軟土地基橋梁隧道施工技術(shù)改進(jìn)

收稿日期：2023-11-15

作者簡(jiǎn)介：王國(guó)有（1989—），男，河南商丘人，碩士研究生，研究方向：橋梁工程。

摘 要：以橋梁隧道工程作為研究對(duì)象，著重探究了橋梁隧道面臨軟土地基條件下的施工技術(shù)，從軟土地基橋梁隧道施工的特點(diǎn)出發(fā)，分析了軟土地基對(duì)橋梁隧道施工的影響，指出了軟土地基橋梁隧道施工的技術(shù)類(lèi)型及操作要點(diǎn)，提出了橋梁隧道工程面臨軟土地基條件時(shí)的技術(shù)改進(jìn)措施。通過(guò)理論分析的方式表明了軟土地基對(duì)橋梁隧道施工的較大危害，如技術(shù)選擇不當(dāng)或者施工不規(guī)范，易造成較大的質(zhì)量及安全事故，不利于實(shí)現(xiàn)橋梁隧道工程的施工目標(biāo)。任何情況下，面對(duì)軟土地基橋梁隧道施工任務(wù)時(shí)，必須合理分析施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件，找準(zhǔn)施工難點(diǎn)，以此作為切入點(diǎn)優(yōu)化施工工藝與路徑，加強(qiáng)施工過(guò)程中的技術(shù)管理和質(zhì)量控制，提高施工流程的銜接性、作業(yè)的規(guī)范性。

關(guān)鍵詞：軟土地基；橋梁隧道；施工技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U455? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2024）03-0028-03

1 軟土地基橋梁隧道施工的特點(diǎn)

1.1 不可預(yù)知因素多

軟土地基橋梁隧道屬于一類(lèi)高難度項(xiàng)目，不僅要進(jìn)行橋梁建設(shè)，還需進(jìn)行隧道施工，都面臨較大的技術(shù)難題，在施工中面臨諸多不可控風(fēng)險(xiǎn)。橋梁隧道工程大多為露天作業(yè)，在施工過(guò)程中受外界環(huán)境因素的影響較大，偶爾會(huì)有一些不可預(yù)測(cè)的自然災(zāi)害等，導(dǎo)致在施工現(xiàn)場(chǎng)常常產(chǎn)生很多突發(fā)情況，難以按照既定的施工計(jì)劃組織現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，影響了項(xiàng)目安全和施工效率。

1.2 危險(xiǎn)系數(shù)高

橋梁隧道工程建設(shè)中的地理環(huán)境復(fù)雜，在施工建設(shè)過(guò)程中面臨一系列風(fēng)險(xiǎn)，這些風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自于環(huán)境、技術(shù)、設(shè)備、人員等方面。正是因?yàn)檐浲恋鼗鶚蛄核淼拦こ痰奈ｋU(xiǎn)系數(shù)較高，正式施工之前有關(guān)人員需分析風(fēng)險(xiǎn)因素的類(lèi)型及影響程度，制定更為科學(xué)且合理的安全管理策略。施工過(guò)程中需將風(fēng)險(xiǎn)管理、安全防控作為重點(diǎn)任務(wù)，開(kāi)展全過(guò)程安全監(jiān)督、隱患排查，預(yù)防和處理各種危險(xiǎn)因素[1]。

1.3 隱蔽性強(qiáng)

軟土地基橋梁隧道施工的隱蔽性較強(qiáng)，很多隱蔽工程的施工難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高，為克服施工難題，前期、中期和后期的工作中，不同部門(mén)需加強(qiáng)協(xié)調(diào)，圍繞施工目標(biāo)優(yōu)化工程技術(shù)及管理方案。

2 軟土地基對(duì)橋梁隧道工程的影響

2.1 容易造成路面侵蝕

軟土地基的穩(wěn)定性較差，為確保此地基能支撐上部的橋梁及隧道結(jié)構(gòu)，在基本的施工任務(wù)之前，有關(guān)人員需進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行一系列調(diào)研，了解地基、土壤特點(diǎn)，制定地基加固措施。否則，一旦在橋梁隧道施工中未處理軟土地基，后續(xù)橋梁隧道中結(jié)構(gòu)裂縫頻發(fā)，不利于提高橋梁隧道的結(jié)構(gòu)性能[2]。軟土地基可能引發(fā)橋梁隧道的路面侵蝕現(xiàn)象，特別是在降雨較多的情況下，路面侵蝕更為嚴(yán)重。

