軟土地基對橋梁隧道施工產(chǎn)生的危害及處理分析

孫鐵軼

（中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，山西太原 030000）

0 引言

為了保障軟土地基橋梁隧道的施工質(zhì)量、安全性能及經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)加強(qiáng)對軟土地基處理環(huán)節(jié)的投入，總結(jié)在施工過程中可能遇到的各種危害，并明確相應(yīng)的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以期對整個施工過程進(jìn)行最佳控制，從而保證施工質(zhì)量。軟土地基的土質(zhì)情況比較復(fù)雜，力學(xué)性能較差，在這種土質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行橋梁施工，應(yīng)盡最大可能降低軟土地基的危害，并采取各種措施延長橋梁隧道的使用壽命。

1 軟土地基介紹

1.1 軟土地基的定義

作為一種常見的地基形式，軟土地基中軟土含量比例較大，土質(zhì)比較松軟，而且由于土壤孔隙比較大，含水量也相對較高，地基的穩(wěn)定性指標(biāo)與力學(xué)性能普遍較差。因此，該地基類型在施工時的承載力水平往往較低。然而，由于軟土地基土質(zhì)松軟，使其抗壓性能以及壓縮性能比較良好。這類土質(zhì)地基常見于河流附近，由于長期的靜水或緩慢流水的沉積，形成的有黏性、且微生物含量較高的沉積物，其常見類型有淤泥質(zhì)土、沼澤土及各種形式的黏性土。由于該地基的力學(xué)性能較差，在進(jìn)行建設(shè)施工時應(yīng)先對軟土地基進(jìn)行處理，結(jié)合需求采取相應(yīng)的措施，保證軟土地基的各類施工指標(biāo)達(dá)到規(guī)定要求后，再進(jìn)行后續(xù)的地基建設(shè)與施工。過往的施工實(shí)例表明，軟土地基的處理效果直接關(guān)系到施工的質(zhì)量與后續(xù)的使用效果。

1.2 軟土地基的特點(diǎn)

由于軟土地基中軟土含量較高，其呈現(xiàn)出的最主要的特點(diǎn)就是軟土地基空隙大、土質(zhì)比較松軟，土壤的抗剪切性能及穩(wěn)定性較差。因此，如果不對該類地基進(jìn)行預(yù)先處理，其在承重后極其易發(fā)生變形及沉降，對橋梁隧道的使用產(chǎn)生嚴(yán)重危害，影響橋梁隧道的施工質(zhì)量。另外，由于該類土質(zhì)普遍存在于水量比較充足的低洼地帶，土壤的含水量較高，往往表現(xiàn)出黏性特點(diǎn)，土壤容易板結(jié)在施工設(shè)備中，增加施工難度，影響施工進(jìn)度[1]。

鑒于軟土地基展現(xiàn)出來的一系列不適宜開展橋梁隧道施工的特點(diǎn)，所以必須要在施工前先對軟土地基進(jìn)行處理，以期對地基實(shí)現(xiàn)加固，提高地基的強(qiáng)度以及需求的性能，嚴(yán)格避免地基發(fā)生壓縮變形及坍塌。

2 軟土地基對橋梁隧道施工產(chǎn)生的危害

由于軟土地基土質(zhì)松軟、穩(wěn)定性差、含水量高以及壓縮性能較好的特點(diǎn)，如果在施工前未對其進(jìn)行處理或處理的效果不好，極易對橋梁隧道施工過程產(chǎn)生危害，嚴(yán)重的甚至可能造成人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。因此，為了防止各種危害的產(chǎn)生，施工方應(yīng)深入分析軟土地基可能對橋梁隧道施工帶來的危害以及具體的原因。

2.1 地基下沉與變形

根據(jù)實(shí)際的施工經(jīng)驗，在進(jìn)行軟土地基橋梁隧道施工時，經(jīng)常發(fā)生的危害主要是地基沉降及變形。該類危害通常發(fā)生在施工過程中或施工結(jié)束后，由于處理過的橋梁隧道軟土地基的強(qiáng)度不夠，承重地基承受的實(shí)際應(yīng)力超過了其能承受應(yīng)力的最大值，致使橋梁隧道路面出現(xiàn)大面積整體下沉，即發(fā)生路面沉降。同時，由于軟土地基的沉降有時并不均勻，極易導(dǎo)致橋梁隧道出現(xiàn)支護(hù)的不穩(wěn)定變形，使承重結(jié)構(gòu)承受的應(yīng)力遠(yuǎn)超設(shè)計應(yīng)力，加速了對結(jié)構(gòu)的破壞，損害了結(jié)構(gòu)的完整性。此外，由于軟土地基的含水量比較高，在軟土地基的施工中經(jīng)常出現(xiàn)底層滲水的情況，也對施工質(zhì)量造成了威脅。

橋梁隧道的地基下沉及變形問題極易使路面下方產(chǎn)生局部空洞，嚴(yán)重影響施工結(jié)構(gòu)的承重效果，對各種建設(shè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。導(dǎo)致路面容易出現(xiàn)裂紋的主要原因就是地面沉降，同時由于地面沉降的不均勻性，橋梁隧道路面的平整度也會出現(xiàn)大幅下降，嚴(yán)重的甚至?xí)黾铀淼赖男熊囀鹿矢怕?，對行車安全造成?yán)重威脅[2]。

