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摘要:由于软土的特质具有孔隙比较大、含水量较大,密度空间较大,土质松软,承载能力较低,一旦遭受结构破坏或是自然环境的影响,会造成不均匀的沉积降低或是坍塌等危害。本文就道路桥梁施工过程中软弱地基的处理进行了具体分析。
关键词:道路桥梁;软弱地基;处理措施
中图分类号:TU997文献标识码: A
一、软弱地基简介
工程建设施工中常遇见的较为松软的地基环境就是软弱地基,它主要由淤泥质土、杂填土或其它高压缩性土层构成,这就要求工程施工技术人员在设计地基施工方案时必须严格按照软弱地基的设计标准进行设计。如果只是建筑地基的局部存在高压缩性土层,也应该按照局部软弱土层进行设计施工。
在进行工程设计和地基处理设计前,工程技术人员应该对地基环境进行一定技术含量的勘察,查明软土层承载力情况和其他相关状况,以及地基土层的物理和化学性质。特别的,冲填土层的均匀性和排水固结条件情况,杂填土层的自重下稳定性和湿陷性情况也应该勘察清楚。另外,对于其它特殊土层应该查明特定土层的特征、工程性质、成层情况等情况。这些数据都是工程设计和选用地基处理方案的依据,所以勘察时务必要认真严谨。
二、道路桥梁施工中软弱地基的影响表现
关于道路桥梁施工中的软弱地基,在施工过程中容易受到桩侧泥皮、桩端沉渣和其他因素等的影响,从而影响道路桥梁工程整体的质量水平。这些影响主要体现为以下几点:
1.桩侧泥皮影响
软弱地基条件下,桩基在成孔期时,利用优质泥浆护壁,以提高孔壁的稳定性,其中由泥浆颗粒吸附形成的泥皮,起到重要的作用。然而,泥皮有碍于混凝土与周围土体的黏结,使得桩侧的摩阻力大打折扣。经实验,分别确定了泥皮的含水率、天然密度、液塑限等,發现其含水率在液限之下,为软塑状态,而其不均匀系数在5之下,属于级配较差的均匀土,相比于桩间土,前者的抗剪强度和黏聚力指标都比较小。
2.桩端沉渣影响
泥浆护壁钻孔桩施工时,由于是以泥浆作为冲洗介质,因此无法彻底清除桩端的沉渣,而沉渣能够改变桩端土的持力层性质,使得钻孔桩的承载力被削弱。譬如某道路桥梁工程的灌注桩间,存在330mm厚的沉渣,检查发现灌注桩受到沉渣影响,承载力已经降低了约30%左右,亟需将桩底填充的沉渣清除。
3.其他因素影响
首先是成孔期间,桩端和桩侧在浆液侵蚀影响下,摩阻力下降,某些桩孔里面,泥浆液体无法全部排出,使得桩基土层被浸泡而逐渐松软,同时降低了土层的抗压强度;其次是水下混凝土施工期间,灌注导管里面的混凝土出现离析情况,使得桩底的混凝土强度降低,这对单桩承载力也有一定程度的影响;再次是混凝土硬化期间,其体积变小的同时,桩基的混凝土与孔壁之间的间隙,导致侧摩阻力减小,而单桩承载力也会随着降低。
三、道路桥梁施工中软地基的处理措施
1.换填土处理法
换填土处理法,就是当道路桥梁地基无法满足所应有的承载力和稳定性,而且软土层的厚度不大情况下,对软土层进行采挖,然后根据实际需要分层填充稳定性较好的材质,如砂石、灰土、炉渣、粉煤灰等,并进行强夯打压,加大地基的密度,提高地基承载力,降低沉降量,加快软土地基的排水固结,使原来的软土地基在改造后符合建筑施工的设计要求,从而保证工程施工的安全性。换填土处理方法依据的原理是土层的附加应力分布规律。这种方法,主要适用于土质不均匀、排水较差的软土地基。