2.2 造成橋梁基體變形

軟土地基還具有流變性特點(diǎn)，這一特點(diǎn)下地基遭遇荷載作用后，將伴隨著或大或小的變形現(xiàn)象。隨著時(shí)間的異常，土壤骨架將出現(xiàn)更為明顯的黏滯蠕變，地基變形嚴(yán)重，影響上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)可知，軟土地基會(huì)加劇橋梁基體的變形，此變形并非一步到位，而是隨時(shí)間延長(zhǎng)逐步加劇的。

3 軟土地基橋梁隧道施工的技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

由于軟土地基橋梁隧道工程的施工特點(diǎn)，為達(dá)到施工的質(zhì)量及安全目標(biāo)，有關(guān)人員需做好充分的前期準(zhǔn)備，為后續(xù)施工作業(yè)提供良好條件。

施工準(zhǔn)備應(yīng)從以下方面來(lái)開(kāi)展：首先，在工程現(xiàn)場(chǎng)做好標(biāo)記。企業(yè)需安排專(zhuān)人進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行一系列測(cè)量，利用專(zhuān)業(yè)儀器和工具測(cè)定相關(guān)參數(shù)，并做好記錄與標(biāo)記。當(dāng)全部標(biāo)注好以后再全面調(diào)查施工場(chǎng)地的各種情況，分析后續(xù)施工中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，從軟土地基處理的角度制定防護(hù)措施。其次，按照地基加固要求，選擇合適的方式開(kāi)挖地基，在此環(huán)節(jié)需考慮安全風(fēng)險(xiǎn)，做好安全監(jiān)測(cè)工作。最后，檢測(cè)地基負(fù)荷，展開(kāi)受力分析與計(jì)算，據(jù)此優(yōu)化橋梁隧道工程的施工方案。

3.2 預(yù)處理施工技術(shù)

3.2.1 管棚支護(hù)

橋梁隧道工程中遇到軟土地基施工條件時(shí)，考慮到存在結(jié)構(gòu)變形、失穩(wěn)等風(fēng)險(xiǎn)，相關(guān)人員必須做好預(yù)處理工作，以通過(guò)一系列預(yù)處理應(yīng)對(duì)后續(xù)的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。管棚支護(hù)為預(yù)處理方面比較常用的方式，在此施工作業(yè)中有關(guān)人員需將一組鋼管構(gòu)件以開(kāi)挖輪廓的形狀注入地層，使其與鋼拱之間構(gòu)成棚架架構(gòu)，構(gòu)成完整的預(yù)支護(hù)加固體系。在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置管棚支護(hù)后，棚架可作為支撐結(jié)構(gòu)，支撐管棚上方的負(fù)荷。在加壓層進(jìn)行注漿作業(yè)，能實(shí)現(xiàn)軟土與破碎地層的加固，提高地基承載力。

管棚支護(hù)施工中需注意以下4方面：①正式鉆孔以前，施工人員需精確定位，保障每一孔位的正確性，完成定位工作后給每一鉆孔編號(hào)。②控制插腳時(shí)，角度應(yīng)保持在1～3°，必要情況下可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)調(diào)整該角度。③選定鉆孔平面位置時(shí)，為凸顯管棚結(jié)構(gòu)的支護(hù)作用，嚴(yán)禁管棚結(jié)構(gòu)深入到隧道明線，且需確保相鄰管棚架構(gòu)的距離符合安全標(biāo)準(zhǔn)。④施工作業(yè)期間，應(yīng)經(jīng)常性測(cè)量孔斜情況，一旦斜度偏差超出標(biāo)準(zhǔn)，要及時(shí)糾正，恢復(fù)后再繼續(xù)后續(xù)的施工作業(yè)[3]。

3.2.2 小導(dǎo)管超前支護(hù)

