橋梁施工中軟土地基施工技術(shù)

韓 杰

(河南省公路工程局集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450000)

橋梁施工中軟土地基施工技術(shù)

韓 杰

(河南省公路工程局集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450000)

從軟土地基在結(jié)構(gòu)和施工兩方面的特征出發(fā)，分析了橋梁工程中對(duì)軟土地基施工造成影響的因素，介紹了常見的軟土地基施工技術(shù)，對(duì)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用有重要意義。

橋梁，軟土地基，施工技術(shù)，路基強(qiáng)度

在公路與橋梁工程中，軟土地基的施工是較為重要的一部分，其中又以橋梁工程的軟土地基施工更為特殊。由于施工地域和施工需求的限制，橋梁工程不僅軟土地基多見，而且對(duì)施工質(zhì)量的要求更高，所以需要更優(yōu)秀和高適性的施工技術(shù)。

1 軟土地基概述

1)軟土地基的性質(zhì)特征。軟土地基在施工中的特殊性主要來源于其在形變上的特殊性質(zhì)，具體來說可以分為以下三方面：a.軟土地基同時(shí)具有非彈性與非線性，所以受力后很難預(yù)測后續(xù)變化。b.軟土地基具有各向異性，過多的分層令整個(gè)軟土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性質(zhì)變得非常復(fù)雜，加大了施工設(shè)計(jì)難度。c.其壓縮體積應(yīng)變無法恢復(fù)，所以壓縮施工必須一次性完成。2)軟土地基的施工特征。從施工角度來看，軟土地基的特征同樣可以分為三方面：a.排水施工特征，由于軟土地基滲透性小，所以含水量非常高，排水施工比較困難。b.強(qiáng)度施工特征，由于軟土地基過于松軟，抗剪強(qiáng)度低下，所以在施工時(shí)需要通過多種手段補(bǔ)強(qiáng)。c.結(jié)構(gòu)施工特征，由于軟土結(jié)構(gòu)的整體性過強(qiáng)，所以施工中要盡量避免對(duì)其造成不必要干涉，破壞整體的性能。

2 軟土地基在橋梁施工中的影響因素

1)施工環(huán)境對(duì)軟土地基施工的影響。環(huán)境因素本身就會(huì)對(duì)軟土地基造成影響，對(duì)橋梁工程來說，這種影響更為顯著，視地質(zhì)環(huán)境的不同，施工技術(shù)的適用性會(huì)有根本上的區(qū)別。常見的橋梁軟土地基環(huán)境有兩種：第一種是粘性地基，適合選擇實(shí)壓技術(shù)，以鞏固路基結(jié)構(gòu)，避免內(nèi)部擾動(dòng)；第二種是砂性地基，適合選擇擠密技術(shù)，以應(yīng)對(duì)過于松散的路基結(jié)構(gòu)。此外，具體的施工措施還與土層厚度有關(guān)，土層厚度小的橋梁軟土地基應(yīng)把施工重點(diǎn)集中在表層處理上，土層厚度較大的橋梁軟土地基應(yīng)把施工重點(diǎn)集中在沉降、排水上。

2)橋梁等級(jí)對(duì)軟土地基施工的影響。我國對(duì)不同等級(jí)的橋梁有明確的質(zhì)量規(guī)定，而軟土地基的施工對(duì)橋梁質(zhì)量有直接影響，因此橋梁等級(jí)會(huì)間接反向影響軟土地基的施工。具體來說，橋梁等級(jí)越高，對(duì)軟土地基施工的要求越嚴(yán)格，常見的軟土地基沉降等現(xiàn)象越應(yīng)在施工階段嚴(yán)格控制，因此往往使用排水固結(jié)等施工技術(shù)，以期在路面鋪設(shè)之前盡量抑制沉降現(xiàn)象的發(fā)生。橋梁等級(jí)較低的工程則不必使用這種耗時(shí)耗力的方法，只需先進(jìn)行簡單路面的鋪設(shè)，軟土地基的沉降完成后再重新開始正式鋪設(shè)橋梁即可。

