公路桥梁工程软土地基施工中的加固工艺
2015-03-27
软土地基就是指在施工中地基的承载能力不能满足构造物的使用载荷，或者虽然可以达到施工要求但是在使用过程中会出现过度的沉降而影响构造物的稳定和安全。因此在施工过程中总结软土地基的问题主要是在两个方面：一则是软土地基的强度和稳定性较差，如果地基不能承载外部压力的时候，软土地基会出现整体或者局部的剪切破坏，导致公路桥梁失去稳定的支撑，进而出现塌方或者桥台破坏等情况。二则是地基因为长时间的压力影响而出现沉降，如果外部作用力过大就会产生大范围的沉降，从而影响桥梁原有的结构形态，导致道路不能正常使用。而施工中经常遇到的软土地基特征为孔隙比大且含水率高，饱和度高，塑性限制和液限指数都偏高，所以其总体表现的承载能力低。
2软土地基加固施工前应做的工作
要在施工中对软土地基进行加固，就必须对软土基的情况进行检测，即做好施工前的准备工作。如：对施工的整体地质情况进行勘察，利用勘测的结果对施工路段的地基状况进行标记，尤其是对软土地基的范围以及深度等进行详细分析与标记，为后续的施工做好准备。同时在施工中应对路段进行挖掘，利用挖掘对地质情况进行进一步检查，利用提醒土坑来观察地基的具体情况。注意的是渗水情况，土质形态等。利用相关检测数据来制定对应的加固措施，并异常指导施工。最后是对地基承载能力的检查，这样做是为了进一步的细化地基的地质情况，将软土基的概况细化，并针对性的选择处理措施，从多种加固工艺中选择适应的措施和方法，保证加固的质量，满足桥梁施工的要求。
3公路桥梁软土地基加固的工艺分析
3.1表层软土处理
3.1.1垫层处理：工艺方法就是对软土层较浅的地段进行铺垫处理，对地基上部进行铺垫，材料为垫砂层。这样可以帮助软土固结，起到的是上部排水的效果。同时砂垫层可以作为填土与下层的土层结合，降低下层土壤中的含水量。这样处理是为了保证填土和地基处理双重效果，同时也可保证施工机械的顺利通行，但是必须考虑施工机械和作业载荷来选择合适的砂垫层厚度。从实际应用上看，如果仅仅采用垫砂层来对软土进行固结，需要的厚度很容易导致成本增加，因此在应用中砂垫层应配合其他固结措施共同来保证软土处理效果。在对砂垫层进行施工时应注意放样，进行摊铺作用时应选择自卸车辆与推土机配合，做到均匀一致。在使用透水性较差的材料作为填料时，应对端部进行妥善
处理。
3.1.2浅层排水法：一些软土地基上土质较好但是含水量偏大，因此在处理这样的软土基时可以进行排水处理，利用沟槽等对表层水进行排除，降低地基表层的含水量，保障设备的通行。同时也可发挥沟槽在施工中持续排水的效果，并配合回填透水性较好的材料，维持表层软土的渗透性，并对其进行压实。在布置沟槽的时候应注意利用自然坡度，回填而出现沉降时则应观察坡度改变，制定调整计划。注意防止四周的挖方位置的渗出水进入到填土范围。表层排水工艺应注意加密沟槽增加排水的能力。施工中即便一些沟槽被破坏也可保证排水的效果。沟槽的设置应按照工艺标准执行，宽度在半米左右，深度则应在一米内，填土之前应在沟槽内填入砂砾使之成为盲沟，保证排水持续性。
3.1.3材料铺垫工艺：一些工程中软土地基的分布不均匀，可能会出现沉降以及侧向的位移等情况，此时可以利用铺设材料对软土位置进行加固，强化软土承载力保证机械通过。目的是减少沉降和侧向移位所造成的不安全因素。这样可以提高软土的支撑能力，用于铺设的主要材料是无纺布等。