因?yàn)檐浲恋鼗挠绊懀瑯蛄核淼赖慕Y(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)較大，為預(yù)防結(jié)構(gòu)變形、沉降等問(wèn)題，有關(guān)人員需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做好預(yù)先防護(hù)。小導(dǎo)管超前支護(hù)對(duì)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全具有一定的作用，提前介入小導(dǎo)管，能為后續(xù)的結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造理想條件。

施工作業(yè)時(shí)，相關(guān)人員需沿著隧道開(kāi)挖面在地層中埋入導(dǎo)管。在反復(fù)打壓的過(guò)程中，注漿壓力使固定漿液滲透到小導(dǎo)管中，在縫隙的擴(kuò)散作用下漿液逐步進(jìn)入巖層，當(dāng)漿液凝固后即可加固既有結(jié)構(gòu)。與其他的支護(hù)技術(shù)相比，超前小導(dǎo)管支護(hù)的便捷性較高，多種小導(dǎo)管可形成復(fù)合作用，改善結(jié)構(gòu)性能，預(yù)防圍巖形變。

3.2.3 超前錨桿支護(hù)

軟土地基橋梁隧道工程施工之前，也需合理采用超前錨桿支護(hù)技術(shù)。即將超前錨桿打入穩(wěn)定巖層內(nèi)部，并同步使其末端支撐在拱部圍巖，找到超前錨桿的支點(diǎn)，徑向方向懸吊錨桿。通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)采用超前錨桿支護(hù)技術(shù)，使爆破作業(yè)下圍巖穩(wěn)定性不受影響。

為發(fā)揮超前錨桿支護(hù)的作用，相關(guān)人員在現(xiàn)場(chǎng)需嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)定，如鉆孔孔徑應(yīng)略超過(guò)錨桿直徑，深度需達(dá)8 m以上，直徑大于錨桿直徑外25 mm，并且只有當(dāng)完全完成錨桿的安裝作業(yè)以后方可開(kāi)始注漿。構(gòu)件進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)之前，有關(guān)人員需檢查材料的質(zhì)量，嚴(yán)禁劣質(zhì)材料進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。

3.3 加固處理施工技術(shù)

3.3.1 水泥粉煤灰碎石樁

針對(duì)軟土地基的加固，可選擇的施工技術(shù)相對(duì)較多，其中水泥粉煤灰碎石樁，也就是CFG樁相對(duì)常見(jiàn)。結(jié)合CFG樁體特點(diǎn)，該技術(shù)是對(duì)混凝土樁技術(shù)的改造，施工中所用的主材料為粉煤灰、碎石與石屑。如能在施工現(xiàn)場(chǎng)規(guī)范應(yīng)用CFG樁技術(shù)，即可利用此樁體加固、擠密地基，構(gòu)成復(fù)合地基結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)地基強(qiáng)度、承載力、周邊土體的抗剪力。

3.3.2 高真空擊密法

軟土地基的加固施工中，高真空擊密法相對(duì)常用，即通過(guò)高真空擊密創(chuàng)造壓差排水條件。在軟土地基施工現(xiàn)場(chǎng)，相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)軟土土體類(lèi)型及特點(diǎn)，制定多頻次擊密作業(yè)方案，以降低土壤中的含水量。多次擊打后的地基土體的密實(shí)度大大提高，改善了地基性能，對(duì)預(yù)防地基變形、沉降等都有顯著作用。

高真空擊密法的原理為：以人為方式形成壓差，即通過(guò)能量擊密作用產(chǎn)生超靜孔隙水壓力。此壓力為正壓，在其中插入高真空管，產(chǎn)生負(fù)壓，正負(fù)壓之間存在壓力差。受到壓差影響，軟土的含水量顯著減小，即能滿足地基加固的要求[4]。結(jié)合高真空擊密法的應(yīng)用效果，此方法的操作簡(jiǎn)單、效率較高、效果理想。

3.4 鋼筋加工

橋梁隧道施工中對(duì)鋼筋加工有嚴(yán)格要求。為保障加工的鋼筋質(zhì)量符合結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)人員需注意以下5方面。