造成地基下沉與變形的主要原因在于，在橋梁隧道施工前并未對軟土地基的處理效果進(jìn)行嚴(yán)格驗收。由于軟土地基橋梁隧道施工的特殊性及高難度性，在進(jìn)行軟地基處理工作時，應(yīng)加強(qiáng)重視，做好土層地表水的控制工作，防止軟土地基的土壤在流水沖刷中緩慢流失。另外，為了提高軟土地基的承重性能，還應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制軟土地層的厚度，當(dāng)出現(xiàn)不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的情況時，應(yīng)及時采取措施進(jìn)行處理。為了防止路面下沉與變形造成橋梁隧道路面的質(zhì)量下降，必須處理好軟土地基，并確保處理后的地基各項性能符合標(biāo)準(zhǔn)，從而提高施工的質(zhì)量與安全性。

2.2 橋梁隧道的硬化

為了提高軟土地基的強(qiáng)度，通常會在正式的施工前，結(jié)合實(shí)際情況采取可行的措施加固地基，以便提高后續(xù)的施工質(zhì)量。采用的加固措施會隨著實(shí)際的土質(zhì)情況進(jìn)行設(shè)計和調(diào)整，這就要求施工方對土質(zhì)的實(shí)際特性進(jìn)行充分了解后，再形成具體的方案。然而，一些施工方可能由于施工經(jīng)驗不足或施工方案不科學(xué)、不合理，非但沒有提升軟土地基的性能，反而使地基情況進(jìn)一步惡化，致使地基表面出現(xiàn)硬化。為了提高軟土地基的抗壓性、抗剪切性和穩(wěn)定性，建設(shè)單位應(yīng)重點(diǎn)設(shè)計處理措施，針對可能出現(xiàn)的表面硬化問題進(jìn)行科學(xué)處置。

通常情況下，提高施工路基質(zhì)量的方案是將瀝青、石子等材料拌和形成混凝土，將其成為橋梁隧道的主體?；炷恋幕旌闲Ч约安捎玫慕ㄖ牧系馁|(zhì)量，直接影響著混凝土的性能，一旦某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，使混凝土性能不達(dá)標(biāo)，就極易出現(xiàn)路面硬化問題，從而使路面出現(xiàn)裂縫，影響橋梁隧道工程的施工質(zhì)量。

3 提高軟土地基橋梁隧道施工質(zhì)量的技術(shù)措施

為了提高軟土地基的橋梁隧道施工質(zhì)量，必須要在軟土地基施工前對其進(jìn)行處理，以提高軟土地基的穩(wěn)定性及抗剪切強(qiáng)度，改善軟土地基的孔隙率、松軟程度以及透水率。

在處理軟土地基時應(yīng)把握好以下三個原則：首先，要保證軟土地基的抗剪切強(qiáng)度得到提高。為了避免橋梁隧道的地基發(fā)生剪切破壞，應(yīng)提升軟土地基的抗剪切強(qiáng)度。由于軟土地基容易受水侵襲，原軟土地基的地基參數(shù)往往與設(shè)計的地基參數(shù)相差甚遠(yuǎn)，表現(xiàn)為土壤地基的土壤強(qiáng)度小、承載力過低，從而容易發(fā)生包括整體剪切破壞、局部剪切破壞以及刺入剪切破壞在內(nèi)的三類剪切破壞。其次，軟土地基的環(huán)境濕度通常較大，由于軟土地基有特殊的孔隙結(jié)構(gòu)，其在垂直方向上的透水性幾乎為零，會對正常的排水固結(jié)產(chǎn)生不利影響，增長地基上層建筑的沉降持續(xù)時間。同時，由于軟土地基的透水性較差，在初始承載階段會由于孔隙水壓力較高而導(dǎo)致地基強(qiáng)度不穩(wěn)。種種不利因素均會對橋梁隧道的施工質(zhì)量以及施工進(jìn)程造成不良影響。為了提高施工質(zhì)量，保證施工的正常開展，在對軟土地基進(jìn)行處理時，應(yīng)把握好改善軟土地基透水性的原則。最后，由于軟土地基的土質(zhì)松軟，土壤含水量比較高，軟土地基經(jīng)常表現(xiàn)出觸變性和流變性的特點(diǎn)，抵抗外界的干擾性能差，這種特點(diǎn)使得軟土地基極易在土壤結(jié)構(gòu)出現(xiàn)擾動時，發(fā)生比較嚴(yán)重的損壞，出現(xiàn)變形，表現(xiàn)出較差的動力性能。因此，為了提高橋梁隧道的抗干擾性能（包括抵抗地殼運(yùn)動等），提高軟土地基的動力特性，在對軟土地基進(jìn)行處理時，應(yīng)當(dāng)把握好改善軟土地基動力特性的原則[3]。

