探究科学解决软土地基桥梁隧道施工的策略李夏斌

探究科学解决软土地基桥梁隧道施工的策略李夏斌

湖南辉达规划勘测设计研究有限公司湖南省长沙市410000

摘要:软土地基的打造处理是桥梁隧道施工过程中一个重要的环节。软土地基的良好处理与安全系数的高低直接决定了桥梁隧道整个过程中的施工标准。桥梁隧道建设的施工标准以及技术指标需要整合分析各个方面的因素,例如建设过程中的安全问题、建设桥梁的方式方法、桥梁的使用寿命等。再由桥梁施工的技术标准确定桥梁施工实际过程中的软土地基的实施方法,为进一步提高桥梁隧道软土地基实施能力和有效性,在研究领域主要涉及几个方面。

关键词:桥梁隧道;施工;软土地基

在桥梁隧道施工的实际过程中,受到现实情况,比如地理因素、自然因素、人文水文因素等的影响比较大,这些因素都直接关系到桥梁隧道的修建的安全系度和稳定程度。以我国的桥梁隧道工程为例,存在的主要问题即不可预测性强,桥梁隧道的结构复杂化,最突出的问题就要数桥梁软地基的施工建设问题,其极大的影响了整个桥梁施工的建设。顾名思义,软土地基问题主要是由软土造成的,因软土受地下水流的影响较大,易受其冲击,加之以软土的土质松散稳定性差,所以软土导致桥梁隧道的地基不稳定。随着我国经济社会的飞速发展,对各方面的要求都在不断提升,对桥梁隧道施工的要求也越来越严苛,但是就目前我国的现实情况来看,我国土质多为地粘性土壤,所以桥梁隧道施工中最突出的问题就是软土基地问题了,该问题急需解决。因此本文针对社会各界对桥梁隧道施工过程中的软土地基的问题研究加以总结概括,提取其精华,进一步保证桥梁隧道施工的质量。

一、简述软土地基

(一)软土地基的具体概念。软土地基就是地基由软土奠定,该软土土质为粘性,具有松散稳定性差的特点。在实际的施工过程当中,软土地基承载压力能力较弱,这种由疏松、压缩性强土质的软土组成的地基,具有一定的抗压性但抗剪压能力有限。其地形地貌其突出特征是土质疏松,土质层内的水分含量高,主要的形成方式是河流的长期冲刷堆积,形成此类土质。

(二)软土地基的主要特征。组成土壤的土质颗粒大,土粒与土粒之间有较大的缝隙,土质比较疏松,含水量高几乎接近饱和。由于颗粒与颗粒之间具有一定的缝隙,因此具有高度的压缩性,土质的结构周期循环又是一个长期的过程,因此如果承载较大的压力就会出现变形,甚至整体沉降,导致地面无法正常使用,对各方各面都造成较大的影响。这种低承载能力的土质是无法承载起桥梁隧道建筑的,因此桥梁隧道施工过程中要进行有效的加固软土地基的过程,这也是桥梁设计的基本的要求。除此之外,加固的过程需要进一步完善,极度重视地面坍塌问题,要严格避免因加固方式的不合理,而造成桥梁隧道的实际结构遭到破坏的恶劣问题。软土结构还具有一旦改变其状态就难以恢复到原始状态的特点,这也是由于软土结构疏松,灵敏度较高导致。

二、软土地基对隧道修建工程造成的消极影响

软土是一种统称,主要包括淤泥、淤泥质土壤、泥炭等。这种土质的形成需要是在静水或者是流动速度及其缓慢的这种缺氧喝饱水的流水环境中土壤沉淀积累,又加上水中生物分解以及各种化学作用而最终形成的一种饱和的软粘土。软土地基隧道的主要诟病包括地基大面积沉降导致结构下沉损坏等,并由地基的沉降破坏引发其他次生的负面问题,主要涉及:

(一)软基隧道整体下沉。该问题是指由于地面所覆盖的围岩的压力,又因为地基的强度不够、结构不稳定,隧道的结构支持系统等没有发生明显的形变但是产生了整体的下沉。这种隧道结构的整体下沉造成了隧道的总体结构达不到设计限界的要求,并且不能为隧道外面的建筑完美的衔接起来,导致地面功能不能正常发挥,造成结构的损伤破坏。

