軟土地基橋梁隧道施工技術(shù)改進

收稿日期：2023-11-15

作者簡介：王國有（1989—），男，河南商丘人，碩士研究生，研究方向：橋梁工程。

摘 要：以橋梁隧道工程作為研究對象，著重探究了橋梁隧道面臨軟土地基條件下的施工技術(shù)，從軟土地基橋梁隧道施工的特點出發(fā)，分析了軟土地基對橋梁隧道施工的影響，指出了軟土地基橋梁隧道施工的技術(shù)類型及操作要點，提出了橋梁隧道工程面臨軟土地基條件時的技術(shù)改進措施。通過理論分析的方式表明了軟土地基對橋梁隧道施工的較大危害，如技術(shù)選擇不當或者施工不規(guī)范，易造成較大的質(zhì)量及安全事故，不利于實現(xiàn)橋梁隧道工程的施工目標。任何情況下，面對軟土地基橋梁隧道施工任務時，必須合理分析施工現(xiàn)場的環(huán)境條件，找準施工難點，以此作為切入點優(yōu)化施工工藝與路徑，加強施工過程中的技術(shù)管理和質(zhì)量控制，提高施工流程的銜接性、作業(yè)的規(guī)范性。

關(guān)鍵詞：軟土地基；橋梁隧道；施工技術(shù)

中圖分類號：U455? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2024）03-0028-03

1 軟土地基橋梁隧道施工的特點

1.1 不可預知因素多

軟土地基橋梁隧道屬于一類高難度項目，不僅要進行橋梁建設，還需進行隧道施工，都面臨較大的技術(shù)難題，在施工中面臨諸多不可控風險。橋梁隧道工程大多為露天作業(yè)，在施工過程中受外界環(huán)境因素的影響較大，偶爾會有一些不可預測的自然災害等，導致在施工現(xiàn)場常常產(chǎn)生很多突發(fā)情況，難以按照既定的施工計劃組織現(xiàn)場作業(yè)，影響了項目安全和施工效率。

1.2 危險系數(shù)高

橋梁隧道工程建設中的地理環(huán)境復雜，在施工建設過程中面臨一系列風險，這些風險來自于環(huán)境、技術(shù)、設備、人員等方面。正是因為軟土地基橋梁隧道工程的危險系數(shù)較高，正式施工之前有關(guān)人員需分析風險因素的類型及影響程度，制定更為科學且合理的安全管理策略。施工過程中需將風險管理、安全防控作為重點任務，開展全過程安全監(jiān)督、隱患排查，預防和處理各種危險因素[1]。

1.3 隱蔽性強

軟土地基橋梁隧道施工的隱蔽性較強，很多隱蔽工程的施工難度大、安全風險高，為克服施工難題，前期、中期和后期的工作中，不同部門需加強協(xié)調(diào)，圍繞施工目標優(yōu)化工程技術(shù)及管理方案。

2 軟土地基對橋梁隧道工程的影響

2.1 容易造成路面侵蝕

軟土地基的穩(wěn)定性較差，為確保此地基能支撐上部的橋梁及隧道結(jié)構(gòu)，在基本的施工任務之前，有關(guān)人員需進入現(xiàn)場進行一系列調(diào)研，了解地基、土壤特點，制定地基加固措施。否則，一旦在橋梁隧道施工中未處理軟土地基，后續(xù)橋梁隧道中結(jié)構(gòu)裂縫頻發(fā)，不利于提高橋梁隧道的結(jié)構(gòu)性能[2]。軟土地基可能引發(fā)橋梁隧道的路面侵蝕現(xiàn)象，特別是在降雨較多的情況下，路面侵蝕更為嚴重。

2.2 造成橋梁基體變形

軟土地基還具有流變性特點，這一特點下地基遭遇荷載作用后，將伴隨著或大或小的變形現(xiàn)象。隨著時間的異常，土壤骨架將出現(xiàn)更為明顯的黏滯蠕變，地基變形嚴重，影響上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。根據(jù)施工經(jīng)驗可知，軟土地基會加劇橋梁基體的變形，此變形并非一步到位，而是隨時間延長逐步加劇的。

3 軟土地基橋梁隧道施工的技術(shù)要點

3.1 施工準備

由于軟土地基橋梁隧道工程的施工特點，為達到施工的質(zhì)量及安全目標，有關(guān)人員需做好充分的前期準備，為后續(xù)施工作業(yè)提供良好條件。

施工準備應從以下方面來開展：首先，在工程現(xiàn)場做好標記。企業(yè)需安排專人進入施工現(xiàn)場進行一系列測量，利用專業(yè)儀器和工具測定相關(guān)參數(shù)，并做好記錄與標記。當全部標注好以后再全面調(diào)查施工場地的各種情況，分析后續(xù)施工中可能存在的風險，從軟土地基處理的角度制定防護措施。其次，按照地基加固要求，選擇合適的方式開挖地基，在此環(huán)節(jié)需考慮安全風險，做好安全監(jiān)測工作。最后，檢測地基負荷，展開受力分析與計算，據(jù)此優(yōu)化橋梁隧道工程的施工方案。

