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在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,應(yīng)參考公路形狀這一因素。公路的形狀與路堤設(shè)計有著緊密的聯(lián)系,而路堤高度與寬度的不同,又決定了應(yīng)使用哪種施工技術(shù)。例如:當(dāng)路堤高度較低、寬度較大時,不應(yīng)使用換填法,因為在此種情況下,使用換填法很容易導(dǎo)致公路發(fā)生局部破壞。除此之外,路堤的高度與寬度越大,給路基施加的壓力也會越大,處理不當(dāng)時,發(fā)生路基沉降的程度也會越高。因此,在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,必須參考公路形狀這一因素。
1.2路基狀況
在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,應(yīng)參考路基狀況這一因素。在軟土路基中,主要有兩種土質(zhì),一是黏性土,二是砂性土。在公路工程中,對于不同的土質(zhì)應(yīng)采用不同的施工技術(shù),以使施工技術(shù)對路基的影響盡可能小,對于黏性土,應(yīng)采用壓實法,對于砂性土,應(yīng)采用擠實砂樁法。除此之外,軟土路基的軟土層厚度也有所不同,根據(jù)厚度的不同也應(yīng)采用不同的施工技術(shù)進(jìn)行表層處理。因此,在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,必須參考路基狀況這一因素。
1.3公路條件
在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,應(yīng)參考公路條件這一因素。公路是分等級的,根據(jù)公路等級的不同,應(yīng)采用不同的施工技術(shù)與施工流程。對于等級較高的公路,應(yīng)采用專門的沉降處理方法進(jìn)行處理,而對于等級較低的公路,則不需要采用特殊的沉降處理方法,而是等到公路的沉降過程自然結(jié)束之后再進(jìn)行路面鋪設(shè)。因此,在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,必須參考公路條件這一因素。
1.4環(huán)境因素
在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,應(yīng)參考環(huán)境因素。每一條公路的周邊環(huán)境都會有所不同,而周邊環(huán)境對公路施工的影響是非常大的,例如:有些公路周邊地下水較多,施工人員就應(yīng)考慮到地下水的變化對公路的影響,然后再采用最適合的施工技術(shù)進(jìn)行施工。除了地下水這一因素之外,該地區(qū)的氣候、空氣濕度等環(huán)境因素都會對公路產(chǎn)生不同的影響。在多變的周邊環(huán)境下,施工人員必須根據(jù)周邊環(huán)境的特性,選擇使用合適的施工技術(shù)。
1.5地形因素
在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,應(yīng)參考地形因素。前文已經(jīng)談到軟土路基主要出現(xiàn)在內(nèi)陸平原、盆地山澗、海濱平原等地區(qū),顯而易見,軟土路基所處地區(qū)的地形會有所不同。地形的不同就會影響到整個公路的設(shè)計,公路設(shè)計應(yīng)與地形相協(xié)調(diào),在地形比較復(fù)雜的地區(qū),軟土路基的處理也會變得麻煩,為使施工效率變高,就應(yīng)盡量避免在地形較為復(fù)雜的地區(qū)進(jìn)行公路施工,當(dāng)不得不在此處進(jìn)行施工時,應(yīng)根據(jù)地形的特征選用合適的施工技術(shù)。因此,在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,必須參考地形因素。
2公路工程軟土路基施工技術(shù)
2.1深層水泥攪拌樁的處理技術(shù)