在加工鋼筋時(shí)應(yīng)嚴(yán)格參考設(shè)計(jì)圖紙、尺寸規(guī)定，正式加工之前有關(guān)人員需檢查鋼筋材料的質(zhì)量證明，重點(diǎn)檢驗(yàn)鋼筋的直徑、數(shù)量、尺寸、接頭位置、長(zhǎng)度等是否與施工要求相一致，并考慮鋼筋強(qiáng)度、連接方式。對(duì)于無(wú)嚴(yán)格加工規(guī)定的鋼筋，施工人員需執(zhí)行《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程》GB/T50117標(biāo)準(zhǔn)，以確保鋼筋加工效果。

正式加工鋼筋前相關(guān)人員需核對(duì)圖紙，了解圖紙中的細(xì)節(jié)，在后續(xù)組織規(guī)范化加工作業(yè)。如鋼筋等級(jí)不同，應(yīng)采用不同的加工工藝，同一根鋼筋則需依據(jù)每一部位的加工需求做好相應(yīng)的處理。加工鋼筋時(shí)必須確保每一工藝、加工效果等與施工圖紙相一致，控制鋼筋加工過(guò)程中的偏差。

針對(duì)直徑超過(guò)25 mm的鋼筋，施工人員需參考行業(yè)規(guī)范進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中做好記錄。加工不同長(zhǎng)度、斷面的鋼筋時(shí)，施工人員需綜合諸多的工程參數(shù)，以確定截面積、截面尺寸。不同鋼筋之間如采用焊接連接方法，應(yīng)對(duì)比多種焊接工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇最佳工藝，并控制焊接操作中的各項(xiàng)參數(shù)。

3.5 混凝土澆筑

軟土地基橋梁隧道施工涉及混凝土澆筑，這一環(huán)節(jié)的施工難度系數(shù)較高，需注意諸多方面。正式澆筑之前，有關(guān)人員需將仰拱底部的浮漿、雜物等完全清理干凈，并適量灑水，保持仰拱的濕潤(rùn)度，促進(jìn)混凝土與模板的連接。施工期間采用連續(xù)澆筑工藝，一旦混凝土有離析現(xiàn)象，需對(duì)這些混凝土實(shí)施二次攪拌，隨后振搗，每一次的澆筑高度應(yīng)保持在1.5 m以上[5]。

隧道結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，為符合結(jié)構(gòu)施工要求，相關(guān)人員應(yīng)在恰當(dāng)位置布設(shè)施工縫，且施工縫部位應(yīng)與基礎(chǔ)、襯砌或預(yù)留洞口的連接相一致。一旦進(jìn)入混凝土澆筑階段，澆筑需遵循連續(xù)性要求，嚴(yán)禁隨意停止。在結(jié)構(gòu)部位應(yīng)執(zhí)行斜向分層澆筑工藝，每層的澆筑厚度為0.5～0.7 m。

在澆筑混凝土期間有關(guān)人員同樣需做好振搗工作，需把控振搗時(shí)間，嚴(yán)禁過(guò)度振搗。為保障振搗作業(yè)效果，有關(guān)人員需配備插入式振搗器，遵循快插慢拔的原則與要求，插點(diǎn)應(yīng)均勻分布，逐點(diǎn)移動(dòng)。當(dāng)混凝土不再有氣泡，表面有浮漿時(shí)停止振搗?；炷脸跄坝嘘P(guān)人員應(yīng)利用木抹子搓平、壓光、收漿，隨后用鐵抹子拍實(shí)并壓實(shí)。

在每一段的混凝土澆筑任務(wù)結(jié)束后，施工人員都需立即清理模板，避免模板內(nèi)有雜物，用清水沖洗干凈后繼續(xù)下一段的澆筑作業(yè)。每段隧道內(nèi)都需連續(xù)澆筑混凝土，如中途停止時(shí)間超過(guò)0.5 h，則要在中斷部位預(yù)留0.3 m長(zhǎng)的工作縫。

4 軟土地基橋梁隧道施工技術(shù)改進(jìn)措施

4.1 軟土地基處理施工監(jiān)測(cè)

軟土地基橋梁隧道工程的施工要求高、難度大，為克服現(xiàn)場(chǎng)不良地質(zhì)的限制，有關(guān)人員在軟土地基施工中應(yīng)做好施工監(jiān)測(cè)，全過(guò)程監(jiān)測(cè)施工情況。在監(jiān)測(cè)到了相應(yīng)的指標(biāo)后，相關(guān)人員還需準(zhǔn)確預(yù)報(bào)施工沉降，盡早介入工程措施，將沉降量控制在正常標(biāo)準(zhǔn)，必要情況下在恰當(dāng)?shù)奈恢冒惭b沉降板。