2.管桩加固法
1)碎石桩加固法
碎石桩加固方法主要通过震动、冲击等多种手段在软地基中进行打孔,将稳定性和固结性较好的碎砂、砂石在地基挤压、填充,形成直径较大的密实度较好的桩体,也就是我们所说的砂石桩。砂石桩与原有软土共同构成密室地基,作为持力层,因此提高地基的承载力,较少地基的变形。这种方式适用于密实度较低的杂填土、素填土、粘土等地基,这种地基加固方式和处理方法的成本造价较高,但是随着经济的不断发展和技术的更新突破,砂石桩法开始在更广范围内得以应用。
2)夯实水泥土桩法
夯实水泥桩法与碎石桩加固方法类似,将水泥、粉煤灰等材料填充到软弱地基中,形成水泥土桩,进行地基的加固,提高地基的承载力。这种方式施工简便易行、施工周期短、造价较低,在许多地区得以充分利用。
3.密实加固处理方法
1)动力固结处理方法
该方法又被称之为强夯法。动力固结处理方法的适用范围是处理杂填土、碎石土以及粘性土、素填土等。该方法的主要做法是:适用8~30t的重锤,在8~20m的落差下进行锤击,反复进行锤击,利用锤击所产生的巨大冲击能量,是土中的颗粒结构变得紧密严实,最大程度上提高软弱地基的强度。但对于饱和的粘性土,则需要采用动力固结置换方式,通过外部夯打力,把具有高强度的材料打入地基内,从而提高软弱地基的承载能力。
2)排水挤密加固
这种处理方法主要适用于含水量比较高的软弱地基,采用特殊的方式把土中的水分排除掉,比如在软弱土层中插入排水管道,使软弱土层的排水管道经过排水管道流出软弱土层,进而提高软弱地基的承载能力。排水挤密加固处理方法的施工很方便,且施工成本比较低,因此在道路桥梁施工中得到越来越广泛的应用。
3)深层密实加固处理方法
深层密实加固处理方法是通过运用挤压、夯实以及振动、爆破等方式来处理软弱地基,对其进行加密固结。该方法与浅层加固方法相类似,两者的主要不同之处在与机械设备的不同,且深层加密加固处理方法的适用范围更广一些。
4)高压喷射注浆处理方法
高压喷射注浆处理方法是指运用高压的力度把强度和固结性比较好的材料,比如水泥等,灌注到软弱图层中,从而提高软弱地基的整体强度。高压喷射注浆处理方法主要适用于粉土、粘土和淤泥等含水量比较大的软弱地基。
4.孔内深层强夯法
孔内深层强夯法就是指利用施工机械在地基上打孔,然后在孔内放入重锤。通过分层填料、分层强夯或者是边填料边强夯,以保证地基土的密实性。孔内的填料可以采用建筑垃圾、工业废料、煤灰以及卵石等材料。孔内深层强夯法与其他地基处理措施的最大不同在于,孔内深层强夯法是通过孔道来处理深处的地基,采用的是自下而上的,由深到浅层的方式。在地基处理过程中,需要根据地基的土质情况,来选用不同的处理工艺,以保证桩体能够获得托盘状、扩大头以及串珠状等理想形状,这样有利于增强桩体之间的摩阻力,使桩体间的土紧密度和咬合度得到提高,进而达到提升桥梁地基承载力的目的。孔内强夯处理法主要适用于土质粘性较高,膨胀比较严重,且湿陷性较大的桥梁地基土层中。这种地基处理技术可以说是一种较为先进的地基处理技术,在桥梁软弱地基处理中应用这种技术,可以大幅降低施工中对环境造成的污染,同时,也可以有效节省工程的成本。
四、桥涵通道软弱地基处理方法
如果桥梁的地基为软弱地基,那么其基础埋置的厚度已经很深,已经穿越了软土层,在这种情况下,软土地基一般不会出现大的沉降。但在桥头与路堤结合的部位,由于沉降的差异性比较大,在车辆通过处经常会出现纵坡突变状况。桥涵通道软弱地基处理方法有:
