工程技术桥梁隧道中软土地基的危害及处

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在持续推进桥隧工程的过程中,有很多比较复杂的影响因素,特别是水文及地质因素与施工质量之间的关系十分密切。桥隧工程现阶段普遍具有较大的规模,使设计难度不断增大。因此,在施工过程中具有很多不确定性因素,若对软土地基处理不够重视,将引发一系列危害。所以,桥隧施工应对软土地基处理提高重视,使桥隧质量符合预期设计目标,不仅使软土地基危害性降低,还可使桥隧使用寿命得到一定程度的延长。

1软土地基及其特点

1.1软土地基

在桥隧建设施工中,一个最主要的标准就是质量较高的地基,而施工区域的软土地基占有较高的比例,软土不只是有黏性的土质,达不到良好的稳定性,也在很大程度上减低了承载力。软土是软土地基中的重要成分,土质比较松散但其密度较大,尽管软土地基不具有较高的稳定性,但具有良好的抗压及压缩性能。软土地基长期受自然环境作用,形成的地貌具有独特性,土层中普遍具有较多的赋存水分。

1.2软土地基特点

软土地基的地质形态相对不强,并非土质状态比较分散,在其颗粒间存在的缝隙较大,使桥隧施工增大了一定的难度。一般情况下,在较大水分的区域中软土具有较大的面积,诸如河边及较低洼地势比较常见的易存水部位。因大部分软土地基都存在水分含量较高的部位,而压缩性也较强。显而易见,软土地基表现出的不稳定性较为突出,若在桥隧施工中未能在安全性等方面考虑周全,将造成桥隧施工质量难以达到设计要求。受承载力作用影响,未能妥善控制将造成地基发生一定程度的沉降及变形,甚至产生安全事故等严重问题,严重阻碍桥隧后续施工。相对而言,在施工前期若施工人员无法正确理解软土承载力,在加固处理方面难以结合既定承载深入落实,进而影响桥隧工程的整体质量。

2桥隧施工中软土地基的主要危害

2.1桥隧硬化

桥隧施工过程中若其主导为软土地基形式,在施工前期应结合施工现场实际加固处理地基,使桥隧工程项目尽可能降低软土地基的危害,但若对软土地基未能采取有效或缺乏科学合理的措施,将对工程地质情况的正常发展产生不利影响,而且工程表面逐渐发展到硬化,软土地基具有缺乏高稳定性、抗荷载力及抗压能力不强等特点,应综合考虑制定有效的处理措施,对桥隧表面硬化进行科学控制。桥隧施工在常规模式下主要采用混凝土材料,结合施工要求合理调和沥青及石子等材料,可使桥隧工程质量明显提高,但建筑材料若达不到合格的质量,将不断弱化混凝土性能,随之影响桥隧工程质量的后果逐渐扩大,进一步降低混凝土稳定性,在桥隧施工中应用这种质量问题的混凝土,将造成桥隧路面发生不同程度的裂缝及硬化情况,对桥隧工程建设质量有一定程度的影响。

2.2桥隧路面产生沉降

处理软土地基在桥隧建设施工中的地位十分重要,也是影响施工质量的一个重要因素,若不能妥善处理或达不到良好的处理效果,将降低工程质量,也影响其安全稳定性及出行便利性。在具体施工中,软土地基有多样化的处理技术,其操作不只是要结合实际选择与施工需求相适应的处理技术,应以操作要点进一步明确为基础,提高处理软土地基的施工效率。对软土地基处理应提高重视程度,对其管理不重视或未能严格控制处理问题的良好时机将引发沉降问题。

地基沉降问题离不开几个直接影响因素:地表水在软土层中对地基形成的冲刷力程度不同,若不能严格控制,随冲刷使软土层中土质逐渐发生流失。软土层在通常情况下处于地基下层结构,软土层根据土层特点其厚度与既定标准存在一定差距,施工过程中影响地基稳定性,随之桥隧路面产生沉降。桥隧使用寿命与处理软土地基的效果之间具有紧密的关系,若处理软土地基达不到良好效果,或难以及时落实地基处理措施,桥隧路面将产生沉降,进而缩短桥隧使用寿命。

