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时间：2014-09-25 22:09:53 阅读量：0次 所属分类：科技论文
摘要：软土地基是桥梁工程建设施工的一个难点，软土地基施工质量的优劣决定了公路桥梁的寿命和质量。在公路工程施工中，软土地基是常遇见的问题，软土地基是地基承载力达不到其上面的构造物要求的承载力，或虽在构造物施工时能达到要求，但在后期使用过程中地
摘要：软土地基是桥梁工程建设施工的一个难点，软土地基施工质量的优劣决定了公路桥梁的寿命和质量。在公路工程施工中，软土地基是常遇见的问题，软土地基是地基承载力达不到其上面的构造物要求的承载力，或虽在构造物施工时能达到要求，但在后期使用过程中地基失稳，造成构造物沉降过大或不均匀沉降以致彻底破坏构造物的不良地基。若不加处理或处理不当，往往会发生路基失稳、路面开裂、桥头错台等问题，过量沉陷还会导致公路严重破坏或不能使用为使我国公路桥梁软土地基施工技术提升到一个更高水平，更多、更先进的公路桥梁施工方法和技术都应用到软土地基的项目中。本文对桥梁软土地基的现状及一些处理方法做了分析和阐述。
关键词：桥梁;软土地基;施工
Abstract: The soft soil foundation is a difficult problem in bridge engineering construction, the construction quality of soft soil foundation determines the life and quality of Highway Bridge. In highway construction, soft soil foundation is often encountered problems, soft soil foundation is not up to the structure above the requirements of bearing capacity of foundation bearing capacity, or even during structure construction can meet the requirements, but in the later period of instability of foundation, structure settlement is too large or uneven that poor foundation settlement completely destroyed structures caused by. If not treated or handled properly, will often unstable subgrade, pavement cracking, bridge fault and other issues, excessive settlement will cause serious damage or cannot use for highway to China Road and bridge construction technology of soft soil foundation ascend to a higher level, more and more advanced, the highway bridge construction method and technology applied to soft soil foundation project. The paper analyzed and discussed the situation on the bridge of the soft soil foundation and some treatment methods.
Key words: bridge; soft soil foundation; construction
软土地基是指承载力小、压缩性高、透水性差、含水量大，呈现软塑到流塑状态的饱和性粘土。软土地基稳定性和承载力的问题如下：在土坡上开挖导致支撑系统土压增加发生滑动;在建筑物附近开挖导致建筑物失稳倾斜;孔隙水压力增加会导致地面隆起和物土压力增加。软土地基主要是由粘土和粉土等一些细微颗粒含量较多的松软土、松散砂、大孔隙泥炭、有机质土等土层构成。软体地基的特点是强度偏低、固结速度慢、变形量大。
在软土地基上做工程，如果软基处理不好或施工程序不当都会给工程质量带来不利的影响，甚至造成工程失败。可见，在软基上修筑高等级公路，如果软基处理不好则会严重影响整个工程的质量;如果不对软基进行处理，则会对路堤施工、公路使用及维护带来一系列问题，一定要慎之又慎。
一、公路桥梁施工中软土地基现状
浅层的降水和深层的抽汲地下水会导致附近建筑物的沉降开裂和大面积地面沉降。当出现整体沉降大量差异的时候就会导致建筑物的功能受到损害，这是因为软土的土层薄厚不均匀、分布不一致和载荷偏心导致的沉降不均;相邻的建筑物太近或者建筑物的载荷差异太大都会导致建筑物的倾斜。公路桥梁工程比其他的工程有更多的特殊要求，地基是公路桥梁的基层结构，同时它的牢固性也直接影响着公路桥梁性能的发挥。因此，施工现场的工作人员要了解和掌握沉降发生的各种因素，采取合理、有效的措施最大限度地降低沉降问题的影响程度。
