橋梁施工中軟土地基的特性及施工技術(shù)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(yīng)變
軟土結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在著較大的空隙，在軟土各個(gè)方向施加應(yīng)力后，軟土顆粒會(huì)在內(nèi)部調(diào)整位置，壓縮空隙，使軟土結(jié)構(gòu)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(huì)保持現(xiàn)有形狀，不會(huì)恢復(fù)到原始的體積和形狀，這就造成了一旦軟土地基處理不當(dāng)，無(wú)法通過(guò)減輕載荷進(jìn)行調(diào)整，而必須重新對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行處理，這樣，就要求軟土地基施工必須高質(zhì)量地一次性成功。
1.1.2各向異性
軟土結(jié)構(gòu)是由多年沉淀形成的，因此，在黏土內(nèi)部有著明顯的分層。地質(zhì)學(xué)告訴我們，這樣的沉淀軟土結(jié)構(gòu)每一層代表一個(gè)年代的地質(zhì)條件，同一層的土質(zhì)結(jié)構(gòu)是相同的。因此，在軟土結(jié)構(gòu)中，每一層在橫向上存在著各向同性。但是軟土各個(gè)層次之間都是由不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，所以在軟土結(jié)構(gòu)的縱向上具有各向異性。
1.1.3非線(xiàn)性和非彈性
鋼筋和混凝土在受到拉應(yīng)力或壓應(yīng)力時(shí)，隨著應(yīng)力的逐漸增大，材料的形變是線(xiàn)形變化的。在一定的應(yīng)力限度內(nèi)，材料在去除應(yīng)力后可以回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，這叫做線(xiàn)性變化。撤去應(yīng)力之后，材料不能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，為非彈性變化或者說(shuō)是塑形變化。
1.2 軟土的工程特性
1.2.1明顯的結(jié)構(gòu)性
由于軟土的形成方式，使得軟土擁有比較明顯的結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)一旦受到局部破壞，就可能影響到整個(gè)軟土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)成為流動(dòng)狀態(tài)。因此，在施工過(guò)程中應(yīng)該重點(diǎn)注意不要過(guò)分?jǐn)_動(dòng)軟土。
1.2.2抗剪強(qiáng)度低
軟土土質(zhì)松軟，這樣的土質(zhì)很難抵抗剪應(yīng)力的作用。而抗剪強(qiáng)度低的特點(diǎn)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(duì)載荷較小的地方沉降程度也較低，于是就會(huì)導(dǎo)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(guò)多年沉淀形成的土質(zhì)。含水量高達(dá)37%到72%左右，基本可以說(shuō)是屬于流動(dòng)土質(zhì)，而且經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，證明軟土的滲透性非常小。于是以軟土為地基的結(jié)構(gòu)，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(shù)
在軟土地基上進(jìn)行的橋梁建設(shè)，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(diǎn)，一種是地基固結(jié)，一種是地基變形。軟土地基組成復(fù)雜，處理不同的軟土地基應(yīng)該采取不同的方法，通常難以預(yù)料地基內(nèi)部構(gòu)造。
2.1 加固技術(shù)
在橋梁建設(shè)中，地基的堅(jiān)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(shí)，還要注意對(duì)軟土地基的加固，采用先進(jìn)的地基加固技術(shù)，從而保證基于軟土地基的橋梁能夠有更好的質(zhì)量和更長(zhǎng)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(guò)程中側(cè)向擠壓從而增大密度，然后在樁孔中用灰土和素土來(lái)進(jìn)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(diǎn)。砂石樁法是利用沖擊和振動(dòng)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(shí)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(yù)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(jīng)完成了一大部分的地基沉降工作。因此，在建設(shè)橋梁時(shí)，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(jié)法
排水固結(jié)法是利用軟土地基排水固結(jié)特性而提出的一種施工方法。在橋梁建設(shè)施工前，先對(duì)施工地基進(jìn)行預(yù)加載荷的碾壓。在碾壓過(guò)程中，不光排除了一部分軟土地基中的水分，同時(shí)增大了軟土地基內(nèi)部微粒密度。由于軟土土質(zhì)多數(shù)為粘性的，排水之后可以把粘土固結(jié)起來(lái)，這樣就增大了軟土地基的強(qiáng)度。
