高速公路橋梁地基處理技術研究

宋振華

(山西平陽路橋有限公司，山西臨汾 041000)

因為高速公路的橋梁施工項目比較復雜、涉及方面廣、施工周期長，這就使得橋梁施工的難度相應增加，也要求地基處理高質量的完成。高速公路橋梁施工過程中，地基處理施工質量的好壞，一方面對工程項目施工質量以及施工單位的投資效益有影響，另一方面也對高速公路橋梁的安全性、耐久性、行車舒適性有著重要影響，所以加強對橋梁地基處理的控制就十分有必要。文章分析了橋梁地基處理的目的以及處理過程中經常出現的問題，并詳細探討了常用的橋梁地基處理技術，從而為高速公路橋梁地基處理工作打下堅實的基礎。

1 高速公路橋梁地基處理概述

1.1 地基處理的目的

高速公路橋梁施工過程中，對于施工場地位于特殊地質條件下，尤其是軟土地基，要對地基進行加固處理。橋梁地基處理的目的一方面是提升地基的承載能力。通過對橋梁地基的處理，使地基滿足上部橋梁荷載以及后期施工、行車荷載的要求，不至于出現地基失穩情況。另一方面要控制地基的沉降。主要是控制地基的工后沉降滿足規范的要求，不能出現過大的沉降導致橋梁結構上部變形不協調，從而影響橋梁的使用質量。

1.2 地基處理中常見的問題

地基處理過程中常見的一個問題是設計方案與施工現場情況的出入。這主要是因為高速公路橋梁的施工現場相對比較復雜，如果在前期對施工場地勘察過程中，沒有參照規范對施工場地的水文地質、氣候等進行詳細勘察，導致設計過程中考慮不到位，選擇的施工方案不合理，這就使得后期施工過程中設計方案與施工現場有較大出入，對橋梁地基處理質量造成影響，也會對后期的橋梁施工以及高速公路的施工帶來影響。

另外就是橋梁地基處理技術相對比較落后。因為高速公路橋梁地基處理對施工技術有較高要求，但是我國的橋梁地基處理所采用的技術相對比較落后，使得橋梁的施工質量以及工程進度不能很好的保證。大部分工程項目采用傳統地基處理技術對橋梁地基進行處理，施工人員主要是根據自身的實踐經驗來操作，對技術的規范性、合理性要求不嚴格，這就給施工帶來很大的不確定性。而且橋梁施工企業缺乏資金支持，也使得地基處理技術的發展受到阻礙，給橋梁地基處理帶來一定難度。

2 高速公路橋梁地基處理技術

2.1 換填法

這種地基處理方法是針對高速公路橋梁施工現場地基不符合施工要求，且需處理土層厚度不大的情況，在處理過程中以機械設備為主并輔以人工施工，主要將不符合要求的土層清除，然后用承載能力好、土體性質優良的土換填，并經過壓實處理。處理后的地基能夠滿足橋梁基礎的承載要求，且地基的穩定性得到提升。這種方法要求處理的橋梁地基深度小于3 m，因為深度如果過大，需要換填的工作量大，經濟性較差。所用的換填材料為二灰土或者碎石等，這些材料自身穩定性好、承載能力強，且基本不影響周圍土體。在橋梁地基處理時，要有切實可行的施工方案，確定合理的換填深度、寬度，并注意對換填層四周的邊坡處理。這種方法的施工操作簡單，其控制的關鍵環節在于后期對填土的壓實，要控制換填后土層的壓實度以及工后沉降滿足規定要求。

2.2 排水固結法

根據定義來看，這種方法就是要通過排水降低橋梁地基中的含水量，從而加速地基的固結沉降，來實現地基的穩定性。具體來說，施工過程中通過一些排水通道的設置，并施加一定的荷載在橋梁地基上，從而實現地基的快速排水固結，這樣能夠在提升地基密實度的同時，提升地基的承載能力、降低地基的工后沉降。這種方法對于橋梁地基所處位置的土體是粘土或者淤泥質土體時適用性較好，可以利用真空預壓或者砂井預壓的方法來實現。

