橋梁施工中軟土地基的特性及施工技術分析
2016-06-06
1、軟土地基的特性
1.1 軟土地基的形變特征
1.1.1塑形體積應變
軟土結構內部存在著較大的空隙，在軟土各個方向施加應力后，軟土顆粒會在內部調整位置，壓縮空隙，使軟土結構更加緊密，密度更大。由于這樣的壓縮是壓縮軟土顆粒之間的空隙，因此在壓縮后將會保持現(xiàn)有形狀，不會恢復到原始的體積和形狀，這就造成了一旦軟土地基處理不當，無法通過減輕載荷進行調整，而必須重新對基礎進行處理，這樣，就要求軟土地基施工必須高質量地一次性成功。
1.1.2各向異性
軟土結構是由多年沉淀形成的，因此，在黏土內部有著明顯的分層。地質學告訴我們，這樣的沉淀軟土結構每一層代表一個年代的地質條件，同一層的土質結構是相同的。因此，在軟土結構中，每一層在橫向上存在著各向同性。但是軟土各個層次之間都是由不同的結構構成的，所以在軟土結構的縱向上具有各向異性。
1.1.3非線性和非彈性
鋼筋和混凝土在受到拉應力或壓應力時，隨著應力的逐漸增大，材料的形變是線形變化的。在一定的應力限度內，材料在去除應力后可以回復到原來的狀態(tài)，這叫做線性變化。撤去應力之后，材料不能恢復到原來狀態(tài)，為非彈性變化或者說是塑形變化。
1.2 軟土的工程特性
1.2.1明顯的結構性
由于軟土的形成方式，使得軟土擁有比較明顯的結構，這樣的結構一旦受到局部破壞，就可能影響到整個軟土結構，導致整個結構成為流動狀態(tài)。因此，在施工過程中應該重點注意不要過分擾動軟土。
1.2.2抗剪強度低
軟土土質松軟，這樣的土質很難抵抗剪應力的作用。而抗剪強度低的特點就決定了這樣的地基在承受較大載荷處的沉降比較明顯，而相對載荷較小的地方沉降程度也較低，于是就會導致路面形成裂縫等情況。
1.2.3含水量高，滲透性小
軟土是通過多年沉淀形成的土質。含水量高達37%到72%左右，基本可以說是屬于流動土質，而且經過實驗，證明軟土的滲透性非常小。于是以軟土為地基的結構，本身含水量就很高，又很難滲透，這就為地基的排水工作增加了難度。
2、橋梁施工中軟土地基的施工技術
在軟土地基上進行的橋梁建設，首先要考慮的是地基的沉降和穩(wěn)定性。軟土地基的沉降原因主要有兩點，一種是地基固結，一種是地基變形。軟土地基組成復雜，處理不同的軟土地基應該采取不同的方法，通常難以預料地基內部構造。
2.1 加固技術
在橋梁建設中，地基的堅固程度是影響橋梁穩(wěn)定性的。因此，在做到地基表面排水、墊層、擠壓的工作的同時，還要注意對軟土地基的加固，采用先進的地基加固技術，從而保證基于軟土地基的橋梁能夠有更好的質量和更長的使用壽命。
2.2 擠密法
土和灰土樁的擠密法是指形成樁孔過程中側向擠壓從而增大密度，然后在樁孔中用灰土和素土來進行分層次裝填的方法。這種方法主要用于厚度較大的軟土地基以及濕陷性黃土中。土和灰土樁的擠密法擁有就地取材、深層擠密和原位處理等特點。砂石樁法是利用沖擊和振動在軟土地基的樁孔中填入砂石、卵石、碎石等材料，從而形成大直徑的密實樁體的方法。
2.3 加載法
為了防止橋梁建成后的沉降現(xiàn)象，可以使用加載法。加載法是預先在軟土地基上施加載荷，從而提前完成地基的沉降。盡管這樣的加載相比橋梁建成后的載荷有一定差距，但是已經完成了一大部分的地基沉降工作。因此，在建設橋梁時，采取一定措施就可以避免地基沉降造成的影響。
2.4 排水固結法
排水固結法是利用軟土地基排水固結特性而提出的一種施工方法。在橋梁建設施工前，先對施工地基進行預加載荷的碾壓。在碾壓過程中，不光排除了一部分軟土地基中的水分，同時增大了軟土地基內部微粒密度。由于軟土土質多數(shù)為粘性的，排水之后可以把粘土固結起來，這樣就增大了軟土地基的強度。