1.在桥涵通道处、涵洞以及路堤,应同时进行填筑施工,在桥台背应当使用渗水性能比较高的砂砾材料。
2.对于人工构造的部位,应当采用超载预压的方法,在桥头的两端引道80~100m的范围之内也应当使用预压的方式,从而加快固结的速度,在桥梁正式通车之后,降低软弱地基的沉降量。
3.如果路堤的标高较高,且其下方的软土层的厚度比较大,那么其处理的成本会非常高,在处理这部分的软土地基时,应当考虑时机,可采用桥梁跨过的方式处理。
4.桥台路堤软弱地基的具体处理方法是:为了尽可能提高软弱土层的固结速度,进而提高软弱地基的承载能力,应当减少软弱地基和桥台之间的沉降差;在桥台周围的一定范围内使用粉喷、旋喷桩和砂桩等加固软土地基。
5.对于涵洞与通,适宜采取钢筋混凝土箱形结构,同时采用扩大地基基础的方式。这种方法施工简单方便,,并且其施工成本较比较低。
综上所述,我国的软弱地基分布广泛,而且各地的软弱地基不尽相同。对于不同工程中的不同软弱地基需要采取不同的处理方法。那么就要就工程技术人员掌握各种不同的处理方法。而且在施工前还要对各种软弱地基进行详细的分析研究,以便采取更加合适合理的处理方法。人们的生活习惯也在不断的改变着环境,环境在不断变化,对于施工中应用的技术也应该相应的发生变化。所以,只有不断的开发新的技术,不断的改善技术的实施方案,才能建造更好的工程,才能更好的保证工程的质量,才能避免软弱地基带来的工程质量问题。
参考文献:
[1]姚万里.如何处理道路桥梁施工中的软弱地基[J].科技传播,2011,18:57+42.
[2]唐鹏.道路桥梁施工中对于软弱地基的处理措施[J].城市建筑,2014,01:300.
[3]何侗.关于软弱地基中道路桥梁施工的探讨[J].中华民居(下旬刊),2014,05:287.
关键词:道路桥梁;软弱地基;处理措施
中图分类号:TU997文献标识码: A
一、软弱地基简介
工程建设施工中常遇见的较为松软的地基环境就是软弱地基,它主要由淤泥质土、杂填土或其它高压缩性土层构成,这就要求工程施工技术人员在设计地基施工方案时必须严格按照软弱地基的设计标准进行设计。如果只是建筑地基的局部存在高压缩性土层,也应该按照局部软弱土层进行设计施工。
在进行工程设计和地基处理设计前,工程技术人员应该对地基环境进行一定技术含量的勘察,查明软土层承载力情况和其他相关状况,以及地基土层的物理和化学性质。特别的,冲填土层的均匀性和排水固结条件情况,杂填土层的自重下稳定性和湿陷性情况也应该勘察清楚。另外,对于其它特殊土层应该查明特定土层的特征、工程性质、成层情况等情况。这些数据都是工程设计和选用地基处理方案的依据,所以勘察时务必要认真严谨。
二、道路桥梁施工中软弱地基的影响表现
关于道路桥梁施工中的软弱地基,在施工过程中容易受到桩侧泥皮、桩端沉渣和其他因素等的影响,从而影响道路桥梁工程整体的质量水平。这些影响主要体现为以下几点:
1.桩侧泥皮影响
软弱地基条件下,桩基在成孔期时,利用优质泥浆护壁,以提高孔壁的稳定性,其中由泥浆颗粒吸附形成的泥皮,起到重要的作用。然而,泥皮有碍于混凝土与周围土体的黏结,使得桩侧的摩阻力大打折扣。经实验,分别确定了泥皮的含水率、天然密度、液塑限等,發现其含水率在液限之下,为软塑状态,而其不均匀系数在5之下,属于级配较差的均匀土,相比于桩间土,前者的抗剪强度和黏聚力指标都比较小。