在進(jìn)行公路施工之前,應(yīng)先進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備工作,深層水泥攪拌樁的施工工藝控制就是其中較為重要的一項,本文將著重對此進(jìn)行介紹。深層水泥攪拌樁的施工工藝控制主要包括四個方面:第一,懸掛吊錘,為保證水泥攪拌樁的垂直度符合標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)將吊錘懸掛在主機(jī)上,然后再對水泥攪拌樁的垂直度進(jìn)行調(diào)整;第二,質(zhì)量檢查,即對水泥攪拌樁進(jìn)行質(zhì)檢,其中對水泥用量的檢查尤為重要;第三,攪拌配合比,即水泥攪拌的配合比,對此,應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水泥攪拌;第四,二噴四攪,這是在軟土路基中常用的水泥攪拌施工工藝。
2.2排水砂墊層技術(shù)
在軟土路基中,最為常見的路基狀況就是土層非常薄、含水量非常大,針對此種情況,應(yīng)使用排水砂墊層技術(shù)。排水砂墊層技術(shù)是指在軟土路基上鋪一層砂墊層。砂墊層可以使軟土固結(jié),并且與排水層的作用較為類似,除此之外,砂墊層還可以作為地下排水層,降低填土內(nèi)的水位。顯而易見,排水砂墊層技術(shù)可以有效解決軟土路基土層非常薄、含水量非常大這兩大常見問題。
2.3軟土路基施工的機(jī)械碾壓
前文已經(jīng)講到軟土路基主要有兩種土質(zhì),其中,最為常見的就是黏性土。對于黏性土,必須進(jìn)行路面壓實,在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的現(xiàn)代,則可以使用機(jī)械碾壓進(jìn)行路面壓實。由于軟土路基較為復(fù)雜的特性,軟土路基的軟土分布一般都比較分散,表層土的厚度也有很大的差別,導(dǎo)致公路施工的難度變得更大,而使用碾壓機(jī)對軟土路基進(jìn)行碾壓就可以有效解決這一問題,從而保證路面的平整。
2.4高壓噴射注漿施工技術(shù)
高壓噴射注漿施工技術(shù)也就是壓密注漿技術(shù)。高壓噴射注漿技術(shù)源自日本,隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,我國與外國的經(jīng)濟(jì)往來也越來越頻繁,高壓噴射注漿技術(shù)也在上世紀(jì)七十年代傳入我國,并在我國得到了改進(jìn)與發(fā)展。高壓噴射注漿技術(shù)是指通過高壓噴射出水泥漿液,借助高壓噴射形成的巨大沖力進(jìn)行混凝土攪拌,并最終形成混凝土圓柱。高壓噴射注漿施工技術(shù)可以對軟土路基進(jìn)行有效的加固,還可以防止路面出現(xiàn)滲漏問題,從而提高軟土路基的土層密度,加強(qiáng)路基的承載能力,保障公路的路面質(zhì)量。
2.5回填土軟土路基施工技術(shù)
回填土軟土路基施工技術(shù)是對軟土路基進(jìn)行系統(tǒng)施工的技術(shù)。回填土軟土路基施工技術(shù)主要包括四個步驟:第一步,挖除軟土路基的軟土部分,施工人員按照設(shè)計要求將軟土部分挖除,然后再進(jìn)行分層回填;第二步,使用裝載機(jī)平整路面,在路面平整之后,再使用壓路機(jī)進(jìn)行壓震,并反復(fù)進(jìn)行八次;第三步,使用回填土進(jìn)行回填,回填土主要為粗砂與碎石;第四步,定期進(jìn)行軟土路基沉降觀測,觀測人員應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)儀器進(jìn)行定期觀測,并依照觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行路面維護(hù)。
2.6擠實砂樁技術(shù)
前文已經(jīng)談到對于軟土路基中的砂性土應(yīng)采用擠實砂樁技術(shù)進(jìn)行施工。擠實砂樁技術(shù)是指采用振動或沖擊的方式,強(qiáng)行將回填土填入軟土路基之中的施工技術(shù)。擠實砂樁技術(shù)可以使原本松軟的砂性土變得較為牢固,并使砂性土能夠與周圍的土層較好地融合到一起,加強(qiáng)整個土層的牢固性。
2水泥粉噴樁技術(shù)在該工程中運(yùn)用的可行性分析
(1)水泥粉噴樁技術(shù)具有節(jié)約勞動力、加快施工進(jìn)度,減少勞動強(qiáng)度,而且不受施工場地限制的特點。
(2)水泥粉噴樁技術(shù)能夠節(jié)約工程成本,相對于其它施工技術(shù)來講能夠獲得更大的利潤。
(3)水泥粉噴樁技術(shù)的施工工期相對于其它技術(shù)來講要短,從時間上能夠節(jié)約成本。