2.5 添加混合劑
如果軟土表層的土質是粘性土質的時候，若粘土粘度能夠達到一定的要求，就可以添加一定的增大黏度的混合劑，從而增大軟土結構的表層密度，大大增強軟土結構的抗壓縮能力和軟土結構的強度。一般經常使用的混合劑包括水泥、石灰等。
2.6 表層排水法
軟土結構中含水量較高是其明顯特點，排水之后，可以降低軟土結構的含水量，不僅能夠提高地基的應力破壞極限，還可以大大提升軟土地基的滲透能力，使地基的材料發(fā)生變化，從而提高地基的穩(wěn)定性。同時確保工地機械作業(yè)的條件。
3、橋梁施工中軟土地基施工的注意事項
3.1 臺背路堤處理
土工隔柵是橋梁施工必不可少的一環(huán)。它可以很好地限制路基的側向位移，保證軟土路基的抗剪能力，約束路基的側向變形。在橋臺的臺背處進行土工隔柵施工時，應該注意土工隔柵與路基的摩擦，要降低橋臺的臺背處的垂直應力，以防止臺背路堤的沉降。施工中要精確計算臺背路堤與土工隔柵的距離，使其滿足規(guī)定的要求。
3.2 施工周圍環(huán)境
橋梁施工過程中會有大量的機械設備進入工地工作。由于機械設備本身重量和體積很大，大量噪聲又有可能形成共振，軟土結構的一些局部又容易在外載荷作用下被破壞，所以，對于施工機械的工作路線應該做好設計，要保證機械運行通暢，又要避免在脆弱地帶作業(yè)，對施工設備的行進路線要進行加固。 3.3 在軟土地基周圍設置緩和的過渡段
不同環(huán)境中，土質的密度、穩(wěn)定性和強度都有差異。而不同的環(huán)境使得橋梁的形狀、性能、受力情況各不相同。施工時，應該注意分析每段路基的實際情況進行路基施工。在路基不同強度處增加過渡段。這就要求設計者和施工人員應該充分了解施工地區(qū)的實際情況并且詳細、周密地設計過渡段的方案?？刂七^渡段路基的沉降量，以防止造成橋梁的坍塌、開裂事故。
3.4 軟土地基的施工環(huán)境
依據(jù)不同的軟土地基環(huán)境，所采用的施工技術也是不一樣的。施工者應該根據(jù)具體施工條件選擇合適的施工方法。例如一般粘性的地基?；夭捎脤崏旱募夹g，因為這種方式不會對軟土地基內部結構造成擾動，同時實壓技術可以使粘性土質特性得到充分發(fā)揮，形成堅固的路基結構。而在砂性土壤之中，通常會采用擠密法。對于土層較淺的地方主要進行表層處理，使用表層的挖掘和填充方式。對于土層較深的地基，要在表層處理的同時配合其他方案進行。在土層較厚且沒有砂層的地基中，由于土質滲透能力較差，排水時間較長，通常要花費比較長的時間進行沉降，從而確保地基的穩(wěn)定性。
3.5 橋梁等級要求
不同等級的橋梁對工程施工有不同的要求，這也就給軟土地基施工提出了不同的要求。對于等級較高的橋梁，應該采取更有效的措施處理軟土地基問題，防止地基出現(xiàn)沉降等問題。對于等級比較低的橋梁，可以先鋪設簡單路面，待軟土地基沉降結束之后再進行橋梁的鋪設。
4、結束語
總之，軟土指的是具有高壓縮性的土質，而由這種土質構成的地基就是軟土地基。軟土地基在較大的外載荷作用下會出現(xiàn)壓縮現(xiàn)象，于是基于這種軟土地基的橋梁就會出現(xiàn)沉降以及基礎失穩(wěn)。我國東部沿海地區(qū)廣泛分布著軟土，而這些區(qū)域正是我國經濟發(fā)達、交通繁榮的地區(qū)，有巨大的橋梁建設需求。因此，重視橋梁施工中的軟土地基施工技術，對于橋梁建筑行業(yè)的發(fā)展以及我國的交通、經濟建設都是有重要意義的。
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