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来源：职称驿站所属分类：交通运输论文 发布时间：2011-05-04浏览：46次
摘要：公路小桥涵下软土处理是否得当，将直接影响到构造物的稳定及路面行车安全。本文从软土的鉴别、处理顺序、考虑因素、处理方法的选择及施工等五个方面对小桥涵下软土的处理进行了分析说明。
关键词：小桥涵；软土；处理
软土是第四纪全新世以来，在静水或缓慢流水环境下沉积，并经过长期生物化学作用而形成的天然含水量大、压缩性高、承载力低、透水性差的一种软塑到流塑状态的饱和粘性土层。它主要包括内陆湖塘盆地、江河海洋沿岸和山间洼地沉积的各种淤泥和淤泥质粘性土，其所含直径小于0.075mm的颗粒一般占土样重量的50%以上。软土常因生物化学作用含有较多的有机质，其天然含水量W≥WL液限，天然孔隙比e≥1.0。当天然孔隙比e>1.5时称为淤泥，1.0≤e≤1.5时称为淤泥质土。工程上一般将淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土、杂填土和饱和含水黏性土统称为软土。
软土作为地基，其变形稳定的时间长。在自然界可保持潜液态，一经扰动很容易破坏其结构而流动，在干燥时体积收缩很大，有时可达50%~90%。因此软土的主要工程地质问题是地基沉降和稳定性。除淤泥和淤泥质粘土外，一般软土可作天然地基。
一、小桥涵下软土处理不当遗留的工程隐患
小桥涵作用在软土上必然引起软土沉降。在高速公路小桥、涵洞或箱型通道中，其工后沉降的允许值为小于或等于20cm；若超过该值，应对基底进行沉降技术处理。此外，因不均匀沉降及土的偏压和动载影响，使小桥涵产生倾斜或侧移，将影响构造物的稳定。
1、小桥涵与相邻路堤沉降量不相等时，二者表面衔接处易产生“错台”或“驼峰”，路面不平整，影响行车舒适性和行车安全，若涵洞或通道下沉过大，导致涵洞内长期积水、淤塞或破坏，失去排水或通行功能。如近几年在修建高速公路时，时常发生地方村民干扰施工，这往往是因为涵洞积水、淤塞，影响农田灌溉和人车通行等矛盾所致。
2、由于构造物台后填土偏压作用，土压引起地基变位的同时，构造物也变位，路堤对桥台产生纵向推挤，使桥台变形、移位，结果使桥梁脱离支承，伸缩装置损伤，甚至上部构造顶紧台背，使梁产生压曲导致破坏。检查高速公路施工现场，常常发现小桥涵于施工完成时，即发生台帽下肋身断裂。分析其原因是小桥涵下有较厚的软土层，软土处理不当或预压时间不够，先期沉降未完成即行施工造成的。
可见小桥涵下软土处理应十分慎重。软土处理的基本方法，一般有振密挤密法、排水固结法、置换法、加筋法、胶结法等，这些方法都是多年以来的有效方法。值得注意的是，很多软土处理的方法效果多样。例如碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重作用；石灰桩又挤密又吸水，吸水后又进一步挤密等。因此，采用一种处理方法可能具有多种处理效果。在选择软土处理方法之前，首先必须弄清楚软土的类别。
二、软土鉴别及分类
我国软土分布广、种类多，正确认识软土性质，并对其进行科学鉴别与分类，对工程建设有着重要意义。但是国内外对软土没有过统一的标准，即使国内各部门之间的标准也不尽相同。在总结大量经验的基础上，交通部1996年颁布《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017-96）规定：
1）外观以灰色为主、十字板剪切强度小于35Kpa细粘土；
2）天然含水量大于或等于35%或液限；
3）天然孔隙比大于或等于1.0。
三项指标判定细粒土是否为软土。
因此在鉴别公路工程土类是否为软土时，首先必须确认统一的标准；其次进行土类三顶指标判断，只要有两项指标符合要求即可确认为软土。
三、软土处理顺序
同处理其它任何问题一样，软土处理必须遵循一定的规律。合理的顺序使工作展开有条不紊，方向明确。
1、施工前对怀疑是软土的地段，先采用挖探、触探与钻探等综合勘探手段，比对查明土层在天然结构状态下土的物理、力学性质，地下、地上水位情况，地质层次，软层分布长度、宽度、深度，并进行挖沟排水、降水、引水出路基范围的工作，让软土段晾晒。
2、对施工图纸中小桥涵基底有承载力要求的进行地质普探，先分类出需进行人工地基处理的小桥涵。应充分采用静力触探测定小桥涵位基底设计标高处的地基实际承载力，探明基底以下承载力满足设计要求的深度（不超过3m），并取样进行软土三项指标试验，判明是否为软土，有无受振液化的可能。
