探討公路橋梁隧道軟土地基處理的相關對策

馬杜山

(甘肅萬泰建設工程有限公司，甘肅 蘭州 730000)

1 軟土地基對公路橋梁隧道施工的影響

首先，公路橋梁隧道施工范圍內的軟土呈現較差的可滲透性，基于軟土本身滲透性低且含水量高的特點，通常情況下易呈現飽和的狀態，且軟土負荷初期會產生高孔隙水壓，致使區域內土地固結程度較低從而對隧洞地基的強度和穩定性造成不利影響[1]；其次，軟土是高壓縮性土，當液限惡化含水量不斷提高時其壓縮能力也會隨之增加，若施工荷載則會導致軟土嚴重變形并呈現不穩定的狀態；最后，通常情況下軟土的含水率在50%～70%，液限在40%～60%，天然孔隙比為1∶2，飽和度達到95%以上。軟土的含水率與液限和天然孔隙比的增加成正比，因此呈現較高的可壓縮性和抗剪強度，從而影響到后續路基壓實工作的具體施工。

1.1 軟土地基易造成路面侵蝕

公路橋梁隧道中存在軟土地基所產生的路面侵蝕問題是較為嚴重的不利影響，會對公路橋梁的結構和使用壽命造成損害，從而致使工程項目的整體效益有所下降。軟土自身的承載能力不佳，其地基主要成分多為稀松的土壤，易受到雨水及其他外部因素的侵蝕，遇到降水較多的季節可能還會出現地基大面積塌陷，從而大幅度降低公路橋梁隧道的質量安全。且鋪設軟土地基時常會應用水泥、鋼筋、碎石等材料，這樣材料本身的抗腐蝕能力并不強，導致路面侵蝕問題加劇，使用過程中易出現材料脫落和結構松散的問題，對整個施工項目產生不利影響。

1.2 軟土地基易造成路面沉降

基于軟土地基穩定性差、支撐能力不足等特點，在開展公路橋梁隧道建設時若不予以充分重視并處理，極易造成路面沉降問題[2-3]。軟土地基發生路面沉降是因其軟土層受到水分侵蝕而導致承重能力降低，在路面填料隨著施工進程持續增加時會出現路面沉降現象。且軟土地基本身的牢固程度較低，當受到自身壓力和路面承重壓力的雙重作用時極易發生一定范圍的路面沉降，嚴重時可能會導致坍塌事故。

2 公路橋梁隧道軟土地基處理要點

2.1 提高抗剪強度

軟土地基承受剪切破壞力的主要原因是其自身具有較差的承載能力，側向土壓力產生的作用會導致公路橋梁隧道整體框架的穩定性受到影響；或是受到填料和隧道建筑荷載影響，軟土地基表面會出現一定的凸起部位，這些問題的產生都受到抗剪強度不足的影響，因此，進行公路橋梁隧道軟土地基處理時有效提高抗剪強度是關鍵性的環節。

2.2 降低地基透水性

在進行公路橋梁軟土地基挖掘基坑的過程中，由于部分施工單位缺乏科學性和合理性，加上土層內部本身存在一定的問題，導致軟土地基處出現程度不一的滲漏問題。進行公路橋梁隧道軟土地基處理時應采取科學支撐措施以有效降低軟土地基的透水性能，從而減少土層承擔的水壓力[4]。

2.3 改善動力特征

公路橋梁隧道地基的動力特征具體體現在若發生地震這類地質運動時，地基土層中較為松散的粉砂質會發生液化反應，這種反應現象會對地基土的動力特征產生影響[5]。除此之外，隧洞施工過程中進行打樁等環節也會在一定程度上造成軟土地基出現下沉的狀況，因此，要針對這類施工環節的振動特征進行有效改善和優化，從而為隧洞軟土地基處理和施工提供保障。

2.4 減少軟土地基的壓縮性

軟土地基土質的壓縮性會具體體現在大范圍建筑物的沉降現象，基于公路橋梁隧道的功能應用，對其本身的荷載要求較高，因此在承受的建設項目荷載壓力超過一定標準時，會導致沉降問題的出現，同時進行基坑挖掘或外部環境降水同樣會導致沉降問題。這一類的沉降問題在很大程度上都是由地基土壓縮性偏高所引發的，因此，進行公路橋梁隧道軟土地基處理的過程中需針對地基土的壓縮性采取一定的措施，有效提升其壓縮模量從而降低軟土地基不均勻沉降幾率，盡可能避免因壓縮性路基沉降而帶來的風險和隱患。

3 公路橋梁隧道軟土地基處理具體對策

3.1 超前預支護結構

針對公路橋梁隧道的軟土地基開展處理工作可首先進行超前預支護結構的建設，超前預支護結構具體是指在實際開展公路橋梁隧道施工建設之前，采取一定的措施對軟土地基進行支護加固處理，目前應用于高速公路橋梁隧道建設中較為常見的方法有管棚法、超前小導管和掌子面噴射混凝土三種類型[6]。

