軟土地基的橋梁隧道施工技術

　　摘要：近年來，我國的橋梁工程建設數量顯著增長，各種規模、等級和結構的橋梁工程日漸實施，完善了我國的交通網絡。但橋梁項目實施中可能面臨復雜的地質地形結構，尤其是橋梁隧道建設時的軟土地基問題加劇了施工的技術難題，為提高橋梁隧道施工的安全性和高效性，工程企業在施工建設時應根據現場軟土地基的性質和特點，選擇恰當的施工工藝與技術。基于此，本文重點分析了軟土地基條件下的橋梁隧道施工技術，對實際的橋梁隧道工程建設具有一定的技術指導意義。

　　張琪， 綠色環保建材 發表時間：2021-08-25

　　關鍵詞：軟土地基;橋梁隧道;施工技術

　　1引言

　　橋梁隧道工程建設的難度系數較高，現場施工作業可能受到很多內外部因素的影響，不僅加劇了現場施工作業的安全風險，更是影響了隧道結構的穩定性。當下的很多橋梁工程建設中，常常會遇到軟土地基的施工難題，因為軟土性質的特殊性決定了這一地基條件的承載力不足，無法達到橋梁隧道的穩定性和安全性標準，為促進橋梁隧道工程目標的實現，工程企業在施工建設時需注意結構加固，以提升整體的施工效果。

　　2軟土地基工程特性

　　2.1含水量高、空隙比大

　　軟土地基是一種相對特殊的地基類型，與一般的地基條件相比，軟土地基的含水量會遠遠超出正常地基條件。根據相關數據調查，軟土地基的含水量在40%~80%范圍內，再加上軟土地基中的空隙比相對較大，在工程項目實施過程中如果遇到了軟土地基的施工條件，整體的地基條件較差。

　　2.2壓縮能力強

　　通常情況下，軟土地基的液限與壓縮系數之間存在著緊密的聯系，二者的這種正相關關系使得在施工建設的過程中可以有效利用這一關系的掌握來進行地基處理。在液限逐步增大的情況下，壓縮系數也隨之呈現出增大的趨勢，甚至在一些時候壓縮系數可以高達1.1MPa。就我國的地域條件來看，因為我國的幅員遼闊，不同地區分布著不同類型的土壤，在橋梁工程項目的實施中，因為所處的地域條件不同，使得即使面臨的都是軟土地基的施工條件，但黏土的固化程度卻有著明顯的差距。因此，壓縮能力強同樣是軟土地基的突出特點，在施工過程中同樣需要從這一角度出發來改良地基。

　　2.3滲透能力差

　　黏土中一般會含有一定的沙土，正是因為沙土的存在，使得軟土的固化速度要遠遠低于黏土固化成塊的速度。從本質來看，軟土屬于滲透力極差的黏土，在相對理想的施工條件下，即使受到了外界的巨大壓力作用，軟土地基中的土壤固化成塊速度也無法提升。但如果處于相對不理想的情況下，比如，軟土中的有機物含量高，有機物所產生的氣泡將會造成地基中的排水通道被堵塞，這一條件下，軟土地基的滲透能力將大大減小。

　　3軟土地基對橋梁隧道的影響

　　3.1軟土地基造成路面侵蝕

　　軟土地基的性質比較特殊，在橋梁隧道施工的過程中，如果缺乏對軟土地基的適當改良和處理，將會加劇橋梁隧道的結構問題。通常情況下，在橋梁隧道施工過程中，碎石、混凝土是不可或缺的材料，這兩種材料的性質特殊，抗雨水侵蝕能力不夠，這一特點使得軟土地基條件下的橋梁隧道施工中，常常會遇到嚴重的路面橋面侵蝕問題，尤其是在雨季，路面或者橋面可能會受到嚴重的侵蝕而引起大面積破碎。