2.桩端沉渣影响
泥浆护壁钻孔桩施工时,由于是以泥浆作为冲洗介质,因此无法彻底清除桩端的沉渣,而沉渣能够改变桩端土的持力层性质,使得钻孔桩的承载力被削弱。譬如某道路桥梁工程的灌注桩间,存在330mm厚的沉渣,检查发现灌注桩受到沉渣影响,承载力已经降低了约30%左右,亟需将桩底填充的沉渣清除。
3.其他因素影响
首先是成孔期间,桩端和桩侧在浆液侵蚀影响下,摩阻力下降,某些桩孔里面,泥浆液体无法全部排出,使得桩基土层被浸泡而逐渐松软,同时降低了土层的抗压强度;其次是水下混凝土施工期间,灌注导管里面的混凝土出现离析情况,使得桩底的混凝土强度降低,这对单桩承载力也有一定程度的影响;再次是混凝土硬化期间,其体积变小的同时,桩基的混凝土与孔壁之间的间隙,导致侧摩阻力减小,而单桩承载力也会随着降低。
三、道路桥梁施工中软地基的处理措施
1.换填土处理法
换填土处理法,就是当道路桥梁地基无法满足所应有的承载力和稳定性,而且软土层的厚度不大情况下,对软土层进行采挖,然后根据实际需要分层填充稳定性较好的材质,如砂石、灰土、炉渣、粉煤灰等,并进行强夯打压,加大地基的密度,提高地基承载力,降低沉降量,加快软土地基的排水固结,使原来的软土地基在改造后符合建筑施工的设计要求,从而保证工程施工的安全性。换填土处理方法依据的原理是土层的附加应力分布规律。这种方法,主要适用于土质不均匀、排水较差的软土地基。
2.管桩加固法
1)碎石桩加固法
碎石桩加固方法主要通过震动、冲击等多种手段在软地基中进行打孔,将稳定性和固结性较好的碎砂、砂石在地基挤压、填充,形成直径较大的密实度较好的桩体,也就是我们所说的砂石桩。砂石桩与原有软土共同构成密室地基,作为持力层,因此提高地基的承载力,较少地基的变形。这种方式适用于密实度较低的杂填土、素填土、粘土等地基,这种地基加固方式和处理方法的成本造价较高,但是随着经济的不断发展和技术的更新突破,砂石桩法开始在更广范围内得以应用。
2)夯实水泥土桩法
夯实水泥桩法与碎石桩加固方法类似,将水泥、粉煤灰等材料填充到软弱地基中,形成水泥土桩,进行地基的加固,提高地基的承载力。这种方式施工简便易行、施工周期短、造价较低,在许多地区得以充分利用。
3.密实加固处理方法
1)动力固结处理方法
该方法又被称之为强夯法。动力固结处理方法的适用范围是处理杂填土、碎石土以及粘性土、素填土等。该方法的主要做法是:适用8~30t的重锤,在8~20m的落差下进行锤击,反复进行锤击,利用锤击所产生的巨大冲击能量,是土中的颗粒结构变得紧密严实,最大程度上提高软弱地基的强度。但对于饱和的粘性土,则需要采用动力固结置换方式,通过外部夯打力,把具有高强度的材料打入地基内,从而提高软弱地基的承载能力。
2)排水挤密加固
这种处理方法主要适用于含水量比较高的软弱地基,采用特殊的方式把土中的水分排除掉,比如在软弱土层中插入排水管道,使软弱土层的排水管道经过排水管道流出软弱土层,进而提高软弱地基的承载能力。排水挤密加固处理方法的施工很方便,且施工成本比较低,因此在道路桥梁施工中得到越来越广泛的应用。
3)深层密实加固处理方法
深层密实加固处理方法是通过运用挤压、夯实以及振动、爆破等方式来处理软弱地基,对其进行加密固结。该方法与浅层加固方法相类似,两者的主要不同之处在与机械设备的不同,且深层加密加固处理方法的适用范围更广一些。
