桥梁施工中的软土地基施工技术研究
2016-06-06
道路桥梁是社会经济发展的主要动脉，其质量好坏直接关系到人民群众的生命财产安全。桥梁施工中影响质量的因素非常多，尤其是来自地质方面的因素，对桥梁施工安全的影响是最大的。我国幅员辽阔，地质结构非常复杂，施工过程中可能会遇到很多不可预见的问题，其中软土地基就是施工过程中的难题之一。软土地基土质黏性比较低，施工过程中遇到软土地基时，应对其进行特殊处理，以保证满足施工质量标准。
1 软土地基的特征
1.1 形变特征
1.1.1 非线性与非弹性。在受到压应力或拉应力作用时，钢筋和混凝土会随着应力而逐渐增大，材料形变呈现线形变化。在一定应力限度内，材料除掉应力以后是可以恢复到原来形态的，这就是线性变化。将应力去除以后，材料不能恢复到原来的形态，这就是非弹性变化，又叫塑形变化。软土也具备这方面的性质，大量工程实践证明，软土受到应力作用时，线性变化是非常短暂的，因此通常人们认为软土变化呈非线性，同时其形变呈现出非弹性特点。软土地基非线性与非弹性特点的存在使其受到应力影响以后的变化难以预测，这为施工带来了很多困难。
1.1.2 各向异性。软土结构经过了多年沉淀以后才得以形成，黏土内部分层非常明显。地质学知识告诉我们，这种沉淀软土结构中，每层都代表着一个年代的地质条件，同层土质基本相同，所以在软土结构中每层横向上都存在各向同性特点。但是，软土不同层次间结构都是不同的，因此软土结构从纵向上来看呈现各向异性特点。
1.1.3 塑形体积应变。软土结构内部的空隙非常大，不同方向施加应力以后，软土颗粒位置会被调整，空隙被压缩，结构之间更加紧密，经过这样的压缩以后，结构始终保持原来的形状，不会恢复到原来的形状，这种情况下如果软土地基处理不当，就不能通过载荷的减轻进行调整，必须对其展开重新的处理，这就要求施工必须一次性成功。
1.2 软土工程特征
1.2.1 抗剪强度低。软土的土质非常松软，这种土质很难抵抗剪应力的作用，该特点直接决定了在承受较大荷载位置上的沉降非常明显，同时荷载小的地方沉降比较低，因此出现了路面裂缝等问题。
1.2.2 含水量高，渗透性小。软土是一种经过长时期沉淀形成的，其含水量达到了37%～72%，可以将其看作是流动土质，经过大量工程实践证明，软土的渗透性非常小，因此以其为地基的结构，其含水量非常高，加上难以渗透，这无疑为地基排水施工增大了难度。
1.2.3 结构性。在软土形成方式的影响下，软土结构非常明显，这种结构一旦被破坏，可能会对整个软土结构造成影响，那么整个结构会呈现出流动状态，所以在软土地基施工构成中应注意不能对软土过分扰动。
2 软土地基在桥梁施工中的影响因素
2.1 施工环境带来的影响
环境因素对桥梁工程建设的影响非常大，由于不同地区的地质情况不同，施工技术在适用性上也存在一定的差别。黏性和砂性是两种桥梁软土地基形式，其中黏性地基中利用实压技术比较合理，这项技术可以起到巩固地基结构的作用，同时还能有效避免路基内部扰动问题的出现；砂性地基利用挤密技术比较合理，应用这项技术可以对松散地基结构带来的相关问题进行解决。同时，在选择施工技术时还要充分考虑土层厚度，如果软土地基土层厚度较小，那么施工过程中应重点对表层进行处理，如果软土地基土层厚度较大，应该重点进行排水与沉降等方面问题的处理。
2.2 桥梁等级带来的影响
对于不同等级的桥梁我国做出了不同的规定，由于软土地基直接影响着桥梁的整体质量，因此桥梁等级也会对软土地基施工造成一定影响。具体说来，桥梁等级和这种影响是成正比的关系，因此桥梁等级越高，对施工的要求也就越高，通常情况下软土地基沉降应该将重点放在施工阶段的控制上，合理选择异常情况的应对措施，例如利用排水固结技术可以有效抑制沉降问题的发生。等级低的桥梁工程不需要选择该技术，只需要进行路面铺设，待沉降完成以后重新进行桥梁铺设即可。
2.3 工程设计带来的影响