(二)地表的开裂以及沉降。地表的开裂及沉降也是由软基隧道沉降变形而导致的,软基隧道沉降变形以后,如果其沉降覆盖面积不大且下沉幅度小,这样往往导致上覆围岩发生变形最终对地表产生影响,出现地表沉降或开裂的情况。

(三)路面的破坏。路面的破坏主要是在隧道投入运营以后表现出来的问题,这是因为软土地基的承载力低,从而导致了扬拱性的隧道产生破坏,无仰拱型的路基或隆起或下沉。这种路面破坏的主要表现是路面的不规律的开裂,以及地下水崩出,或翻浆冒泥等现象。

(四)破坏支护结构。一般支护结构的损坏都是在软基隧道的整体沉降或结构变形以后发生的,支护结构的变化导致某一部分所承受的压力变大,超出了材料所承受压力的范围最终发生结构的损坏。

(五)渗漏水。渗漏水主要是指地下水渗出的现象,主要表现在地下水通过施工缝隙深处、地下水通过衬砌的裂缝渗出、地下水通过混凝土的薄弱环节渗出等。软基隧道中的渗漏水主要是因为,其一是隧道结构变形,覆盖围岩产生扭曲,软基发生沉降等现象会在围岩体的内部形成了小面积的空洞,或是形成贯通的裂缝等,这些空间都为地下水的存集提供了空间条件;其二是因为结构的破坏,支护结构的变形以及衬砌存在裂缝等,这些条件又为地下水的渗透提供了渗透的通道。

(六)路面错台。路面错台主要表现为路面的不平整,其形成的原因是由于变形而产生的缝隙以及由于施工而产生的缝隙在路面的两侧产生不同程度的沉降,最终造成道路表面的不平整。路面错台发生的区域既涉及隧道内的各个区域段落,也包括软基隧道与隧道外面道路的衔接处。路面错台具有安全隐患,路面的错台引发的严重的交通事故屡见不鲜。

三、科学解决软土地基桥梁隧道施工的策略

(一)注浆

注浆主要是通过将按照一定比例配制好的注浆倒入围岩的缝隙中,再以一定的方式方法进行压入,并严格遵守比例,以填补缝隙的方法,保证围岩缝隙得到切实的密封处理。注浆经过凝结逐步僵化,保证了围岩的稳固性,这种方式具有极大的有效性。注浆的标准要根据实际的围岩状况进行有规律的调整,以更好的保证软基隧道的治理。

一方面,注浆借助奖掖的凝固来对施工中的缝隙加以填充,有效的防止了地下水的渗漏,降低软土地基的水饱和度,以降低地基的承载压力。另一方面,浆液的凝固也有利于疏松的土质的凝固,使其一体化。浆液还具有良好的稳固作用,对于沉降问题的改善具有一定的作用。底层的选择要具体针对沉降材料的性质,严格按照底层断裂的标准,保证底层堵水的功效。

需要注意的问题是浆液的压注性要严格控制在其标准之内,适用范围也是如此,还要根据实际情形中的泵量进行严格准确的调整,确保整个施工过程科学合理。注浆的材料选择以及注浆配方需要合理科学,保证实际施工的施工质量。

(二)加固旋喷桩的方式

旋喷桩对软土地基的加固主要是依靠钻机钻到一定的深度,找到具体的位置,利用高压泥浆泵,依靠喷嘴,该喷嘴是专门安装在钻头处以保证在钻头旋转过程中,向周围土体通过高压的方式进行喷射水泥浆液所用的,另要保证钻头边旋转一边又冲击着切割的土体,促使破坏部分的土体能和水泥浆液进行融合最终硬化为固体。最终达到加固软土地基的目的。具体的质量控制标准如下:

