大型橋梁工程施工中軟土地基處理技術(shù)研究

中圖分類號TU74 文獻標(biāo)識碼A文章編號2096-8949（2025）08-0122-03

0 引言

在大型橋梁工程的施工過程中，軟土地基的處理是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)Il。軟土地基主要由黏土、粉土等細(xì)微顆粒組成，具有固結(jié)慢、變形大、強度低的特點，這些特性使得軟土地基在橋梁施工中面臨諸多挑戰(zhàn)[]。軟土地基的承載力低、穩(wěn)定性差，容易引發(fā)橋梁的沉降、變形甚至倒塌等安全問題，對橋梁的整體質(zhì)量和交通安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅[34]。因此，深入研究軟土地基處理技術(shù)，提高軟土地基的承載力和穩(wěn)定性，對于確保橋梁工程的安全和質(zhì)量具有重要意義。

軟土地基的不穩(wěn)定性主要源于其高含水量和土壤顆粒之間的弱結(jié)合力。在橋梁施工過程中，軟土地基容易受到開挖導(dǎo)致的土壓增加、滑動以及孔隙水壓力引起的地面隆起等因素的影響，這些都會進一步加劇軟土地基的不穩(wěn)定性[5]。因此，在橋梁施工中，必須采取一系列措施來處理軟土地基，以增強其承載力和穩(wěn)定性，確保橋梁的安全和穩(wěn)定性。目前，針對軟土地基的處理技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的進展[7]。常見的軟土地基處理方法包括加固軟土地基、改良軟土地基等。加固軟土地基的方法主要有加固樁、加固板、加固墻等，其中加固樁是一種比較常見的方法，通過在軟土地基中鉆孔并注入混凝土或鋼筋混凝土樁，以增加軟土地基的承載力和穩(wěn)定性[8]。改良軟土地基的方法則包括加固土壤、加固石灰、加固水泥等，通過在軟土地基中加入一些材料，如石灰、水泥等，以改善地基土的性質(zhì)，增強地基硬度。

軟土地基處理技術(shù)在大型橋梁工程施工中扮演著至關(guān)重要的角色。深入研究軟土地基處理技術(shù)，選擇適合具體工程情況的處理方法，對于提高橋梁工程的整體質(zhì)量、確保交通安全具有重要意義。為此，該文提出大型橋梁工程施工中軟土地基處理技術(shù)研究。針對具體地質(zhì)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計規(guī)劃，采取了一項策略，即將真空泵分散配置于地基作業(yè)區(qū)條形加固地帶的兩側(cè)，并結(jié)合尺寸為 0 . 5 0 m m× 0 . 4 0 m m× 5 . 0 m m 的波紋狀過濾管，對施工范圍實施真空抽吸作業(yè)。作為起始層，選用了厚度為5 0 0 m m 的細(xì)砂材料，然后鋪設(shè)了 0 . 6 m 厚的砂墊層，并在此基礎(chǔ)上進行了土方填筑。針對不同施工分區(qū)，采用了分階段的三層加載方案進行專項處理。結(jié)果表明：經(jīng)過處理的地基在承受 的壓力時，其沉降量穩(wěn)定保持在 2 0 m m 以下。從沉降數(shù)據(jù)的整體變化趨勢來看，并未觀察到顯著的突發(fā)性增長現(xiàn)象。

1 工程概況

在“A州東部新區(qū)市政道路基礎(chǔ)設(shè)施工程（EPC工程總承包Ⅰ標(biāo)段）”中，其共包含16條道路的設(shè)計，其中一條大道跨S河，規(guī)劃準(zhǔn)七級通航。在跨S橋的工程中，設(shè)計橋梁孔跨布置為 3 × 3 5 m+4 × 3 5 m 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，橋梁設(shè)計中心樁號為 K0 + 6 9 9 . 1 8 4 。在施工橋梁所在區(qū)域的基礎(chǔ)地質(zhì)構(gòu)成情況進行勘測，對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)果如表1所示。

（1）工程概況與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

大型橋梁工程在設(shè)計階段即充分考慮了其功能需求與長期服役的穩(wěn)定性，設(shè)定了高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計參數(shù)。橋梁設(shè)計具體時速為 6 0 k m / h ，確保運行階段交通的流暢與安全。同時，結(jié)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)期與使用年限均為100年，橋梁安全等級為一級，結(jié)構(gòu)在任何條件下均需達到高可靠性與低維護成本的性能標(biāo)準(zhǔn)，確保橋梁的安全運行和經(jīng)濟效益。

