桥梁施工中软土地基的特性及施工技术分析
2016-06-06
1、软土地基的特性
1.1 软土地基的形变特征
1.1.1塑形体积应变
软土结构内部存在着较大的空隙，在软土各个方向施加应力后，软土颗粒会在内部调整位置，压缩空隙，使软土结构更加紧密，密度更大。由于这样的压缩是压缩软土颗粒之间的空隙，因此在压缩后将会保持现有形状，不会恢复到原始的体积和形状，这就造成了一旦软土地基处理不当，无法通过减轻载荷进行调整，而必须重新对基础进行处理，这样，就要求软土地基施工必须高质量地一次性成功。
1.1.2各向异性
软土结构是由多年沉淀形成的，因此，在黏土内部有着明显的分层。地质学告诉我们，这样的沉淀软土结构每一层代表一个年代的地质条件，同一层的土质结构是相同的。因此，在软土结构中，每一层在横向上存在着各向同性。但是软土各个层次之间都是由不同的结构构成的，所以在软土结构的纵向上具有各向异性。
1.1.3非线性和非弹性
钢筋和混凝土在受到拉应力或压应力时，随着应力的逐渐增大，材料的形变是线形变化的。在一定的应力限度内，材料在去除应力后可以回复到原来的状态，这叫做线性变化。撤去应力之后，材料不能恢复到原来状态，为非弹性变化或者说是塑形变化。
1.2 软土的工程特性
1.2.1明显的结构性
由于软土的形成方式，使得软土拥有比较明显的结构，这样的结构一旦受到局部破坏，就可能影响到整个软土结构，导致整个结构成为流动状态。因此，在施工过程中应该重点注意不要过分扰动软土。
1.2.2抗剪强度低
软土土质松软，这样的土质很难抵抗剪应力的作用。而抗剪强度低的特点就决定了这样的地基在承受较大载荷处的沉降比较明显，而相对载荷较小的地方沉降程度也较低，于是就会导致路面形成裂缝等情况。
1.2.3含水量高，渗透性小
软土是通过多年沉淀形成的土质。含水量高达37%到72%左右，基本可以说是属于流动土质，而且经过实验，证明软土的渗透性非常小。于是以软土为地基的结构，本身含水量就很高，又很难渗透，这就为地基的排水工作增加了难度。
2、桥梁施工中软土地基的施工技术
在软土地基上进行的桥梁建设，首先要考虑的是地基的沉降和稳定性。软土地基的沉降原因主要有两点，一种是地基固结，一种是地基变形。软土地基组成复杂，处理不同的软土地基应该采取不同的方法，通常难以预料地基内部构造。
2.1 加固技术
在桥梁建设中，地基的坚固程度是影响桥梁稳定性的。因此，在做到地基表面排水、垫层、挤压的工作的同时，还要注意对软土地基的加固，采用先进的地基加固技术，从而保证基于软土地基的桥梁能够有更好的质量和更长的使用寿命。
2.2 挤密法
土和灰土桩的挤密法是指形成桩孔过程中侧向挤压从而增大密度，然后在桩孔中用灰土和素土来进行分层次装填的方法。这种方法主要用于厚度较大的软土地基以及湿陷性黄土中。土和灰土桩的挤密法拥有就地取材、深层挤密和原位处理等特点。砂石桩法是利用冲击和振动在软土地基的桩孔中填入砂石、卵石、碎石等材料，从而形成大直径的密实桩体的方法。
2.3 加载法
为了防止桥梁建成后的沉降现象，可以使用加载法。加载法是预先在软土地基上施加载荷，从而提前完成地基的沉降。尽管这样的加载相比桥梁建成后的载荷有一定差距，但是已经完成了一大部分的地基沉降工作。因此，在建设桥梁时，采取一定措施就可以避免地基沉降造成的影响。
2.4 排水固结法