(4)泥粉噴樁技術(shù)不會對周圍人群及建筑物產(chǎn)生噪音干擾,具有環(huán)保性比較好。
3公路水泥粉噴樁施工技術(shù)的運(yùn)用
3.1施工材料的實驗工作
在進(jìn)行施工時,粉噴樁水泥通常會選擇325或者425規(guī)格的礦渣水泥以及普通硅酸鹽水泥。在施工過程中必須選擇符合施工設(shè)計要求的水泥的品種和標(biāo)號。在進(jìn)行施工之前要對施工用到的水泥進(jìn)行抽檢,確保每一批水泥都達(dá)到施工規(guī)范的要求。在堆放水泥的時候尤其要注意防潮、防雨,避免水泥出現(xiàn)各種質(zhì)量問題而影響施工的進(jìn)度及工程的質(zhì)量。
3.2施工過程技術(shù)控制
3.2.1粉體計量的控制
噴粉自身的均勻性和摻入其中的水泥都會對粉噴樁的質(zhì)量產(chǎn)生巨大的影響,所以,施工人員在進(jìn)行施工過程中必須要對粉體的計量質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。施工人員在計算每延米噴粉的數(shù)量、總灰量和深度的時候,通常將鉆機(jī)深度和電子稱重法兩種計量方法有效的結(jié)合在一起。主要從以下兩個方面對計量粉體進(jìn)行控制:
(1)保持噴粉均勻性的關(guān)鍵就是能夠掌握好鉆頭的提升速度。在進(jìn)行水泥噴入施工時要完全依賴于人工,不能夠只是一味的去追求能夠達(dá)到每米噴粉量的標(biāo)準(zhǔn),對記錄器數(shù)字進(jìn)行虛擬偽造,導(dǎo)致出現(xiàn)噴粉不均勻的現(xiàn)象。
(2)從開始噴灰到鉆頭中有灰出現(xiàn)的這段時間里,施工人員要將鉆機(jī)鉆到樁底,要進(jìn)行一小段時間的預(yù)噴,才能夠提鉆,要根據(jù)管道的長度來確定預(yù)噴的時間。在噴灰過程中,施工人員進(jìn)行機(jī)器操作的時候,要將管道輸送水泥的速度控制在大約1m/s,當(dāng)管道的長度大于40m時,就需要將它鉆到樁底然后再進(jìn)行噴粉提鉆,這樣在樁底少灰的實際長度就差不多有1m,在這個時候進(jìn)行攪動不僅就會將樁底原狀軟土破壞掉,還能夠逐步增大沉降量。
3.2.2樁體打入持力層的控制
在施工時一定要將粉噴樁穿過軟弱的土層打入到具有極高強(qiáng)度的持力層當(dāng)中,通常將其進(jìn)入到持力層里面50厘米當(dāng)成是合格。然而在實際施工過程中,樁底設(shè)計標(biāo)高與持力層在通常情況下是不一樣的。所以,在施工時,施工現(xiàn)場經(jīng)常會出現(xiàn)樁長和實際標(biāo)高不達(dá)標(biāo)的情況。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時會給后面的施工帶來很多的不利影響,例如不能夠保證排水的順暢,在非常長的時間內(nèi),預(yù)壓施工的溫度都不會將下來;如果樁尖下面留有幾米軟土,就會產(chǎn)生很大的工后沉降。所以,粉噴樁施工的樁長必須要進(jìn)入持力層才能夠保證整個施工的質(zhì)量。通常施工人員可以運(yùn)用鉆機(jī)鉆到最深位置時電流表顯示的度數(shù)和下降的速度來判斷是否進(jìn)入到持力層,將這兩個數(shù)據(jù)與施工工藝試樁所得數(shù)值進(jìn)行比較才能夠得到合理準(zhǔn)確的結(jié)論。一般情況下,額定電流值需要達(dá)到125%以上,下鉆速度為0.5m/min。
3.2.3復(fù)攪拌的控制
對水泥和土的攪拌是否均勻都會對粉噴樁樁體的強(qiáng)度產(chǎn)生非常大的影響,因此,在施工過程中,要在正常攪拌施工結(jié)束之后進(jìn)行復(fù)攪,一般來講,經(jīng)過復(fù)攪之后的粉噴樁的施工質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于沒有經(jīng)過復(fù)攪的粉噴樁施工質(zhì)量。鉆頭在通常情況下噴出的粉體呈現(xiàn)的是脈沖狀,如果攪拌的不夠好,就會在樁中出現(xiàn)層狀的粉體,加上處理的不夠及時,就會出現(xiàn)“夾生”現(xiàn)象,即便是在后期施工過程中加入大量的水泥也不能夠很好的提高其強(qiáng)度。所以,在施工時有必要進(jìn)行復(fù)攪,這樣能夠確保水、土、粉體進(jìn)行充分接觸、混合,形成符合施工規(guī)范的質(zhì)量比較高的樁體。因此,施工人員在進(jìn)行攪拌過程中,必須對攪拌葉旋轉(zhuǎn)的速度和整個鉆機(jī)的提升速度進(jìn)行嚴(yán)格控制,要確保能夠?qū)θ珮哆M(jìn)行充分復(fù)攪并且要其均勻性符合要求,以此來確保樁體的質(zhì)量。
