。施工開始之前，在地基一側(cè)開挖溝槽，利用它的引流作用排出地下水，同時(shí)做好表層的含水處理，保證施工的順利開展。這類技術(shù)需要注意后期的溝槽回填，回填材料通常選取透水性好的砂質(zhì)碎石。在軟土層自身的排水性能較好、厚度較小的情況下，可采用砂墊層處理，加厚地基保證地基強(qiáng)度。當(dāng)軟土含水量較大時(shí)，它的凝固時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)，地基強(qiáng)度不足，加鋪砂墊層（厚度一般控制在10～25cm）抬升地下水位的高度，利用上覆建筑荷載的重量，能夠加快軟土地基的排水速度，減少凝固時(shí)間，從而增大強(qiáng)度。砂墊層材料的選取上，以純凈中粗砂為最佳，施工過(guò)程做好壓實(shí)和表層的灑水工作即可。軟土均質(zhì)性差，對(duì)軟土地基的不均勻沉降進(jìn)行處理是橋梁工程中的常用技術(shù)，敷墊材料法在這類處理中效果顯著。西北地區(qū)地表?xiàng)l件較為復(fù)雜，軟土中砂土含量高，土質(zhì)松散、抗壓縮性能差是其最主要的特征，這種類型的軟土最易產(chǎn)生地表的沉陷，在橋梁工程中，對(duì)其進(jìn)行材料敷墊是保證其穩(wěn)定性的重要措施。玻璃纖維隔柵、化纖無(wú)紡布和土工布是敷墊材料的常見選擇，這些材料的抗剪和抗拉能力強(qiáng)，可以彌補(bǔ)軟度地基受剪切作用變形的不足。在軟土地基表層鋪墊這類材料，減少了地基表面的不均勻沉降，使其各個(gè)部位受力程度均勻，減少側(cè)向變位；尤其在施工過(guò)程中，保證對(duì)施工機(jī)械和上覆建筑的均勻支撐，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。粘性土質(zhì)的軟土在壓縮和強(qiáng)度兩方面都存在短板，此時(shí)用添加劑處理技術(shù)。實(shí)際工程中，石灰和水泥都是良好的添加處理劑。石灰本身吸水性強(qiáng)，加入粘土中可有效降低其內(nèi)部含水量，水泥又是一種化學(xué)試劑，可以促使軟土快速凝固，增加結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，提高地基的穩(wěn)定性。

2.2拋石擠淤處理技術(shù)

針對(duì)水下軟土層較厚的地基處理，拋石擠淤法行之有效，隨著拋填用量的增加，能夠?qū)⒌鼗械能浲僚艛D出，減少地基中的軟土含量，施工后期再配合砂土等材料就能改善軟土地基的性能，增強(qiáng)其剛性和強(qiáng)度。拋石擠淤處理技術(shù)需要注意的是施工順序，對(duì)于不同地形的軟土地基，回填方向是不同的。平整路段自地基中部向兩側(cè)進(jìn)行，軟土從兩側(cè)排出，斜坡路段自高側(cè)向低側(cè)進(jìn)行，軟土從下坡位置排出。

2.3豎向排水固結(jié)法

溝槽排水適用于軟土地基的表層處理，對(duì)于高含水量的軟土，利用豎向排水固結(jié)法能使其排水更為徹底，袋裝砂井排水和塑料排水板是兩種常見的豎向排水法。砂井的部署需要根據(jù)軟土含水量多少而定，施工之前先統(tǒng)計(jì)土層的含水量，由此確定砂井的直徑、位置和砂井間距，一般含水量越大，砂井部署越密集。塑料排水操作簡(jiǎn)便，施工成本低，不考慮長(zhǎng)期使用，具有良好的效果，但由于塑料存在老化問(wèn)題，尤其是長(zhǎng)期被埋置于含水土層中，將加速其老化速度，影響使用。

2.4強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法處理是比較傳統(tǒng)的軟土地基處理方式，它的原理簡(jiǎn)單，利用一架起重設(shè)備就能完成，施工過(guò)程中將夯錘升舉至高空，使其自由下落，利用夯錘自身的重量和重力勢(shì)能，作用于軟土地基上，通過(guò)產(chǎn)生應(yīng)力變化強(qiáng)化軟土的強(qiáng)度，降低了后期軟土的壓縮能力。這種方法簡(jiǎn)單可行，不足之處在于施工產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)太大，對(duì)周邊環(huán)境的影響較大。此外，重力夯擊還容易產(chǎn)生彈簧土，影響地基質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

橋梁、隧道建設(shè)是交通建設(shè)項(xiàng)目的重要組成部分，在當(dāng)前的交通運(yùn)輸發(fā)展規(guī)劃中占有重要比重，而軟土基的建設(shè)成為橋梁、隧道建設(shè)亟待解決的難題。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，新的建設(shè)設(shè)備的不斷發(fā)明，新型建設(shè)材料的運(yùn)用，在實(shí)際的施工過(guò)程中，只要結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況，合理采用施工技術(shù)方法，注重不同加固方法的實(shí)際應(yīng)用，軟土基建設(shè)難題便可解決，從而促進(jìn)我國(guó)橋梁、隧道建設(shè)工程的發(fā)展。

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