1)真空預壓法。真空預壓法施工中借助真空泵的負壓抽出地基土體中空氣以及水分，進而增加土體的密實度，相應降低了土體的含水量，橋梁地基的穩定性、承載能力提高。在高速公路橋梁位于水量豐富的河流位置時，地基處理可以考慮這種方法，但是該法耗費資金較多，施工工期也比較長，大約為180 d。

但是，這種方法主要是用到了負壓的作用，不用進行填料堆載，節省了大量的物力、人力，整個處理的地基受力比較均勻，最終的沉降量也比較大。經過處理后的橋梁地基，有較大的密實度，地基的整體穩定性以及抗剪切能力得到較大提升。相對來說這種處理技術比較先進、對周期環境的影響幾乎可以忽略、施工質量較好，同時也有較好的安全性。

2)砂井預壓法。相對于真空預壓法，砂井預壓法在處理橋梁地基中的應用比較廣泛。該法主要是將袋裝砂井通過機械設備打入到處理地基中，利用砂袋的良好排水性來形成一個人工排水通道，并且在地基上部進行砂墊層的鋪設，使其與砂井共同作用形成一個整體排水體系，并通過堆載預壓來實現快速排出地基中水分的目的，從而達到地基排水固結的目標。

該法對砂袋質量要求較高，不僅其耐久性較好，而且其滲透性也要符合要求，一般其直徑選擇為10 cm左右，布設過程中砂井按照等邊三角形方式來實施，相鄰的砂井間距為1 m～1.5 m左右。并且砂井的整個布設范圍要比所需處理地基范圍略大3 m～5 m。整個施工工期約為180 d～360 d，其中砂井的布設時間較短，而堆載預壓時間占整個處理過程的大部分時間。

這種方法在處理高速公路橋梁地基中的應用十分廣泛，其施工工藝也相對成熟，整個操作過程比較簡單，經過處理能較好的控制地基的沉降量。但是其不足之處就是堆載需要大量的土體，整個施工周期比較長，同時對于處理過程中的監控要求嚴格，實時觀測處理地基的變形、強度情況，防止施工中地基出現失穩。

2.3 復合式地基法

復合地基法指的是在橋梁地基中設置一些承載能力強、強度大的構造物，通過構造物與地基土體共同組成的復合式地基來承擔橋梁的荷載，從而實現橋梁地基承載能力的提升。水泥粉煤灰碎石樁(CFG)、水泥攪拌樁以及碎石樁是常用的復合地基形式。

1)水泥攪拌樁。水泥攪拌樁對橋梁地基的處理是將水泥或者水泥砂漿攪拌到要處理的地基土體中，通過水泥的固化來使其與土體顆粒共同作用形成一個強度高、整體性強、水穩定性優良的復合式地基，提升橋梁地基的承載能力。該法可以對10 m～15 m的地基進行處理，對于高含水量、低強度以及低滲透性的土體比較適用，也要考慮周圍結構物對橋梁地基的影響。其施工現場圖見圖1。這種方法有60 d～90 d的施工周期，對于那些工期比較緊的橋梁工程項目，可以輔助堆載預壓來加快施工周期。相對來說，水泥攪拌樁法在處理橋梁地基過程中對施工現場周圍影響不大，同時也能充分利用原有土體，但是施工耗費資金較多，對于施工質量的控制也較困難。

2)CFG樁。這種處理技術跟水泥攪拌樁的區別在于用二灰、碎石以及石屑等替代了水泥或者水泥漿，施工過程中主要控制不同原材料間的配比。主要適用于橋梁地基的土體是粉粘土、砂土的情況，其可以處置15 m～25 m的地基，如圖2所示，其樁體布設一般按照正方形或者等邊三角形布設。該法處理地基的工期不長，所形成的樁體強度較高、承載能力大，而且與周圍土體形成的復合樁整體性較好，控制施工質量也比較容易，缺點是經濟性差。

圖1 水泥攪拌樁施工現場圖

圖2 CFG成樁效果圖

3 結語

高速公路橋梁修建過程中一般位于特殊地質區域，其地基的處理對整個橋梁施工質量有著重要影響。文章提出一些地基處理的技術，這些技術的應用能較好的改善橋梁地基的穩定性、承載能力，但是，施工過程中，工程人員應該根據實際情況選擇合適的地基處理技術，從而保證橋梁地基處理能夠取得較好的效果。

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