3.3成樁質(zhì)量檢測
在我國,對粉噴樁的成樁質(zhì)量進(jìn)行檢驗時主要依據(jù)以下四種方法:(1)靜載試驗(群樁、群樁復(fù)合、單樁、單樁復(fù)合);(2)樁身抽芯;(3)彈性波動測法;(4)N10輕便探。第一種方法能夠?qū)Ψ蹏姌兜母鞣N技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量的確定和分析,后面的三種方法是對粉噴樁的施工質(zhì)量進(jìn)行定性的判定和分析。一般來說,靜載試驗方法是用來檢測涵洞結(jié)構(gòu)物或其他重要構(gòu)筑物基礎(chǔ)的,彈性波動測法和N10輕便探用來檢測路基部分的成樁質(zhì)量,在本工程中運(yùn)用以上幾種方法進(jìn)行了檢測分析,符合規(guī)范和設(shè)計的要求。
1 軟土路基處理的必要性
近年來,隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展,城市在不斷向外擴(kuò)張,在擴(kuò)張過程中市政道路工程建設(shè)是其中的重點。市政道路工程建設(shè)過程中經(jīng)常遇到軟土路基,對軟土路基的處理方案也進(jìn)入人們的視野。雖然對軟土路基的關(guān)注越來越多,但我國在軟土路基方面卻還沒有形成關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)的處理方式的規(guī)定,各種對道路建設(shè)的不同要求也增加了軟土路基的技術(shù)處理難度。軟土路基的處理真正體現(xiàn)了“牽一發(fā)而動全身”的特點,它的結(jié)構(gòu)十分鮮明,一旦影響了其中一小塊局域,就會造成整個構(gòu)造的“大災(zāi)難”。軟土路基的存在有時候并不是表面能夠直接觀到的,它可能是潛在的危險,一小部分的軟土路基沒有處理好就等同于留下了一個巨大的安全隱患,在行車重量超過軟土路基所能承受的重量時打破整個路基所維持的平衡,或是造成輕微的地面下降和路面損壞,或是對行人造成嚴(yán)重的生命安全。過去多次的道路安全事故也同樣給我們在提高道路質(zhì)量方面打響了安全警鐘。為盡量避免道路安全事故的再次發(fā)生我們就要即可采取可靠的技術(shù)措施對軟土路基進(jìn)行處理,提高路基的承載力及穩(wěn)定性。
2 軟土路基具有的特點
2.1 土壤分層
軟土的形成是碎屑物在沉積作用下,經(jīng)過多年的外力作用影響而形成的,軟土層中存在著各種各樣的土質(zhì),在沒有發(fā)生地殼上升下移運(yùn)動時,軟土層中在同一水平面上的土壤類型是相同的,但縱向上的土壤性質(zhì)卻各異,而且隨著年代的推移其分層化愈加明顯。
2.2 極易下沉
軟土層中土壤松散,當(dāng)軟土路基承受車輛往來時,上房了面上的擠壓和重力作用就會在此時共同發(fā)揮作用,使原本就極不穩(wěn)定的軟土層下降,軟土路基的下降深度與所施加給它的重量有關(guān),當(dāng)施加力越大時,它的下降幅度越大,而施加力減小時,它的下降幅度就會減小。
2.3 地基破壞后恢復(fù)難度大
軟土層與其他土質(zhì)相比,還有一個不同就是,在其上鋪設(shè)的地基一旦遭到破壞就很難恢復(fù)。普通的泥質(zhì)土壤可塑性較強(qiáng),也比較穩(wěn)定,一旦一部分路基有所破壞,在修建的時候可以只針對破壞的這一部分開展恢復(fù)工作 ;而軟土的性質(zhì)就不同,土粒之間的空隙很大,水分含量較大,可塑性極差,要想在其上建設(shè)路基,就要達(dá)到是加載軟土上的力的平衡,平衡力之間相互壓制,相互制約,提高軟土的密度和承受能力,使得軟土得以固定成形,可是如果建設(shè)軟土路基技術(shù)不到位,或是軟土路基建成后遭到了破壞,就打破了原來的力量平衡,軟土路基也就隨之土崩瓦解,在修復(fù)時,也不能夠像處理普通土質(zhì)路基一樣只要減小路面施加力那樣簡單,而是要對整塊軟土路基重新規(guī)劃建設(shè),這就對軟土路基的建設(shè)技術(shù)提出了更高的要求。
2.4 軟土層之間牽連性大