　　3.2軟土地基造成路面沉降

　　軟土地基條件下的橋梁隧道施工中，路面沉降現象發生的頻次也相對較高，這種問題對于橋梁隧道的質量安全影響非常大。根據調查，這種情況下的路面下沉多是由于路橋軟土層遭遇了嚴重的地下水沖刷，地基中的水土流失問題嚴重。此外，部分橋梁隧道工程項目的實施過程中，施工人員的技術能力低下，并沒有結合軟土地基的實際情況、橋梁隧道的結構要求來進行相應的地基處理，引起了嚴重的沉降，甚至在一些極端條件下加劇了路面的整體斷裂。

　　3.3軟土地基的流變性導致橋梁基體變形

　　軟土本身具有流變性，這一性質使得當軟土遭遇了長時間的荷載作用以后，即使在荷載保持穩定的條件下，也依舊面臨著變形的問題，主要是由于隨著時間的變化，土骨架黏滯蠕變越發明顯，也就勢必伴隨著軟土的嚴重變形，根據工程實踐經驗，在土內黏土顆粒含量越高的情況下，這種變形現象更為突出。雖然蠕變的速率非常小，但土中剪應力值的變化同樣會影響到蠕變速率，在施工過程中需注意二者之間的這種關系。工程經驗表明，當應力低于不排水剪切強度的50%情況時，整體上屬于減速蠕變，最終會保持在相對穩定的條件下;當應力高于不排水剪切強度70%的情況下，蠕變速率保持在相對穩定的條件下，但蠕變直到漸增最終被破壞。因此，當橋梁隧道工程施工中遇到了軟土地基的施工條件時，除了要考慮排水固結的因素，更要加強對蠕變現象的分析，以有效應對橋梁基體的變形現象。

　　4橋梁隧道軟土地基施工技術

　　4.1超前預支護和超前預加固

　　軟土地基的橋梁隧道工程建設中，為有效應對地基和失穩，超前預支護與超前預加固是十分有效地處理方式。根據其施工情況，超前預支護作業是在隧道開挖之前所采取的支護處理策略，其支護包含了多種的方式，現場施工人員需對比超前預支護、超前預加固的優缺點，選擇最為恰當的支護手段。根據區分，管棚加固、超前小導管加固、超前錨桿法、掌子面噴射混凝土封閉等都屬于超前預支護的范疇，而超前預注漿為超前預加固中最為常用的技術。

　　4.1.1超前預支護

　　超前預支護處理包含了多種的支護技術：(1)管棚法。在利用這一方法進行超前支護處理的過程中，現場施工人員應根據前期的設計方案，將特定型號的鋼管安裝于已經鉆孔的孔洞內，使得其可以沿著隧道的輪廓外側形成鋼管棚，在這些已經安裝好的鋼管中采用注漿處理的方式，使得這些注漿鋼管可以與型鋼鋼架形成預支護系統，使得在橋梁隧道中即使面臨的是軟土地基的施工條件，也可以發揮預支護系統的支撐作用。從管棚法的應用效果來看，多在地質松軟且地層完整性不足的條件下使用，可以發揮此支護系統的支護強度作用，使得土體的橫向拱作用、縱向梁作用得以增強。(2)超前小導管法。在利用這一超前支護方法時，施工人員需沿著橋梁隧道縱向在拱上部開挖輪廓線外相應范圍內向前上方，或者沿隧道橫向在拱腳附近向下方傾斜一定角度布設注漿花管道。在注漿管道外露端，在條件允許的情況下需進行鋼支撐的布設，但一些橋梁隧道中卻不需要進行鋼支撐的設計，鋼支撐與管棚所起到的作用相類似，可以通過注漿作業來實現防水處理。(3)超前錨桿法。這一支護方式就是斜錨桿法，在淺埋松散的破碎地層中應用效果非常理想，具體的施工作業中，需沿著隧道總平面方向在拱上部開挖輪廓線外一定距離范圍內向前上方，或者沿隧道水平方向在拱腳附近向下方一定傾斜角度進行砂漿錨桿的布設，這種布設方式下，后續的洞口施工作業中可以保持一定的結構穩定性。(4)掌子面噴射混凝土封閉法。當橋梁隧道施工作業中面臨的是隧道洞口巖石穩定性較差、巖層含水量偏多的施工條件，噴射混凝土封閉法支護更為有效，現場施工人員需對掌子面利用噴射混凝土的處理方式來實現短暫的密封處理，通過這一處理來預防巖體受到風化作用而引起坍塌等事故。噴射混凝土處理以后，也就在掌子面形成了一層特殊的支護層，對掌子面起到了一定的加固和穩定作用。