3)工程設(shè)計(jì)對(duì)軟土地基施工的影響。軟土地基的諸多問題是可以通過工程設(shè)計(jì)予以削弱或規(guī)避的，因此工程設(shè)計(jì)也會(huì)影響軟土地基的施工。對(duì)橋梁工程來說，這種影響在緩和過渡段的設(shè)計(jì)上體現(xiàn)得最為明顯。因?yàn)闃蛄汗こ叹哂蟹侄涡裕煌┕ざ蔚耐临|(zhì)在強(qiáng)度、密度、穩(wěn)定性上都存在差異，所以路基強(qiáng)度也有所差異，不同強(qiáng)度的路基想要順利連接，設(shè)計(jì)緩和過渡段是必須的。但過渡段的路基在設(shè)計(jì)上比較困難，一旦沉降量過大，橋梁有發(fā)生開裂甚至坍塌的危險(xiǎn)，因此相關(guān)設(shè)計(jì)要格外注意，必須結(jié)合實(shí)際的質(zhì)量要求和環(huán)境特性設(shè)計(jì)。以下為某橋梁工程的軟土地基設(shè)計(jì)示意圖(見圖1)。

4)現(xiàn)場施工對(duì)軟土地基施工的影響。軟土地基施工只是橋梁施工的一個(gè)模塊，因此其施工一方面會(huì)受到自身施工措施的影響，另一方面也會(huì)受到其他施工模塊的影響。具體來說，軟土地基施工中有部分施工措施受周圍環(huán)境影響比較大，如果不能在施工現(xiàn)場對(duì)這些措施進(jìn)行微調(diào)，施工設(shè)計(jì)就無法得到落實(shí)，軟土地基最終的施工質(zhì)量自然會(huì)受到影響。此外，橋梁施工中需要用到大量的工程機(jī)械，這些機(jī)械大多具有大體積、大質(zhì)量的特征，無論是運(yùn)輸還是使用都有可能破壞軟土結(jié)構(gòu)，因此在實(shí)際施工中要注意抑制這種現(xiàn)象。

3 軟土地基在橋梁施工中的施工技術(shù)

1)橋梁施工中針對(duì)軟土地基的表層排水技術(shù)。

對(duì)軟土結(jié)構(gòu)來說，含水量過高是導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低下的主要原因之一，因此在軟土地基施工中，表層排水技術(shù)是一種最常見的基礎(chǔ)技術(shù)，通過該技術(shù)令含水量降低后，地基的應(yīng)力承受能力、滲透能力、穩(wěn)定性都會(huì)大幅提升。這種技術(shù)的施工比較簡單，只需挖掘排水溝將地基內(nèi)位于土地表層的地表水排出，排水完成之后再進(jìn)行填埋即可。近年來，也有部分工程使用孔管完成軟土地基的表層排水，施工效率更高，排水效果也更好，但需要注意，這種排水技術(shù)必須輔以過濾材料的保護(hù)才行。

2)橋梁施工中針對(duì)軟土地基的排水固結(jié)技術(shù)。

軟土地基具有排水固結(jié)特性，因此我們可以在其施工中使用排水固結(jié)技術(shù)，同時(shí)滿足排水和加固兩方面的需求。這種技術(shù)需要在橋梁的建設(shè)開始前使用，通過在軟土地基上施加預(yù)加荷載來碾壓軟土結(jié)構(gòu)，這樣一來不僅可以將部分水分排除出去，而且粘土的內(nèi)部微粒也會(huì)在荷載的作用下大幅增加密度而固結(jié)。需要注意的是，這種技術(shù)的排水效率相對(duì)低下，所以往往通過增設(shè)垂直排水柱來加快排水固結(jié)，進(jìn)而令軟土地基提高強(qiáng)度。雖然該技術(shù)與均質(zhì)粘性軟土地基有非常好的適用性，但單獨(dú)使用能效有限，所以通常會(huì)和加載法、填土法配合使用。