（2）橫斷面布局規(guī)劃

橋梁的橫斷面布局規(guī)劃融合了多模式交通需求，設(shè)計總寬達 5 0 . 0 m ，具體劃分如下：

人行道：兩側(cè)各 寬，為行人提供安全舒適的通行空間，體現(xiàn)了人性化設(shè)計的理念。

非機動車道：每側(cè) 2 . 5 m 寬，滿足綠色出行需求，鼓勵環(huán)保出行方式。

機非分隔帶：中間以 1 . 5 m 寬的機非分隔帶作為界定，有效增強行車安全性，減少交通事故的發(fā)生。

機動車道：每側(cè)寬度均為 1 3 . 5 m ，充分滿足當(dāng)前及未來車輛通行需求，確保交通流暢。

護欄：每側(cè) 0 . 5 m 寬，提供必要的安全防護。

（3）抗震與耐久性設(shè)計

在抗震設(shè)計方面，橋梁遵循地震基本烈度6度、地震動峰值加速度 0 . 0 5 g 的標(biāo)準(zhǔn)，按丙類設(shè)防，確保結(jié)構(gòu)在地震作用下的穩(wěn)定性與安全性，保障人民生命財產(chǎn)安全[]。耐久性方面，依據(jù)Ⅲ類環(huán)境類別進行專項設(shè)計，采用耐腐蝕材料和技術(shù)，有效延長橋梁的使用壽命，減少維護成本。

（4）基礎(chǔ)應(yīng)力設(shè)計

基礎(chǔ)應(yīng)力設(shè)計方面，該文區(qū)分了多種因素，包括結(jié)構(gòu)重力、汽車撞擊作用等。結(jié)構(gòu)重力計算中，鋼筋混凝土（ ）、預(yù)應(yīng)力混凝土（ ）及鋼結(jié)構(gòu)（ ）分別采用精確的密度值進行估算，確保設(shè)計準(zhǔn)確性。

針對汽車撞擊作用，設(shè)定了設(shè)計值，車輛行駛方向考慮 1 0 0 0 k N ，垂直方向考慮 5 0 0 k N ，以確保橋梁在極端情況下的安全性能。

2軟土地基處理施工

2.1真空處理

在對軟土地質(zhì)環(huán)境進行真空處理的過程中，為確保施工效率與安全性達到最高標(biāo)準(zhǔn)，該文主要采取了以下措施。

（1）真空泵的選擇與配置

優(yōu)先采用環(huán)保且穩(wěn)定的電力驅(qū)動類型，電機功率基準(zhǔn)設(shè)定為 7 . 5 k W 以上，確保滿足現(xiàn)場作業(yè)對真空壓力的需求。泵后真空壓力不低于 9 6 k P a ，以保障后續(xù)工藝順利進行。

真空泵裝配止回閥與閘閥，以增強真空系統(tǒng)的控制靈活性，防止介質(zhì)倒流風(fēng)險。真空泵分散布置于地基施工區(qū)域條形加固區(qū)的兩側(cè)，避免集中或單側(cè)布置。每個固定區(qū)域內(nèi)配置兩臺真空泵，形成冗余備份，均衡負(fù)荷，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

（2）濾管的設(shè)計與埋設(shè)

采用波紋形設(shè)計，尺寸為 0 . 5 0 m m× 0 . 4 0 m m× 5 . 0 m m 提升過濾效率與耐用性。濾管表面覆蓋一層 的土工織物，增強防護與過濾能力。濾管埋設(shè)位置精確控制在砂墊層下 0 . 3 m 處，與其他監(jiān)測儀器一同集成安裝，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性與同步性。整體布局示意圖如圖1所示。

（3）密封膜與土工織物的選擇與應(yīng)用

采用高質(zhì)量的聚乙烯薄膜作為密封層，總厚度設(shè)定為 0 . 1 2 m m ，確保其具有良好的密封性能與耐久性。在鋪設(shè)密封膜前，對砂墊層進行整平與清理。密封溝深度以深入淤泥/黏土層超過 1 . 0 m 為基準(zhǔn)，形成有效隔離屏障。密封膜上下分別鋪設(shè)一層 的土工織物，增強整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與防護性。土工織物縫合與搭接處，縫合寬度 5 0 . 0 m m ，搭接寬度 3 0 0 . 0 m m 。

（4）抽真空作業(yè)

