论文部分内容阅读
摘要：软土基问题是困扰我国公路桥梁隧道施工的难题之一。本文从软基的概念与特征出发，分析了软土地基对公路桥梁隧道的影响，针对加强公路桥梁隧道软土地基处理对策进行详细探究。
关键词：公路桥梁；隧道；软土地基；处理对策
中图分类号：X734文献标识码： A
引言
公路施工中受环境的影响较大，主要影响因素包括：天气、水文、地质等，其中地质因素对公路桥梁隧道施工的影响最大，直接关系到公路桥梁隧道的施工和使用安全。我国地质构造十分复杂，不可预计的突发情况较多，其中的软土地基问题一直是困扰和影响我国公路桥梁隧道施工建设的首要难题。软土地基由松软土质构成，由于地下水流的冲击作用，该种土质的自身黏性低，稳定性较差。随着我国经济的不断发展，对公路建设的质量要求也越来越高，加之土地资源日益紧张且我国的土质主要以低黏性土质为主，使得软土地基成为公路桥梁隧道施工建设中亟待解决的重要问题之一。
一、软基的概念与特征
软基也被称作软土路基，其持力层大部分由软土构成，软土有着较强的压缩性，土质较为疏松，压缩性较强并且抗剪能力较弱。软基大部分处在地势低洼、水源充足的地方，由于长期处在积水的环境之下，有着大量的植物生长并且产生了大量的沉淀物。具体来讲，软土地基工程有着以下几点特征：大孔隙比，软土地基由于形成条件以及土体颗粒的内在特性，其颗粒之间有着很大的空隙，天然孔隙比大于1，天然含水量接近甚至大于液限，其含水量常常处在饱和的状态；高压缩性，由于软土地基的孔隙较大，因而有着高压缩性的特征，其固结的周期长，无法长期稳定，承载后易导致变形而形成地面的大面积沉降的现象，并且因梁柱结构开裂与底板不均匀沉降问题而影响到使用的性能；低承载力，天然地基的承载力通常小于60KPa，如果不经过加固处理，很難满足承载的需求，一旦加固处理不完善，则容易造成因承载力不够而破坏倒塌等事故；高灵敏度，软土结构容易被破坏，有着高灵敏的特性，并且由于流变性的特征，沉降稳定时间长，变形持续的周期长，部分深厚的软土沉降持续的时间超过十年以上[1]。
二、软土地基对公路桥梁隧道的影响分析
1、路面硬化
软土地基的坚固性与稳定性较差，因而在施工的过程当中容易形成路面硬化现象。公路桥梁隧道施工主要使用的为混凝土与沥青材料，这些材料本身的稳定性不强，容易出现内部开裂与硬化。并且路面的硬化同公路桥梁隧道施工的材料比也有着直接的联系。
2、路面侵蚀
隧道地基建设是公路桥梁隧道施工的主要内容，地基的坚固程度将直接影响其稳定性和公路的实际使用寿命，在实际的施工过程中软土土层对路面的影响也是最大的。在实际公路桥梁隧道施工的过程中，由于施工设备的限制和施工人员的施工操作不当常常造成路面侵蚀。公路桥梁隧道施工的材料主要为碎石和由水泥颗粒组成的混泥土物质，而这些材料抗雨水侵蚀性能较大，较容易出现路面侵蚀现象，严重影响材料的实际紧密度。在降水量大的季节，容易造成路面的大面积破损，直接导致路面结构的松散和材料脱落，长此以往必将严重影响公路的整体安全性[2]。
3、路面沉降
路面沉降是软土基层的主要危害，也是公路桥梁隧道建设施工过程中的一个主要难题。软土地基的路面沉降的主要影响因素为长期的地下水冲刷，导致软土地基水土流失，强度与密度下降。同时公路桥梁隧道施工的技术不全面也对路面的安全性与稳定性有着直接的影响。
三、加强公路桥梁隧道软土地基处理对策探究
1、超前预支护和超前预加固
超前支护是在隧道开挖之前进行的支护，其支护方式多种多样，主要包括了超前预支护以及超前预加固两方面内容。超前预支护主要包括管棚加固法、超前小导管加固法、超前锚杆法、掌子面喷射混凝土封闭法以及抗滑桩等，而超前预加固主要指的是超前预注浆，包括地表注浆和洞内超前钻孔注浆。
1.1 超前预支护
1.1.1 管棚法
按照设计将钢管安装在已钻好的空洞中，沿着隧道的轮廓外排列成钢管棚，并对钢管内部进行注浆处理，使其与型钢钢架构成预支护系统，从而承担周围岩石的压力。这种方法在地质松软且不完整的地层上经常使用且效果明显，支护强力较大，能同时增加土体的横向拱作用、纵向梁作用以及周岩的稳定性。
