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摘要:隧道是道路桥梁工程中的重要组成部分,在交通拥堵的区域会建设地下隧道用以舒缓交通压力,在山区等复杂地形下会开辟隧道用以缩短交通直线距离,而道路桥梁工程作为社会出行、贸易的重要保障设施,需要在各种施工条件下开展,其中软土地基隧洞施工是道路桥梁工程施工中不可或缺的内容,受软土特性影响,在软土条件下进行隧道建设必须采取多种施工技术手段,才能够保证隧道施工的顺利进行,避免施工现场安全事故的发生,相关技术人员应积极改进软土地基条件下的道路桥梁隧道施工技术,进一步提升道路桥梁隧道施工过程中的安全保证,为国家交通建设事业贡献力量。
关键词:道路桥梁;隧道;软土地基;处理措施
1软土地基特点
软土地基是一种特殊的地基类型,其特点包括土壤致密度较低和颗粒形态中存在较大的裂隙。这种现象在含水量较大的低洼地区尤为常见。由于软土地基的这些特性,其土质通常含有较高的水分,导致地基处于一种不稳定的暂停状态。如果不对这种状态进行适当的处理,地基沉降的问题就可能随之而来,这对施工结构的安全构成了严重的威胁。
为了防止桥隧结构因软土地基问题而遭受损坏,甚至发生严重的安全事故,必须对施工方案进行细致的调整和完善。软土地基的另一重要特性是其高灵敏度,这意味着一旦地基遭受破坏,应力将会经历不可逆的强度衰减。因此,对于软土地基的处理不仅需要解决其物理性质的问题,还要考虑到其对结构稳定性的长远影响。通过采取适当的工程措施,可以有效地提高软土地基的稳定性,确保施工安全并延长结构的使用寿命。
2软土地基形成的主要原因
(1)地形地貌。一些地势低洼、土壤松软、地势不平坦的地区,由于地下水位较高,再加上土壤中含有较多的水分,就会导致软土地基形成。例如,一些河道周围的土地,由于地势低洼,地下水位过高,导致软土地基中的水分被吸收,从而使土壤变得松软,出现塌陷和裂缝等现象。(2)人为因素。在道路桥梁隧道工程施工过程中,如果道路桥梁建设人员没有选择合适的施工方法,或者在进行道路桥梁隧道施工时,没有按照相关要求进行施工,就会导致软土地基中的水分过多,从而使道路桥梁路基发生沉降现象。(3)气候条件。由于受到气候条件的影响,例如降雨、风力等因素都会影响道路桥梁建设的质量。如果道路桥梁建设工程选择在一个比较潮湿的地区进行施工,就会导致软土地基中的水分过多,从而使软弱地基的承载能力下降。
3道路桥梁隧道软土地基处理措施
3.1超前预支护
超前预支护主要分为管棚支护、超前小导管支护、高压旋喷支护等。通过超前预支护技术的应用,能够有效控制施工面周边的土体稳定性,为后续的施工开展奠定基础,保障施工现场的安全。首先,管棚支护是使用钢管和钢格栅组成的梁式结构对施工面进行支护,在施工过程中会因对土体的不断掘进而破坏土体的受力结构,管棚支护能够吸收、反射开挖过程中因开挖方式产生的冲击波和气体,避免土体受力结构被进一步破坏。同时,管棚支护还会向周边土体进行注浆,通过浆液与土体的融合,能够使施工面周边土体固结,提高土体的稳定性,进而保证隧道开挖施工的顺利进行。其次,超前小导管的施工原理与管棚支护类似,但超前小导管支护技术所采用的钢花管较小,一般用壁厚5mm、直径42mm、长度不超过6m的钢管制成,因此,超前小导管支护技术能够在较为狭小的施工面中使用,极大提升支护技术的应用灵活性,使得超前小导管支护技术成为当前隧道施工过程中超前支护的主要选择之一。最后,高压旋喷支护是以浆料为主要施工材料,通过高压喷浆设备,将土层击穿,使浆料能够注入土层深处,并通过浆料自身的渗透与土层有效融合,从而提高施工面周边土体的稳定性。