進行試驗性抽氣，驗證密封膜完整性。開啟連續(xù)抽真空作業(yè)，其間定期對真空表進行校驗。保持膜下真空度穩(wěn)定在 8 0 k P a 以上，滿足施工要求。

2.2堆載加壓施工

完成真空處理后，對軟土地基進行堆載加壓是確保加固效果的關(guān)鍵。

在堆載材料的選用與填筑厚度規(guī)劃階段，對于密封膜之上的加載層，該文選擇 0 . 5 m 厚度的細(xì)砂作為首層材料，并要求細(xì)砂中無有機質(zhì)、黏土、淤泥及貝殼等雜質(zhì)，以保障加載層的純凈與均勻。此外，根據(jù)工程實際情況的勘察結(jié)果，該文在密封膜之上采用土石料進行二次堆填，其填筑厚度為 0 . 2 m 。在加載施工階段，規(guī)劃了三層加載策略，首層為 0 . 6 m 厚的砂墊層鋪設(shè)，同時針對填筑土方的地基施工要求，設(shè)定了總厚度不超過 5 . 8 m 的限制，并細(xì)化為三次加載步驟：

步驟1：首次加載 2 . 0 m 步驟2：靜待十日觀察期后，進行第二次同厚度加載；步驟3：再經(jīng)十日，實施第三次加載至設(shè)計厚度。整個滿載預(yù)壓周期設(shè)定為 1 2 0 d ，各區(qū)域加載厚度與級數(shù)對應(yīng)的既定目標(biāo)如表2所示。

在表2中，分區(qū)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)以原始地基的有效容重為基準(zhǔn)，其中，A區(qū)的有效容重在 以下；B區(qū)的有效容重在 區(qū)間范圍內(nèi)；C區(qū)的有效容重在 區(qū)間范圍內(nèi)；D區(qū)的有效容重在 以上。各分區(qū)具體分塊同樣以有效容重為基準(zhǔn)，以對應(yīng)分區(qū)的有效容重中值為劃分標(biāo)準(zhǔn)。真空預(yù)壓系統(tǒng)安裝就緒，立即啟動堆載施工，以最大化利用時間窗口，促進軟土地基的充分加固。在上述的堆載施工過程中，采用小于 0 . 3 m 的薄層進行分層碾壓，確保每層壓實度達標(biāo)，提升整體穩(wěn)定性。同時一旦發(fā)現(xiàn)沉降速度異常（超過 ）、水平位移超標(biāo)（沿加固區(qū)外側(cè)方向超過 ）、孔隙水壓力系數(shù)過高（大于0.6）或其他任何異常情況，立即動態(tài)調(diào)整加載數(shù)據(jù)，確保加載量的精準(zhǔn)控制，最終達到預(yù)期的加固效果。

3施工效果驗收

在上述軟土地基處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，驗收分析具體的處理效果，該文檢測地基的一維固結(jié)沉降狀態(tài)。統(tǒng)計具體的沉降數(shù)據(jù)，結(jié)果如表3所示。

由表3可知，處理后的地基在強度在 的荷載作用下，對應(yīng)的沉降值穩(wěn)定在 以內(nèi)，且從整體沉降數(shù)據(jù)的發(fā)展情況角度進行分析，表現(xiàn)出了較高的穩(wěn)定性，并未出現(xiàn)大幅的突增。驗收結(jié)果表明，處理后的地基能夠滿足橋梁設(shè)計的應(yīng)力要求，達到了施工標(biāo)準(zhǔn)。

4結(jié)語

在大型橋梁工程的施工過程中，軟土地基的處理技術(shù)是一項至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到工程的安全性、穩(wěn)定性和使用壽命。軟土地基主要由黏土、粉土等細(xì)微顆粒組成，具有固結(jié)慢、變形大、強度低以及透水性弱等特點，這些特性使得軟土地基在承受橋梁等大型建筑物荷載時極易發(fā)生沉降、滑動及不均勻變形，從而嚴(yán)重威脅到橋梁工程的結(jié)構(gòu)安全和正常使用。因此，深入研究并有效應(yīng)用軟土地基處理技術(shù)，對于確保大型橋梁工程的施工質(zhì)量具有重大意義。該文提出大型橋梁工程施工中軟土地基處理技術(shù)研究，通過改善地基的土質(zhì)結(jié)構(gòu)和提高地基的整體強度，有效減少了地基在外部荷載作用下的變形量，能夠保持橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

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