管棚法具體是指依照項目施工圖紙所設計的孔洞分布方案，沿隧道輪廓線在其外表面安置鋼管棚，并在各鋼管內部進行注漿處理從而賦予鋼管支護能力，形成有效的支護結構，達到提高軟土地基抗壓性能的效果。應用于公路橋梁隧道軟土地基處理中，管棚加固法較為適合對完整性差且松散性高的軟土地基進行處理施工，能在最大程度上發揮其支護效用，不僅可以有效提升軟土地基橫向的支撐力，還進一步為其縱向梁起到了加固作用。

超前小導管是現階段應用于軟土地基預支護處理中較為常見的一種技術方法，利用超前小導管可以有效改善隧道中土層松散的問題，注漿后可進一步增強軟土地基的穩定性能，在隧道開挖完成后和初期預支護階段對于支撐軟土地基具有較大的應用價值。選擇長度在3～5 m的超前小導管沿施工橋梁隧道的縱向方向依照外輪廓線進行注漿管道的設置，將超前小導管的尾端安置在鋼架的腹部位置并制成鋼花管，再選擇水泥和水玻璃雙漿液按照1∶1的比例進行混合注漿，超前小導管的作用與管棚法類似，可有效創造穩定安全的隧道施工環境。

最后一個重要的軟土地基預支護處理方法是掌子面噴射混凝土封閉法，在進行公路橋梁隧道施工時遇到軟土地基含水量過高的情況時可采取噴射混凝土的方式對掌子面進行密封處理，或采取掌子面注漿的方式，注漿鉆孔的位置布局需要充分考慮隧道環境水層分布和軟土地基情況，根據注漿范圍、單個注漿孔分布以及鉆孔作業實際要求而靈活調整，精準定位鉆孔位置后可選用地質鉆機開鉆注漿口，當鉆孔深度達到規定標準時即可開始注漿，從而到達超前預支護的目的和效果。

3.2 超前預加固處理

當前公路橋梁隧道施工項目較為常見的軟土地基超前預加固處理方法有地表注漿法和洞內鉆孔注漿法兩種。地表注漿法具體是指在開展公路橋梁隧道的施工環節時，在軟土地基中設置帶孔的鋼管，并向每個鋼管管道內注入一定量的混凝土漿料，使鋼管與地基緊密結合從而有效改善軟土地基的強度。地表注漿法適用于土質情況較差且土層孔隙較大的軟土地基部分，能夠充分發揮其價值效用，但應用于含黏土地質中則效果會大打折扣。

洞內鉆孔注漿法需要利用注漿機械設備來完成對軟土地基的處理，通過使用注漿設備將具有填充性和凝膠性的填充物質合理注入需要采取加固措施處理的軟土地基中。這類填充材料進入到軟土地基的裂縫中，會逐漸發生凝固反應，從而實現軟土地基強度的提升。洞內鉆孔注漿法不僅可以有效提升軟土地基的承載力和穩定性，而且可以起到軟土地基防止水分侵蝕的保護作用。

3.3 軟土地基緊密壓實法

軟土地基緊密壓實處理方法具體包括石灰填塞壓實法和強夯土處理法。石灰填塞壓實法是利用石灰材料本身較為良好的吸水能力，在吸收水分后會發生一定的膨脹變化，膨脹反應產生的力可以完成對軟土地基的擠壓加固處理。在實際應用過程中，在軟土地基中合理添加一定量的石灰物質可以進一步優化軟土地基的密實度和基礎強度。石灰填塞法更適合應用于土質成分主要為黃土和素填土的地質，不僅可以降低軟土地基的含水量，還可以提升隧道軟土地基處理工作的效率從而加快施工進程。

強夯土處理法則是指公路橋梁隧道在施工過程中若遇到軟土地基，直接通過應用機械設備來對其反復壓實從而達到軟土地基加固的目的，強夯法步驟簡單、可操作性強，應用這種方法可以改善軟土地基土層內部顆粒空隙大的問題，從整體上提升軟土地基的結構強度和穩定性能。

3.4 墊層法

墊層法具體是指在針對公路橋梁隧道軟土地基進行施工處理時，可以利用本身強度較大的地質結構作為墊層，通過墊層強度的支持實現軟土地基整體強度和承載能力的提升，并有效改善軟土地基路面沉降問題。選擇墊層法時，首先要對軟土地基基本情況、土質成分和土層結構進行全面勘察與掌握，在立足于隧道施工的具體要求來選擇符合強度要求的墊層材料，需要注意的是墊層應具備良好的排水能力。通常情況下進行公路橋梁隧道軟土地基處理時可以選擇鋪設0.8 m的墊層，這一厚度標準基本可以滿足各類軟土地基的加固處理要求，同時還可以保持地基有效的排水性，降低了水分對軟土地基產生侵蝕的可能性。

4 結束語

公路橋梁及隧道是我國在開展交通基礎設施建設過程中的重要組成部分，若在施工過程中遇到軟土地基必須及時采取科學措施對其進行處理。通過掌握軟土地基的處理要點，以提升軟土地基強度、承載力和穩定性，通過超前預支護、超前預加固、壓實與墊層方法有效完成軟土地基的處理工作，從而達到理想的支撐加固效果，進一步提升公路橋梁及隧道施工項目的質量性能和整體效益。

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