橋梁施工中的軟土地基施工技術研究
2016-06-06
道路橋梁是社會經(jīng)濟發(fā)展的主要動脈，其質(zhì)量好壞直接關系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全。橋梁施工中影響質(zhì)量的因素非常多，尤其是來自地質(zhì)方面的因素，對橋梁施工安全的影響是最大的。我國幅員遼闊，地質(zhì)結(jié)構非常復雜，施工過程中可能會遇到很多不可預見的問題，其中軟土地基就是施工過程中的難題之一。軟土地基土質(zhì)黏性比較低，施工過程中遇到軟土地基時，應對其進行特殊處理，以保證滿足施工質(zhì)量標準。
1 軟土地基的特征
1.1 形變特征
1.1.1 非線性與非彈性。在受到壓應力或拉應力作用時，鋼筋和混凝土會隨著應力而逐漸增大，材料形變呈現(xiàn)線形變化。在一定應力限度內(nèi)，材料除掉應力以后是可以恢復到原來形態(tài)的，這就是線性變化。將應力去除以后，材料不能恢復到原來的形態(tài)，這就是非彈性變化，又叫塑形變化。軟土也具備這方面的性質(zhì)，大量工程實踐證明，軟土受到應力作用時，線性變化是非常短暫的，因此通常人們認為軟土變化呈非線性，同時其形變呈現(xiàn)出非彈性特點。軟土地基非線性與非彈性特點的存在使其受到應力影響以后的變化難以預測，這為施工帶來了很多困難。
1.1.2 各向異性。軟土結(jié)構經(jīng)過了多年沉淀以后才得以形成，黏土內(nèi)部分層非常明顯。地質(zhì)學知識告訴我們，這種沉淀軟土結(jié)構中，每層都代表著一個年代的地質(zhì)條件，同層土質(zhì)基本相同，所以在軟土結(jié)構中每層橫向上都存在各向同性特點。但是，軟土不同層次間結(jié)構都是不同的，因此軟土結(jié)構從縱向上來看呈現(xiàn)各向異性特點。
1.1.3 塑形體積應變。軟土結(jié)構內(nèi)部的空隙非常大，不同方向施加應力以后，軟土顆粒位置會被調(diào)整，空隙被壓縮，結(jié)構之間更加緊密，經(jīng)過這樣的壓縮以后，結(jié)構始終保持原來的形狀，不會恢復到原來的形狀，這種情況下如果軟土地基處理不當，就不能通過載荷的減輕進行調(diào)整，必須對其展開重新的處理，這就要求施工必須一次性成功。
1.2 軟土工程特征
1.2.1 抗剪強度低。軟土的土質(zhì)非常松軟，這種土質(zhì)很難抵抗剪應力的作用，該特點直接決定了在承受較大荷載位置上的沉降非常明顯，同時荷載小的地方沉降比較低，因此出現(xiàn)了路面裂縫等問題。
1.2.2 含水量高，滲透性小。軟土是一種經(jīng)過長時期沉淀形成的，其含水量達到了37%～72%，可以將其看作是流動土質(zhì)，經(jīng)過大量工程實踐證明，軟土的滲透性非常小，因此以其為地基的結(jié)構，其含水量非常高，加上難以滲透，這無疑為地基排水施工增大了難度。
1.2.3 結(jié)構性。在軟土形成方式的影響下，軟土結(jié)構非常明顯，這種結(jié)構一旦被破壞，可能會對整個軟土結(jié)構造成影響，那么整個結(jié)構會呈現(xiàn)出流動狀態(tài)，所以在軟土地基施工構成中應注意不能對軟土過分擾動。
2 軟土地基在橋梁施工中的影響因素
2.1 施工環(huán)境帶來的影響
環(huán)境因素對橋梁工程建設的影響非常大，由于不同地區(qū)的地質(zhì)情況不同，施工技術在適用性上也存在一定的差別。黏性和砂性是兩種橋梁軟土地基形式，其中黏性地基中利用實壓技術比較合理，這項技術可以起到鞏固地基結(jié)構的作用，同時還能有效避免路基內(nèi)部擾動問題的出現(xiàn)；砂性地基利用擠密技術比較合理，應用這項技術可以對松散地基結(jié)構帶來的相關問題進行解決。同時，在選擇施工技術時還要充分考慮土層厚度，如果軟土地基土層厚度較小，那么施工過程中應重點對表層進行處理，如果軟土地基土層厚度較大，應該重點進行排水與沉降等方面問題的處理。
2.2 橋梁等級帶來的影響
對于不同等級的橋梁我國做出了不同的規(guī)定，由于軟土地基直接影響著橋梁的整體質(zhì)量，因此橋梁等級也會對軟土地基施工造成一定影響。具體說來，橋梁等級和這種影響是成正比的關系，因此橋梁等級越高，對施工的要求也就越高，通常情況下軟土地基沉降應該將重點放在施工階段的控制上，合理選擇異常情況的應對措施，例如利用排水固結(jié)技術可以有效抑制沉降問題的發(fā)生。等級低的橋梁工程不需要選擇該技術，只需要進行路面鋪設，待沉降完成以后重新進行橋梁鋪設即可。
