论公路桥梁工程中桥涵软土地基的施工处理措施
杜鹏
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杜鹏,. 论公路桥梁工程中桥涵软土地基的施工处理措施[J]. 土壤研究,20216. DOI:10.12721/ccn.2021.157027.
摘要: 软土地基在公路桥梁工程中桥涵阶段是很常见的问题,若不进行妥善处理,则无法满足工程要求。通过对软土地基的主要特点进行介绍,明确了在桥梁工程中开展软土地基加固的重要性,提出了几种软土地基常用的施工处理措施。为公路桥梁工程的规范开展提供参考资料。
关键词: ​公路桥梁;软基加固;施工技术措施
DOI:10.12721/ccn.2021.157027
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前言

在城市发展与规划当中,公路桥梁工程是承担运输与出行重要的交通措施,对其进行全面的质量标准化管理是尤为重要的。对于公路桥梁工程中桥涵而言,最为重要的施工部分即为地基,作为承担桥涵工程的重要结构,立基的自身性能与承载力,将决定整个公路桥梁的使用性能与寿命。地基构成均是经过处理的自然土体,但部分自然土体可能自身性能承载力不满足使用要求,即使经过简单的平整夯实后也会存在性能方面的缺陷。

一般而言,公路桥梁工程的规划很难更改,又由于各个位置的地质情况不一,则很容易出现在软土地基上施工桥梁的可能,作为桥梁工程的基础,若不进行适当处理会使道路的安全性及耐久性受到很大影响,为了解决这个问题,一般均会对软土地基采取各种加固措施,从而使软基也能够具有达标的性能和承载力。对软土地基进行妥善处理,能够使桥梁工程的寿命大大延长,工程整体质量明显提高,进而提升工程项目的综合经济效益。

1 软土地基的主要特点

1.1承载力降低

桥梁工程中地基土体最重要的性能就是自身承载力,软土地基的承载力相比于一般土体而言属于较低水平,在力学的角度上,软土地基具有更低的抗剪强度,在受到垂直方向的剪力时,自身更容易发生形变、压缩、无规律位移等情况,而这种情况的出现对于桥梁工程的稳定性而言,有着明显的负面作用。作为桥梁工程的基础,地基土体应在桥梁自身荷载和上部可变荷载的作用下,不产生变形与失稳。对于软土地基自身而言,承载力低下的显著特点也直接决定了其必须经过处理才可作为桥梁工程的地基。

1.2触变性明显

触变性指的是在外力作用下自身会发生变形的特点,触变性所体现出的性能指标就是形态稳定性。在判断软土地基时,土地的触变性即是一个较为明显的指标,一般而言,软土地基的土质更为松软,可轻松使用外力将土质压缩,或在重力影响和外部荷载的作用下,土体自身产生不可控的变形与流动。触变性较大的土体,在进行力学分析时可将其看作流体,因其极度不稳定的特点,若直接作为桥梁工程的地基则会存在质量风险。

1.3 含水量大、吸水率高

构成软土地基的土体一般呈疏松多孔状态,在自然状态下,可通过肉眼观察到土之间的空隙较大,可压缩率极高。在土壤构成上分析,软土地基中粘土和松散土的占比较大,同时其自身存在较多间隙。在这样的物理特征与土质成分下,会使土体的含水量与其他正常土体相比呈现较高的状态,即使自身的含水量性能达标,但因其密集的孔隙与海绵状的构造,也会有着较强的吸水能力。在这样的土体中施工桥梁基础,不仅仅会因承载力或可塑性造成沉降偏移的问题,也会因极大的含水率使结构性能不达标。

2 软基加固技术的必要性

2.1 提升桥梁工程的安全性稳定性

在桥梁工程施工的过程中,软土地基属于不良地质情况的范畴内,相比于一般工程形式而言,桥梁工程的使用强度更大,环境影响因素更多,故对其稳定性与耐久性是有较高要求的。桥梁工程的底部支撑由地基与基础构成,而软土地基若不经过处理,直接作为地基使用,则定会存在某一方面的性能缺陷,这种性能缺陷在工程中的具体表现就是地基承载力不足出现沉降塌陷,桥梁各个位置受力不均匀有倾覆趋势,桥墩受力不平衡长期处于疲劳状态开裂等情况。这些问题的发生都将影响桥梁工程的安全性与稳定性,而作为保障基础民生与交通运输的重要工程形式而言,发生这样的问题是不容允许的。对软土地基进行加固和处理,能够有效规避桥梁在使用阶段质量问题的发生。

