桥梁及涵洞软弱地基的处理方法研究

冯媛媛

摘  要：桥梁和涵洞作为构筑物在工业生产以及交通运输中发挥着至关重要的作用，而地基的质量决定着工程质量，面对越来越稀缺的土地资源以及复杂的地质环境，如何有效地处理一些弱地基并对其进行加固，从而提高整体的工程质量是当前面临的核心问题。

关键词：软弱地基  处理  方法

中图分类号：K928    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）09（c）-0045-02

公路中之所以修筑桥梁以及涵洞的主要原因在于，在公路建筑过程中不可避免地要经过一些山谷和河流，为了让公路发挥其运输功能，必须要修筑桥梁以及涵洞，但是地基的坚固程度会受到所在地环境的影响，环境因素的复杂程度在一定程度上也会影响地基的处理难度。

1  软弱地基的定义

我国《建筑地基基础设计规范》中对软弱地基的概念进行了如下界定，即材质主要包含淤泥、杂填土、冲填土以及压缩土层的地基称为软弱地基，软弱地基常存在于冻结线25cm以下的冲刷土层内。

2  软弱地基的特点

2.1 承载力以及抗剪强度低下，透水功能弱

软土地基承载范围处于50～80kPa，如果不对地基进行固化处理，当软弱地基的土质多为淤泥时，会呈现这样的特性。因为淤泥产生于流速缓慢的水环境中，经过一定的物理和化学作用后，最终变成饱和性黏土。

2.2 容易变形，压缩性强

若地基的土质为杂填土这类由日常工业以及生活建筑垃圾组成时，因为建筑垃圾和工业垃圾的分子结构大，颗粒也较为粗糙，从而导致土质非常的松散，粘结性较大。

2.3 土质结构复杂

一些结构较为复杂的细砂也会是地基软弱的主要特征，这些细砂多产生于机械挖掘时土层所受到的物理作用，加上地下水的冲刷，最终让细砂进入地基土层，由此导致地基松软。

3  如何有效改善加固地基

3.1 强化土层的密度，提高土层承载力

增强土层密度的核心方法就是用采用物理积压的方式让土层变得紧密，普通的施工过程中，常用的积压法有五种，即表面压实、砂桩法、深度振密、预压、电渗法。

表面压实法要通过起重机进行操作，让起重机吊起重锤距地面高度约5m左右，借助重力砸在土层表面，从而让土层变得更加紧实，这种方法对杂填土以及砂类土这类土层最为适用;采用砂桩法时需要通过一根前端尖锐，内部空心的钢管完成，当钢管进入土层时，地基土层的位置发生位移，钢管附近的土层会积压周围的土层，从而提升整体土层的密度。当这一步操作完成后，还需要向钢管内灌入砂土，最后将管内的砂土砸实，但是采用该方法时需要考虑地基的承载能力，这类方法非常适合一些塑性较差的土层。深度振密法主要是对一些含水率较大砂土的荷载能力进行改善，一方面可以避免地基沉降影响路面正常使用，另一方面可以将外力作用对桥梁的损害程度降到最低;预压法和表面压实法在原理上都非常接近，但是预压法主要是通过在地面积压重物这种方法提高地面的载荷力，当土层变得紧实后，需要移除地面堆积物后方能进行施工。有数据表明，土层的固结程度受到排水距离的影响，如果要增加固结度，必须要设置合理的排水距离，此时可借助砂井法，在砂井上方加设砂沟，从而有效改善排水性能，提高土层固结效率;电渗法在土层加固时一般较少采用，但是电渗法也具有加固土层的作用，进行电渗法前需要在地基中安置金属电极，因为电流的原因，导致负极发生电渗现象，从而负极在物理作用下开始抽水，最终地下水水位下降，地基间的缝隙有所增大，在重力的影响下，地基的渗水能力增强，同时也改善了地基的固结度。

3.2 调节地基应力分布，减少形变

地基发生沉降的主要原因：一方面是因为地基应力分布不均，另一方面由于土层结构不佳，导致地基形变程度过高。基于此，一般采用砂土铺垫以及提前浸泡这两种加固方法加固软弱地基。

