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摘要:我国国土资源辽阔,地质结构复杂,在沿海或者内陆湖边和沿河地带,分布着大量的淤泥质软土。软土地基是一种不良地基,在软土地基上进行公路道路工程的施工,如果不采取相对应的处理措施,很容易发生路基失稳以及沉降量难以控制的现象,严重影响到公路道路工程的使用寿命和安全性能。因此,如何对软土地基进行加固处理,使其满足工程建设的需求,成为了工程质量控制要解决的一个重大问题。
关键词:公路工程;软基处理;应用
中图分类号:X734文献标识码: A
一、軟土地基的特性
(一)软土地基对外部荷载的敏感程度高
外部荷载对于软土地基的作用主要表现在土层的形态变化上,在没有受到外力作用时软土层的形态不会因为自身结构的问题发生变化,然而一旦感受到外部荷载的压迫,由于软土层的耐受强度比较低,就会导致其结构形态发生不可逆的转变,从而产生土层向一侧坍塌、土层整体下陷或者土层中部倾颓四周凸起的现象。
(二)软土地基具有较强的抗渗透能力
评定一个土层的土质是否适宜道路工程建设,该土层的透水性能是一个重要的技术指标。软土的透水性能普遍都比较弱,一般而言,其纵向渗透系数都在100上下,极度不利于土中水的纵向渗透。此外,在公路工程施工时,因为软土中的孔隙体积较大,导致其受道路荷载的压缩空间比较大,地基沉降系数比较高,使得公路施工中等待沉降的时间大大延长。
(三)软土地基的可塑性比较强
依据实验室对软土地基可塑性的试验结果可知,软土地基对外部荷载的承受能力有一个明显的临界点。当外部荷载小于临界点的压力时,软土地基的体积变化情况一直保持在一个比较平缓的状态;一旦外部荷载超过了临界点对应的压力,软土地基就会急剧发生压缩变形现象,即使将压力逐渐减小到临界点范围以下,软土地基的体积也无法恢复到原来的水平。由此可见,软土与重塑土不同的是,由于软土颗粒间的孔隙比较多,空隙的体积比较大,在相同的外部荷载下,软土颗粒间会形成紧密的粘合状态,从而导致软土地基的密度减小变得更加困难。
二、公路工程中软土地基的处理方法
(一)换填法
换填法也被称作垫层法。即挖去地基上部无法满足建设要求的软土层,换填灰土、素土或者砂、碎石、矿渣等具有高强度高、低压缩性的材料,并将其夯实做成垫层的一种软基处理方法。采取这种方法可以有效的提升地基土层承受荷载的能力,解决地基沉降量过大的问题。与其他处理软土地基的方法相比,换填法最大的优势在于简便易行,然而其适用范围也是有限的。当软土地基的深度不超过3m时,换填法是一种非常使用的软基处理方法,但是一旦原软土地基的深度超过了3m,再使用换填法就违背了经济实用的原则,会消耗大量的工程费用。
(二)夯实法
当软土地基主要是由碎石土、粉土、砂土、或者低饱和度的粘土、杂填土等组成时,可以考虑采用夯实法进行软基处理。夯实法的作用原理是利用机械物理碾压的方法把表层地基土压密,或利用强夯产生的夯击冲能在地基中产生剧烈的动应力,促使土基固结压实。利用夯实法进行软基处理时,需要将重锤起重至一定的高度,然后在自重作用下自由下落,对地基进行反复夯打,以达到提高软土地基强度、降低其压缩性能的目的。一般而言,夯实法的夯实深度最深可以达到1.2m。当使用重锤进行夯击时,尤其要注意土基的含水量。只有在土的最优含水量条件下,使用夯实法才能得到最佳的夯实效果。
(三)固化法
所谓固化法处理软基,就是利用化学溶液或胶结剂的化学性质,采取灌入或拌合加固的方法使其与软土地基充分融合,通过一系列的物理化学反应实现加固软基目的的一种处理方法。固化法的主要工作原理是通过将水泥、水玻璃、纸浆液或丙烯酸氨纸浆液等胶结材料充填于孔隙体中,以增加软土颗粒间的粘结力,进而提高软土的强度和坑压能力。经过固化法处理的地基一般都具有很高的强度和较低的渗水性能。根据所使用的方法不同,可以将固化法具体划分为压力灌浆法、旋喷法及深层搅拌法等几种。在实际的软基处理工程案例中,粉体喷射搅拌桩(即粉喷桩)法取得了普遍的应用,它是以水泥粉或者生石灰粉等粉体材料作为材料,通过空压机制造风源,把水泥粉或者是石灰粉等加固材料呈雾状的喷入软土地基中,在钻头的搅拌作用下使其与软土地基土产生充分的接触,通过一系列的物理化学反应使地基硬结固化,形成具有一定强度和结构稳定性的地基。