3、根据勘探及试验结果，初步判定软土层对小桥涵沉降及稳定影响程度，根据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》及以往工程经验，考虑本单位的机械设备、当地的建筑材料、本工程的工期要求等因素，提出多种可行处理方案，并对各种可行方案进行技术、经济、进度等方面的比较分析，考虑环境要求，拟定一种或几种地基处理方法，并进行施工方案设计。
4、根据设计方案现场修筑试验段，并对其稳定或沉降情况进行观测。根据观测结果，比较方案优劣，或对原来的处理方案进行必要的修正、补充或者变更，最后确定方案进行正式施工。
实践表明这是比较恰当的软土处理顺序。
四、选择软土处理方法时应考虑的因素
软土的种类多，形成因素复杂，处理软土时需考虑的因素也较多。一般应从以下三个方面考虑。
1．地基构成
1）软土层的厚度。当软土层浅薄时，沉降量少，滑动破坏危险性小。对一般软土质可采用简单的表层处理，对淤泥及淤泥质土和重要构造物基础可采用挖除换填；当软土层较厚时，根据土质和处理目的，采用表层处理与其它方法并用；当软土层很厚时，采用竖向排水井（包括沙井和塑料排水板）或砂子加实桩。全层处理既困难又不经济，加载预压效果也不大，此时只需处理到适当深度即可，可采用CFG桩、旋喷桩、振冲碎石桩等复合地基处理方法。
2）夹层有排水层（砂层）的软土层，厚度较薄（3~4m）的情况，缩短固结排水距离，加速沉降，能充分获得由固结产生的附加强度，所以不必采用竖向排水井或砂子加实桩，仅作表层处理或先期填土预压即可。
3）软土层厚又无排水层（砂层）的情况，用竖向排水井（包括沙井和塑料排水板）作沉降处理，用反压护道、砂子加实桩或灰桩作稳定处理较好。[!--empirenews.page--]
4）砂层在浅层上有厚的堆积（4m以上）的软弱粘土层的情况，仅需作沉降处理。方法为竖向排水井（包括沙井和塑料排水板）、填土预压等。大气加载法和降低地下水位法可以消除上部砂层的浮力，从而增大其荷重的压密作用，对这类成层地基有效，但作为改良填土地基则不经济。
2．运输条件
确定合适的运输路线，考察运输路线路况、弯道及宽度是否满足材料、机械设备进场要求。
3．施工条件
1）工期。工期是选定软土处理方法非常重要的因素。因受征地及雨季、进场等因素影响，工期往往是工程的控制因素，软土施工方案的选择往往受施工工期控制。填土与构造物施工顺序也往往由工期决定。原则上应按照工程确定的工期选定处理方法，并进行包括经济性在内的研讨。
2）材料。材料采集的难易程度及其经济性是选定软土处理方法时必须考虑的重点，特点应研讨与材料关系密切的下列几种施工方法：
①砂垫层法。如采用山砂代替透水性好的河砂做砂垫层，会恶化覆盖层的透水性，宜在砂垫层内设置暗沟予以改善。
②挖掘置换法。在地下水位以下回填优质粗砂，应考虑优质粗砂的采集和被置换土的弃土场地。
③反压护道。增加必要的填土土源和占地。
④竖向排水井法。当地砂源丰富时，常用砂井；反之，当用砂困难时，常用塑料排水板替代砂井。
3）施工场地。许多方案受施工场地的限制，施工机械无法展开工作或使用不经济而淘汰，因此考虑方案时，要保证施工机械进场且在工地上有足够的工作面。
4）施工深度。换土的合适深度。用人工挖掘时为3m，用填土自重强制置换或爆破强制置换时为7~10m。竖向排水井法、砂子加实桩法等的施工深度为20~40m。超过以上深度则对应的施工方法不经济。
5）对周围环境的影响。施工时的振动噪音，四周地基的扰动，地下水的变化，排出的淤泥对农田及鱼塘影响，或因使用药液对地下水的污染等，在选定方案时应作深入的研究。
五、小桥涵下软土处理方法选择
小桥涵下软土因受构造物和周围填土的共同作用产生变形，故其处理不应仅着眼于软土，应充分考虑软土、构造物基础及上部构造的相互影响，采取软土处理、结构措施及轻型填料等相结合的综合办法来解决软土变形和稳定性问题。
1．常用软土处理方法的分类与加固机理
软土处理方法的分类有很多种，一般按地基处理的作用机理进行的分类方法较为妥当，它体现了各种处理方法的主要特点。
1）振密挤密法是采用一定外部手段，通过振动、挤压使地基上土体孔隙减小、强度提高，达到地基处理的目的。如抛石挤淤、表层压实法、强夯法、振冲挤密法、砂桩法、爆破法等。常用于解决厚度不深的淤泥、淤泥质软土。
2）排水固结法是由排水系统和加压系统两个主要部分组合而成的。排水系统是在天然地基中设置竖向排水体（如普通砂井、袋装砂井、塑料排水板等）及水平排水体（如砂垫层等），用以改善地基原有的天然排水系统的边界条件，增加孔隙水排出路径，缩短排水距离，从而加速地基土的排水固结进程；加压系统是为地基提供必要的固结压力，有堆载法、真空法、降低地下水位法、电渗法及联合法等。该方法适用于淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和黏性土地基的沉降和稳定问题。
