軟土地基橋涵設計方法 探析

趙 芳

（河北省高速公路青銀管理處，河北 石家莊 050011）

0 引言

我國河流、湖泊眾多，這些地方是經濟、交通較發達的地區，又是軟土分布較廣的地區。這些地區的軟土地基給高架橋、立交橋、大型橋梁、大型涵洞和高大建筑物的建設等帶來了技術上的難題，如果勘測、設計不好，將會給橋梁帶來了諸多的危害，包括橋梁基礎的滑移、橋梁的開裂、裂縫等等。橋梁的設計者和建設者要花費大量的時間、財力、人力去對軟土地基進行勘測、設計和施工，目的是能建設質量過硬的橋梁，給人們的交通帶來安全感。我國對軟土地基橋梁建設非常重視，在這方面進行了大量的研究，取得了不少的成就。本文將從軟土地基的特點及橋梁在軟土地基上的設計和建設的原則等方面進行探討，以期能為我國橋梁建設提供一些有意義的參考。

1 軟土地基建設橋梁處理方法概述

軟土是指在河流、湖泊等地方存在的含水量大、結構不穩定、間隙大、壓縮性高的細沙土。軟土具有復雜的結構特征，主要表現為四個方面：天然含水量高、壓縮性大、滲透性小和抗剪強度低。軟土主要由粘土粉粒組成，常含有有機質。有的粘土粉粒含量可高達60%～70%，而且粘土礦物顆粒很小，呈薄片狀，表面帶負電荷，在粘土顆粒的四周吸附著大量的偶極化分子。軟土層在沉積后常形成絮凝狀結構，也是造成含水量大的原因之一。此外，軟土還具有較大的吸力和吸附力。

確認軟土地基不能單憑觀察，還要通過測量和檢驗，根據填方形狀及施工條件進行確定，有必要在充分研究填方及構造物的種類、形式、規模、地基特性的基礎上，判斷是否應按軟土地基處理。處理軟土路基的目的是提高橋梁路基的穩定性和承載能力。

對軟土地基進行建筑前的處理，要根據軟土性質以及工程性質、資金和技術等方面要求采用不同的方法進行處置，并保證處置后的地基在穩定性和強度上達到建設標準的要求。目前處理軟土地基成熟的、經常采用的方法有以下幾種。

1.1 堆載預壓法

指在橋梁建設前，用較大的荷載進行填土，使地基提前加強固結強度，施工后不再產生沉降。這種方法可以使用路堤填土作為荷載，成本較低；施工宜使用分層分級近視荷載，避免地基法案剪切破壞，從而使地基強度逐漸增加。這種方法目前來說是比較成熟的，而且施工也不復雜，不用特殊的器械。但是這種方法建設工期相對較長。

1.2 真空預壓法

指在軟土地基內放置砂井或者塑料排水板，在其上面鋪設砂墊層和不透氣的密封膜，并通過地基內的吸水設備進行抽氣，抽氣后會產生氣壓差，氣壓差又轉變成對地基上的荷載，進而對地基進行施壓。這種方法不用堆積荷載，工序也簡單，可以節省不少時間，而且在設備使用上也較為簡單。

1.3 水泥土攪拌樁法

指用水泥或者石灰等材料作為地基軟土固化劑加入軟土中，并用特制深層攪拌機攪拌，使軟土和固化劑產生化學反應，從而使軟土形成具有穩定性的整體結構，提高地基承載能力，減少地基沉降。這種方法的優點是施工迅速，設備輕便，處理軟土的深度大等。

1.4 換填墊層法

指將原地基軟土層全部清除掉，換用強度較大的土或者其他穩定性高的材料。這種方法在使用時，要考慮軟土層的厚度，如果需要換層的厚度過大，則給工程帶來巨大的成本壓力，所以在進行換填時要充分考慮多方因素進行施工。

1.5 強夯法

適用于軟土地基含水量不是很大但空隙較大的地方。它的原理是經重錘擊打，使軟土的組織結構緊密結實，強度變大。強夯后地基承載力可得到一定的提高，壓縮性可降低200%～1000%。