將普通土壤固定成型后,從中挖取的一塊,剩下的部分可以依舊保持不變。而將軟土固定成型后,也挖取一塊,剩下的部分就會隨之潰散,同樣的操作,將普通土壤換成軟土就會產(chǎn)生不一樣的效果,這是因為軟土的形成方式與普通的泥質(zhì)土壤不相同,軟土的關(guān)聯(lián)性大使得一旦觸發(fā)某一點機(jī)制就會引發(fā)連鎖反應(yīng),造成整個的軟土層結(jié)構(gòu)混亂,在觸發(fā)點過于嚴(yán)重的情況下還可能會是軟土形成流沙狀態(tài)。也就是說,在軟土之上進(jìn)行路基建設(shè)最為忌諱的就是“動作過大”,盡量減少對軟土的大規(guī)模操作。
3 處理方法
3.1 換填法
換填法適用于軟土層較淺路基上,通過換填石灰土、碎石土等達(dá)到提高路基承載力的目的,確保路基穩(wěn)定,滿足工后沉降要求。是一種較經(jīng)濟(jì)、簡便的處理方法。
3.2 拋石擠淤法
拋石擠淤法是針對液性指數(shù)較高的土體,在其中拋石擠出淤泥路基中的水分和部分淤泥,起到以石料替代淤泥的作用,達(dá)到路基穩(wěn)定的目的。這種處理方式一般適用于河塘處理段的淤泥較厚的路段。
3.3 排水固結(jié)法
軟土中的水分較大,水分大的土壤強(qiáng)度、硬度就達(dá)不到要求,也就無力承擔(dān)略大的重量。不管是什么類型的土壤含水量加大后,它的流動性也會加大,流動性大就意味著施加的力越大。在這種情況下,就可以采用多種技術(shù)手段來對其中的水分進(jìn)行引導(dǎo)排流,將多余水分加以排除,減少土體中的孔隙水,從而達(dá)到土體固結(jié)的目的,增加路基的承載力。
3.4 攪拌樁法
攪拌樁法是通過在土層中注漿來加固地基。利用水泥漿作為固結(jié)劑,通過攪拌機(jī)械注入軟土層中并拌合,使其成為具有良好整體性,又能滿足強(qiáng)度要求的加固土體。攪拌樁一般適用于深層軟土路基。
3.5 碎石樁法
碎石樁法是指用振動、沖擊等方式在軟土路基中成孔后,再將碎石擠壓到孔中,形成大直徑的密實樁體。密實的碎石樁占據(jù)了同體積的土體,起到了局部置換的作用,提高了土體的抗剪強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性。
軟土路基是市政道路工程建設(shè)中必須要面對的一個重點問題,在進(jìn)行軟土路基設(shè)計時,一定要根據(jù)軟土的承受能力進(jìn)行分析,綜合考慮軟土所具有的特點,提出合理軟土路基處理方案,保證施工質(zhì)量,實現(xiàn)對市政道路工程中軟土處理的完美解決。
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一、軟土路基成因
路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性與路基干濕狀態(tài)密切相關(guān)。路基干濕狀態(tài)是由土中含水量的高低決定的,而含水量的高低取決于各種濕源的作用和延續(xù)時間。由于路面寬、路基低、排水設(shè)施不全或失效,使得雨水和生活污水向路基內(nèi)滲透、地下水位升高,路基長期處于潮濕狀態(tài),加上土的水穩(wěn)定性差等原因,導(dǎo)致路基軟化。
二、軟土路基判別
(一)測定方法
所謂軟土,比規(guī)范[1]中的定義廣泛,包括強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計要求的濕粘土。對軟土路基的測定可以采用彎沉測定:
將相對完好的砼板塊逐一編號。采用兩臺5.4m貝克曼梁及一臺BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)車,按每車道雙向往返檢測。選取位于橫縫、斷縫附近的板角等荷載最不利位置作為檢測點,測點分主點(受荷板)、副點(未受荷板),主點位于板橫縫前10cm,副點在橫縫后10cm,分別測定主點彎沉和副點彎沉。[2]
在非不利季節(jié)檢測時,彎沉值根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行季節(jié)影響修正。實際取其系數(shù)=1.1~1.2。
(二)判別方法
平均彎沉值反映了原結(jié)構(gòu)的承載能力,而彎沉差則反映了加鋪后瀝青路面反射裂縫出現(xiàn)的機(jī)率和嚴(yán)重程度。造成原結(jié)構(gòu)承載力不足的原因有板底脫空、基層強(qiáng)度低和軟土路基。采用排除法通過值來判別軟土路基。當(dāng)45≥≥20時,進(jìn)行壓漿處理;>45時,先將砼板打裂壓實,使其與基層緊密結(jié)合;再次檢測,仍然有>45,表明基層強(qiáng)度嚴(yán)重不足或有軟土路基;挖除路面結(jié)構(gòu)后,通過路基頂面彎沉的檢測,或者通過路基土的干密度、天然含水量綜合判定。