进行铺垫的前提是当施工到地基土层一定深度时，需要将地基上覆盖的一些性质较软的土层去除，然后在土层上铺设一层砂土作为垫层。经过砂土铺垫的垫层拥有很强的强度，当垫层上的压力增加时，砂土会将压力扩散，从而降低地基沉降压力，与此同时，砂土也有效增强了地基土层的排水能力，让地基土层凝固加快。又加上砂土较强的摩擦力，从而减弱了地基土层的滑动。若土层土质为黄土时，可以先对黄土进行加水，让黄土保持稳固状态，施工中的基坑灌水就属于提前浸泡法，如果黄土层深度值较大，施工时可以先在基坑内钻一个孔，用砂石进行填埋，将深度控制在黄土层深度下，然后在土层中灌水，从而提高黃土层的湿陷度，降低地基下沉概率。

3.3 土层中混入其他材料，运用化学作用改变土层性质

这类方法主要是借助化学反应增强土层的固结率，一般施工过程中常用这4个方法让土壤的性质发生改变：（1）土壤硅化以及碱化处理;（2）向土层中注入石灰;（3）砂砾地基进行灌浆;（4）水泥土搅拌法。对土壤进行硅化处理多用于一些透水性较差的黄土地基，在土壤中注入硅酸钠溶液，通过土壤和溶液的化学反应，使得土壤的稳固性增加，当土壤的稳固性有所上升时，土壤保水量也会有所提升。而碱化处理是指将浓度配比合适的氢氧化钠溶液进行预热，当温度达到90℃时，借助铁管让碱液进入土层中，氢氧化钠溶液和土壤中的各类元素发生化学反应，从而提高黏土的固结度。当地基湿陷性为二级时，不能直接注入碱液，必须先进行实验，确保碱液不会损害土层结构。而在土层中加入石灰的原因一方面在于石灰良好的抗水能力，可以让土层保持干燥，从而提高土层的坚固性。一般情况下，石灰和土层的比例以2∶7为佳，土壤也应该选择粘性土，将石灰和土层均匀混合，然后加湿，当密度达到要求时才能进行铺筑，铺筑厚度范围要在15～30cm以内。如果地质情况比较复杂时，多采用砂砾灌浆法，砂砾凭借其良好的透水性，可以将由渗流带来的地基毁坏概率降低。借助一定的压力将水泥和其他浆料注入地基的孔洞中，从而提高地基的承载力，但是灌浆前必须要进行钻孔工作，施工时要格外注意孔洞的距离和深度，在压力和浆料达到标准时方能进行灌浆操作。水泥土搅拌法的地基土层多为淤泥土质以及一些流动性较差土质结构松散的地基。水泥充当固化剂，在机械搅拌完成后注入土层内继续进行搅拌，此时水泥和地基土层之间会产生一定的化学反应，最后软土逐渐硬化，最终形成完整性、透水性效果较好的地基，但是值得注意的是，若地基土层的水含量不足三成时或土壤酸碱度数值不足4时，不能采用这种方法。若施工温度较低，有必要进行升温处理，若土层的塑性指数大于25，或者地下水具有腐蚀性时，要挑选适合加固的方法，不能随意选择，其中水泥土固体可以充当垂直向的复合地基。

4  结语

综上所述，加固软弱地基方法非常多，然而每一种方式都是优缺点并存的，不存在完全让众人满意的答案，延伸到具体的工程实施过程中，由于施工过程中存在各种不确定因素，必须要将施工地的环境和自然条件考虑在内，选择合适的施工方案，力求满足高效安全、成本低廉、工期短暂这些要求，为公路建设打好基础。

参考文献

[1] 李仰科.高速铁路施工期间路基与桥梁、涵洞过渡段的处理措施[J].工程建设与设计，2018，382（8）：136-137.

[2] 佚名.关于公路桥梁涵洞的施工技术及其质量控制措施分析[J].四川水泥，2018，266（10）：43.

[3] 秦嗣傑.混凝土桥梁涵洞病害快速修补和加固技术研究——以阿富汗公路项目为例[J].工程技术研究，2018（2）：39-40.