3软土地基施工技术在桥隧施工中的处理措施

3.1砂层垫平技术处理措施

施工人员在具体施工过程中,要注意把垫层铺设在地基上,通常情况下主要采用砂子作为垫层材料。而且结合实际及施工要求,科学控制铺设的垫层厚度,确保厚度处于标准范围内,为继续处理软土层提供相应保证。提高加固软土层的施工质量,对于排水的顺畅性具有一定的促进作用。垫层在铺设软土地基的施工中,应严格按照施工规范的具体要求,将施工设施准备充分,便于正常使用。日常对设备应加强养护管理,以免产生设备运行存在故障问题,为延长设备使用年限具有一定促进作用。此外,施工设备在监督管理制度方面应不断加强,以免设备与软土地基相接触时接触力过大。

3.2排水固结技术处理措施

在桥隧工程施工中,还可采取排水固结法处理软土地基,具体操作流程为:对排水柱结合黏土层情况进行垂直设计,为继续后续施工流程提供保障,应用该技术过程中,应准确了解其主要特点及操作注意事项,遵循软土地基施工要求严格勘测地基强度。施工主体应及时测试负荷压力,为后续应用该技术提供重要依据,在根本上使技术应用效果提高。施工主体应结合软土地基实际,科学选择排水固结法,现阶段深层排固法及深层复合排固法的应用频率较高,排水固结法不断提高合理性,才能不断提高地基抗压及抗载能力,有力保障地基高效施工。施工主体可结合软土地基水位升降模型,客观准确地判断水位,进而不断优化及完善工程设计方案,在软土地基处理及施工中为相应操作提供方便,为后续科学选择应用技术打下坚实的基础,对于提高工程安全稳定性具有重要作用。

3.3挤密技术处理措施

挤密技术在软土地基处理技术中是一种重要的技术类型,实际应用中应将桩孔在适宜的地基位置上打好,再填入石灰土后夯实。应用挤密技术可明显提高地基强度,而挤密技术无须调配大型机械设备,小型设备即可使高标准技术操作完成。桥隧施工现阶段的主导不只是质量控制,更需要在环保方面加大力度,施工过程中产生的废弃物可用于填充材料,但在实际操作中应提高重视,确保填充指标符合工程情况,并提高地基均匀及稳固性,使软土地基强度得到提高。此外,施工人员在应用挤密技术过程中应结合实际,有效控制加入生灰材料的数量,这是因为材料具有较高的硬度,能够增大地基承载力。

3.4换填法

应用换填法的基本原理为在桥隧仰拱区域范围内挖出需处理的软土层,挖出程度应结合实际,不管是挖出比例多大,都要提高替换填充土的强度,还可应用稳定性相对较高的抗腐蚀材料,对地基采用人工及机械相配合的方式进行加固,实际换填过程中应使动作保持均匀,基于确保换填的及时性和具体效果,使地基承载力得到一定程度的增大。尽管应用换填法效果较好,但只有有限的适用范围,应用该方法在较薄地基层下加固处理地基才能保持最佳效果,若过厚的软土基层采用该方法将使成本明显提高。

3.5注浆技术处理措施

注浆主要是向松散岩缝中以压入方式灌入相应数量的注浆,保证围岩缝不存在与外界连通的空间,应用凝结或硬化等措施进行处理,使其进一步提高密封性。该技术处理方式可对存在于岩壁内的一些缝隙进行堵塞处理,以免地下水不断向保护地基入侵而逐渐减小软土地基的承载力。浆液凝胶处理技术由于灌入松散岩缝中浆液逐渐凝固,能够增大软土基层承载力。

3.6强夯法

在软弱黏性土地基及一定范围的含水量中,应用强夯法更为适宜。该方法在本质上的主导是土层压力,对土层缝隙采用冲击力及压力进行压缩,以排出缝隙中存在的水分,在此过程中还可有效控制气泡。施工技术人员在具体操作过程中围绕夯实点,将排放装置设置在周边深度适中的有效范围内,在土层空间中便于及时排出存在的气泡、水分,土层基可明显提高凝固性及承载力。应特别重视的是,在夯实过程中应保持均匀的力度,在土层空间中若不能完全排除气泡及水分,将严重影响地基的稳定性。

4结语

总之,在桥隧施工中软土地基处理效果应符合施工要求及质量规范,并重点考虑施工安全、施工方式及软土地基等因素,对于桥隧工程提高质量,地基提高稳固性及使用寿命不断延长具有重要作用。所以,在桥隧施工前期应实地勘察施工现场,对地基不稳等重要因素精准控制,探索与桥隧工程相适合的一种有效的地基加固处理技术,才能使地基不断提高安全稳定性,对于提高桥隧工程施工质量及安全性也具有十分重要的意义。

撰稿:穆立森,供职于中咨公路工程监理咨询有限公司,研究方向:公路工程、路基桥梁隧道。

转自《中国高新科技》杂志年第15期

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