綜上所述，在進(jìn)行橋梁隧道施工前的軟土地基處理時，可采取以下幾種處理措施：

3.1 注漿處理

注漿是指在軟土地基的縫隙中注入一定配比的漿液，然后對注漿后的表面進(jìn)行擠壓，從而確保密封效果。此方法可以對軟土地基的縫隙進(jìn)行填充，使松散的軟土路基形成一個完整的整體，加固軟土地基。采用這種方法對軟土地基進(jìn)行處理時，可以先通過填充軟土地基的縫隙，對軟土地基中存在的地下水滲透現(xiàn)象進(jìn)行防治，同時對其穩(wěn)定性也有一定程度的提高，降低其壓縮性能，提高其承載能力。另外，借助性能更加優(yōu)良的漿液對軟土地基進(jìn)行填充，可以最大程度地避免地基沉降問題，確保橋梁隧道運(yùn)行的穩(wěn)定性。注漿的方法，也能在一定程度上改善路基沉降不均勻的問題，避免各類變形情況的發(fā)生。為了借助注漿方式最大程度地提高軟土地基的性能，施工方需要根據(jù)施工地點(diǎn)的實(shí)際土壤情況，對注漿方案及適用范圍進(jìn)行合理的選擇與控制，在施工材料的選擇、漿液的配比、施工標(biāo)準(zhǔn)的選擇等方面，都要進(jìn)行詳盡的調(diào)研與設(shè)計。

3.2 表層處理法

表層處理法通過挖盲溝或利用排水性較好的材料的方式，將地表水排出，該方法可以使軟土地基的地表強(qiáng)度得到有效提高，這種方法施工簡單，但是對于路堤高度有一定的限制。

3.3 旋噴樁的加固方式

這種處理方式是指借助鉆機(jī)將漿液提升至設(shè)計高程，然后將漿液加壓后充注漿管的噴頭中，再高速噴射至土體。在噴射的過程中，鉆桿邊旋轉(zhuǎn)邊上升，這種運(yùn)動可以充分?jǐn)嚢杌旌蠞{液與土體，從而在原土層形成混合的柱狀固結(jié)體，由此對軟土地基實(shí)現(xiàn)加固。這種處理方案的施工效果較好，但是技術(shù)相對復(fù)雜，對施工人員的技術(shù)要求較高，同時需要對橋梁隧道的實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)了解，才能對施工的位置以及鉆機(jī)的深度進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。此外，這種方式產(chǎn)生的施工費(fèi)用也較高，因此在施工過程中被較少采用。

3.4 換填法

顧名思義，換填法就是將原橋梁隧道施工區(qū)域的軟土地基中的軟土層，根據(jù)實(shí)際情況完全或部分挖出，然后替換成其他種類的強(qiáng)度更高的土種。為了更好地滿足防腐蝕、防滲透等性能指標(biāo)，也可以選用其他性能更好的材料對軟土層進(jìn)行替換。在替換的過程中，可以采用人工和機(jī)械相互配合的方式進(jìn)行，施工的過程中應(yīng)密切注意換填的質(zhì)量，并保證換填的效率。由于該方式對技術(shù)要求比較簡單，施工成本也較低，且加固效果比較理想，對軟土地基的承載能力提升比較明顯，因此成為施工單位經(jīng)常選取的軟土層加固方案。雖然該施工技術(shù)的費(fèi)用不高，但是在將其應(yīng)用于軟土層較厚的施工環(huán)境時，該方法的人力與物理成本會出現(xiàn)比較高的提升，施工效果也會出現(xiàn)一定程度的降低，因此，該施工技術(shù)主要適用于軟土層比較薄的軟土地基中[4]。

3.5 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是指對軟土地基施加夯擊，通過巨大的沖擊力消除土壤空隙，提高土層的密實(shí)性，使土壤出現(xiàn)深層固結(jié)，這種措施可以提高軟土地基的穩(wěn)定性以及整體強(qiáng)度，并且在一定程度上改善軟土地基的液化性，降低期壓縮性能。該技術(shù)主要對軟土地層的含水量有一定的要求，確保在施工過程中能夠有效排出土層中的氣泡及水分，保證軟土土壤緊緊結(jié)合，使軟土地基的承載力以及抗剪切性得到有效提升。在施工過程中，應(yīng)注意保證夯擊力度的均勻，從而確保土層壓實(shí)的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

為進(jìn)一步提高軟土地基的橋梁隧道施工水平，應(yīng)結(jié)合軟土地基的施工問題，分析軟土地基的特點(diǎn)。施工方應(yīng)深刻認(rèn)識到軟土地基對橋梁隧道施工的危害，并針對軟土地基進(jìn)行妥善處理，以提高軟土地基的穩(wěn)定性和抗剪切強(qiáng)度。各施工單位在施工時，應(yīng)重視技術(shù)方案的設(shè)計工作，做好軟土地基的處理，確保后續(xù)的橋梁道路施工能夠具有較高的質(zhì)量，保證施工單位的經(jīng)濟(jì)效益，通過對軟土地基的有效處理和高效應(yīng)用，為橋梁隧道的安全提供切實(shí)保障。