公路桥涵地基加固方法浅析
2015-05-29
1. 引言
经济的快速发展要求路桥的加速建设，在我国的十二五规划中公路的建设仍然是我国交通运输建设的重点，如何建设高质量、高科技含量、低成本的路桥工程是我国路桥建设一直以来的努力方向。近年来我国公路桥涵的总建设投资约为公路建设总投资的20%左右，桥涵的地基设计是否合理，加固措施是否得当，不仅关系到桥涵工程的造价与使用质量问题，还影响到整个公路建设与使用问题。本文就公路桥涵地基加固办法做一小结与浅析。
2. 地基加固的原则与考虑因素
地基加固的目的是改善地基的性能，提高其承载力和抵抗自然灾害的能力，增强地基稳定性，减少或消除路桥过渡段的不均匀沉降，缩小桥台与路堤的沉降差。在地基加固时一般要本着因地制宜的原则，关键问题是地基承载力与基础沉降，需要考虑以下几个因素：
第一，地基岩土成分。公路桥涵在地基建设中往往遇到的是不良土体如：软粘土、冲填土、杂填土、饱和粉细砂、冻土、湿陷性黄土、膨胀土等。因此要根据不同的土质考虑地裂缝，滑坡与坍塌的问题，根据不同地基岩土成分测算承载力，才能因地制宜的设计与加固地基。
第二，地质结构与地形条件。当地的碎石与粘土结构，以及设计桥涵所测算的地形特征也是构筑地基的基本因素。与构造物相连的地段，路面形成对行等非常危险的状况比较普遍，若地基的稳定性不够，桥台将受到大的压力而引起侧向位移与失去平整的事故。
第三、施工条件。施工条件属于人为的因素，不同的路桥设计与路桥特征也有不同的施工条件。
3. 公路桥涵地基加固的办法研究
桥梁地基大多涉及江河湖海，不但需要大量的土石方和混凝土材料，而且基础施工大多需进行围水或水中作业，工作难度与工作量都较大。因此公路桥涵面临的地基加固问题大部分是软土地基的加固。软土是指在缓慢流水或静水浸泡中以细颗粒为主的沉积物。软土的特点是天然含水量大于液限；孔隙大，孔隙比大于1；压缩性高，压缩系数大于0.5MPA；透水性低；承载力小。由于软土的这些特性，变形问题是软土地基的一个主要问题，因此建筑物的沉降量大而不均匀，沉降速率大以及沉降稳定历时较长等特点，很难满足水工程建筑物地基设计要求，因此都需进行加固处理。公路桥涵地基常用的加固方法有：
（1）挤密法
挤密法又有砂土挤密法与木桩挤密法。砂土挤密法是在软土地基内打入带活动桩靴的钢管，灌注砂或土后，把周围地基土挤向四周使地基土变密，最后将管拔出而在地基内形成“桩”，其要达到的效果是挤密地基软土。
木桩挤密法加固软土地基是一种更为简单易行，效果也比较好的方法。尤其是在缺砂地区，比采用砂土垫层更经济适用。木桩挤密加固地基的基本做法是在地基土中打入一定数量的直径10cm以上的木桩，减小地基土的孔隙率，增加地基土密实度，提高地基的承载能力。
（2） 深层搅拌石灰桩旋喷法
根据路桥设计确定石灰搅拌桩钻机的位置后，启动搅拌机，钻进的同时喷射压缩空气，使加固的粘土在原位受到扰动。当钻进到设计标高时，钻机钻头反向旋转后提升，同时由压缩空气输送生石灰，顺着钻头搅拌叶片旋转产生的空隙处喷入被搅拌的粘土中，使土体和石灰进行充分搅拌，形成具有粘合性好、水稳定性高和一定强度的石灰土桩。通过搅拌，将软土重塑的同时掺入一定量的石灰，软土矿物与石灰发生化学反应，形成一种结构复杂的不溶于水的，可以使土颗粒粘结在一起的硅酸钙凝胶，硅酸钙凝胶包裹和联结粘土与石灰，形成网状结构，充分胶合土颗粒，使土颗粒联系得很牢固，改善了土的物理力学性质，发挥了石灰固化剂的强化作用。此方法加固后的地基渗透性增大，石灰搅拌桩还有助于排水固结，降低了地基软土含水量，增大了粘合力，地基的强度得到了提高，成本也不高，适宜于桥涵、通道的软土地基中应用。
（3）夯实法
桥涵地基加固的常用的夯实方法有重锤夯实法和强夯法。重锤夯实法是利用起重机将重达数十吨，直径1米左右的重锤提高到3至5米的高度，然后自由落下，如此反复夯实使土表层密实而提高地基强度的方法。强夯法是将较大的重锤从6米至40米高处自由落体，对较厚的松散土层进行强力夯实的地基处理方法。软土地基的透水性很差，不宜排水，影响夯实效果，因此夯实法在处理软土地基时需要在地基中设竖向排水体配合，以提高夯实效果。
（4）换土分层夯实法
换土分层夯实法就是挖除基底下一部分原有软土，换填砂土分层夯实的强度较高、稳定性较好的中砂、粗砂和砂砾等，可以使地基更稳定进而满足变形的要求。在经济与技术可行的条件下，施工简单实用重型机械少，所以有一定的实用价值。
（5） 土工织物加固软土地基法
土工织物是岩土工程领域中一种新型建筑材料是纤维制品的总称。土工织物在近年来的软土地基加固中广泛的发展与应用土工织物的品种主要有涤纶、腈纶、锦纶、丙纶等，目前常用于生产土工纤维着多以丙纶，涤纶为主要的原料。土工织物用于加固补强地基时， 在土工织物处于受拉状态的同时， 对土体产生了一个侧向约束压力， 使复合土体具有较高的变形模量与抗剪强度，即土工织物有较高的强度和韧性等力学特性，且能紧抱地基面， 使其上部施加的承力能均匀分布在地层中。因此，当地基可能受到冲切破坏时，铺设的土工织物就会阻止破坏面的出现，从而提高承载力。
4.小结
在地基加固方法的选择上还要根据自身不同的施工条件经济状况，选择更实用的加固方法。可以尽量做到因地制宜，节约资源，用科学合理的测算做效果最好的地基加固，保证公路桥涵的安全与正常使用。