2.2减少维护保养的成本

为了保障桥梁工程的使用年限与过程中的安全性,桥梁工程在交付后也会进行定期维护和保养工作。在保养过程中会对桥梁各个构件开展全面的检查,若发生问题或质量隐患,则会第一时间进行修复处理。维护和保养是具有直接人员投入与经济成本支出的,规范维护和保养工作的开展也有助于桥梁工程项目整体的运营成本管控。在软土地基上所修建的桥梁工程,相比于其他桥梁工程而言,更容易出现质量问题,质量问题的显现并不具有突发性和瞬时性,尤其当软土地基自身仍具备一定的性能时,其对桥梁工程所造成的质量影响是慢慢显现的,而为了消除这种影响,就会增加维护保养的频次,同时增加每次维护过程中的成本。进行软土地基加固所以在施工阶段会造成成本的提高,同时延缓工期,但项目交付后质量问题更少,潜在的质量隐患也被消除,不会是维护保养的成本增高,同时提高桥梁工程的使用寿命与安全性。

2.3提升行业发展水平

公路桥梁工程一般为公共基础设施类工程,均由政府方出资修建。通过软土地基加固技术的处理,能够使所修建的桥梁工程更具质量与安全保障。对于整个行业而言,减少桥梁问题的出现,提高桥梁的使用寿命与耐久性能,能够在使用过程中提升使用者的满意度。通过专业施工技术对软土地基进行合理加固与优化,能够将整个行业内的重点问题解决,从而推动行业的发展水平,对提供高质量桥梁工程施工有极大帮助。

3 软基加固技术的应用

3.1预应力管桩技术的应用

预应力管桩技术是软土地基加固过程中常用的技术形式,也是行之有效的施工技术,对承载力极弱的软土壁机或涉水工程,通过预应力管桩的形式能够使其性能达标,从而正常开展后续工作。简单而言,预应力管桩的原理是在软土中增加多组混凝土管桩,而该管桩所具有的承载能力可直接加强软土地基自身的承载力,或通过预应力管桩的形式,将原本传递给软土地基的荷载通过管桩下方具有承载能力的土层。在预应力管桩施工的过程中,也会对土体进行加固处理和密实度的提高,进而使其承载力性能得到提升。

3.2新型回填材料的应用

软土地基中常见的处理形式为开挖回填,将承载力较弱的土体开挖并回填具有承载性能的土体,这种方式原理简单,起效明显,但在整个施工过程中会产生大量的建筑垃圾,同时工程量增大,在当前的施工理念与环境背景下是不值得提倡的技术。随着行业中的积极探索,目前对于回填材料已经有了更多研究,在桥梁工程施工的过程中和应用新型合成回填材料,相比于土体而言,自身具有较高的强度和硬度,且有疏水特性,应用过程中可将原软土地基夯实后再上方回填该新型材料,可规避软土地基自身的性能问题。也可在内部桩基础施工完成后,将新型材料铺设于桩基础周围的施工位置。应用了传统的土体置换原理,但整个过程中施工流程减少,是一种极具发展前景的软土地基的施工处理措施。

3.3塑料排水板施工技术

软土地基性能影响的主要因素之一,就是其自身的含水量较大且吸水性较强,通过传统方法对软土地基进行夯实或回填,但仍无法从本质上改变土体吸水效果强的问题,即使经过了处理,在施工当时满足了性能要求,伴随着土体对水的吸收其自身性能又会逐渐下降。在软土地基中可通过安装塑料排水板的形式对该问题进行初步解决,在自然土体中铺设排水板并设置排水井,在自然渗透作用下即可排除并通过引导流向排水井。这种技术一般与其他技术共同使用,作为软土地基施工处理中降低土体含水率的有效措施。

4 结语

针对软土地基进行加固处理,能够使桥梁工程的稳定性与安全性增强,对于工程成本与长久经济效益而言,也是具有积极意义的。本文提出了几种软土地基施工处理措施,在工程实际应用中也需根据具体需求与适用形式有针对性地进行选取。对软土地基进行全面处理,可规避自然土地的性能欠缺,为提高桥梁工程的稳定性与安全性提供可行解决方案。

参考文献:

[1] 仝刚, TONGGang. 公路桥梁隧道软土地基处理对策[J]. 交通运输研究, 2014, 42(1):112-114.

[2] 王智琳. 道路桥梁工程软土地基施工技术研究[J]. 工业B, 2020.

[3] 柴永生. 道路桥梁工程软土地基施工技术探讨[J]. 商品与质量:房地产研究, 2014(4):1.

作者简介:姓名:杜鹏, 1985年01月出生,性别:男,民族:汉,籍贯:天津,学历:硕士研究生,职称:高级工程师,研究方向:桥梁工程