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摘要:市政道路是推动国家经济发展不可或缺的重要因素,因此必须保证其质量和实用性。近些年来,道路建设中有时会出现软土质的地基,而要保证软基的可用性,相关工作和技术人员必须有效采取特定的加固处理。不过在具体选择和实施软基加固技术时还须参考土壤环境、地面情况、道路承载力等因素根据具体的情况采用最合适的软基加固技术,最大化优化软土地的地基,保证道路地基的承载力达标。
关键词:道路施工;软基加固;技术探讨
1 软土地基的特点
1.1 土地易变形塌陷
对软土地基进行简单的处理后,在长时间的外界压力和重力的作用下,软土地会在一定程度上被压缩变形。如果在道路施工中,没有采取有效的软基加固施工技术,就会导致在道路使用过程中,出现软土流动的情况,导致路面出现坍塌的问题,影响道路工程的使用。
1.2 压缩性系数高,抗剪强度低
由于土地含水量多,空隙比大,造成土质松软,从而导致了土地压缩性强,抗压性弱。这种情况会使土地稳定性降低,极易出现地面塌陷的情况。施工单位若不及时对软体地基践行加固技术处理,必然会导致道路出现坍塌的情况,影响道路工程的使用。
1.3 软土地中含水量大,空隙比大
软土地基主要由粉土粒和黏土粒共同构成,二者表面分布大量负电荷,长时间的暴露会吸入大量的水蒸气,导致地基天然含水量明显较多,此外,含水量的增加,也会提升土壤孔隙的数量与大小,大幅度降低土质强度。
2 道路施工中的软基加固施工技术应用
2.1 换填技术
要加固软土质地基,首先可以进行表面的换填处理,该技术的具体步骤为:第一,将一定深度的软土挖出来;第二针对低价、压缩能力较低、资源丰富、不会被腐蚀、有特定强度且在其他方面表现稳定的原料进行分层和回填夯实处理,这些原料可以是砂石、碎石、石渣以及灰土等,这样处理后可以让换填的土层充当持力层,从而较大程度地改善地基的承载能力,减少其凹陷沉降的可能性,有效地避免道路路面发生膨胀和收缩。一般在淤泥、暗塘等等软土地浅层区域进行该技术处理。
2.2 现浇混凝土管桩技术加固软基
现浇混凝土管桩技术吸收了预应力混凝土管桩、振动沉管桩和振动沉模薄壁防渗墙等技术的优点,施工工艺简单,可操作性强,便于质量控制、监督,单桩承载力高而造价相对较低,该技术采取自动排土振动灌注而成管桩,具体步骤是依靠管腔上部锤头的振动力将内外双层套管所形成的环形腔体在活瓣桩靴的保护下打入预定的设计深度,在腔体内现场均匀浇注混凝土,之后振动拔管,在环形域中土体与外部的土体之间便形成混凝土管桩.为了保证桩与土共同承担荷载,并调整桩与桩间土之间竖向荷载和水平荷载的分担比例以及减少基础底面的应力集中问题,在桩顶设置褥垫层.具体为待管桩中混凝土达到设计强度后,在桩顶铺设一层砂石,并在砂石垫层中放置土工格栅,使桩间土与管桩共同发挥作用,从而形成现浇管桩复合地基。其优点有以下几点:
(1)桩基检测:现浇管桩是采用了小的应变、人工进行开挖的检测方法,测试的费用低,在工程的总造价中占了1%~2%。采用的是无损测试,所以检测的周期短,检测的范围广。粉喷桩则采用了钻探取芯和静载的方法,检测的费用高,在工程的总造价中占了3%~5%,检测的周期长,范围比较小,只能局部反映的工程质量。
(2)施工质量控制.现浇管桩:施工工艺简单,过程清晰,便于质量监督管理,可操作性强,混凝土现场质量易控制;粉喷桩:水泥灰量输送由高压气流控制,实际施工时,土层变化大,造成送灰压力不均匀,因而喷灰量分布不均匀,极易出现搅拌不均匀,局部固结差,施工隐蔽性强,现场质量监督管理困难。
(3)施工适用性.现浇管桩:属于刚性桩,桩身强度较高,可达到c20~c25,桩径可达1.5m,采用边振动边加压的沉管方式,处理深度大于25m;粉喷桩:属于柔性桩,桩身强度低,桩径小,一般0.5m左右,处理深度小,目前国内现有粉喷桩机最大处理深度15m左右,且深度大于10m以后,下部压力增大,喷灰困难,粉喷桩固结往往较差。
2.3 强夯法加固软基