3.2 預處理施工技術(shù)

3.2.1 管棚支護

橋梁隧道工程中遇到軟土地基施工條件時，考慮到存在結(jié)構(gòu)變形、失穩(wěn)等風險，相關(guān)人員必須做好預處理工作，以通過一系列預處理應對后續(xù)的結(jié)構(gòu)問題。管棚支護為預處理方面比較常用的方式，在此施工作業(yè)中有關(guān)人員需將一組鋼管構(gòu)件以開挖輪廓的形狀注入地層，使其與鋼拱之間構(gòu)成棚架架構(gòu)，構(gòu)成完整的預支護加固體系。在現(xiàn)場設置管棚支護后，棚架可作為支撐結(jié)構(gòu)，支撐管棚上方的負荷。在加壓層進行注漿作業(yè)，能實現(xiàn)軟土與破碎地層的加固，提高地基承載力。

管棚支護施工中需注意以下4方面：①正式鉆孔以前，施工人員需精確定位，保障每一孔位的正確性，完成定位工作后給每一鉆孔編號。②控制插腳時，角度應保持在1～3°，必要情況下可根據(jù)現(xiàn)場情況適當調(diào)整該角度。③選定鉆孔平面位置時，為凸顯管棚結(jié)構(gòu)的支護作用，嚴禁管棚結(jié)構(gòu)深入到隧道明線，且需確保相鄰管棚架構(gòu)的距離符合安全標準。④施工作業(yè)期間，應經(jīng)常性測量孔斜情況，一旦斜度偏差超出標準，要及時糾正，恢復后再繼續(xù)后續(xù)的施工作業(yè)[3]。

3.2.2 小導管超前支護

因為軟土地基的影響，橋梁隧道的結(jié)構(gòu)風險較大，為預防結(jié)構(gòu)變形、沉降等問題，有關(guān)人員需根據(jù)現(xiàn)場情況做好預先防護。小導管超前支護對實現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全具有一定的作用，提前介入小導管，能為后續(xù)的結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造理想條件。

施工作業(yè)時，相關(guān)人員需沿著隧道開挖面在地層中埋入導管。在反復打壓的過程中，注漿壓力使固定漿液滲透到小導管中，在縫隙的擴散作用下漿液逐步進入巖層，當漿液凝固后即可加固既有結(jié)構(gòu)。與其他的支護技術(shù)相比，超前小導管支護的便捷性較高，多種小導管可形成復合作用，改善結(jié)構(gòu)性能，預防圍巖形變。

3.2.3 超前錨桿支護

軟土地基橋梁隧道工程施工之前，也需合理采用超前錨桿支護技術(shù)。即將超前錨桿打入穩(wěn)定巖層內(nèi)部，并同步使其末端支撐在拱部圍巖，找到超前錨桿的支點，徑向方向懸吊錨桿。通過在現(xiàn)場采用超前錨桿支護技術(shù)，使爆破作業(yè)下圍巖穩(wěn)定性不受影響。

為發(fā)揮超前錨桿支護的作用，相關(guān)人員在現(xiàn)場需嚴格執(zhí)行設計圖紙的規(guī)定，如鉆孔孔徑應略超過錨桿直徑，深度需達8 m以上，直徑大于錨桿直徑外25 mm，并且只有當完全完成錨桿的安裝作業(yè)以后方可開始注漿。構(gòu)件進入現(xiàn)場之前，有關(guān)人員需檢查材料的質(zhì)量，嚴禁劣質(zhì)材料進入現(xiàn)場。

3.3 加固處理施工技術(shù)

3.3.1 水泥粉煤灰碎石樁

針對軟土地基的加固，可選擇的施工技術(shù)相對較多，其中水泥粉煤灰碎石樁，也就是CFG樁相對常見。結(jié)合CFG樁體特點，該技術(shù)是對混凝土樁技術(shù)的改造，施工中所用的主材料為粉煤灰、碎石與石屑。如能在施工現(xiàn)場規(guī)范應用CFG樁技術(shù)，即可利用此樁體加固、擠密地基，構(gòu)成復合地基結(jié)構(gòu)，增強地基強度、承載力、周邊土體的抗剪力。