橋梁施工中有關(guān)人員應(yīng)做好穩(wěn)定性檢測(cè)，借助專(zhuān)業(yè)儀器測(cè)定邊樁平面情況、土壤地表隆起現(xiàn)象。檢測(cè)期間每一段道路的縱向均以100～200 m的長(zhǎng)度設(shè)置檢測(cè)斷面，在橋梁路口應(yīng)設(shè)置2條或者3條檢測(cè)斷面，利用先進(jìn)的儀器進(jìn)行檢測(cè)，如穩(wěn)定性指標(biāo)不符合要求，有關(guān)人員需根據(jù)實(shí)際情況來(lái)處理。

4.2 加大施工勘測(cè)、塌方預(yù)防力度

軟土地基橋梁隧道工程中面臨的地質(zhì)問(wèn)題較為突出，這是影響現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量及安全問(wèn)題的重要因素。為有效減少施工問(wèn)題，有關(guān)人員必須注重勘測(cè)工作，全面、準(zhǔn)確地了解現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)、水文等情況。

橋梁施工之前有關(guān)人員需勘察項(xiàng)目所在地的水文地質(zhì)情況，不同參與方之間應(yīng)加強(qiáng)合作，共享與項(xiàng)目有關(guān)的資料。在獲取了完整、準(zhǔn)確的勘察資料后，設(shè)計(jì)人員與施工人員、監(jiān)理人員等充分溝通，優(yōu)化施工方案，在方案中清晰指出項(xiàng)目的技術(shù)類(lèi)型、施工流程、資源調(diào)配、安全防護(hù)等，確保方案中的各個(gè)細(xì)節(jié)與水文地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果相一致。

4.3 加強(qiáng)排水施工

針對(duì)橋梁隧道這一復(fù)雜任務(wù)，除了需進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)加固，在現(xiàn)場(chǎng)也需要進(jìn)行排水工作，否則可能因水體的浸透而增大結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)?？紤]到橋梁隧道工程中水體的影響，在排水施工中應(yīng)堅(jiān)持防、排和截水。

由于地基為軟土地基條件，其硬度相對(duì)較小、承載力較差，含水量偏低，在排水過(guò)程中需與供水措施相結(jié)合，以保障排水效果。有關(guān)人員在制定排水方案時(shí)，需根據(jù)前期的地質(zhì)調(diào)研結(jié)果，在工程現(xiàn)場(chǎng)的指定區(qū)域布設(shè)排水設(shè)施，以滿足高效、充分排水的需求。

4.4 加強(qiáng)膠結(jié)處理技術(shù)

膠結(jié)處理技術(shù)為軟土地基工程中較為常用的方式，具體的施工中有關(guān)人員需依據(jù)橋梁隧道結(jié)構(gòu)需求，選擇高性能膠結(jié)材料，發(fā)揮該材料的性能優(yōu)勢(shì)。目前的技術(shù)條件下，混凝土為比較典型的膠結(jié)材料，在結(jié)構(gòu)施工期間有關(guān)人員需合理采用混凝土攪拌樁、砂漿法，以充分利用混凝土。如工程現(xiàn)場(chǎng)的含水率較高，可利用混凝土攪拌樁，實(shí)現(xiàn)抗剪，但在此過(guò)程中應(yīng)控制水泥用量。軟土地基處理中如采用砂漿法，就是要向地基灌注膠結(jié)物質(zhì)，使地基呈現(xiàn)良好的膠結(jié)性能，改善地基條件。

5 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前的橋梁隧道工程必須注重軟土地基的處理，相關(guān)人員需根據(jù)地基特點(diǎn)，合理選擇施工技術(shù)，改善地基條件，提高橋梁隧道的結(jié)構(gòu)性能。未來(lái)的橋梁隧道施工中相關(guān)人員需結(jié)合技術(shù)現(xiàn)狀，繼續(xù)創(chuàng)新技術(shù)形式，加強(qiáng)施工管理。

參考文獻(xiàn)

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