二、软土地基的特点
软土对公路的危害，引起我国公路部门各级组织的重视，科研、设计、施工等单位全力以赴，协同作战，经过多年努力，已摸索了不少对策，并取得了可喜的成绩。交通部颁布了《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》，使我国公路软基无论在设计方面或施工方面，出现了有章可循的局面。《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》对软土的定义为滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。根据工程实际经验，我们可以得出结论，除了上述特征指标外，还应根据液限指标和稠度等来综合判别确定。软土地基的特点是强度低、固结慢、变形大;在软土地基上修筑高等级公路最突出的问题是稳定与沉降变形。软土地基对道路还有一种影响，即其含水量较大不能达到较好的压实要求和其它技术标准。
三、软土地基施工技术分析
1、表层处理方法
通常用于地表面极软弱的情况。主要是通过排水、敷设或增添材料等办法，提高地表强度，防止地基局部剪切变形，保证施工机械作业;同时尽可能把填土荷载均匀地分布于地基上。属于这类处理方法的有：敷设材料法、添加剂法、表层排水法、砂垫层法等。
(1)表层排水法
对土质较好因含水量过大而导致的软土地基，在填土之前，地表面开挖沟槽，排除地表水，同时降低地基表层部分的含水率，以保障施工机械通行。为了能使开挖出的沟槽在施工中起到盲沟的作用，应回填透水性好的砂砾或碎石。
(2)砂垫层法
砂垫层主要常用作软土层厚度小,排水功能良好,砂砾资源优良、工程进度松缓的情况下。通常砂垫层的厚度在12～24cm,而主要理论根据是提升排水面,主要针对软土地基在构造物荷载作用下加快排水固结凝结过程,以增强软土层的强度,达到稳定性标准。在砂砾垫层施工的材料选择方面,主要是结合洁净中、粗砂,含泥量低于5%,并在实际施工过程中得出5cm以下的天然级配砂砾排水固结效果显著,需在施工过程做好洒水压实工作,在施工之前需要做好砂砾表层的检查,表层湿润时则可采取施工处理。
(3)敷垫材料法
对于地基土层不均匀，可能发生局部不均匀沉降和侧向变位，可利用所敷垫材料的抗剪和拉抗力来增强施工机械的通行能力。均匀地支承填土荷载、减少地基局部沉降和侧向变位，提高了地基的支承能力。工程上广泛使用的敷垫材料主要有玻璃纤维格栅、化纤无纺布及土工布等。
(4)添加剂法
当表层为粘性土时，在其内渗入添加剂，以改善地基的压缩性能和强度特性，确保施工机械的正常行驶。同时也提高了固结的效果及填土稳定性。工程上常用生石灰、水泥及熟石灰做为添加材料。石灰类添加材料通过现场拌和或厂拌，起到了产生团粒效果和降低土壤含水量的作用，与此同时，被固结的土随时间的推移亦会发生化学性固结，使粘土成分发生质的变化，进而保持土体稳定。
2、粉喷桩加固处理技术
粉喷桩(加固土桩)属于深层搅拌法加固地基方法的一种情况。深层搅拌法是加固饱和软粘土地基的一种新方法，它以水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，用特制的搅拌机械就地将软土和固化剂(浆液状和粉体状)强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。这种方法就是采用粉体状固化剂来进行软基搅拌处理的方法，最合于加固各种成因的饱和软粘土，当前我国常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土等。
3、水泥搅拌桩法
此法以石灰、水泥等材料为固化剂，通过深层搅拌机械的作用，将软土与粉体或浆液桩的固化剂在地基深处进行强制搅拌，经过一系列的物理化学反应，形成强度高、稳定性好的复合地基。水泥搅拌桩法常用于对粉土、松散砂土等地基的加固，其优点表现在施工过程中对路堤的干扰较小，非常适合扩建工程施工。在施工之前，首先要保证场地平整，如果有低洼下陷的区域要用粘土填平，同时需要清除场地内的一切杂物，如砂垫层和生活垃圾等。
4、竖向排水固结法
将垂直的排水柱设置在粘性土地基中，缩短了排水距离，促进了地基排水固结，增加了抗剪强度。垂直排水柱所用的材料分为砂井和纸板排水两种。根据砂井的施工方法不同砂井排水法可分为水射式、螺旋钻式、打入式、振动式及袋装式等。此法很少单独使用，多与加载法或缓速填土法并用，对层厚大，均质的粘土地质最为有效;对泥炭质地基效果稍差。地基处理范围：为了稳定，以填土坡面下为处理对象;为防止沉降，主要以路基顶面宽度下作为处理对象。设计排水砂井时，首先假定施工方法、砂井直径、排水距离和改良范围。然后进行稳定及沉降计算，若不能满足时，修正假定数据，再进行计算。