三、軟土路基處理方法的比選和優(yōu)化
(一)做一個模擬軟土路基方案其具體條件和基本要求
1.公路自然區(qū)劃為Ⅳ3,路基干濕類型為潮濕,但不加高路基,不增設(shè)地下排水設(shè)施,只對地面排水設(shè)施進(jìn)行修復(fù);
2.軟土路基處理最小面積=4.2×5.0m,即一塊砼板的面積,屬于局部軟土路基;
3.大部分軟土路基為稠度=0.5~0.9的濕粘土,不易破碎晾干;
4.軟土路基深度<2m,其中上部為路基工作區(qū),對強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求高;
5.軟土路基處理不能對原路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性帶來不利影響,處理后應(yīng)達(dá)到強(qiáng)度與原路基基本一致、工后沉降為零、水穩(wěn)定性好的要求;
6.雨季施工,行車干擾大,工期三個月。
(二)比選
軟土路基處理方法按處理深度分為淺層處理和深層處理。淺層處理的深度≤3m,因此擬處理的軟土路基屬于淺層處理的范圍。
淺層處理施工工藝簡單,投資少,是施工中經(jīng)常采用的方法。淺層處理一般有換填法、晾曬法、墊層法、動力固結(jié)法、加筋法、灌漿法、排石擠淤法和爆炸排淤法。
分析后認(rèn)為,晾曬法等七種方法不符合上述條件或要求。換填法通常用于軟土路基分布范圍較小,深度≤2m的情況,換填料可視具體情況用砂、砂礫、改良土或其他適宜材料,因此初步?jīng)Q定采用開挖換填法處理。
(三)優(yōu)化
原路基為粘土填筑,若采用砂、砂礫等材料換填,雖然保證了自身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,但此類材料具有透水性,其內(nèi)部的干濕變化,會引起四周路基土的軟化或二次固結(jié),導(dǎo)致路面的不均勻沉降等病害。若采用風(fēng)化石換填,存在著風(fēng)化石粒徑、強(qiáng)度、土石比例的問題,粒徑大、強(qiáng)度低、石含量多,施工時不易壓碎壓實,除存在與透水性材料相同的問題以外,其自身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性也難以保證。若采用粘土換填,由于施工面小、地下管線多,填土難以壓實,浸水后自身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性同樣無法保證。
土經(jīng)改良后不但強(qiáng)度提高,還能呈現(xiàn)出板體性和一定的水穩(wěn)定性,彌補(bǔ)了上述材料的不足。為使換填部分的物理力學(xué)性質(zhì)與原路基基本一致,選用了與原路基土質(zhì)相近,<40%,<18,含水量適宜的低液限粘土(CL)進(jìn)行改良。
改良土常用的改良劑有石灰和水泥,由于水泥改良土工序少、早期強(qiáng)度高,適用于春融期、多雨季節(jié)、地下水位高、工期緊迫地段。最后確定采用水泥改良土換填的處理方法。
四、軟土路基施工工藝
(一)換填深度
開挖過程中可以觀測到,隨著深度的增加,坑壁四周路基土的密實度逐漸降低,含水量逐漸增大,上部1.0~1.2m范圍內(nèi)的密實度高含水量小,并且有明顯的分界線。表明路基工作區(qū)深度為1.0~1.2m。
當(dāng)軟土路基較薄,有硬底時,清除后直接換填。當(dāng)軟土路基較厚,應(yīng)挖到坑底土與四周路基相同土層的密實度一致時的深度,一般為1.0~1.2m;當(dāng)坑底土過濕時,下挖到保證上部回填壓實時不出現(xiàn)“彈簧”的深度,一般為0.4~0.5m,總的換填深度=1.4~1.7m。
(二)水泥摻量
換填土的強(qiáng)度過高或過低,都會使其內(nèi)部及四周結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力和變形,造成路面病害,因此應(yīng)與原路基保持基本一致。