(四)振实挤密法
在处理粉土、松砂、杂填土与湿陷黄土等类型的软土地基时,可以采用振实挤密法。振实挤密法的工作原理是通过振密或挤密,减少土体的孔隙,以达到提高其强度的目的。有时还可以在振动过程中回填灰土、素土或者砂、砾石等,使其与地基土构成复合地基,进一步增强地基承受荷载的能力。在具体操作过程中,需要先在软土地基中打入桩管,在桩管孔内填入相应的填充材料进行捣实。一般而言,使用振实挤密法处理软土地基时,其可处理地基的深度往往在5-20m之间。
三、公路工程软基处理技术的应用
(一)水泥搅拌桩在软基处理中的应用
1)加固原理:水泥搅拌桩是当前在地基加固中应用较为广泛的一种方法,按照其水泥水化的机理,将水泥最为固化剂,利用特制的搅拌机械,在地基深处将固化剂以及软土进行强制性搅拌,由固化剂和软土间所产生的一系列物理—化学反应,使软土硬结成具有整体性以及水稳性、一定强度的水泥加固土,从而使地基强度提高以及变形模量增大。
2)水泥搅拌桩施工流程为:测量定位→桩机就位→第一次下沉→水泥浆制备→提升注浆搅拌设计桩顶标高→第二次下沉、喷浆至设计桩顶标高→移动桩机,进行下一根桩的施工。施工参数:①水泥掺量为15%;②水灰比0.45~0.55,木质素掺量为水泥重量的0.2%;③提升速度控制在15cm/min左右。
3)应用水泥搅拌桩处理软基时的注意事项:
(1)搅拌桩成桩应均匀、持续、无缩径和断层,在提升喷浆过程中禁止断浆,特殊情况导致断浆应重新成桩施工;垂直度偏差不大于L/200(L为桩长),桩位偏差不得>50mm;成桩直径和桩长不得少于设计值。
(2)水泥搅拌桩施工前,必须查明并清除地上和浅层地下障碍物,并回填粘性土,给予以压实,不得回填杂填土或生活垃圾。
(3)严格控制水泥搅拌桩的施工速度,成桩过程应采取有效措施确保邻近建筑物、周边道路及管线的安全正常使用。
(二)预应力管桩在软基处理中的应用
1)施工应用流程:软基处理技术在预应力管桩施工阶段应用的具体流程如下:①将所有对工程施工可能有影响的垃圾或土层全部清除,对施工现场场地进行彻底的清扫,充分确保软土地层的平整,调动桩机在现场就位。②使用静力压入法将管桩的第一节桩部分压入软土层,并在第一部分上方将第二节桩部分吊起,二者水平重合、垂直确保一条直线。③进行两段的焊接,在焊接完毕后进行仔细的检查质量以及垂直度,在确认无误以后第二节桩部分就可以压入地下。④重复打桩直至达到规定要求即可完工,调动桩机至下一管桩施工位置就位。
2)应用预应力管桩技术处理软基时,施工中应注意的事项
(1)接桩工序。接桩工序通常利用端板焊接法实施。在焊接开始前要将两节管桩的焊接部位的锈迹和污渍清理干净,尽量确保横平竖直,将2根管桩接口处对齐,错位和弯曲指数较小。如果2根管桩之间连接间隙可见,使用厚度匹配的铁片插入缝隙处并焊接牢固。为有效防止节点弯曲等不良现象产生,焊接方式应为分层对称式。
(2)截桩工序。在将管桩完全沉入软土层后,仍有一部分如果露在外面,对其就要实施截桩工序。为达到冷却管桩与机械的目的,截桩时切割机一边切割,施工人员一边给切割部位浇水,防止由于温度过热对二者造成损坏。切割时全程使用机械截断,充分确保工程施工质量,一定要保持匀速,严禁使用其他方法将管桩切断。
结语
综上所述,由软土地基带来的一系列质量问题对于公路工程有一定的危害性,必须采取措施对其进行加固处理。在处理软土地基时,需要结合工程的实际情况,选择最恰当的方法进行处理,以满足工程项目的需求。
参考文献
[1]胡举印,樊祥英,樊祥磊.谈软基处理在公路工程施工中的应用[J].河南科技,2013,02:127+143.