3）置换法。以砂、碎石、生石灰等材料置换软弱土体形成复合地基。如开挖置换法、振冲碎石桩法、石灰桩法、强夯置换法、CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）法。适用于淤泥、淤泥质土、粉土等软土处理。
4）加筋法。通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力构件等土工织物，利用织物的强度、韧性及与填土摩擦力，来增大土体的刚度和抗拉强度，提高地基稳定性和减少沉降。一般作为辅助其它施工法使用。
5）胶结法。在软弱土体内掺入水泥、水泥砂浆、石灰等物拌合形成复合地基。如注浆法、旋喷桩法、粉喷桩法、水泥搅拌桩法。适用于淤泥、淤泥质土、粉土、砂土、黏性土等软土处理。
2．常用软土处理的结构措施
除了采用合适的软土处理方法直接对软土地基进行加固外，经常也通过对结构物自身采取一定的措施来减小地基下沉和变形，大致有以下几种措施：
1）改变构造物的结构形式。采用整体性强、自重轻、刚度大、基底承载力要求低的钢筋砼箱型结构。
2）设置沉降缝，以减少不均匀沉降。
3）增设封闭圈梁以提高整体刚度。
4）调整基础埋深或改扩大基础为桩基。
5）基底采用短桩加土工布进行加固处理，或当填土高度较大时将涵洞改为大、中桥一跨通过软土。
3．换用轻型填料等
选用自重轻、强度大、耐久性良好的轻型填料，如泡沫苯乙烯、粉煤灰、水淬渣等作为填方和台背填料，可以减轻对构造物的作用力，大幅度减小地基下沉和变形，增加构造物和整体稳定性。此外，在不影响排水功能的前提下，还可以将构造物移位至前后较硬的地基上，或将预制场设在软土填方位置，既起堆载预压作用，又作上部结构制作厂。
至于选择何种方法，须根据实际工程具体分析，各种处理方法都有它的适用范围、局限性和优缺点，没有一种方法是万能的。小桥涵下软土处理过程中，一般不局限于单独使用一种处理方法，多数情况下可以采用两种或两种以上组合方法综合处理。对每一具体工程，应从工程规模、施工场地、地基因素、处理要求、填土高度、结构措施、工程费用及填料、机具等方面进行综合考虑，抓住影响软土的主要因素，采取针对性的处理方法，综合运用其它辅助方法，依据先简后繁、就地取材料的原则决定。
六、小桥涵下软土施工时应注意的问题
小桥涵下软土处理大都是隐蔽工程，而且大部分软土处理方法的加固效果，并不是施工结束后就能充分体现，需待作用一段时间后才逐步显示其是否达到处理目标，所以一项优良的工程必须在各施工环接中把好质量关，合理安排施工顺序和加强检测。在施工中应特别注意以下问题：
1、合理安排小桥涵的施工顺序。对于沉降量大、基底承载力要求高的小桥涵，在工期允许情况下，尽量安排在后期采用反开槽法施工，软土先期沉降未完成时不得进行小桥涵施工。[!--empirenews.page--]
2、小桥涵基底处理方法必须与前后路段的软基处理结合起来考虑。砂垫层需拉通设置，特别是构造物基底的排水层一定要延伸到软土垫层中，或者设横向排水盲沟；对应的小桥涵位应预先设置临时排水通道如圆管涵等。
3、基础开挖前应特别注意天气预报，天气好才许可开挖基础，开挖到位的基坑要立即组织基础施工，不得让基坑长时间外露，以免扰动地基或遭受雨水浸泡，降低地基承载力。
4、基底标高应设预高量。如10cm，横向按H/50（H为填土高度）设置预高，以免沉降后基底砂垫层不连续，小桥涵进出口排水不畅形成内涝。特别的人行通道更应重视。
5、加强沉降和位移观测，做好资料的记录和整理，总结施工经验，为以后处理相关工程提供借鉴。
小桥涵下软土处理方法很多，关键在于识别软土的特性后如何进行针对性和综合性处理，重点在软土、构造物、填料甚至动载相互作用的处理中找出对软土影响的关键因素，综合考虑工期、经济等其它条件进行方案选择，并在施工中注意控制好每一环节。
参考文献：
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[4]刘玉卓.公路工程软土处理[M].北京：人民交通出版社，2003.
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[6]龚晓南.刘松玉等.地基处理理论与技术进展[C].第10届全国地基处理学术讨论会论文集南京:东南大学出版社,2008
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《公路小桥涵下软土地基的处理》
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文章名称： 公路小桥涵下软土地基的处理
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