1.1.2 超前小导管法
沿桥梁隧道纵向在拱上部开挖轮廓线外相应范围内向前上方或沿着隧道横向在拱脚附近向下方倾斜一定角度的密排注浆花管道，注浆花管的外露端的钢支撑可有可无，其作用类似于管棚，也能起到注浆防水的作用。
1.1.3 超前锚杆法
此法又称为斜锚杆法，通常用于浅埋松散的破碎地层，是沿着隧道纵平面方向在拱上部开挖轮廓线外相应距离之内向前上方或沿隧道水平方向在拱脚附近向下方倾斜一定外插角的密排砂浆锚杆。在洞口施工中起着插板、提高稳定系数的作用。
1.1.4 掌子面喷射混凝土封闭法
此法通常用于隧道洞口岩石稳定性较差或岩层含水量较多的情况，可通过喷射混凝土使掌子面暂时密封，防止岩体因为过度风化而造成的坍塌。此外，还可以在掌子面形成一层较薄的暂时性的支护层，保证掌子面的稳定性。另一方面，在混凝土喷射之前，可以通过封闭掌子面作止浆墙，保证浆液深入岩缝的深度，从而使浆液充分与岩石体融合，以提高灌注成效[3]。
1.2 超前预加固
1.2.1 地表注浆
此法通常在地质先天条件较差的地区使用，如砂性土质、孔隙较大的土质等，一般不适用于粘土土质中，且浆液的选择应该与周围岩石的性质相适应。通过地表注浆可以增强围岩的稳固性。将带孔的钢管安置于围岩中，再向密排花管中注入浆液，使浆液与岩层紧密结合，可增强围岩的承压能力。
1.2.2 洞内钻孔注浆
洞内钻孔注浆是利用配套的注浆机具设备将具有填充和凝胶性能的浆液材料压入需要加固的地层中，经过凝胶硬化作用后充填和堵塞地层中的缝隙，以减小注浆区地层渗水系数及隧道开挖时的渗漏水量，并能固结软弱和松散岩体，使围岩强度和自稳能力得到提高。
2、软土地基挤密压实法
2.1 石灰填塞压实法
国外公路桥梁隧道施工中使用较广的是石灰填塞压实法，相关技术于20世纪70年代在我国广泛使用并取得了较好的实际施工效果。其主要原理是利用石灰等材料的强吸水性能，石灰吸水后发生膨胀反应，加上路面的挤压处理能有效地增加软土层地基的实际强度，以提升公路地基的承重能力。上述方法主要适用于软土层含水量较高的公路桥梁隧道施工环境，其软土层一般由黄土、素填土以及杂填土构成，使用石灰填塞方法可有效地减少软土层水分和缩短实际工期。
2.2 强夯土软土地基处理法
主要施工步骤为将软土地基进行反复压实和捶打，使用压路机和夯实机械对软土地基进行压实处理，此方法能有效地减少软地基内部材料缝隙以及提升路面材料的整体坚实度。该技术于20世纪70年代被引入我国，在天津、山西、湖北等地区的实际公路桥梁隧道施工中取得了较好的效果。此方法的优势在于实际施工成本较低，但不适用于黏性和含水量较大的软土层施工中。实际的夯实效果与实际施工的软土层内部土质性质有较大关系。另外，在夯实过程中要考虑到软土层的水分渗透能力，需要预先设计相应的排水装置。
3、软土地基垫层法
在公路桥梁隧道施工过程中，使用沙石材料将路堤底部铺满，这样能有效地提升路面地基的整体承重能力，减小里面出现沉降的几率，并能有效提升软土层的实际排水能力，还能有利于路基整体刚度的调整，避免路面出现开裂和沉降。一般使用的垫层材料为沙石和碎石材料以及素土材料等，一般铺设厚度在0.6～1.0m之间，能有效地加固软土层地基，并加强地基的排水能力。
结束语
综上所述，公路桥梁隧道的建设施工是我国运输行业的重要项目。而软土地基是常见的施工难题，如今随着施工技术工艺的不断发展，机械设备的不断完善以及新型材料的应用，实际的施工当中，应当注重对各种施工处理方法的衡量，结合施工地的情况，注重对不同加固处理方法的结合使用，兼顾软土地基施工处理的质量与经济性，从而促进我国公路桥梁隧道工程发展。
参考文献：
[1]赵斌.路桥施工软土基处理方法探讨[J].江西建材，2014,（07）：55.
[2]赵乐之.新建隧道软土地基加固方案研究[J].建筑结构，2013,（05）：138.