排水固结法是利用软土地基排水固结特性而提出的一种施工方法。在桥梁建设施工前，先对施工地基进行预加载荷的碾压。在碾压过程中，不光排除了一部分软土地基中的水分，同时增大了软土地基内部微粒密度。由于软土土质多数为粘性的，排水之后可以把粘土固结起来，这样就增大了软土地基的强度。
2.5 添加混合剂
如果软土表层的土质是粘性土质的时候，若粘土粘度能够达到一定的要求，就可以添加一定的增大黏度的混合剂，从而增大软土结构的表层密度，大大增强软土结构的抗压缩能力和软土结构的强度。一般经常使用的混合剂包括水泥、石灰等。
2.6 表层排水法
软土结构中含水量较高是其明显特点，排水之后，可以降低软土结构的含水量，不仅能够提高地基的应力破坏极限，还可以大大提升软土地基的渗透能力，使地基的材料发生变化，从而提高地基的稳定性。同时确保工地机械作业的条件。
3、桥梁施工中软土地基施工的注意事项
3.1 台背路堤处理
土工隔栅是桥梁施工必不可少的一环。它可以很好地限制路基的侧向位移，保证软土路基的抗剪能力，约束路基的侧向变形。在桥台的台背处进行土工隔栅施工时，应该注意土工隔栅与路基的摩擦，要降低桥台的台背处的垂直应力，以防止台背路堤的沉降。施工中要精确计算台背路堤与土工隔栅的距离，使其满足规定的要求。
3.2 施工周围环境
桥梁施工过程中会有大量的机械设备进入工地工作。由于机械设备本身重量和体积很大，大量噪声又有可能形成共振，软土结构的一些局部又容易在外载荷作用下被破坏，所以，对于施工机械的工作路线应该做好设计，要保证机械运行通畅，又要避免在脆弱地带作业，对施工设备的行进路线要进行加固。 3.3 在软土地基周围设置缓和的过渡段
不同环境中，土质的密度、稳定性和强度都有差异。而不同的环境使得桥梁的形状、性能、受力情况各不相同。施工时，应该注意分析每段路基的实际情况进行路基施工。在路基不同强度处增加过渡段。这就要求设计者和施工人员应该充分了解施工地区的实际情况并且详细、周密地设计过渡段的方案。控制过渡段路基的沉降量，以防止造成桥梁的坍塌、开裂事故。
3.4 软土地基的施工环境
依据不同的软土地基环境，所采用的施工技术也是不一样的。施工者应该根据具体施工条件选择合适的施工方法。例如一般粘性的地基常回采用实压的技术，因为这种方式不会对软土地基内部结构造成扰动，同时实压技术可以使粘性土质特性得到充分发挥，形成坚固的路基结构。而在砂性土壤之中，通常会采用挤密法。对于土层较浅的地方主要进行表层处理，使用表层的挖掘和填充方式。对于土层较深的地基，要在表层处理的同时配合其他方案进行。在土层较厚且没有砂层的地基中，由于土质渗透能力较差，排水时间较长，通常要花费比较长的时间进行沉降，从而确保地基的稳定性。
3.5 桥梁等级要求
不同等级的桥梁对工程施工有不同的要求，这也就给软土地基施工提出了不同的要求。对于等级较高的桥梁，应该采取更有效的措施处理软土地基问题，防止地基出现沉降等问题。对于等级比较低的桥梁，可以先铺设简单路面，待软土地基沉降结束之后再进行桥梁的铺设。
4、结束语
总之，软土指的是具有高压缩性的土质，而由这种土质构成的地基就是软土地基。软土地基在较大的外载荷作用下会出现压缩现象，于是基于这种软土地基的桥梁就会出现沉降以及基础失稳。我国东部沿海地区广泛分布着软土，而这些区域正是我国经济发达、交通繁荣的地区，有巨大的桥梁建设需求。因此，重视桥梁施工中的软土地基施工技术，对于桥梁建筑行业的发展以及我国的交通、经济建设都是有重要意义的。
参考文献
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