由于難以準(zhǔn)確檢測原路基土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度,水泥摻量無法按常規(guī)試驗確定。路基的回彈模量不但是路面設(shè)計的基本參數(shù),更是衡量路基質(zhì)量的基本指標(biāo),并且設(shè)計值已知,因此水泥摻量通過回彈模量室內(nèi)試驗確定。由路基設(shè)計彎沉值=200,計算出路基回彈模量設(shè)計值=47MPa,再根據(jù)公式[3]反算得到室內(nèi)試驗回彈模量標(biāo)準(zhǔn)值=135MPa。水泥摻量不宜小于3%,實際控制在3~4%,否則難以拌和均勻。為提高下部改良土的早期強(qiáng)度,使上部工作區(qū)能盡早換填,上下部采用相同的水泥摻量。
(三)壓實
壓實功愈大、分層愈多愈容易出現(xiàn)彈簧。由于對工作區(qū)以下密實度的要求相對較低,故采用挖掘機(jī)鏟斗擊打配合雙向振動平板夯(工作重量123kg)壓實。待具有一定強(qiáng)度后再進(jìn)行工作區(qū)范圍內(nèi)的換填,盡可能采用膠輪壓路機(jī)碾壓,邊角用雙向振動平板夯壓實,壓實度≥95%。
五、結(jié)語
1.與瀝青路面的承載能力檢測不同,水泥砼路面的檢測有主、副點之分,必須配備兩臺貝克曼梁。用一臺貝克曼梁只能檢測出、,混淆與、與兩者的概念會造成誤判。采用雙向往返法檢測,貝克曼梁的支點和主測點不在同一塊砼板上,消除了支點變形對測點彎沉值的影響;測完后檢測車駛離受荷板,消除了后軸落點對主點彎沉值的影響。貝克曼梁法檢測的是回彈彎沉,自動彎沉儀法檢測的是總彎沉,落錘式彎沉儀檢測的是動態(tài)總彎沉。貝克曼梁法是規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法,采用其它方法必須進(jìn)行標(biāo)定換算。同樣,現(xiàn)場承載板法是路基回彈模量的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法,采用其它方法也必須進(jìn)行標(biāo)定換算。測定彎沉和模量時,都應(yīng)將季節(jié)因素考慮在內(nèi)。
2.與公路不同,道路由于兩側(cè)人行道和建筑物地基高于行車道,加上排水設(shè)施不完善等因素的影響,路基長期處于潮濕狀態(tài),容易產(chǎn)生病害。
3.與新建道路不同,改建工程是對道路功能的恢復(fù)和提高,應(yīng)遵循一切服從于老路,一切有利于老路的原則,達(dá)到新舊一體,路基穩(wěn)定、密實、均質(zhì),為路面提供均勻的支承。經(jīng)過幾十年地運(yùn)營,絕大部分路基已經(jīng)穩(wěn)定,已適應(yīng)了所處的水文地質(zhì)環(huán)境,應(yīng)充分利用。
4.與地基中的大面積軟土路基不同,路基中的軟土路基一般都屬于局部淺層軟土路基,處理后要求工后沉降為零,并具有較高地強(qiáng)度和良好地穩(wěn)定性。尤其是路基工作區(qū),對保證路面強(qiáng)度與穩(wěn)定性、滿足行車要求極為重要。
每一種軟土路基處理方法均有其針對性、適用范圍以及局限性,必須根據(jù)具體條件選擇符合設(shè)計要求的軟土路基處理方法,才能取得理想的處治效果。對能達(dá)到處理效果的方法進(jìn)行使用階段技術(shù)可靠性、施工難易程度、工程造價、工期、對周圍環(huán)境影響等方面的綜合評比,確定最合理的軟土路基處理方案,并不在于技術(shù)的先進(jìn)與否。
【參考文獻(xiàn)】
1.1承載能力差因為軟土基的含水量較大,因此土體的壓縮量增加,在承受較大載荷的時候就容易被壓縮,形成大規(guī)模的沉降,外界壓力容易導(dǎo)致地基的整體性破壞。這也是軟土基最突出的特點。
1.2沉降量大軟土地基所含有的天然水量大,其松散程度也就隨之增加,施工中因為壓力失水就會導(dǎo)致沉降,如果處理不當(dāng)出現(xiàn)的沉降呈現(xiàn)不規(guī)則的情況,就會導(dǎo)致后續(xù)施工的困難,嚴(yán)重的時候會導(dǎo)致路面出現(xiàn)傾斜甚至塌方,尤其對橋梁施工的影響最大。
1.3壓縮性大軟土的特征是孔隙大,呈現(xiàn)松散的狀態(tài),其可以被大范圍的壓縮,如果在市政施工中不能進(jìn)行妥善處理,其在后續(xù)施工中容易出現(xiàn)基坑邊坡失穩(wěn)、邊坡錯位、路基塌方等情況,導(dǎo)致施工的安全性降低,也會影響周邊建筑的穩(wěn)定。
2市政路橋施工中出現(xiàn)軟土地基的基本思路