5、加筋地基 加筋地基方法在施工过程中将基础地基下-定范围内的软弱土层剔除，然后逐层铺设土工合成材料与砂石等组成的加筋垫层来做地基持力层。土工合成材料作为新型的岩土工程施工材料，是岩土工程应用的合成材料产品类型的统称。当埋设方式和数量满足一定的工程要求时，就可以极大地改善地基承载力。
四、案例分析
(一)工程概况
某公路工程为一级公路，路基宽度为22.5m，全长11.834km，双向四车道，计算行车速度100km/h，荷载等级为汽车-超20级，挂车-120。地貌路线所经地段地势低洼平缓，大部分为池塘，属滨海冲积平原。本区为暖温带半湿润季风气候区，主要特征为一年四季分明，冬冷夏热温差大。地下水为第四系孔隙潜水，主要靠地表水补给。水位埋深较浅，地下水及地表水对混凝土具有结晶类及结晶分解复合类强腐蚀。
(二)公路软基处理施工工艺
对于淤泥层厚度较小的路段：施工准备→测量放样→排水→清淤→铺筑第一层土工格栅→山皮土填筑→铺筑第二层土工格栅→填筑第一层改良土→铺筑第三层土工格栅→填筑第二层改良土。
对于盐池，池中淤泥较厚，且水位较高路段：施工准备→测量放样→抛石挤淤→碾压→铺筑土工格栅→填改良土→碾压→检查验收
(三)公路软基处理施工组织设计
因本施工路段经过水塘地段，我部拟按设计要求采用排水、清淤、片石填筑、换填改良土、铺设经编土工格栅等方法进行软土路基处理工作。
1、排水清淤。积水较少地段直接采取抽水措施将积水抽排干净，待水抽干后，用挖掘机配合湿地推土机清除底部淤泥，清至出现原状土为止。淤泥清除后放至指定地点，清淤经监理工程师验收后，按设计规定材料进行回填。清淤完成后及时恢复中线，用白灰弹出片石填筑的内外边线，经监理工程师同意后，方可进行片石填筑。
2、片石填筑。材料：片石抗压强度不应低于30MPa，片石中部厚度不应小于15cm。
试验段：正式施工前，在现场选取200m路段作为试验段先行施工，以检验施工方法及工艺流程、施工机械的配置组合、石料回填时机及厚度、碾压遍数等技术指标。施工完毕报监理批准后，再依照试验段经验展开大面积施工。
片石填筑的方法：填筑前先测量，用白灰弹出内外边线，在施工中严格控制碎石嵌挤的施工厚度和平整度，采用震动压路机和三轮压路机碾压，确保压实度。
(1)片石用自卸汽车运至施工地点。采用推土机推平，平地机精平，确保厚度和平整度，采用震动压路机和三轮压路机碾压，确保压实度。片石填宽要超出设计宽度30cm以上，为下步工序做好准备;
(2)分层填筑时，按水平分层，先低后高，根据现场情况先中央后两侧式卸料，并用推土机推平，碾压层厚度控制在50cm;
(3)片石顶部在碾压时应采用碎石屑等细料进行找平然后以50T以上(激振力+自重)的重型压路机进行碾压，至轮迹小于8mm为止，其上填筑路基土。片石弯沉检验待改良土第一步完成后进行;
(4)片石填筑后及时进行削坡(改良土及石灰土填筑完毕后也及时削坡)。
3、换填改良土。改良土拟采用集中场拌，用稳定土拌和机拌和。
材料：石灰;土;改良土检测。强度试验。
正式施工前，在现场选取200m路段作为试验段先行施工，以检验施工方法及工艺流程、施工机械的配置组合、上料方法及数量控制、松铺系数等技术指标。施工完毕报监理批准后，再依照试验段经验展开大面积施工。路基填筑时原则上采用分层摊铺(但可考虑经监理批准的其他方法)、压实，如含水量过大，采用翻晒法，再用推土机粗平、平地机细平;含水量过小，则应先加水闷土，再运输、摊铺、找平。总之使其达到最佳含水量±2%以内的要求，再碾压成活。摊铺时超过每层路堤的设计宽度30cm，压实宽度不小于设计宽度，压实厚度按规范要求控制在：90区20±2cm，93区20±2cm，95区20±1cm的范围内，连接构造物路堤处加强碾压。
(四)公路软基处理监测技术
软土地基路堤设计与施工所需要的一些重要参数及测试方法如下：
1、地表和土体的竖向位移。地表的竖向位移采用沉降板观测，对于成层软土应采用分层沉降标进行土体竖向变形观测。
2、土的侧向位移。地表的侧向位移可用设在坡角的边桩进行观测，上体内部的侧向位移观测应采用测斜仪。土体侧向变形是控制路堤填筑速率的重要参数。
(五)公路软基处理质检
在设计中虽然采用了合理的地基处理方案，但由于施工管理不善，造成地基处理失败或未达到预期效果的工程也不少见，因此，软基处理施工必须确保施工质量，科学地做好施工组织设计，加强工地技术管理，严格按照有关操作规程实施，认真做好工程质量检查和验收工作。
结语
对于软土地基处理采用什么方法应根据不同的地质条件、施工条件、土质的物理、力学性能等综合考虑，同时还应考虑其施工的方便性、可行性及经济性。随着科学技术的不断发展，新材料、新工艺的开发，对于软土地基处理的方法会越来越多，越来越经济、方便、有效，将更有利于公路路基的处理，充分发挥出公路的优越性。在实际公路桥梁施工工程中，软土地基是一个非常重要的部分，软土地基的处理方法跟桥梁的质量有非常紧密的联系。在桥梁工程中每一种软土地基的施工方法都具有针对性、局限性及适用范围，由此要根据条件选择符合设计要求的软土地基处理方法。
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作者简介：刘俊苹 包头市公路工程股份有限公司 内蒙古包头市 014040
本文发表在《城市建设理论研究》2013年4月上旬