3.1.4添加剂加固：这样的措施主要是针对粘性土壤，利用添加剂对表层的土壤进行处理，可以有效的改善表层土壤的固结效果，提高抗压缩性和强度等性能。主要是对地基承载能力加以提高，保证机械运行的安全。添加剂通常是生石灰、熟石灰、水泥等。利用石灰作为添加剂就是利用其对水的吸附作用，使之与水反应降低土壤含水量，从而固结成团。同时也可对土体进行加固与稳定，保证软土地基的稳定性。
3.2深层加固工艺
3.2.1加载工艺：加载法就是对软土施加外力，增加软土基的沉降速度，降低软土的孔隙率以及含水量等，使之固结速度加快。提高地基的强度反之填土路面出现大范围沉降。地基固结沉降的方法就是减少孔隙水压提高应力的方法以及地基增加总压法。减少孔隙水压的方法是依靠大气压加载促进固结大气压加载。地基总压是依靠填土的载荷对软土进行挤压。但是加载法会造成软土的形变容易影响周围的地质结构，所以加载的同时应对周围进行围护，降低其影响范围。填土加载的时间和载荷应根据实际的软土性质确定，主要的目标就是对桥梁地基沉降量进行控制，保证施工后地基沉降在可控的范围内。在施工中应注意对载荷施加的速度和稳定性，并对整个压载过程进行观测，因为沉降的效果不是完全可以预判的，应在达到设计标准后停止加载，防止对地基的额外破坏。
3.2.2强夯工艺：强夯工艺是利用重锤对地面的冲击力来减少孔隙率，并挤压排水，从而使得软土加速固结。实践证明强夯后的软土地基可以增加几倍的承载力，压缩的范围可以达到十几倍。其工艺的特点是工艺简单且效果好，同时施工速度快且成本较低，节约材料，只需要简单的机械就可完成对一定范围内的软土基础加固。但是在使用中应注意适应的范围，如饱和淤泥粘土和淤泥等应慎重选择，否则会出现不良的效果。公路桥梁施工乃至公路工程中强夯法较为常见。
3.2.3粉喷桩工艺：粉喷桩是一种深层加固技术，主要是深层搅拌的方式将凝固剂注入到土层中。是一种加固粘土地基的重要方法，利用水泥和石灰等材料作为固化剂，利用机械搅拌机将软土与固化剂强制搅拌，利用固化剂与粘土之间的反应促进粘土硬化，从而成为稳定性较强的地基。此种工艺主要是适应饱和粘土层，对于淤泥质和淤泥质土、粉土、含水量较高的粘土较为有效，加固深度较大。
3.2.4水泥搅拌桩工艺：搅拌桩利用石灰和水泥等材料作为固化剂，通过深层搅拌的工艺与软土结合起到固化软土的效果，固化剂在土层深处和粘土反应，经过一些列的理化反应形成强度高且稳定性较好的复合型地基。水泥搅拌桩的工艺主要是针对粉土、松散砂土等都有较好的加固效果。其优势是施工过程对路堤干扰较小，对扩建工程较为适应。施工前应保证场地平整，如果有低洼凹陷等应进行填土，同时清理场地使得搅拌机械可以顺利就位。
3.2.5竖向排水固结工艺：该工艺将垂直的排水柱设置在粘土地基中，缩短了排水距离，促进地基排水，并加速固结。固结后的软土地基可以增加抗剪强度。垂直排水工艺分为砂井排水和纸板排水。根据砂井的施工工艺方法不同砂井排水可以分为射水式、螺旋式、打入式、振动式等。砂井法在应用中还应与其他方式配合，如加载法或者填土法等。对软土层较厚的地基更为有效，对泥炭质地基相对效果差。使用中如果为了稳定则重点对填土坡下进行处理；为了防止沉降则在路基顶面宽度下进行处理。设计排水砂井时应进行试验与分析，确定处理范围和直径等，分析处理后的沉降程度，如果不能满足要求则应进行再次计算。
4结语
在公路桥梁的建设中往往会遇到不同的地形和地质环境，尤其是在软土地基上的工程更应注意对软土地基的处理，在实践中利用固结工艺对软土进行处置已经成为主要的技术措施，其中包括对表层和深层软土的处理，虽然上述措施都具备一定的优势，但是在实际应用中多以复合措施对软土处置，这样才能提高软土地基的处置效果。