　　4.1.2超前預加固

　　超前預加固處理中，主要包含了地表注漿法和洞內鉆孔注漿法。在地表注漿法的應用中，有著一定的地質條件要求，當橋梁隧道現場的地質條件比較惡劣時，一般就可以選用這一技術，比如，當施工現場為砂性土質、大孔隙土質時，地表注漿的加固處理就可以達到預期標準。但為達到最佳的處理效果，施工人員應注意漿液的選擇，保障漿液配合比設計的科學性，在良好的地表注漿處理下，圍巖穩定性得以提升，首先將帶孔的鋼管安裝于對應的圍巖中，其次，向密排花管中注入一定量的漿液，使得該漿液可以與周圍圍巖良好的結合在一起形成整體結構。洞內鉆孔注漿法應用時，一般需配備對應的注漿機，在注漿作業進行時，將提前準備好的填充和膠結性能良好的漿液壓入到地層內，漿液良好的性能也就對該處的地層實現了加固，在漿液膠結硬化以后，原有地層中的縫隙全部被填充，也就使得在注漿區域內的地層作業中，滲漏水問題得到了一定的控制。

　　4.2軟土地基擠密壓實法

　　4.2.1石灰填塞壓實法

　　在我國橋梁工程項目的實施中，橋梁隧道施工技術日漸成熟，尤其是在面臨軟土地基的施工條件時，石灰填塞壓實法非常有效，這一方法最早是在國外興起和應用的，我國自20世紀70年代開始應用這一技術，在不斷地工程實踐過程中，石灰填塞壓實法在軟土地基處理中得到了越來越多的應用。根據石灰填塞壓實法的技術原理，主要是由于石灰的性質比較特殊，強吸水特性使得石灰在吸水以后出現了明顯的膨脹反應，在路面擠壓作用下，軟土層地基強度得以大大提升，具有了更高的結構穩定性。軟土層含水量偏高的情況下，如黃土、素填土、雜填土等構成的軟土層中，石灰填塞壓實法的應用優勢突出。

　　4.2.2強夯法

　　橋梁隧道軟土地基的處理上，強夯法同樣是非常有效地處理方法，具體的施工作業中，主要是通過對軟土地基的反復壓實與錘打，來改善軟土地基的特性，使得軟土地基的承載力大大提升。但對軟土地基的壓實處理中，需利用專門的壓路機或者夯實機械來進行，在不斷地夯實處理中，地基內的材料縫隙得以減少，土壤更為密實。根據強夯法在橋梁隧道軟土地基處理中的應用，在20世紀70年代開始才被引入我國，在山西、天津等的橋梁隧道建設中，應用效果突出，整體的處理成本偏低，但強夯法同樣存在著一定的技術應用局限，就是在黏性和含水量偏大的軟土層中，一般不選用這種處理方式。

　　4.3墊層法

　　軟土地基處理中，墊層法同樣非常有效，在利用這一施工方法進行相應處理時，主要是利用沙石材料來填充底部，使得地基的承載力和強度得以提高，因此，墊層法對軟土地基的處理有效克服了地基沉降的風險，因為沙石材料的性質特殊，可以使得軟土地基的排水性相對較好，對開裂、沉降控制都有著重要的意義。

　　5結束語

　　軟土地基條件下的橋梁隧道施工難度較大，為達到最佳的施工處理效果，工程人員需注重對軟土地基的分析，根據橋梁隧道的結構特點和施工要求，選擇最佳的施工處理技術，保持橋梁隧道結構的安全性。