2.3 工程設計帶來的影響
軟土地基施工中很多問題都是可以利用工程設計進行規(guī)避的，所以工程設計也是軟土地基施工的重要影響因素。尤其是對于橋梁工程來說，在緩和過渡帶設計中這一點體現(xiàn)得尤為明顯，要想順利連接不同強度路基，必須設計緩和過渡段。但是在路基上設計緩和過渡帶存在一定困難，如果沉降量過大，橋梁可能會出現(xiàn)開裂、坍塌等問題，所以在設計工作中必須充分結(jié)合實際質(zhì)量要求和環(huán)境特性進行設計（圖1為某橋梁軟土地基施工設計圖，單位：km，供參考）。
2.4 現(xiàn)場施工帶來的影響
在橋梁施工過程中，軟土地基施工是一個重要模塊，它不僅會受到現(xiàn)場施工措施的影響，同時其他施工環(huán)節(jié)也會對其產(chǎn)生影響。一些施工技術的選用由于受到周圍環(huán)境的較大影響，如果不能對這些技術進行合理調(diào)整，很多設計方案將會得不到落實，因此，軟土地基施工質(zhì)量也會受到影響。此外，施工過程中會利用很多大型的機械設備，設備運輸及使用過程中都可能會對軟土結(jié)構造成破壞，因此，應在施工過程中對這種現(xiàn)象進行抑制。
3 軟土地基施工技術的應用分析
3.1 表層排水技術
之所以結(jié)構強度不高，軟土結(jié)構含水量過高是其中一個重要原因，軟土地基施工可能會用到表層排水技術，這項技術在工程中應用以后，結(jié)構含水量會明顯降低，同時地基滲透能力、應力承受能力會得到相應提高。由于該技術操作起來比較簡單，只需要對排水溝進行挖掘，排出地基內(nèi)部的地表水，完成排水以后進行合理填埋，因此近年來得到了廣泛應用。近年來，一些橋梁軟土地基工程中也使用孔管來完成表層排水工作，其排水效果非常好，但是值得注意的是，這項排水技術必須有過濾材料的保護才能切實執(zhí)行。 3.2 排水固結(jié)技術
軟土地基在施工過程中通常會用到排水固結(jié)技術，該項技術的應用可以充分滿足施工排水、加固兩方面的要求，這項技術需要在開始施工之前應用，其施工原理在于利用軟土地基上對荷載的預加，實現(xiàn)軟土結(jié)構碾壓的目的，這項技術的應用不僅可以將其中水分排除出去，同時在荷載作用下還能適當增加密度。然而這項技術也有其弊端，在實際應用該技術的排水效率并不高，需要增設垂直排水柱才能保證排水固結(jié)的效率。雖然這項技術和粘性軟土地基的適用性非常好，但是單獨使用時能效非常有限，需要和填土法、加載法等配合應用。
3.3 混合劑技術
軟土地基中混合劑技術的應用過程非常簡單，然而其應用范圍卻受到了極大的限制：只能應用于表層軟土、軟土必須為黏性土質(zhì)、黏土應具有一定黏度。只有滿足了以上三方面條件，才能在軟土地基中添加混合劑，這樣表層密度將會得到明顯提高，同時抗壓縮能效也會得到增強。
3.4 加載技術
這項技術是對軟土地基沉降進行控制的一種有效手段，該技術的應用可以提前預加載荷，規(guī)避橋梁施工過程中由于地基沉降而帶來的危害。具體來說共有增加總壓和降低間隙水壓兩種加載方式，其中增加總壓法通過鋪墊密質(zhì)土壤使土壤重力壓迫地基，實現(xiàn)加載的目的，而降低間隙水壓法是利用大氣壓來提升軟土結(jié)構固結(jié)速度。這里需要提到的一點是，加載技術并不能完全將施工中的軟土地基沉降消除，只能有效降低沉降的幅度，但是從總體上來看對施工來說具有非?，F(xiàn)實的意義。
3.5 擠密技術
很多橋梁工程地基的地質(zhì)都非常惡劣，其中很大一部分為厚度極大的軟土或者濕陷性黃土，通常一般的施工技術是不能在這種土質(zhì)中應用的，然而擠密技術卻可以很好地應對這種土質(zhì)，當樁孔形成時側(cè)向擠壓，可以利用砂石、碎石來代替素土、灰土，將其制成直徑較大的密實樁，這些材料基本上都可以在當?shù)孬@得，擠密的總體效果比較好，近年來這項技術的應用頻率比較高。
4 結(jié)語
綜上所述，軟土地基施工過程中，施工人員應該對軟土結(jié)構進行充分了解，不同的軟土地基應選擇不同的施工方案，這樣才能保證軟土地基的穩(wěn)定性，為橋梁質(zhì)量提供保證。軟土地基施工環(huán)境非常多變，這就要求施工技術人員靈活地結(jié)合實際情況選擇施工技術，以保證軟土地基在橋梁工程中的施工質(zhì)量。
參考文獻
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作者簡介：韓偵（1983-），男，河南信陽人，中鐵十一局第二工程有限公司工程師，研究方向：工程施工。