[2]薛永江.浅谈高速公路工程施工中软基处理技术的应用[J].中国新技术新产品,2013,09:62.
[3]李彬.公路工程施工中软基的鉴别及处治[J].科技风,2010,13:173+175.
关键词:公路工程;软基处理;应用
中图分类号:X734文献标识码: A
一、軟土地基的特性
(一)软土地基对外部荷载的敏感程度高
外部荷载对于软土地基的作用主要表现在土层的形态变化上,在没有受到外力作用时软土层的形态不会因为自身结构的问题发生变化,然而一旦感受到外部荷载的压迫,由于软土层的耐受强度比较低,就会导致其结构形态发生不可逆的转变,从而产生土层向一侧坍塌、土层整体下陷或者土层中部倾颓四周凸起的现象。
(二)软土地基具有较强的抗渗透能力
评定一个土层的土质是否适宜道路工程建设,该土层的透水性能是一个重要的技术指标。软土的透水性能普遍都比较弱,一般而言,其纵向渗透系数都在100上下,极度不利于土中水的纵向渗透。此外,在公路工程施工时,因为软土中的孔隙体积较大,导致其受道路荷载的压缩空间比较大,地基沉降系数比较高,使得公路施工中等待沉降的时间大大延长。
(三)软土地基的可塑性比较强
依据实验室对软土地基可塑性的试验结果可知,软土地基对外部荷载的承受能力有一个明显的临界点。当外部荷载小于临界点的压力时,软土地基的体积变化情况一直保持在一个比较平缓的状态;一旦外部荷载超过了临界点对应的压力,软土地基就会急剧发生压缩变形现象,即使将压力逐渐减小到临界点范围以下,软土地基的体积也无法恢复到原来的水平。由此可见,软土与重塑土不同的是,由于软土颗粒间的孔隙比较多,空隙的体积比较大,在相同的外部荷载下,软土颗粒间会形成紧密的粘合状态,从而导致软土地基的密度减小变得更加困难。
二、公路工程中软土地基的处理方法
(一)换填法
换填法也被称作垫层法。即挖去地基上部无法满足建设要求的软土层,换填灰土、素土或者砂、碎石、矿渣等具有高强度高、低压缩性的材料,并将其夯实做成垫层的一种软基处理方法。采取这种方法可以有效的提升地基土层承受荷载的能力,解决地基沉降量过大的问题。与其他处理软土地基的方法相比,换填法最大的优势在于简便易行,然而其适用范围也是有限的。当软土地基的深度不超过3m时,换填法是一种非常使用的软基处理方法,但是一旦原软土地基的深度超过了3m,再使用换填法就违背了经济实用的原则,会消耗大量的工程费用。
(二)夯实法
当软土地基主要是由碎石土、粉土、砂土、或者低饱和度的粘土、杂填土等组成时,可以考虑采用夯实法进行软基处理。夯实法的作用原理是利用机械物理碾压的方法把表层地基土压密,或利用强夯产生的夯击冲能在地基中产生剧烈的动应力,促使土基固结压实。利用夯实法进行软基处理时,需要将重锤起重至一定的高度,然后在自重作用下自由下落,对地基进行反复夯打,以达到提高软土地基强度、降低其压缩性能的目的。一般而言,夯实法的夯实深度最深可以达到1.2m。当使用重锤进行夯击时,尤其要注意土基的含水量。只有在土的最优含水量条件下,使用夯实法才能得到最佳的夯实效果。
(三)固化法
所谓固化法处理软基,就是利用化学溶液或胶结剂的化学性质,采取灌入或拌合加固的方法使其与软土地基充分融合,通过一系列的物理化学反应实现加固软基目的的一种处理方法。固化法的主要工作原理是通过将水泥、水玻璃、纸浆液或丙烯酸氨纸浆液等胶结材料充填于孔隙体中,以增加软土颗粒间的粘结力,进而提高软土的强度和坑压能力。经过固化法处理的地基一般都具有很高的强度和较低的渗水性能。根据所使用的方法不同,可以将固化法具体划分为压力灌浆法、旋喷法及深层搅拌法等几种。在实际的软基处理工程案例中,粉体喷射搅拌桩(即粉喷桩)法取得了普遍的应用,它是以水泥粉或者生石灰粉等粉体材料作为材料,通过空压机制造风源,把水泥粉或者是石灰粉等加固材料呈雾状的喷入软土地基中,在钻头的搅拌作用下使其与软土地基土产生充分的接触,通过一系列的物理化学反应使地基硬结固化,形成具有一定强度和结构稳定性的地基。