3.3.2 高真空擊密法

軟土地基的加固施工中，高真空擊密法相對常用，即通過高真空擊密創(chuàng)造壓差排水條件。在軟土地基施工現(xiàn)場，相關(guān)人員應根據(jù)軟土土體類型及特點，制定多頻次擊密作業(yè)方案，以降低土壤中的含水量。多次擊打后的地基土體的密實度大大提高，改善了地基性能，對預防地基變形、沉降等都有顯著作用。

高真空擊密法的原理為：以人為方式形成壓差，即通過能量擊密作用產(chǎn)生超靜孔隙水壓力。此壓力為正壓，在其中插入高真空管，產(chǎn)生負壓，正負壓之間存在壓力差。受到壓差影響，軟土的含水量顯著減小，即能滿足地基加固的要求[4]。結(jié)合高真空擊密法的應用效果，此方法的操作簡單、效率較高、效果理想。

3.4 鋼筋加工

橋梁隧道施工中對鋼筋加工有嚴格要求。為保障加工的鋼筋質(zhì)量符合結(jié)構(gòu)標準，有關(guān)人員需注意以下5方面。

在加工鋼筋時應嚴格參考設計圖紙、尺寸規(guī)定，正式加工之前有關(guān)人員需檢查鋼筋材料的質(zhì)量證明，重點檢驗鋼筋的直徑、數(shù)量、尺寸、接頭位置、長度等是否與施工要求相一致，并考慮鋼筋強度、連接方式。對于無嚴格加工規(guī)定的鋼筋，施工人員需執(zhí)行《鋼筋機械連接通用技術(shù)規(guī)程》GB/T50117標準，以確保鋼筋加工效果。

正式加工鋼筋前相關(guān)人員需核對圖紙，了解圖紙中的細節(jié)，在后續(xù)組織規(guī)范化加工作業(yè)。如鋼筋等級不同，應采用不同的加工工藝，同一根鋼筋則需依據(jù)每一部位的加工需求做好相應的處理。加工鋼筋時必須確保每一工藝、加工效果等與施工圖紙相一致，控制鋼筋加工過程中的偏差。

針對直徑超過25 mm的鋼筋，施工人員需參考行業(yè)規(guī)范進行彎曲試驗，在試驗過程中做好記錄。加工不同長度、斷面的鋼筋時，施工人員需綜合諸多的工程參數(shù)，以確定截面積、截面尺寸。不同鋼筋之間如采用焊接連接方法，應對比多種焊接工藝的優(yōu)缺點，選擇最佳工藝，并控制焊接操作中的各項參數(shù)。

3.5 混凝土澆筑

軟土地基橋梁隧道施工涉及混凝土澆筑，這一環(huán)節(jié)的施工難度系數(shù)較高，需注意諸多方面。正式澆筑之前，有關(guān)人員需將仰拱底部的浮漿、雜物等完全清理干凈，并適量灑水，保持仰拱的濕潤度，促進混凝土與模板的連接。施工期間采用連續(xù)澆筑工藝，一旦混凝土有離析現(xiàn)象，需對這些混凝土實施二次攪拌，隨后振搗，每一次的澆筑高度應保持在1.5 m以上[5]。

隧道結(jié)構(gòu)較為復雜，為符合結(jié)構(gòu)施工要求，相關(guān)人員應在恰當位置布設施工縫，且施工縫部位應與基礎、襯砌或預留洞口的連接相一致。一旦進入混凝土澆筑階段，澆筑需遵循連續(xù)性要求，嚴禁隨意停止。在結(jié)構(gòu)部位應執(zhí)行斜向分層澆筑工藝，每層的澆筑厚度為0.5～0.7 m。

在澆筑混凝土期間有關(guān)人員同樣需做好振搗工作，需把控振搗時間，嚴禁過度振搗。為保障振搗作業(yè)效果，有關(guān)人員需配備插入式振搗器，遵循快插慢拔的原則與要求，插點應均勻分布，逐點移動。當混凝土不再有氣泡，表面有浮漿時停止振搗。混凝土初凝之前有關(guān)人員應利用木抹子搓平、壓光、收漿，隨后用鐵抹子拍實并壓實。

在每一段的混凝土澆筑任務結(jié)束后，施工人員都需立即清理模板，避免模板內(nèi)有雜物，用清水沖洗干凈后繼續(xù)下一段的澆筑作業(yè)。每段隧道內(nèi)都需連續(xù)澆筑混凝土，如中途停止時間超過0.5 h，則要在中斷部位預留0.3 m長的工作縫。