4)高压喷射注浆处理方法
高压喷射注浆处理方法是指运用高压的力度把强度和固结性比较好的材料,比如水泥等,灌注到软弱图层中,从而提高软弱地基的整体强度。高压喷射注浆处理方法主要适用于粉土、粘土和淤泥等含水量比较大的软弱地基。
4.孔内深层强夯法
孔内深层强夯法就是指利用施工机械在地基上打孔,然后在孔内放入重锤。通过分层填料、分层强夯或者是边填料边强夯,以保证地基土的密实性。孔内的填料可以采用建筑垃圾、工业废料、煤灰以及卵石等材料。孔内深层强夯法与其他地基处理措施的最大不同在于,孔内深层强夯法是通过孔道来处理深处的地基,采用的是自下而上的,由深到浅层的方式。在地基处理过程中,需要根据地基的土质情况,来选用不同的处理工艺,以保证桩体能够获得托盘状、扩大头以及串珠状等理想形状,这样有利于增强桩体之间的摩阻力,使桩体间的土紧密度和咬合度得到提高,进而达到提升桥梁地基承载力的目的。孔内强夯处理法主要适用于土质粘性较高,膨胀比较严重,且湿陷性较大的桥梁地基土层中。这种地基处理技术可以说是一种较为先进的地基处理技术,在桥梁软弱地基处理中应用这种技术,可以大幅降低施工中对环境造成的污染,同时,也可以有效节省工程的成本。
四、桥涵通道软弱地基处理方法
如果桥梁的地基为软弱地基,那么其基础埋置的厚度已经很深,已经穿越了软土层,在这种情况下,软土地基一般不会出现大的沉降。但在桥头与路堤结合的部位,由于沉降的差异性比较大,在车辆通过处经常会出现纵坡突变状况。桥涵通道软弱地基处理方法有:
1.在桥涵通道处、涵洞以及路堤,应同时进行填筑施工,在桥台背应当使用渗水性能比较高的砂砾材料。
2.对于人工构造的部位,应当采用超载预压的方法,在桥头的两端引道80~100m的范围之内也应当使用预压的方式,从而加快固结的速度,在桥梁正式通车之后,降低软弱地基的沉降量。
3.如果路堤的标高较高,且其下方的软土层的厚度比较大,那么其处理的成本会非常高,在处理这部分的软土地基时,应当考虑时机,可采用桥梁跨过的方式处理。
4.桥台路堤软弱地基的具体处理方法是:为了尽可能提高软弱土层的固结速度,进而提高软弱地基的承载能力,应当减少软弱地基和桥台之间的沉降差;在桥台周围的一定范围内使用粉喷、旋喷桩和砂桩等加固软土地基。
5.对于涵洞与通,适宜采取钢筋混凝土箱形结构,同时采用扩大地基基础的方式。这种方法施工简单方便,,并且其施工成本较比较低。
综上所述,我国的软弱地基分布广泛,而且各地的软弱地基不尽相同。对于不同工程中的不同软弱地基需要采取不同的处理方法。那么就要就工程技术人员掌握各种不同的处理方法。而且在施工前还要对各种软弱地基进行详细的分析研究,以便采取更加合适合理的处理方法。人们的生活习惯也在不断的改变着环境,环境在不断变化,对于施工中应用的技术也应该相应的发生变化。所以,只有不断的开发新的技术,不断的改善技术的实施方案,才能建造更好的工程,才能更好的保证工程的质量,才能避免软弱地基带来的工程质量问题。
参考文献:
[1]姚万里.如何处理道路桥梁施工中的软弱地基[J].科技传播,2011,18:57+42.
[2]唐鹏.道路桥梁施工中对于软弱地基的处理措施[J].城市建筑,2014,01:300.
[3]何侗.关于软弱地基中道路桥梁施工的探讨[J].中华民居(下旬刊),2014,05:287.