1、材料进入场地前要进行严格的检查测验。施喷桩所用的水一定是要达到硷用水的标准,水泥也要进行检验看是否符合使用的标准。2、保证设备的正常使用。施喷桩加固方式主要涉及的关键性的设备包括钻机、高压泥浆泵等,这些设备都要定时检查保养,保证设备完好。3、确定工艺参数。在正式通过施喷桩加固方式进行加固之前要先做实验性的操作,即先在洞口选取一块土质状况相类似的土地进行实验,以确定施喷桩的工艺参数,保证参数合理正确。4、过滤浆液。制造浆液时要确保过滤铲除掉浆液中的杂质。5、控制喷浆压力。通过现场实际操作来确定喷压崩的压力值,压力值可以直接从压力测量仪表中得知,注意压力要大于等于试桩时的压力为最佳。6、严格控制提速和钻的速度。喷桩机操作过程质量的优劣在一定程度上也受钻头的提速和钻头旋转的速度影响,提速和转速的具体速度都可直接从仪表中读数,不得超过施工的设计参数,注意其连续性。旋喷机打入基底之后,要注意保护桩体,避免开挖过程的人工对其造成的破坏。顶桩要预留出20厘米到30厘米的土体,该部分必须要依赖于人工开挖,以保证桩体的质量,防止破坏。

(三)换填

隧道施工过程中由于软土地基造成的施工困难非常常见,因此这种情况也引起了相关修建单位的重视,国家部门在解决桥梁隧道软土地基的问题上也在加大资金投入,并提供人才和技术方面的软实力支持,并加大研究力度,研究出许多相关技术,该技术对软土地基问题的解决提供了宝贵的解决方案。换填技术都当属其中,该方法操作简单,处理问题灵活方面,还可以提高地基的承载能力、抗压能力,但其缺点就是要投入部分人力、物力,但好在投入成本并不过大,不会破坏施工现场,因此这种方法得到了各个施工单位追捧。换填的方法就是将原本的软质土地更换为其他性质的土地,以这种替换的方法进行加固,替换通常采用人工、机械两种方式。该方法对地基的加固起到了重要的作用,但是该方法并不适用于所有的施工环境,只有地基承载能力无法承载起其压力的情况下才会进行填换措施。

(四)锚杆

锚杆对于桥梁隧道的软土地基加固方式主要包括两种:一是设置锁脚锚杆,部位是拱脚径处,二是设置中空注浆锚杆,主要位于隧道基底。作为有效处理软土地基的方法,锁脚锚杆的主要特点是横截面小、围岩强度低,因此在横向方面的荷载能力比较低。锁脚锚杆的加固主要是通过支护结构进行横向收敛,这种加固方式适用于水平地应力较高的地段,其计算方式相同于普通抗拔锚杆。中空注浆锚杆主要是通过注浆的方式,加固基底的承载能力,判断基底锚杆自身的承受压力的能力,要看其是否能穿透软弱地基。

(五)其他方式

经过研究,我国已经研究处许多针对桥梁隧道中软土地基的处理方法,除本文介绍的几种方法以外,还可以针对衬砌方式的不同采用不同的措施,比如隔墙浇筑等加固软土地基的方式。虽然桥梁隧道工程不是庞大的重要工程,但其也具有自身重要的作用,如若在解决这类问题时从隧道衬砌的角度出发,将会发现,施工中造成的隔墙缝隙,这种缝隙虽不对施工具有表面上严重的影响,但影响是一定有的,比如会出现裂痕等问题。避免这类问题,既可以解决隧道基底承载能力不均匀的问题,还能规划隧道支护结构。软土地基主要会造成桥梁隧道建筑的整体沉降,面对这一问题还可以采取纵向强化墙体的方法。

四、结语

总而言之,解决软土地基问题是桥梁修建过程中急需解决的重要问题。这就需要严格按照桥梁隧道的施工质量标准,整体考核分析桥梁隧道施工的整体结构,并分析其中的利弊关系,更要实事求是结合实际的现实情况,确定科学合理的加固软土地基的有效方法,保证桥梁隧道施工过程中不会因为软土地基问题造成负面影响,保证地基的稳定和承载力。

参考文献:

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[3]张杨林;浅谈软土地基下沉的原因与防治措施[J];科学之友(B版);2014年12期

[4]陈武志;郭冯杰;三轴水泥搅拌桩在软土地基中的应用[J];中国建设信息;2015年17期

作者简介:李夏斌(1985-12-10),男,汉族,籍贯:湖南省长沙市,当前职务:公路设计员,当前职称:初级,学历:大专,研究方向:公路、桥梁与隧道

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