3)橋梁施工中針對(duì)軟土地基的混合劑技術(shù)。

混合劑技術(shù)在軟土地基施工上的應(yīng)用比較簡便，能效也比較好，但是應(yīng)用領(lǐng)域受到較大的限制：首先，該技術(shù)基本只能用于表層軟土的施工；其次，軟土必須是粘性土質(zhì)；最后，粘土需要具有足夠的粘度。在以上三個(gè)條件都滿足的情況下，就可以在軟土地基中添加混合劑以進(jìn)一步加大粘度，這樣一來表層密度就可以得到提高，軟土地基在抗壓縮方面的能效也能相應(yīng)得到補(bǔ)強(qiáng)。通常情況下，我們選用石灰或水泥來作為混合劑，近年來也有部分有機(jī)混合劑得到了應(yīng)用。

4)橋梁施工中針對(duì)軟土地基的加載技術(shù)。

加載技術(shù)是控制軟土地基沉降的一種有效手段，這種技術(shù)是通過提前對(duì)軟土地基施以預(yù)加載荷令地基沉降提前發(fā)生，以此規(guī)避橋梁施工中地基沉降帶來的危害。對(duì)軟土地基進(jìn)行加載的方式有兩種，一種是增加總壓法，另一種是降低間隙水壓法。前者是通過鋪墊密質(zhì)土壤，令土壤重力直接壓迫地基來加載，后者是通過大氣壓提高軟土結(jié)構(gòu)的固結(jié)速度來加載。需要注意的是，這種技術(shù)并不能完全消除施工中的軟土地基沉降，只能大幅降低沉降幅度，但依然對(duì)總體施工有非常重要的意義。

5)橋梁施工中針對(duì)軟土地基的擠密技術(shù)。

橋梁工程的地基地質(zhì)往往較為惡劣，其中有相當(dāng)一部分是濕陷性黃土或厚度極大的軟土，在這種情況下，普通的施工技術(shù)較難適用，而且造價(jià)也比較高。因此，我們針對(duì)這些地質(zhì)的軟土地基使用擠密技術(shù)，當(dāng)樁孔形成時(shí)，對(duì)其施加側(cè)向擠壓，這樣一來其密度就會(huì)增大，之后再把灰土、素土分層次裝填進(jìn)去，形成密實(shí)樁，灰土、素土也可以使用碎石、砂石等代替，做成直徑更大的密實(shí)樁，但是在施工上難度更大一些。這種技術(shù)的原材料基本都可以就地獲得，而且擠密效果非常好，在工程上的應(yīng)用性很高。

6)橋梁施工中針對(duì)軟土地基的加固技術(shù)。

橋梁工程對(duì)地基穩(wěn)定性和堅(jiān)固性的要求往往更高，因此其軟土地基施工除了要包括常規(guī)施工外，還往往要進(jìn)行后續(xù)加固。后續(xù)加固技術(shù)可以直接在軟土地基結(jié)構(gòu)上進(jìn)行，也可以適當(dāng)添加輔助結(jié)構(gòu)，但需要注意，不能對(duì)其他工程模塊產(chǎn)生不良影響。

4 結(jié)語

橋梁工程的軟土地基施工具有較高的復(fù)雜性，所以其施工技術(shù)的選擇并不是硬性的，必須根據(jù)施工條件、施工需求、現(xiàn)場環(huán)境選擇最適當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)。此外，對(duì)條件復(fù)雜的工程可以混合搭配多種施工技術(shù)，以提高最終的施工能效。

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Inquiry on soft soil foundation construction technology in bridge construction

Han Jie

(HenanHighwayEngineeringBureauGroupCo.,Ltd,Zhengzhou450000,China)

Starting from two aspects of soft soil foundation structure and construction, the paper analyzes factors influencing soft soil foundation construction in bridge engineering, and introduces common soft soil foundation construction technologies, which has significant meaning for further application of relevant technologies.

bridge, soft soil foundation, construction technology, subgrade strength

2014-12-19

韓 杰(1965- )，男，高級(jí)工程師

1009-6825(2015)06-0155-02

U443.1

A