[3]莫宏飞.道路施工软地基处理和控制技术研究[J].科技资讯，2012（03）49.
关键词：公路桥梁；隧道；软土地基；处理对策
中图分类号：X734文献标识码： A
引言
公路施工中受环境的影响较大，主要影响因素包括：天气、水文、地质等，其中地质因素对公路桥梁隧道施工的影响最大，直接关系到公路桥梁隧道的施工和使用安全。我国地质构造十分复杂，不可预计的突发情况较多，其中的软土地基问题一直是困扰和影响我国公路桥梁隧道施工建设的首要难题。软土地基由松软土质构成，由于地下水流的冲击作用，该种土质的自身黏性低，稳定性较差。随着我国经济的不断发展，对公路建设的质量要求也越来越高，加之土地资源日益紧张且我国的土质主要以低黏性土质为主，使得软土地基成为公路桥梁隧道施工建设中亟待解决的重要问题之一。
一、软基的概念与特征
软基也被称作软土路基，其持力层大部分由软土构成，软土有着较强的压缩性，土质较为疏松，压缩性较强并且抗剪能力较弱。软基大部分处在地势低洼、水源充足的地方，由于长期处在积水的环境之下，有着大量的植物生长并且产生了大量的沉淀物。具体来讲，软土地基工程有着以下几点特征：大孔隙比，软土地基由于形成条件以及土体颗粒的内在特性，其颗粒之间有着很大的空隙，天然孔隙比大于1，天然含水量接近甚至大于液限，其含水量常常处在饱和的状态；高压缩性，由于软土地基的孔隙较大，因而有着高压缩性的特征，其固结的周期长，无法长期稳定，承载后易导致变形而形成地面的大面积沉降的现象，并且因梁柱结构开裂与底板不均匀沉降问题而影响到使用的性能；低承载力，天然地基的承载力通常小于60KPa，如果不经过加固处理，很難满足承载的需求，一旦加固处理不完善，则容易造成因承载力不够而破坏倒塌等事故；高灵敏度，软土结构容易被破坏，有着高灵敏的特性，并且由于流变性的特征，沉降稳定时间长，变形持续的周期长，部分深厚的软土沉降持续的时间超过十年以上[1]。
二、软土地基对公路桥梁隧道的影响分析
1、路面硬化
软土地基的坚固性与稳定性较差，因而在施工的过程当中容易形成路面硬化现象。公路桥梁隧道施工主要使用的为混凝土与沥青材料，这些材料本身的稳定性不强，容易出现内部开裂与硬化。并且路面的硬化同公路桥梁隧道施工的材料比也有着直接的联系。
2、路面侵蚀
隧道地基建设是公路桥梁隧道施工的主要内容，地基的坚固程度将直接影响其稳定性和公路的实际使用寿命，在实际的施工过程中软土土层对路面的影响也是最大的。在实际公路桥梁隧道施工的过程中，由于施工设备的限制和施工人员的施工操作不当常常造成路面侵蚀。公路桥梁隧道施工的材料主要为碎石和由水泥颗粒组成的混泥土物质，而这些材料抗雨水侵蚀性能较大，较容易出现路面侵蚀现象，严重影响材料的实际紧密度。在降水量大的季节，容易造成路面的大面积破损，直接导致路面结构的松散和材料脱落，长此以往必将严重影响公路的整体安全性[2]。
3、路面沉降
路面沉降是软土基层的主要危害，也是公路桥梁隧道建设施工过程中的一个主要难题。软土地基的路面沉降的主要影响因素为长期的地下水冲刷，导致软土地基水土流失，强度与密度下降。同时公路桥梁隧道施工的技术不全面也对路面的安全性与稳定性有着直接的影响。
三、加强公路桥梁隧道软土地基处理对策探究
1、超前预支护和超前预加固
超前支护是在隧道开挖之前进行的支护，其支护方式多种多样，主要包括了超前预支护以及超前预加固两方面内容。超前预支护主要包括管棚加固法、超前小导管加固法、超前锚杆法、掌子面喷射混凝土封闭法以及抗滑桩等，而超前预加固主要指的是超前预注浆，包括地表注浆和洞内超前钻孔注浆。
1.1 超前预支护
1.1.1 管棚法
按照设计将钢管安装在已钻好的空洞中，沿着隧道的轮廓外排列成钢管棚，并对钢管内部进行注浆处理，使其与型钢钢架构成预支护系统，从而承担周围岩石的压力。这种方法在地质松软且不完整的地层上经常使用且效果明显，支护强力较大，能同时增加土体的横向拱作用、纵向梁作用以及周岩的稳定性。