1.6 砂墊層法

指將砂加入軟土層中，讓軟土層在砂的作用下迅速排水，使軟土迅速固結，進而增進軟土的強度。使用這種方法時，要注意軟土層的厚度不能太厚，否則會影響軟土的固化效果。此外，在使用這種方法時還要結合當地情況看是否有充足的砂可以利用。

1.7 井點降水法

基本順序為施工準備-安裝井點系統-抽水-挖基-基礎施工-井點系統拆除。井點降水法優點是工期短、投資少；缺點是在橋涵多、工期緊時，要求的井點設備多，會相應增大投資。井點降水法對于構造復雜的軟土地基是一種較好的處理方法，除了在工期和效益上的優點外，水位降低后，可以獲得基礎施工較高的質量。

2 軟土地基橋梁設計的原則和方法

2.1 明確軟土地基地質情況。如果軟土地質非常的復雜，要進行軟土地區劃分勘測，按照劃分的區域對軟土進行處理；如果對軟土地基地質情況了解不夠，在施工過程中發現問題，要及時補救，對其情況要進行進一步研究。

2.2 橋梁況方案設計應經濟實惠，施工要因地制宜，實事求是，根據當地的經濟和財力。

2.3 在橋梁建設時，要根據預算，提供足夠的材料，同時還要保證材料的質量達到標準的要求；施工的機械數量、規格、性能也要滿足建設的要求。

2.4 設計施工過程中，要嚴格按照工程的規章制度和工程要求的規格執行，盡最大努力保證工程的質量。對軟土地進行處理時要注意控制填土或者夯實或者井點降水的時間，避免橋梁建成后出現橋梁的滑移、裂縫等意外的發生。

2.5 設計輕質路堤，采用粉煤灰、大塊硬質塑料作為輕質路堤，可以減輕路堤的重量；同時，加速軟土的沉降，增強軟體的強度。此外，這種方法還能節約資本，減少用地等優點。

3 橋梁通道處的處理

軟土地區橋梁通常基礎較好、深度足夠，有的已經達到巖石層，所以基本上不存在沉降問題。但是在橋頭處，也就是橋梁和陸地接觸的地方，往往出現沉降現象，這個地方車輛經常碾壓后會出現縱坡突變，讓橋梁安全受到威脅。解決這樣的問題，可以從以下幾方面進行處理。

3.1 橋梁涵洞、通道處與路堤接洽的地方要同時進行建設，同時在橋臺處要做好填土工作或加入滲水性好的砂礫材料。

3.2 在接洽處用超載預壓，并對橋頭兩側一定范圍內的軟土地基也進行超載預壓，以使軟土加快固結，減小沉降。

3.3 當路堤過高時，軟土層較厚，這時沉降肯定會大，沉降也需要很長時間，可以采用跨過的方法進行處理，以避免此類現象的發生。

3.4 對于橋臺的路基處理，為使地基更快固結，同時承載能力上升，使得橋臺下降后能和路堤平衡，可以對橋臺及其周圍的路基進行砂樁等處理，以固化軟土地基。

3.5 真空預壓法。這種方法可以迅速的使得軟土路堤沉降，提高軟土地基的承載能力，在應用效果上非常理想，但是這種方法的造價較高，而且在一些極限氣候條件下很難使用。

4 結語

軟土地基的處理方法有很多種，這里只是簡單的介紹了幾種橋梁建筑中經常使用的手段，在實際的橋梁建設過程中，可能遇到不同的軟土地基的情況，要根據不同的情況，采用不同的處理方法，也可以采用多種方法綜合處理。在軟土地基上進行橋梁設計建設要遵循橋梁建設的一般性原則的同時，還要處理好軟土地基帶來的其他問題，例如軟土地基的沉降問題，路堤的設計問題，橋臺的問題等等。

[1] 朱瑞強，劉春龍.淺談橋涵下軟土地基的處理方法[J].黑龍江科技信息，2011，（31）：289.

[2] 蔣升高.淺談高速公路軟土地基設計[J].城市建設理論研究，2011，（25）：39.