桥梁隧道中软土地基危害以及处理方法

2020-02-19郄武志

建材与装饰 2020年11期

郄武志

（中交路桥建设有限公司北京 101121）

在经济发展进程中，桥梁隧道工程需求比例持续上升，而施工进度及质量本身极易受到地质条件的直接影响，软土地基处理逐渐成为现代桥梁隧道施工中的重点及难点，可以说软土地基是桥梁隧道工程中的安全缺陷，一旦控制不当，就会降低工程质量效果，因此，为了推动桥梁隧道工程的顺利进行，就应当将软土地基问题重视起来，结合实际情况积极落实处理方法，科学规避安全事故。

1 软土地基概述

1.1 软土地基的概念

软土地基从本质来说基于软土的地基环境，这部分土体性质不够稳定，不仅土质粘性指标高，稳定性更是相对弱化，难以满足施工要求，基于此，软土地基并不能直接作为工程地基，地基承载要求也不达标。软土是软土地基中的主体部分，土体密实度差，土质中的间隙多且大，虽然压力抵御力强，能够实现高强度压缩，但是软土地基的抗剪切能力却普遍较低，再加之软土结构具有疏松性特点，土层中往往集聚总量较大的水，实际控制难度大，如果不加以控制，将为工程项目的有序推进带来消极影响。

1.2 软土地基的特点

软土地基的土质以颗粒状为主导，土质并不稠密，显著存在不同程度的缝隙，该种土质一般存在于水量丰富的低地，土壤中的含水量通常处于临界状态，在土质颗粒之间存在一定的距离，这就能够相对提升其压缩性能，但是这同时也导致该类土体极易在外界压力作用下出现结构变化，变形甚至是沉降问题也伴随出现，严重影响工程施工质量。而桥梁隧道施工本身就对承载力提出了高标准要求，如果土壤承载水准无法满足施工要求，就应当采取处理措施对其进行加固。与此同时，加固方式不能一成不变，应当根据实际情况及需求进行持续优化及转变，并将坍塌问题纳入重点考量范畴，规避因加固质量弱而破坏桥梁隧道结构稳定性的问题。除此之外，软土结构还具有灵敏性特征，在出现破坏性问题后，既有形状也会因此而变化，强度指标也将有所下降，这基本是不可避免的。

2 桥梁隧道施工中软土地基危害

2.1 侵蚀、坍塌危害

现代桥梁隧道工程规模普遍较大，这就在一定程度上增加了控制难度，由于工程环节多，涉及专业多样，可以说桥梁隧道是一项系统性工程，施工阶段的影响因素复杂，而地基基础是影响质量的关键，如果地基不稳那么桥梁隧道工程的稳定性必将大打折扣，桥梁隧道后续使用中的安全系数也无法保证，基于此，在桥梁隧道建设阶段应当将侧重点放在地基处理上，而具体施工项目中，软土地基极易遭受雨水冲刷及侵蚀，桥梁隧道后续应用阶段路面稳定性下降，会因侵蚀作用出现不同程度的塌陷问题，交通出行的便利性及安全性也会随之弱化。

2.2 结构物开裂危害

通过对可靠资料进行研究可以发现，软土地基处理对于保障工程安全及质量稳定来说至关重要，由于受到软土地基影响出现的安全事故也屡见不鲜，可以说基层是否稳定将直接影响工程施工进度及质量。桥梁隧道结构物一旦处于软土地基上部，或者是路面处于软土地基上部，就应当做好对应处理工作，一旦地基基础处理不当，加固能效弱化，或者是处理不到位、不彻底，就会导致施工阶段软土地基的柔软度破坏结构稳定性，致使结构物出现裂缝，而路面会出现开裂问题，桥梁的承台基础等也会随之下沉，在隧道仰拱基础下沉的同时增加衬砌结构的开裂风险。

2.3 沉降危害

软土地基对桥梁隧道的正常施工及后续使用的危害是显而易见的，一旦处理不好就会相对增加危害问题发生概率，其中最应当重视的就是沉降危害。在桥梁隧道施工阶段，导致软土地基出现沉降危害的主要原因是：软土地基中水量丰富，但是水同时会对地基形成一定的侵蚀力，在长期作用下软土强度指标就会不断下降，而且还会产生蠕变流动性，一旦周边位置封闭环境破坏，就会增加遗漏程度导致软土持续流失，而处于上部的结构体系也会因软土量变出现不同程度的沉降问题，而该种沉降是不均匀的，结构物会基于此种作用被非常规划拉扯，进而导致结构物开裂，更为严重的还会导致结构物出现坍塌问题，桥梁隧道后续运营风险也会随之加剧。

