软土地基的桥梁隧道施工技术
摘要：近年来，我国的桥梁工程建设数量显著增长，各种规模、等级和结构的桥梁工程日渐实施，完善了我国的交通网络。但桥梁项目实施中可能面临复杂的地质地形结构，尤其是桥梁隧道建设时的软土地基问题加剧了施工的技术难题，为提高桥梁隧道施工的安全性和高效性，工程企业在施工建设时应根据现场软土地基的性质和特点，选择恰当的施工工艺与技术。基于此，本文重点分析了软土地基条件下的桥梁隧道施工技术，对实际的桥梁隧道工程建设具有一定的技术指导意义。
张琪， 绿色环保建材 发表时间：2021-08-25
关键词：软土地基;桥梁隧道;施工技术
1引言
桥梁隧道工程建设的难度系数较高，现场施工作业可能受到很多内外部因素的影响，不仅加剧了现场施工作业的安全风险，更是影响了隧道结构的稳定性。当下的很多桥梁工程建设中，常常会遇到软土地基的施工难题，因为软土性质的特殊性决定了这一地基条件的承载力不足，无法达到桥梁隧道的稳定性和安全性标准，为促进桥梁隧道工程目标的实现，工程企业在施工建设时需注意结构加固，以提升整体的施工效果。
2软土地基工程特性
2.1含水量高、空隙比大
软土地基是一种相对特殊的地基类型，与一般的地基条件相比，软土地基的含水量会远远超出正常地基条件。根据相关数据调查，软土地基的含水量在40%~80%范围内，再加上软土地基中的空隙比相对较大，在工程项目实施过程中如果遇到了软土地基的施工条件，整体的地基条件较差。
2.2压缩能力强
通常情况下，软土地基的液限与压缩系数之间存在着紧密的联系，二者的这种正相关关系使得在施工建设的过程中可以有效利用这一关系的掌握来进行地基处理。在液限逐步增大的情况下，压缩系数也随之呈现出增大的趋势，甚至在一些时候压缩系数可以高达1.1MPa。就我国的地域条件来看，因为我国的幅员辽阔，不同地区分布着不同类型的土壤，在桥梁工程项目的实施中，因为所处的地域条件不同，使得即使面临的都是软土地基的施工条件，但黏土的固化程度却有着明显的差距。因此，压缩能力强同样是软土地基的突出特点，在施工过程中同样需要从这一角度出发来改良地基。
2.3渗透能力差
黏土中一般会含有一定的沙土，正是因为沙土的存在，使得软土的固化速度要远远低于黏土固化成块的速度。从本质来看，软土属于渗透力极差的黏土，在相对理想的施工条件下，即使受到了外界的巨大压力作用，软土地基中的土壤固化成块速度也无法提升。但如果处于相对不理想的情况下，比如，软土中的有机物含量高，有机物所产生的气泡将会造成地基中的排水通道被堵塞，这一条件下，软土地基的渗透能力将大大减小。
3软土地基对桥梁隧道的影响
3.1软土地基造成路面侵蚀
软土地基的性质比较特殊，在桥梁隧道施工的过程中，如果缺乏对软土地基的适当改良和处理，将会加剧桥梁隧道的结构问题。通常情况下，在桥梁隧道施工过程中，碎石、混凝土是不可或缺的材料，这两种材料的性质特殊，抗雨水侵蚀能力不够，这一特点使得软土地基条件下的桥梁隧道施工中，常常会遇到严重的路面桥面侵蚀问题，尤其是在雨季，路面或者桥面可能会受到严重的侵蚀而引起大面积破碎。
3.2软土地基造成路面沉降
软土地基条件下的桥梁隧道施工中，路面沉降现象发生的频次也相对较高，这种问题对于桥梁隧道的质量安全影响非常大。根据调查，这种情况下的路面下沉多是由于路桥软土层遭遇了严重的地下水冲刷，地基中的水土流失问题严重。此外，部分桥梁隧道工程项目的实施过程中，施工人员的技术能力低下，并没有结合软土地基的实际情况、桥梁隧道的结构要求来进行相应的地基处理，引起了严重的沉降，甚至在一些极端条件下加剧了路面的整体断裂。
3.3软土地基的流变性导致桥梁基体变形
软土本身具有流变性，这一性质使得当软土遭遇了长时间的荷载作用以后，即使在荷载保持稳定的条件下，也依旧面临着变形的问题，主要是由于随着时间的变化，土骨架黏滞蠕变越发明显，也就势必伴随着软土的严重变形，根据工程实践经验，在土内黏土颗粒含量越高的情况下，这种变形现象更为突出。虽然蠕变的速率非常小，但土中剪应力值的变化同样会影响到蠕变速率，在施工过程中需注意二者之间的这种关系。工程经验表明，当应力低于不排水剪切强度的50%情况时，整体上属于减速蠕变，最终会保持在相对稳定的条件下;当应力高于不排水剪切强度70%的情况下，蠕变速率保持在相对稳定的条件下，但蠕变直到渐增最终被破坏。因此，当桥梁隧道工程施工中遇到了软土地基的施工条件时，除了要考虑排水固结的因素，更要加强对蠕变现象的分析，以有效应对桥梁基体的变形现象。
4桥梁隧道软土地基施工技术
4.1超前预支护和超前预加固
软土地基的桥梁隧道工程建设中，为有效应对地基和失稳，超前预支护与超前预加固是十分有效地处理方式。根据其施工情况，超前预支护作业是在隧道开挖之前所采取的支护处理策略，其支护包含了多种的方式，现场施工人员需对比超前预支护、超前预加固的优缺点，选择最为恰当的支护手段。根据区分，管棚加固、超前小导管加固、超前锚杆法、掌子面喷射混凝土封闭等都属于超前预支护的范畴，而超前预注浆为超前预加固中最为常用的技术。