强夯法加固就是挤出土中的气相的过程。通过重复夯击的作用,土体中就会产生裂纹,土中部分的吸附水就会变成自由水,由于孔隙水压力会出现消散,而土抗剪的强度和变形的模量则不断的增长。由于竖向裂缝的产生,单纯的强夯并非连续贯通和规则的,所以孔隙水和气体的排除过程并不是一路畅通的,这就影响了施工过程中的孔隙水压力的消散速度,对加固的效果和施工的进度造成严重的影响作用。排水固结法与强夯结合,土体一旦受到冲击荷载,土中孔隙水的压力就会增加,孔隙水就可以渗透到袋装的砂井中,然后沿着袋装砂井可以直接排出地表,有效地缩短了排水的距离,提高了孔隙水压力的消散速度和地基的沉降发展,使加固的目的得到实现。但得注意以下几个问题:
第一,强夯法一般适用于施工期短、预压时间不足、预压荷载不够、较浅的软土层、排水困难等的软土地基,特别是适用于需要大块石或复杂填土的地基。对在正常条件下可以处理的软基,强夯法因为需要结合砂井和垫层,处理的费用要比普通填土预压的措施要贵得多,但是却比复合的地基便宜,而且施工也比较方便。
第二,对降低孔隙的水压和增大有效的深度要进行关注。加固深度的增加需要增加一定的能量,能量的增加,一般都会增大孔压的。
2.4 公路软基加固处理方法
根据各类软基加固处理技术与适用范围,本路段所选软基加固处理方法如下:对于淤泥土质厚度较浅的路段,以土工格栅+山皮石+改良土的方式。由于公路沿线软土水稳定性不高,承载力较低,可使用土工格栅+山皮土石的方式增强其稳定性。对于淤泥较厚,水位较高的路段,以土工格栅+抛石挤淤法+改良土的方法为主。因本工程施工路段经盐池,淤泥厚度较深,约为2.3m,排水不便,为此可使用抛石法挤出淤泥质,对水面下路段进行加固处理,而达到增强路基稳定性的目的。
3 结语
总之,目前,可供使用的软土地基处理方法类型众多,但每种处理方式都有其适用性与限制性,若加固处理技术选择不当很容易影响路基加固的效果,不仅不能实现设计意图,而且浪费钱财。为此,在对软弱土层进行固化处理道路设计和施工中必须仔细研究软土地质的特性,选择与之相适应的加固技术,合理设置吸水排水工序,确保成效显著。我国道路施工地基类型多样,为增强地基承载力,减少路基沉降,务必要采取相适宜的地基处理方法。
参考文献:
[1]韩伟华.高速公路软基加固工程中真空联合堆载预压技术的应用[J].交通建设与管理.2015(08).
[2]刘思琦,于炎芳.软基加固技術在市政道路施工中的应用研究[J].内蒙古科技与经济.2014(17).
(作者单位:辽宁省沈阳市沈北新区公路工程公司)
关键词:道路施工;软基加固;技术探讨
1 软土地基的特点
1.1 土地易变形塌陷
对软土地基进行简单的处理后,在长时间的外界压力和重力的作用下,软土地会在一定程度上被压缩变形。如果在道路施工中,没有采取有效的软基加固施工技术,就会导致在道路使用过程中,出现软土流动的情况,导致路面出现坍塌的问题,影响道路工程的使用。
1.2 压缩性系数高,抗剪强度低
由于土地含水量多,空隙比大,造成土质松软,从而导致了土地压缩性强,抗压性弱。这种情况会使土地稳定性降低,极易出现地面塌陷的情况。施工单位若不及时对软体地基践行加固技术处理,必然会导致道路出现坍塌的情况,影响道路工程的使用。
1.3 软土地中含水量大,空隙比大
软土地基主要由粉土粒和黏土粒共同构成,二者表面分布大量负电荷,长时间的暴露会吸入大量的水蒸气,导致地基天然含水量明显较多,此外,含水量的增加,也会提升土壤孔隙的数量与大小,大幅度降低土质强度。
2 道路施工中的软基加固施工技术应用
2.1 换填技术
要加固软土质地基,首先可以进行表面的换填处理,该技术的具体步骤为:第一,将一定深度的软土挖出来;第二针对低价、压缩能力较低、资源丰富、不会被腐蚀、有特定强度且在其他方面表现稳定的原料进行分层和回填夯实处理,这些原料可以是砂石、碎石、石渣以及灰土等,这样处理后可以让换填的土层充当持力层,从而较大程度地改善地基的承载能力,减少其凹陷沉降的可能性,有效地避免道路路面发生膨胀和收缩。一般在淤泥、暗塘等等软土地浅层区域进行该技术处理。
2.2 现浇混凝土管桩技术加固软基