3.2预加固
在预加固施工中,地面注浆是一种常见的施工方法。这种方法通常分为两种类型:地表注浆材料和洞中钻孔注浆材料。地表注浆材料主要应用于含有较大砂量的不同土质部位。在使用这种材料时,需要注意解决泥浆问题,以确保注浆效果的有效性。另一种类型是洞中钻孔注浆材料。这种材料通过先进设备向洞道内灌注,灌注的胶状材料在固化后能够显著提高巷道围岩的硬度。这种方法的关键在于利用先进的设备和技术,确保胶状材料能够有效地填充洞道,从而达到提高围岩硬度的目的。
3.3强夯法
强夯法是道路桥梁隧道施工中处理软弱地基的一项有效技术。该技术通过利用重锤或振动夯实设备,对软弱地基进行夯实作业,提高地基的密实度和承载能力。在强夯法技术使用时应注意以下几点要求。
首先,夯实设备的选择是强夯法中的关键步骤。常见的夯实设备包括重锤式夯实机和振动夯实机。重锤式夯实机通过提升和释放重锤,使其自由落下并施加冲击力,从而实现地基的夯实。振动夯实机则利用振动力在地基中形成往复振动,使地基颗粒重新排列并提高地基的密实度。夯实设备的选择应根据地基类型、软弱程度和工程要求进行合理的评估和选择。其次,夯击能量是强夯法中重要的技术参数之一。夯击能量的大小与夯实效果直接相关。夯击能量的选取应综合考虑地基的土质特性、软弱程度和设计要求等因素。通常夯击能量的范围可在1 000~2 000 J/击之间,或夯击次数在40~60击/分钟之间。再次,夯击频率也是强夯法中需要考虑的重要参数。在实际施工中,一般的夯击频率可在500~800次/分钟之间进行调整。最后,夯实桩的布设密度取决于地基的软弱程度和设计要求。一般情况下,桩的间距可在1~3m之间。具体的布设密度和间距需要根据工程设计和地基情况进行合理确定。通过强夯法,可以使软土地基中存在的软弱土层得到有效的处理,从而提高软基处理效果。
3.4地基换填技术
在桥梁隧道工程中,针对软土地基的换填处理是关键环节之一。这一处理技术的核心目的是确保地基具备足够的强度和承载能力,从而提升整个桥梁隧道的力学性能。为了实现这一目标,换填方案的设计必须基于详细的土质勘查和土壤质量检测报告,以确保方案与施工现场的具体条件相匹配。
施工单位在实施换填作业时,必须确保所使用的材料满足特定的性能要求。换填材料到达施工现场后,应立即进行采样和检验,以确保其力学性能符合标准,从而增强地基的基础质量。在施工过程中,若发现不符合标准的土质层,应立即进行更换,通常采用砂石、碎石等稳定性较强的材料进行换填。完成换填后,还需对土质层进行压实处理,并通过灌砂法检验其压实度,以确保施工质量。
3.5强化施工现场监测
软土地基条件下进行隧道施工会严重受软土孔隙比大、压缩比大的特点影响,在施工过程中若发生较严重的沉降问题,会导致隧道施工错误,甚至诱发施工安全事故。因此,必须强化施工现场的沉降监测。
沉降监测应在监测区域设置观测物,在施工面标示观测点,监测时只需观察观测点与观测物便能达成观测目的,但我国隧道的平均长度约为3 000m, 隧道施工过程中应将施工面以每100~200m为一段,分为若干观测段,然后设置观测点和观测物。通过沉降监测能够进一步验证技术人员的数据分析正确性,保证施工现场的安全。
结论
软土地基隧道施工是交通工程建设工作中的重要工作内容,施工人员必须掌握软土地基条件下的隧道施工特点,消除软土地质特性对隧道施工效率的影响,避免施工过程中安全事故的发生,实现“建设交通强国”的最终目标。
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