4.1.1超前预支护
超前预支护处理包含了多种的支护技术：(1)管棚法。在利用这一方法进行超前支护处理的过程中，现场施工人员应根据前期的设计方案，将特定型号的钢管安装于已经钻孔的孔洞内，使得其可以沿着隧道的轮廓外侧形成钢管棚，在这些已经安装好的钢管中采用注浆处理的方式，使得这些注浆钢管可以与型钢钢架形成预支护系统，使得在桥梁隧道中即使面临的是软土地基的施工条件，也可以发挥预支护系统的支撑作用。从管棚法的应用效果来看，多在地质松软且地层完整性不足的条件下使用，可以发挥此支护系统的支护强度作用，使得土体的横向拱作用、纵向梁作用得以增强。(2)超前小导管法。在利用这一超前支护方法时，施工人员需沿着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，或者沿隧道横向在拱脚附近向下方倾斜一定角度布设注浆花管道。在注浆管道外露端，在条件允许的情况下需进行钢支撑的布设，但一些桥梁隧道中却不需要进行钢支撑的设计，钢支撑与管棚所起到的作用相类似，可以通过注浆作业来实现防水处理。(3)超前锚杆法。这一支护方式就是斜锚杆法，在浅埋松散的破碎地层中应用效果非常理想，具体的施工作业中，需沿着隧道总平面方向在拱上部开挖轮廓线外一定距离范围内向前上方，或者沿隧道水平方向在拱脚附近向下方一定倾斜角度进行砂浆锚杆的布设，这种布设方式下，后续的洞口施工作业中可以保持一定的结构稳定性。(4)掌子面喷射混凝土封闭法。当桥梁隧道施工作业中面临的是隧道洞口岩石稳定性较差、岩层含水量偏多的施工条件，喷射混凝土封闭法支护更为有效，现场施工人员需对掌子面利用喷射混凝土的处理方式来实现短暂的密封处理，通过这一处理来预防岩体受到风化作用而引起坍塌等事故。喷射混凝土处理以后，也就在掌子面形成了一层特殊的支护层，对掌子面起到了一定的加固和稳定作用。
4.1.2超前预加固
超前预加固处理中，主要包含了地表注浆法和洞内钻孔注浆法。在地表注浆法的应用中，有着一定的地质条件要求，当桥梁隧道现场的地质条件比较恶劣时，一般就可以选用这一技术，比如，当施工现场为砂性土质、大孔隙土质时，地表注浆的加固处理就可以达到预期标准。但为达到最佳的处理效果，施工人员应注意浆液的选择，保障浆液配合比设计的科学性，在良好的地表注浆处理下，围岩稳定性得以提升，首先将带孔的钢管安装于对应的围岩中，其次，向密排花管中注入一定量的浆液，使得该浆液可以与周围围岩良好的结合在一起形成整体结构。洞内钻孔注浆法应用时，一般需配备对应的注浆机，在注浆作业进行时，将提前准备好的填充和胶结性能良好的浆液压入到地层内，浆液良好的性能也就对该处的地层实现了加固，在浆液胶结硬化以后，原有地层中的缝隙全部被填充，也就使得在注浆区域内的地层作业中，渗漏水问题得到了一定的控制。
4.2软土地基挤密压实法
4.2.1石灰填塞压实法
在我国桥梁工程项目的实施中，桥梁隧道施工技术日渐成熟，尤其是在面临软土地基的施工条件时，石灰填塞压实法非常有效，这一方法最早是在国外兴起和应用的，我国自20世纪70年代开始应用这一技术，在不断地工程实践过程中，石灰填塞压实法在软土地基处理中得到了越来越多的应用。根据石灰填塞压实法的技术原理，主要是由于石灰的性质比较特殊，强吸水特性使得石灰在吸水以后出现了明显的膨胀反应，在路面挤压作用下，软土层地基强度得以大大提升，具有了更高的结构稳定性。软土层含水量偏高的情况下，如黄土、素填土、杂填土等构成的软土层中，石灰填塞压实法的应用优势突出。
4.2.2强夯法
桥梁隧道软土地基的处理上，强夯法同样是非常有效地处理方法，具体的施工作业中，主要是通过对软土地基的反复压实与锤打，来改善软土地基的特性，使得软土地基的承载力大大提升。但对软土地基的压实处理中，需利用专门的压路机或者夯实机械来进行，在不断地夯实处理中，地基内的材料缝隙得以减少，土壤更为密实。根据强夯法在桥梁隧道软土地基处理中的应用，在20世纪70年代开始才被引入我国，在山西、天津等的桥梁隧道建设中，应用效果突出，整体的处理成本偏低，但强夯法同样存在着一定的技术应用局限，就是在黏性和含水量偏大的软土层中，一般不选用这种处理方式。
4.3垫层法
软土地基处理中，垫层法同样非常有效，在利用这一施工方法进行相应处理时，主要是利用沙石材料来填充底部，使得地基的承载力和强度得以提高，因此，垫层法对软土地基的处理有效克服了地基沉降的风险，因为沙石材料的性质特殊，可以使得软土地基的排水性相对较好，对开裂、沉降控制都有着重要的意义。
5结束语
软土地基条件下的桥梁隧道施工难度较大，为达到最佳的施工处理效果，工程人员需注重对软土地基的分析，根据桥梁隧道的结构特点和施工要求，选择最佳的施工处理技术，保持桥梁隧道结构的安全性。