软土地基桥涵设计方法 探析

赵 芳

（河北省高速公路青银管理处，河北 石家庄 050011）

0 引言

我国河流、湖泊众多，这些地方是经济、交通较发达的地区，又是软土分布较广的地区。这些地区的软土地基给高架桥、立交桥、大型桥梁、大型涵洞和高大建筑物的建设等带来了技术上的难题，如果勘测、设计不好，将会给桥梁带来了诸多的危害，包括桥梁基础的滑移、桥梁的开裂、裂缝等等。桥梁的设计者和建设者要花费大量的时间、财力、人力去对软土地基进行勘测、设计和施工，目的是能建设质量过硬的桥梁，给人们的交通带来安全感。我国对软土地基桥梁建设非常重视，在这方面进行了大量的研究，取得了不少的成就。本文将从软土地基的特点及桥梁在软土地基上的设计和建设的原则等方面进行探讨，以期能为我国桥梁建设提供一些有意义的参考。

1 软土地基建设桥梁处理方法概述

软土是指在河流、湖泊等地方存在的含水量大、结构不稳定、间隙大、压缩性高的细沙土。软土具有复杂的结构特征，主要表现为四个方面：天然含水量高、压缩性大、渗透性小和抗剪强度低。软土主要由粘土粉粒组成，常含有有机质。有的粘土粉粒含量可高达60%～70%，而且粘土矿物颗粒很小，呈薄片状，表面带负电荷，在粘土颗粒的四周吸附着大量的偶极化分子。软土层在沉积后常形成絮凝状结构，也是造成含水量大的原因之一。此外，软土还具有较大的吸力和吸附力。

确认软土地基不能单凭观察，还要通过测量和检验，根据填方形状及施工条件进行确定，有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上，判断是否应按软土地基处理。处理软土路基的目的是提高桥梁路基的稳定性和承载能力。

对软土地基进行建筑前的处理，要根据软土性质以及工程性质、资金和技术等方面要求采用不同的方法进行处置，并保证处置后的地基在稳定性和强度上达到建设标准的要求。目前处理软土地基成熟的、经常采用的方法有以下几种。

1.1 堆载预压法

指在桥梁建设前，用较大的荷载进行填土，使地基提前加强固结强度，施工后不再产生沉降。这种方法可以使用路堤填土作为荷载，成本较低；施工宜使用分层分级近视荷载，避免地基法案剪切破坏，从而使地基强度逐渐增加。这种方法目前来说是比较成熟的，而且施工也不复杂，不用特殊的器械。但是这种方法建设工期相对较长。

1.2 真空预压法

指在软土地基内放置砂井或者塑料排水板，在其上面铺设砂垫层和不透气的密封膜，并通过地基内的吸水设备进行抽气，抽气后会产生气压差，气压差又转变成对地基上的荷载，进而对地基进行施压。这种方法不用堆积荷载，工序也简单，可以节省不少时间，而且在设备使用上也较为简单。

1.3 水泥土搅拌桩法

指用水泥或者石灰等材料作为地基软土固化剂加入软土中，并用特制深层搅拌机搅拌，使软土和固化剂产生化学反应，从而使软土形成具有稳定性的整体结构，提高地基承载能力，减少地基沉降。这种方法的优点是施工迅速，设备轻便，处理软土的深度大等。

1.4 换填垫层法

指将原地基软土层全部清除掉，换用强度较大的土或者其他稳定性高的材料。这种方法在使用时，要考虑软土层的厚度，如果需要换层的厚度过大，则给工程带来巨大的成本压力，所以在进行换填时要充分考虑多方因素进行施工。

1.5 强夯法

适用于软土地基含水量不是很大但空隙较大的地方。它的原理是经重锤击打，使软土的组织结构紧密结实，强度变大。强夯后地基承载力可得到一定的提高，压缩性可降低200%～1000%。

1.6 砂垫层法

指将砂加入软土层中，让软土层在砂的作用下迅速排水，使软土迅速固结，进而增进软土的强度。使用这种方法时，要注意软土层的厚度不能太厚，否则会影响软土的固化效果。此外，在使用这种方法时还要结合当地情况看是否有充足的砂可以利用。

1.7 井点降水法

基本顺序为施工准备-安装井点系统-抽水-挖基-基础施工-井点系统拆除。井点降水法优点是工期短、投资少；缺点是在桥涵多、工期紧时，要求的井点设备多，会相应增大投资。井点降水法对于构造复杂的软土地基是一种较好的处理方法，除了在工期和效益上的优点外，水位降低后，可以获得基础施工较高的质量。

2 软土地基桥梁设计的原则和方法

2.1 明确软土地基地质情况。如果软土地质非常的复杂，要进行软土地区划分勘测，按照划分的区域对软土进行处理；如果对软土地基地质情况了解不够，在施工过程中发现问题，要及时补救，对其情况要进行进一步研究。

2.2 桥梁况方案设计应经济实惠，施工要因地制宜，实事求是，根据当地的经济和财力。

2.3 在桥梁建设时，要根据预算，提供足够的材料，同时还要保证材料的质量达到标准的要求；施工的机械数量、规格、性能也要满足建设的要求。

2.4 设计施工过程中，要严格按照工程的规章制度和工程要求的规格执行，尽最大努力保证工程的质量。对软土地进行处理时要注意控制填土或者夯实或者井点降水的时间，避免桥梁建成后出现桥梁的滑移、裂缝等意外的发生。

2.5 设计轻质路堤，采用粉煤灰、大块硬质塑料作为轻质路堤，可以减轻路堤的重量；同时，加速软土的沉降，增强软体的强度。此外，这种方法还能节约资本，减少用地等优点。

3 桥梁通道处的处理

软土地区桥梁通常基础较好、深度足够，有的已经达到岩石层，所以基本上不存在沉降问题。但是在桥头处，也就是桥梁和陆地接触的地方，往往出现沉降现象，这个地方车辆经常碾压后会出现纵坡突变，让桥梁安全受到威胁。解决这样的问题，可以从以下几方面进行处理。

3.1 桥梁涵洞、通道处与路堤接洽的地方要同时进行建设，同时在桥台处要做好填土工作或加入渗水性好的砂砾材料。

3.2 在接洽处用超载预压，并对桥头两侧一定范围内的软土地基也进行超载预压，以使软土加快固结，减小沉降。

3.3 当路堤过高时，软土层较厚，这时沉降肯定会大，沉降也需要很长时间，可以采用跨过的方法进行处理，以避免此类现象的发生。

3.4 对于桥台的路基处理，为使地基更快固结，同时承载能力上升，使得桥台下降后能和路堤平衡，可以对桥台及其周围的路基进行砂桩等处理，以固化软土地基。

3.5 真空预压法。这种方法可以迅速的使得软土路堤沉降，提高软土地基的承载能力，在应用效果上非常理想，但是这种方法的造价较高，而且在一些极限气候条件下很难使用。

4 结语

软土地基的处理方法有很多种，这里只是简单的介绍了几种桥梁建筑中经常使用的手段，在实际的桥梁建设过程中，可能遇到不同的软土地基的情况，要根据不同的情况，采用不同的处理方法，也可以采用多种方法综合处理。在软土地基上进行桥梁设计建设要遵循桥梁建设的一般性原则的同时，还要处理好软土地基带来的其他问题，例如软土地基的沉降问题，路堤的设计问题，桥台的问题等等。

[1] 朱瑞强，刘春龙.浅谈桥涵下软土地基的处理方法[J].黑龙江科技信息，2011，（31）：289.

[2] 蒋升高.浅谈高速公路软土地基设计[J].城市建设理论研究，2011，（25）：39.