浅谈常用的桥涵地基处理方法

[关键词] 桥涵 地基承载力 地基处理 方法 加固 

　　当地基的容许承载力达不到桥涵基底的设计应力时，就需要做相应的地基处理。地基处理就是按照上部结构对地基的要求，进而对地基进行必要的加固或改良，提高地基土的承载力，保证地基的稳定性，减少桥涵的沉降或不均匀沉降。 

　　在我国，60%以上的黄土地区为湿陷性黄土，湿陷性黄土地区桥涵建筑物应根据湿陷性黄土的等级、水流特性，采取相应的地基处理措施满足基础沉降控制的要求，进而消除湿陷性黄土的湿陷性，提高抗液化能力等。一般情况下常用的人工地基处理方法有换土垫层法、夯实地基法、挤密桩施工法、深层密实法等方法。下面对这几种地基处理的方法做进一步的阐述。 

　　1、换土垫层法 

　　当桥涵基础下的持力层比较软弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换土垫层法来处理软弱地基从而提高地基承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。此法是先将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去，然后回填强度较高、压缩性较低，并且没有侵蚀性的材料，如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、矿渣等，再分层夯实后作为地基的持力层。适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。 

　　换土垫层法按其回填的材料可分为灰土垫层换填法和砂石垫层换填法 

　　（1）灰土垫层换填法 

　　灰土垫层换填法是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，用按一定体积比配合的石灰和黏性土拌合均匀后（一般采用3:7比例的灰土换填），在最优含水量情况下分层回填夯实或压实而成。适合于地下水位较低，基槽经常处于较干燥状态下的一般黏性土地基的加固。 

　　（2）砂石垫层换填法 

　　砂石垫层换填法是将基础下面一定厚度软弱土层挖除，然后用强度较大的砂或碎石等回填（一般采用1:2比例的砂石换填），并经分层夯实至密实，作为地基的持力层，以起到提高地基承载力，减少沉降，加速软弱土层排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩等作用。 

　　2、夯实地基法 

　　夯实地基法一般分为重锤夯实法和强夯法两种 

　　（1）重锤夯实法 

　　利用重锤从高空自由下落时产生的冲击能使地面下一定深度内土层达到密实状态的地基处理方法。有效夯实深度取决于锤重、锤底直径、落距和土类。重锤夯实法可以提高地基承载力、消除湿陷性地基的湿陷现象。从而使地基得到加固。适用于处理高于地下水位0.8m以上稍湿的黏性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土地基的加固处理。 

　　（2）强夯法 

　　强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯法主要用来提高土的强度，减少压缩性，改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。对饱和粘性土宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。 

　　强夯法处理湿陷性黄土，不仅能够消除黄土的湿陷性，还能提高地基承载力，是一种既经济实惠又便于施工的地基处理方法。强夯法又叫动力固结法，是将重锤(一般100kN～400kN)从高处自由落下(一般为6m～40m),给地基以冲击能和振动，对地基反复进行强力夯实的地基处理方法。强夯法不仅能提高地基的强度，降低其压缩性，而且还能改善其抵抗液化的能力和消除黄土的湿陷性。它适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、粉土、湿陷性黄土及填土地基等的深层加固。 强夯法处理时，宽度应超出基础边缘的尺寸为：圆形夯底面的直径或方形夯底面的边长。 

　　 强夯所产生的振动和噪声很大，对周围建筑物和其他设施有影响，在城市中心不宜采用，必要时应采取挖防震沟（沟深要超过建筑物基础深）等防震，隔振措施。 

　　挤密桩施工法分为灰土挤密桩法、砂石桩法、水泥粉煤灰碎石桩法 

　　（1）灰土挤密桩法 

　　 灰土挤密桩法是利用锤击将钢管打入土中，侧向挤密土体形成桩孔，将管拔出后，在桩孔中分层回填2：8或3：7灰土并夯实而成，与桩间土共同组成复合地基以承受上部荷载，以提高地基的承载力或水稳性。于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理的深度为5～15m。当用来消除地基土的湿陷性时，宜采用土挤密桩法；当用来提高地基土的承载力或增强其水稳定性时，宜采用灰土挤密桩法；当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时，不宜采用这种方法。灰土挤密桩法和土挤密桩法在消除土的湿陷性和减少渗透性方面效果基本相同，土挤密桩法地基的承载力和水稳定性不及灰土挤密桩法。 

　　（2）砂石桩法 

　　砂桩法和砂石桩法统称砂石桩法，是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将砂或砂卵石（或砾石、碎石）挤压入土孔中，形成大直径的由砂或砂卵（碎）石所构成的密实桩体。适用于挤密松散砂土、素填土和杂填土等地基，起到挤密周围土层、增加地基承载力的作用。 

　　砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基，提高地基的承载力和降低压缩性，也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理，使砂石桩与软粘土构成复合地基，加速软土的排水固结，提高地基承载力。 

　　（3）水泥粉煤灰碎石桩法 

　　水泥粉煤灰碎石桩法用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。基础和桩顶之间需设置一定厚度的褥垫层，保证桩、土共同承担荷载形成复合地基。该法适用于条基、独立基础、箱基、筏基，可用来提高地基承载力和减少变形。对可液化地基，可采用碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩多桩型复合地基，达到消除地基土的液化和提高承载力的目的。水泥粉煤灰碎石桩是近年发展起来的处理软弱地基的一种新方法。它是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌合后制成的具有一定强度的桩体。 

　　4、深层密实法 

　　（1）深层密实法分为振冲法和水泥土搅拌法 

　　振冲法 

　　振冲法，又称振动水冲法，是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵，通过喷嘴喷射高压水流成孔，然后分批填以砂石骨料，借振冲器的水平及垂直振动，振密填料，形成的砂石桩体与原地基构成复合地基，以提高地基的承载力，减少地基的沉降和沉降差的一种快速、经济有效的加固方法。振冲桩适用于加固松散的砂土地基。 

　　振冲法又分加填料和不加填料。 

　　①加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。 

　　②不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力，减少地基沉降量，还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。 

　　（2）水泥土搅拌法 

　　水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。若需采用时必须通过试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30%（黄土含水量小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用于法。连续搭接的水泥搅拌桩可作为基坑的止水帷幕，受其搅拌能力的限制，该法在地基承载力大于140kPa的粘性土和粉土地基中的应用有一定难度。 

　　水泥土搅拌法又分为浆液深层搅拌法（简称湿法）和粉体喷搅法（简称干法）。 

　　①深层搅拌法是利用水泥浆做固化剂，采用深层搅拌机在地基深部就地将软土和固化剂充分拌和，利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应，使之凝结成具有整体性、水稳性好和较高强度的水泥加固体，与天然地基形成复合地基。 深层搅拌法适于加固较深、较厚的淤泥，淤泥质土、粉土和承载力不大于0.12MPa的饱和黏土和软黏土、沼泽地带的泥炭土等地基。 

　　②粉体喷搅法是在软土地基中输入粉土加固料，通过和原位地基土的强制搅拌混合，使地基土和加固料之间发生固结、水化等一系列反应，在短时间内形成稳定的固结土，从而提高了地基强度。 

　　以上简单介绍了一些常用的桥涵地基处理的方法，在选择地基处理方法时，应综合考虑场地工程地质和水文地质的条件、桥涵对地基的要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境的条件、材料供应情况、施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。 

　　参考文献： 

　　[1]《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1-2005）中国铁道出版社出版发行. 

　　[2]《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB 10002.5-2005）中国铁道出版社出版发行. 

　　[3]《建筑地基处理技术规范》(JGJ79―2002)中国建筑工业出版社出版发行.