现浇混凝土管桩技术吸收了预应力混凝土管桩、振动沉管桩和振动沉模薄壁防渗墙等技术的优点,施工工艺简单,可操作性强,便于质量控制、监督,单桩承载力高而造价相对较低,该技术采取自动排土振动灌注而成管桩,具体步骤是依靠管腔上部锤头的振动力将内外双层套管所形成的环形腔体在活瓣桩靴的保护下打入预定的设计深度,在腔体内现场均匀浇注混凝土,之后振动拔管,在环形域中土体与外部的土体之间便形成混凝土管桩.为了保证桩与土共同承担荷载,并调整桩与桩间土之间竖向荷载和水平荷载的分担比例以及减少基础底面的应力集中问题,在桩顶设置褥垫层.具体为待管桩中混凝土达到设计强度后,在桩顶铺设一层砂石,并在砂石垫层中放置土工格栅,使桩间土与管桩共同发挥作用,从而形成现浇管桩复合地基。其优点有以下几点:
(1)桩基检测:现浇管桩是采用了小的应变、人工进行开挖的检测方法,测试的费用低,在工程的总造价中占了1%~2%。采用的是无损测试,所以检测的周期短,检测的范围广。粉喷桩则采用了钻探取芯和静载的方法,检测的费用高,在工程的总造价中占了3%~5%,检测的周期长,范围比较小,只能局部反映的工程质量。
(2)施工质量控制.现浇管桩:施工工艺简单,过程清晰,便于质量监督管理,可操作性强,混凝土现场质量易控制;粉喷桩:水泥灰量输送由高压气流控制,实际施工时,土层变化大,造成送灰压力不均匀,因而喷灰量分布不均匀,极易出现搅拌不均匀,局部固结差,施工隐蔽性强,现场质量监督管理困难。
(3)施工适用性.现浇管桩:属于刚性桩,桩身强度较高,可达到c20~c25,桩径可达1.5m,采用边振动边加压的沉管方式,处理深度大于25m;粉喷桩:属于柔性桩,桩身强度低,桩径小,一般0.5m左右,处理深度小,目前国内现有粉喷桩机最大处理深度15m左右,且深度大于10m以后,下部压力增大,喷灰困难,粉喷桩固结往往较差。
2.3 强夯法加固软基
强夯法加固就是挤出土中的气相的过程。通过重复夯击的作用,土体中就会产生裂纹,土中部分的吸附水就会变成自由水,由于孔隙水压力会出现消散,而土抗剪的强度和变形的模量则不断的增长。由于竖向裂缝的产生,单纯的强夯并非连续贯通和规则的,所以孔隙水和气体的排除过程并不是一路畅通的,这就影响了施工过程中的孔隙水压力的消散速度,对加固的效果和施工的进度造成严重的影响作用。排水固结法与强夯结合,土体一旦受到冲击荷载,土中孔隙水的压力就会增加,孔隙水就可以渗透到袋装的砂井中,然后沿着袋装砂井可以直接排出地表,有效地缩短了排水的距离,提高了孔隙水压力的消散速度和地基的沉降发展,使加固的目的得到实现。但得注意以下几个问题:
第一,强夯法一般适用于施工期短、预压时间不足、预压荷载不够、较浅的软土层、排水困难等的软土地基,特别是适用于需要大块石或复杂填土的地基。对在正常条件下可以处理的软基,强夯法因为需要结合砂井和垫层,处理的费用要比普通填土预压的措施要贵得多,但是却比复合的地基便宜,而且施工也比较方便。
第二,对降低孔隙的水压和增大有效的深度要进行关注。加固深度的增加需要增加一定的能量,能量的增加,一般都会增大孔压的。
2.4 公路软基加固处理方法
根据各类软基加固处理技术与适用范围,本路段所选软基加固处理方法如下:对于淤泥土质厚度较浅的路段,以土工格栅+山皮石+改良土的方式。由于公路沿线软土水稳定性不高,承载力较低,可使用土工格栅+山皮土石的方式增强其稳定性。对于淤泥较厚,水位较高的路段,以土工格栅+抛石挤淤法+改良土的方法为主。因本工程施工路段经盐池,淤泥厚度较深,约为2.3m,排水不便,为此可使用抛石法挤出淤泥质,对水面下路段进行加固处理,而达到增强路基稳定性的目的。
3 结语
总之,目前,可供使用的软土地基处理方法类型众多,但每种处理方式都有其适用性与限制性,若加固处理技术选择不当很容易影响路基加固的效果,不仅不能实现设计意图,而且浪费钱财。为此,在对软弱土层进行固化处理道路设计和施工中必须仔细研究软土地质的特性,选择与之相适应的加固技术,合理设置吸水排水工序,确保成效显著。我国道路施工地基类型多样,为增强地基承载力,减少路基沉降,务必要采取相适宜的地基处理方法。
参考文献:
[1]韩伟华.高速公路软基加固工程中真空联合堆载预压技术的应用[J].交通建设与管理.2015(08).
[2]刘思琦,于炎芳.软基加固技術在市政道路施工中的应用研究[J].内蒙古科技与经济.2014(17).
(作者单位:辽宁省沈阳市沈北新区公路工程公司)