(四)振实挤密法
在处理粉土、松砂、杂填土与湿陷黄土等类型的软土地基时,可以采用振实挤密法。振实挤密法的工作原理是通过振密或挤密,减少土体的孔隙,以达到提高其强度的目的。有时还可以在振动过程中回填灰土、素土或者砂、砾石等,使其与地基土构成复合地基,进一步增强地基承受荷载的能力。在具体操作过程中,需要先在软土地基中打入桩管,在桩管孔内填入相应的填充材料进行捣实。一般而言,使用振实挤密法处理软土地基时,其可处理地基的深度往往在5-20m之间。
三、公路工程软基处理技术的应用
(一)水泥搅拌桩在软基处理中的应用
1)加固原理:水泥搅拌桩是当前在地基加固中应用较为广泛的一种方法,按照其水泥水化的机理,将水泥最为固化剂,利用特制的搅拌机械,在地基深处将固化剂以及软土进行强制性搅拌,由固化剂和软土间所产生的一系列物理—化学反应,使软土硬结成具有整体性以及水稳性、一定强度的水泥加固土,从而使地基强度提高以及变形模量增大。
2)水泥搅拌桩施工流程为:测量定位→桩机就位→第一次下沉→水泥浆制备→提升注浆搅拌设计桩顶标高→第二次下沉、喷浆至设计桩顶标高→移动桩机,进行下一根桩的施工。施工参数:①水泥掺量为15%;②水灰比0.45~0.55,木质素掺量为水泥重量的0.2%;③提升速度控制在15cm/min左右。
3)应用水泥搅拌桩处理软基时的注意事项:
(1)搅拌桩成桩应均匀、持续、无缩径和断层,在提升喷浆过程中禁止断浆,特殊情况导致断浆应重新成桩施工;垂直度偏差不大于L/200(L为桩长),桩位偏差不得>50mm;成桩直径和桩长不得少于设计值。
(2)水泥搅拌桩施工前,必须查明并清除地上和浅层地下障碍物,并回填粘性土,给予以压实,不得回填杂填土或生活垃圾。
(3)严格控制水泥搅拌桩的施工速度,成桩过程应采取有效措施确保邻近建筑物、周边道路及管线的安全正常使用。
(二)预应力管桩在软基处理中的应用
1)施工应用流程:软基处理技术在预应力管桩施工阶段应用的具体流程如下:①将所有对工程施工可能有影响的垃圾或土层全部清除,对施工现场场地进行彻底的清扫,充分确保软土地层的平整,调动桩机在现场就位。②使用静力压入法将管桩的第一节桩部分压入软土层,并在第一部分上方将第二节桩部分吊起,二者水平重合、垂直确保一条直线。③进行两段的焊接,在焊接完毕后进行仔细的检查质量以及垂直度,在确认无误以后第二节桩部分就可以压入地下。④重复打桩直至达到规定要求即可完工,调动桩机至下一管桩施工位置就位。
2)应用预应力管桩技术处理软基时,施工中应注意的事项
(1)接桩工序。接桩工序通常利用端板焊接法实施。在焊接开始前要将两节管桩的焊接部位的锈迹和污渍清理干净,尽量确保横平竖直,将2根管桩接口处对齐,错位和弯曲指数较小。如果2根管桩之间连接间隙可见,使用厚度匹配的铁片插入缝隙处并焊接牢固。为有效防止节点弯曲等不良现象产生,焊接方式应为分层对称式。
(2)截桩工序。在将管桩完全沉入软土层后,仍有一部分如果露在外面,对其就要实施截桩工序。为达到冷却管桩与机械的目的,截桩时切割机一边切割,施工人员一边给切割部位浇水,防止由于温度过热对二者造成损坏。切割时全程使用机械截断,充分确保工程施工质量,一定要保持匀速,严禁使用其他方法将管桩切断。
结语
综上所述,由软土地基带来的一系列质量问题对于公路工程有一定的危害性,必须采取措施对其进行加固处理。在处理软土地基时,需要结合工程的实际情况,选择最恰当的方法进行处理,以满足工程项目的需求。
参考文献
[1]胡举印,樊祥英,樊祥磊.谈软基处理在公路工程施工中的应用[J].河南科技,2013,02:127+143.
[2]薛永江.浅谈高速公路工程施工中软基处理技术的应用[J].中国新技术新产品,2013,09:62.
[3]李彬.公路工程施工中软基的鉴别及处治[J].科技风,2010,13:173+175.