1.1.2 超前小导管法
沿桥梁隧道纵向在拱上部开挖轮廓线外相应范围内向前上方或沿着隧道横向在拱脚附近向下方倾斜一定角度的密排注浆花管道，注浆花管的外露端的钢支撑可有可无，其作用类似于管棚，也能起到注浆防水的作用。
1.1.3 超前锚杆法
此法又称为斜锚杆法，通常用于浅埋松散的破碎地层，是沿着隧道纵平面方向在拱上部开挖轮廓线外相应距离之内向前上方或沿隧道水平方向在拱脚附近向下方倾斜一定外插角的密排砂浆锚杆。在洞口施工中起着插板、提高稳定系数的作用。
1.1.4 掌子面喷射混凝土封闭法
此法通常用于隧道洞口岩石稳定性较差或岩层含水量较多的情况，可通过喷射混凝土使掌子面暂时密封，防止岩体因为过度风化而造成的坍塌。此外，还可以在掌子面形成一层较薄的暂时性的支护层，保证掌子面的稳定性。另一方面，在混凝土喷射之前，可以通过封闭掌子面作止浆墙，保证浆液深入岩缝的深度，从而使浆液充分与岩石体融合，以提高灌注成效[3]。
1.2 超前预加固
1.2.1 地表注浆
此法通常在地质先天条件较差的地区使用，如砂性土质、孔隙较大的土质等，一般不适用于粘土土质中，且浆液的选择应该与周围岩石的性质相适应。通过地表注浆可以增强围岩的稳固性。将带孔的钢管安置于围岩中，再向密排花管中注入浆液，使浆液与岩层紧密结合，可增强围岩的承压能力。
1.2.2 洞内钻孔注浆
洞内钻孔注浆是利用配套的注浆机具设备将具有填充和凝胶性能的浆液材料压入需要加固的地层中，经过凝胶硬化作用后充填和堵塞地层中的缝隙，以减小注浆区地层渗水系数及隧道开挖时的渗漏水量，并能固结软弱和松散岩体，使围岩强度和自稳能力得到提高。
2、软土地基挤密压实法
2.1 石灰填塞压实法
国外公路桥梁隧道施工中使用较广的是石灰填塞压实法，相关技术于20世纪70年代在我国广泛使用并取得了较好的实际施工效果。其主要原理是利用石灰等材料的强吸水性能，石灰吸水后发生膨胀反应，加上路面的挤压处理能有效地增加软土层地基的实际强度，以提升公路地基的承重能力。上述方法主要适用于软土层含水量较高的公路桥梁隧道施工环境，其软土层一般由黄土、素填土以及杂填土构成，使用石灰填塞方法可有效地减少软土层水分和缩短实际工期。
2.2 强夯土软土地基处理法
主要施工步骤为将软土地基进行反复压实和捶打，使用压路机和夯实机械对软土地基进行压实处理，此方法能有效地减少软地基内部材料缝隙以及提升路面材料的整体坚实度。该技术于20世纪70年代被引入我国，在天津、山西、湖北等地区的实际公路桥梁隧道施工中取得了较好的效果。此方法的优势在于实际施工成本较低，但不适用于黏性和含水量较大的软土层施工中。实际的夯实效果与实际施工的软土层内部土质性质有较大关系。另外，在夯实过程中要考虑到软土层的水分渗透能力，需要预先设计相应的排水装置。
3、软土地基垫层法
在公路桥梁隧道施工过程中，使用沙石材料将路堤底部铺满，这样能有效地提升路面地基的整体承重能力，减小里面出现沉降的几率，并能有效提升软土层的实际排水能力，还能有利于路基整体刚度的调整，避免路面出现开裂和沉降。一般使用的垫层材料为沙石和碎石材料以及素土材料等，一般铺设厚度在0.6～1.0m之间，能有效地加固软土层地基，并加强地基的排水能力。
结束语
综上所述，公路桥梁隧道的建设施工是我国运输行业的重要项目。而软土地基是常见的施工难题，如今随着施工技术工艺的不断发展，机械设备的不断完善以及新型材料的应用，实际的施工当中，应当注重对各种施工处理方法的衡量，结合施工地的情况，注重对不同加固处理方法的结合使用，兼顾软土地基施工处理的质量与经济性，从而促进我国公路桥梁隧道工程发展。
参考文献：
[1]赵斌.路桥施工软土基处理方法探讨[J].江西建材，2014,（07）：55.
[2]赵乐之.新建隧道软土地基加固方案研究[J].建筑结构，2013,（05）：138.
[3]莫宏飞.道路施工软地基处理和控制技术研究[J].科技资讯，2012（03）49.