4 軟土地基橋梁隧道施工技術(shù)改進措施

4.1 軟土地基處理施工監(jiān)測

軟土地基橋梁隧道工程的施工要求高、難度大，為克服現(xiàn)場不良地質(zhì)的限制，有關(guān)人員在軟土地基施工中應做好施工監(jiān)測，全過程監(jiān)測施工情況。在監(jiān)測到了相應的指標后，相關(guān)人員還需準確預報施工沉降，盡早介入工程措施，將沉降量控制在正常標準，必要情況下在恰當?shù)奈恢冒惭b沉降板。

橋梁施工中有關(guān)人員應做好穩(wěn)定性檢測，借助專業(yè)儀器測定邊樁平面情況、土壤地表隆起現(xiàn)象。檢測期間每一段道路的縱向均以100～200 m的長度設置檢測斷面，在橋梁路口應設置2條或者3條檢測斷面，利用先進的儀器進行檢測，如穩(wěn)定性指標不符合要求，有關(guān)人員需根據(jù)實際情況來處理。

4.2 加大施工勘測、塌方預防力度

軟土地基橋梁隧道工程中面臨的地質(zhì)問題較為突出，這是影響現(xiàn)場施工質(zhì)量及安全問題的重要因素。為有效減少施工問題，有關(guān)人員必須注重勘測工作，全面、準確地了解現(xiàn)場的地質(zhì)、水文等情況。

橋梁施工之前有關(guān)人員需勘察項目所在地的水文地質(zhì)情況，不同參與方之間應加強合作，共享與項目有關(guān)的資料。在獲取了完整、準確的勘察資料后，設計人員與施工人員、監(jiān)理人員等充分溝通，優(yōu)化施工方案，在方案中清晰指出項目的技術(shù)類型、施工流程、資源調(diào)配、安全防護等，確保方案中的各個細節(jié)與水文地質(zhì)勘測結(jié)果相一致。

4.3 加強排水施工

針對橋梁隧道這一復雜任務，除了需進行必要的結(jié)構(gòu)加固，在現(xiàn)場也需要進行排水工作，否則可能因水體的浸透而增大結(jié)構(gòu)風險?？紤]到橋梁隧道工程中水體的影響，在排水施工中應堅持防、排和截水。

由于地基為軟土地基條件，其硬度相對較小、承載力較差，含水量偏低，在排水過程中需與供水措施相結(jié)合，以保障排水效果。有關(guān)人員在制定排水方案時，需根據(jù)前期的地質(zhì)調(diào)研結(jié)果，在工程現(xiàn)場的指定區(qū)域布設排水設施，以滿足高效、充分排水的需求。

4.4 加強膠結(jié)處理技術(shù)

膠結(jié)處理技術(shù)為軟土地基工程中較為常用的方式，具體的施工中有關(guān)人員需依據(jù)橋梁隧道結(jié)構(gòu)需求，選擇高性能膠結(jié)材料，發(fā)揮該材料的性能優(yōu)勢。目前的技術(shù)條件下，混凝土為比較典型的膠結(jié)材料，在結(jié)構(gòu)施工期間有關(guān)人員需合理采用混凝土攪拌樁、砂漿法，以充分利用混凝土。如工程現(xiàn)場的含水率較高，可利用混凝土攪拌樁，實現(xiàn)抗剪，但在此過程中應控制水泥用量。軟土地基處理中如采用砂漿法，就是要向地基灌注膠結(jié)物質(zhì)，使地基呈現(xiàn)良好的膠結(jié)性能，改善地基條件。

5 結(jié)束語

當前的橋梁隧道工程必須注重軟土地基的處理，相關(guān)人員需根據(jù)地基特點，合理選擇施工技術(shù)，改善地基條件，提高橋梁隧道的結(jié)構(gòu)性能。未來的橋梁隧道施工中相關(guān)人員需結(jié)合技術(shù)現(xiàn)狀，繼續(xù)創(chuàng)新技術(shù)形式，加強施工管理。

參考文獻

[1] 萬顏暢.軟土地基橋梁隧道施工技術(shù)及改進措施分析[J].工程技術(shù)研究，2022，7（5）：79-81.

[2] 荀賀健.公路橋梁隧道軟土地基處理對策分析[J].四川建材，2020，46（5）：61.

[3] 劉健美.深厚軟土地基加固范圍對盾構(gòu)隧道受力變形的影響[J].施工技術(shù)，2020，49（7）：33-36.

[4] 孫鐵軼.軟土地基對橋梁隧道施工產(chǎn)生的危害及處理分析[J].運輸經(jīng)理世界，2021（30）：85-87.

[5] 王金.基于軟土地基的橋梁隧道施工技術(shù)研究[J].綠色環(huán)保建材，2020（5）：107-108.