软土地基施工中很多问题都是可以利用工程设计进行规避的，所以工程设计也是软土地基施工的重要影响因素。尤其是对于桥梁工程来说，在缓和过渡带设计中这一点体现得尤为明显，要想顺利连接不同强度路基，必须设计缓和过渡段。但是在路基上设计缓和过渡带存在一定困难，如果沉降量过大，桥梁可能会出现开裂、坍塌等问题，所以在设计工作中必须充分结合实际质量要求和环境特性进行设计（图1为某桥梁软土地基施工设计图，单位：km，供参考）。
2.4 现场施工带来的影响
在桥梁施工过程中，软土地基施工是一个重要模块，它不仅会受到现场施工措施的影响，同时其他施工环节也会对其产生影响。一些施工技术的选用由于受到周围环境的较大影响，如果不能对这些技术进行合理调整，很多设计方案将会得不到落实，因此，软土地基施工质量也会受到影响。此外，施工过程中会利用很多大型的机械设备，设备运输及使用过程中都可能会对软土结构造成破坏，因此，应在施工过程中对这种现象进行抑制。
3 软土地基施工技术的应用分析
3.1 表层排水技术
之所以结构强度不高，软土结构含水量过高是其中一个重要原因，软土地基施工可能会用到表层排水技术，这项技术在工程中应用以后，结构含水量会明显降低，同时地基渗透能力、应力承受能力会得到相应提高。由于该技术操作起来比较简单，只需要对排水沟进行挖掘，排出地基内部的地表水，完成排水以后进行合理填埋，因此近年来得到了广泛应用。近年来，一些桥梁软土地基工程中也使用孔管来完成表层排水工作，其排水效果非常好，但是值得注意的是，这项排水技术必须有过滤材料的保护才能切实执行。 3.2 排水固结技术
软土地基在施工过程中通常会用到排水固结技术，该项技术的应用可以充分满足施工排水、加固两方面的要求，这项技术需要在开始施工之前应用，其施工原理在于利用软土地基上对荷载的预加，实现软土结构碾压的目的，这项技术的应用不仅可以将其中水分排除出去，同时在荷载作用下还能适当增加密度。然而这项技术也有其弊端，在实际应用该技术的排水效率并不高，需要增设垂直排水柱才能保证排水固结的效率。虽然这项技术和粘性软土地基的适用性非常好，但是单独使用时能效非常有限，需要和填土法、加载法等配合应用。
3.3 混合剂技术
软土地基中混合剂技术的应用过程非常简单，然而其应用范围却受到了极大的限制：只能应用于表层软土、软土必须为黏性土质、黏土应具有一定黏度。只有满足了以上三方面条件，才能在软土地基中添加混合剂，这样表层密度将会得到明显提高，同时抗压缩能效也会得到增强。
3.4 加载技术
这项技术是对软土地基沉降进行控制的一种有效手段，该技术的应用可以提前预加载荷，规避桥梁施工过程中由于地基沉降而带来的危害。具体来说共有增加总压和降低间隙水压两种加载方式，其中增加总压法通过铺垫密质土壤使土壤重力压迫地基，实现加载的目的，而降低间隙水压法是利用大气压来提升软土结构固结速度。这里需要提到的一点是，加载技术并不能完全将施工中的软土地基沉降消除，只能有效降低沉降的幅度，但是从总体上来看对施工来说具有非常现实的意义。
3.5 挤密技术
很多桥梁工程地基的地质都非常恶劣，其中很大一部分为厚度极大的软土或者湿陷性黄土，通常一般的施工技术是不能在这种土质中应用的，然而挤密技术却可以很好地应对这种土质，当桩孔形成时侧向挤压，可以利用砂石、碎石来代替素土、灰土，将其制成直径较大的密实桩，这些材料基本上都可以在当地获得，挤密的总体效果比较好，近年来这项技术的应用频率比较高。
4 结语
综上所述，软土地基施工过程中，施工人员应该对软土结构进行充分了解，不同的软土地基应选择不同的施工方案，这样才能保证软土地基的稳定性，为桥梁质量提供保证。软土地基施工环境非常多变，这就要求施工技术人员灵活地结合实际情况选择施工技术，以保证软土地基在桥梁工程中的施工质量。
参考文献
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作者简介：韩侦（1983-），男，河南信阳人，中铁十一局第二工程有限公司工程师，研究方向：工程施工。