3 桥梁隧道施工中软土地基处理方法

3.1 做好前期准备工作

在桥梁隧道工程中处理软土地基的首要前提就是基于工程实况及施工要求，将准备工作落实到位，这就需要做到以下几点：首先，应当对软土地基处理位置做出明确标记，应用现代先进测量仪器对结构物位置进行测定及标示，而后进入施工现场进行实地勘察，明确周边地质情况，特别是软土地基上部的结构物应当重点关注及标示，根据实际情况尽可能的延伸勘察范畴，为软土地基处理方式的最优化选择夯实基础；其次，根据实际情况选择相对合理的开挖方式。实际上软土地基开挖阶段所要考量的因素众多，开挖同样具有一定的难度，这是因为基于软土属性土体结构无法实现有效固结，这就导致其承载力指标相对下降，而机械设备自重较大，土体无法承载机械设备的碾压，部分机械设备无法入场，机械组合选择受限较多，基于此，软土趋于开挖阶段应当精准掌控软土特点，对关联参数进行有效测定，衡量机械运行及开挖要求的相符性，选择更为有利且高效的开挖方式；最后，加强对地基承载力的检测。现阶段应用频率较高的检测仪是触探仪，该种仪器能够实现突破地段局限精确探测地基承载力，在实际检测阶段一旦发现承载力与图纸要求难以相符的情况，就应当将这一情况反馈给相关工作人员，由负责单位优化设计承载力指标，在条件允许的情况下可以采取预加固处理措施，先将局部处理好，而后进行再次检验，并及时更新记录数据，在保证检测数据真实性及有效性的基础上，为工程质量建设提供必要参考，降低返工率及安全隐患。

3.2 合理应用加固处理措施

桥梁隧道工程施工阶段保证软土地基稳定性，促使承载力水准不断优化至关重要，这就需要以工程实际情况为核心，将加固处理措施落实到位，提升桥梁隧道工程质量的优化程度，为其后续运营及使用提供基础保障。从当前形势来看，桥梁隧道软土地基加固处理技术中超前支护及超前预支护是两种不同的技术方式，在实际应用阶段以上两种技术的特点及应用范畴都存在显著差异，这就需要依照具体情况选择更为适宜的加固技术，促使其技术能效正常发挥。但是由于桥梁及隧道施工流程及结构体系不同，相匹配的加固处理方式也不同，细化来说：

3.2.1 隧道软土地基加固处理方式

首先，超前预支护：在隧道开挖的前期阶段就采取符合工程情况的加固处理措施，在具体操作中可以借助以下方法来达到加固目标：管棚。施工人员应当依照设计图纸中的施工要求及要点，将钢管正确放置在已经完成的钻孔眼中，促使管棚作业形态形成，而后在钢管中注浆，提高加固处理的有效性。为了进一步提高刚性指标，还可以将钢筋笼设置在钢管中，促使管棚结构更加稳定，基于此，管棚下部的软弱围岩顶部就能形成一定的支撑力，后续开挖作业进行时能够增强稳定性，降低坍塌等问题的发生频率；超前小导管法。如果在隧道施工阶段发现这样的现象就应当注意，围岩本身具有软弱属性但是自稳性同样良好，就需要重点考量选用何种加固措施，此种情况基于空间等条件的限制并不适宜应用管棚法，可以应用超前小导管实现加固处理，这不仅能够提高加固作业的便捷性，更适宜操控机械设备，大大提高加固效率，因此，该种加固措施在软弱围岩环境中应用频率较高；超前锚杆法，同样处于软弱围岩环境下，伴随较强的自稳能力，为了规避坍塌风险，就可以选择应用锚杆法进行加固；其次，超前预加固，其技术原理为通过注浆实现对软弱围岩的加固，常规注浆形式有以下两种：地表注浆：该注浆方式主要适合应用在砂石含量相对较高的软土层，这就需要加强对浆液的合理选择；洞内钻孔注浆：应用现代先进设备将凝胶性能优良的浆液注入到洞中，通过浆液填充凝固，就能相对提升洞身结构的稳定性，促使围岩强度有所上升。

3.2.2 桥梁施工中软土地基加固处理方式

①挤密压实法：其一，石灰填塞压实法，由于软土层中含有大量的水，而石灰基于自身属性特点吸水性能十分良好，基于此，可以将石灰直接填塞在软土中，通过吸取水分减少软土层中的水，降低软土危害。与此同时，石灰在与水发生直接接触后体积会变大，膨胀系数上升挤压力形成，能够对软土形成夯实作用，进一步提高软土层的结构承载水准，由于该种方法操作简单，成本不高，因此被频繁使用；②强夯法：应用大型机械设备在软土地基上进行压实作业，能够相对提高软土地基承载水平，促使原本软弱的地基更加趋于稳定，其技术原理为借助机械设备的强度应力反复碾压能够减少地基空隙，但是在该方法应用阶段大型机械设备的应用是必不可少的，这不仅需要由专业人员进行操作，成本也有所上升；③垫层法，桥梁施工过程中可以将砂石等隔水材料堆积在一起形成垫层结构，便于将软土层中的水排出，该种方法排水效率能够保持匀速，并与周边土层含水量保持平衡，同时还能形成阻隔作用，避免出现水向上渗透的问题，在提升结构体系稳定性及承载力的同时，减少沉降问题。