2.5 添加混合劑
如果軟土表層的土質(zhì)是粘性土質(zhì)的時(shí)候，若粘土粘度能夠達(dá)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(jié)構(gòu)的表層密度，大大增強(qiáng)軟土結(jié)構(gòu)的抗壓縮能力和軟土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。一般經(jīng)常使用的混合劑包括水泥、石灰等。
2.6 表層排水法
軟土結(jié)構(gòu)中含水量較高是其明顯特點(diǎn)，排水之后，可以降低軟土結(jié)構(gòu)的含水量，不僅能夠提高地基的應(yīng)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(shí)確保工地機(jī)械作業(yè)的條件。
3、橋梁施工中軟土地基施工的注意事項(xiàng)
3.1 臺(tái)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(cè)向位移，保證軟土路基的抗剪能力，約束路基的側(cè)向變形。在橋臺(tái)的臺(tái)背處進(jìn)行土工隔柵施工時(shí)，應(yīng)該注意土工隔柵與路基的摩擦，要降低橋臺(tái)的臺(tái)背處的垂直應(yīng)力，以防止臺(tái)背路堤的沉降。施工中要精確計(jì)算臺(tái)背路堤與土工隔柵的距離，使其滿(mǎn)足規(guī)定的要求。
3.2 施工周?chē)h(huán)境
橋梁施工過(guò)程中會(huì)有大量的機(jī)械設(shè)備進(jìn)入工地工作。由于機(jī)械設(shè)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(jié)構(gòu)的一些局部又容易在外載荷作用下被破壞，所以，對(duì)于施工機(jī)械的工作路線(xiàn)應(yīng)該做好設(shè)計(jì)，要保證機(jī)械運(yùn)行通暢，又要避免在脆弱地帶作業(yè)，對(duì)施工設(shè)備的行進(jìn)路線(xiàn)要進(jìn)行加固。 3.3 在軟土地基周?chē)O(shè)置緩和的過(guò)渡段
不同環(huán)境中，土質(zhì)的密度、穩(wěn)定性和強(qiáng)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(shí)，應(yīng)該注意分析每段路基的實(shí)際情況進(jìn)行路基施工。在路基不同強(qiáng)度處增加過(guò)渡段。這就要求設(shè)計(jì)者和施工人員應(yīng)該充分了解施工地區(qū)的實(shí)際情況并且詳細(xì)、周密地設(shè)計(jì)過(guò)渡段的方案。控制過(guò)渡段路基的沉降量，以防止造成橋梁的坍塌、開(kāi)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(shù)也是不一樣的。施工者應(yīng)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?shí)壓的技術(shù)，因?yàn)檫@種方式不會(huì)對(duì)軟土地基內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成擾動(dòng)，同時(shí)實(shí)壓技術(shù)可以使粘性土質(zhì)特性得到充分發(fā)揮，形成堅(jiān)固的路基結(jié)構(gòu)。而在砂性土壤之中，通常會(huì)采用擠密法。對(duì)于土層較淺的地方主要進(jìn)行表層處理，使用表層的挖掘和填充方式。對(duì)于土層較深的地基，要在表層處理的同時(shí)配合其他方案進(jìn)行。在土層較厚且沒(méi)有砂層的地基中，由于土質(zhì)滲透能力較差，排水時(shí)間較長(zhǎng)，通常要花費(fèi)比較長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行沉降，從而確保地基的穩(wěn)定性。
3.5 橋梁等級(jí)要求
不同等級(jí)的橋梁對(duì)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(duì)于等級(jí)較高的橋梁，應(yīng)該采取更有效的措施處理軟土地基問(wèn)題，防止地基出現(xiàn)沉降等問(wèn)題。對(duì)于等級(jí)比較低的橋梁，可以先鋪設(shè)簡(jiǎn)單路面，待軟土地基沉降結(jié)束之后再進(jìn)行橋梁的鋪設(shè)。
4、結(jié)束語(yǔ)
總之，軟土指的是具有高壓縮性的土質(zhì)，而由這種土質(zhì)構(gòu)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(huì)出現(xiàn)壓縮現(xiàn)象，于是基于這種軟土地基的橋梁就會(huì)出現(xiàn)沉降以及基礎(chǔ)失穩(wěn)。我國(guó)東部沿海地區(qū)廣泛分布著軟土，而這些區(qū)域正是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、交通繁榮的地區(qū)，有巨大的橋梁建設(shè)需求。因此，重視橋梁施工中的軟土地基施工技術(shù)，對(duì)于橋梁建筑行業(yè)的發(fā)展以及我國(guó)的交通、經(jīng)濟(jì)建設(shè)都是有重要意義的。
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