2.1因地制宜各個地區(qū)的土質(zhì)特征不同其選擇的處理技術(shù)也就存在差異,因此在市政路橋施工中應(yīng)對軟土地基的具體情況進(jìn)行考察,如粘性土可以采用壓實技術(shù)為主,在施工中盡量減少對地基的擾動,以此保證整體性;砂性土質(zhì)則可以利用擠壓技術(shù)為主,進(jìn)行壓實,包括砂樁或者震動壓實等,改善地基的流動性,這樣的選擇主要是因為粘土已經(jīng)擾動就會降低強(qiáng)度。再如,應(yīng)根據(jù)軟土地基的深度和厚度選擇處理技術(shù),如果土層淺則選擇表層處理技術(shù),即換填技術(shù)。而軟土厚且無砂層,則應(yīng)采取固結(jié)技術(shù)為主加以處理。
2.2根據(jù)市政道路要求處理市政道路建設(shè)中對道路的要求不同其穩(wěn)定性和平整度要求也就不同,等級高則應(yīng)選擇強(qiáng)力的軟土地基處理措施,將沉降降至最低。如果等級低則應(yīng)進(jìn)行加載等技術(shù)待沉降結(jié)束后進(jìn)行施工。如果先鋪設(shè)簡易路面沉降結(jié)束在鋪設(shè)常規(guī)路面。還可根據(jù)道路形狀選擇不同的處理方式,設(shè)計寬度與高度也會影響軟土地基的處理技術(shù)。通常采用換填技術(shù)的時候,對于寬且低的路堤而言就容易出現(xiàn)破壞的情況,設(shè)計高度大且不夠穩(wěn)定的路堤時應(yīng)考慮加載的措施來增加地基承載的極限強(qiáng)度。
2.3考慮周邊情況市政路基施工對周邊的建筑會產(chǎn)生影響,如果震動、噪聲、地下水、環(huán)境污染等都應(yīng)考慮在技術(shù)選擇中,因此在軟土地基的處理中應(yīng)綜合諸多因素進(jìn)行確定。對路堤高而地基軟弱的情況更應(yīng)注意對周邊建筑的影響。因此如果路堤坡腳附近有建筑的時候,應(yīng)考慮減少總體沉降的技術(shù),以此保證周邊建筑的穩(wěn)定。
3市政路橋施工中軟土地基的處理技術(shù)
3.1排水技術(shù)軟土地基的突出特征就是含水量高,因此在處理中如果可排除過多的水分則可以提高地基的承載能力。因此排水技術(shù)是一種有效的軟土地基處理技術(shù),如表層排水技術(shù)。表層排水處理是提高土體固結(jié)性能和穩(wěn)定性的重要技術(shù)措施。具體的做法就是在軟土基上設(shè)置砂墊層,這樣改善軟土地基的含水量,通過砂墊層的壓力和排水實施配合,排除地基中大量的水分,以此促進(jìn)軟土層固結(jié)沉降,保證施工后續(xù)作業(yè)的穩(wěn)定和安全。
3.2粉噴樁技術(shù)該技術(shù)在市政路橋工程中經(jīng)常被納入到軟土地基的處理中。所謂的粉噴樁處理技術(shù)就是利用設(shè)備在軟土地基上鉆孔,并利用壓力將固化劑壓入軟土中利用固化劑與土層中的水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而促進(jìn)軟土地基失水,從而達(dá)到固結(jié)軟土地基的作用。固化劑通常為石灰和水泥,多數(shù)工程選擇的是水泥,在實際的應(yīng)用中應(yīng)考慮摻入比的選擇。其標(biāo)準(zhǔn)為樁的強(qiáng)度,如高于1.5MPa則選擇425號以上水泥,如低于這個標(biāo)準(zhǔn)則選擇325號水泥。這樣可以增加摻入比,提高樁體的性能。為了保證固化劑的流動性,可以摻入減水劑或者硫酸鈉、石膏等材料,這樣可以增加固化劑的處理效果。同時噴粉樁在加固中還形成多個相對穩(wěn)定的隱形樁,這樣可以增加地基的承載能力,為后續(xù)的施工打下基礎(chǔ)。當(dāng)然其必須在場地整潔且作業(yè)空間較大的場地上進(jìn)行施工。在粉噴樁技術(shù)應(yīng)用前還應(yīng)對地質(zhì)土質(zhì)進(jìn)行檢測,尤其是土質(zhì)、含水量等技術(shù)參數(shù)都會影響噴粉樁的固化效果。所以應(yīng)按照技術(shù)要求對其進(jìn)行采集和分析,并利用工程實驗室進(jìn)行試驗保證固化劑的適應(yīng)性。
3.3深層排水技術(shù)排水是軟土地基處理的核心思路之一,排水固結(jié)技術(shù)與表層排水技術(shù)不同,其主要是利用擠密技術(shù)對軟土基的深層水分進(jìn)行排除,通常需要配合排水井來完成對軟土地基的排水措施。該技術(shù)利用向軟土地基中打入擠密裝置的方式來擠壓軟土層,促進(jìn)其水分排除,然后利用排水井抽出多余水分,促進(jìn)地基失水固結(jié)。該技術(shù)的選擇應(yīng)考慮地基含水量、軟土厚度等情況,按照技術(shù)流程進(jìn)行操作,這樣才能保證處理效果最佳。但是此類方法不能單獨使用,應(yīng)配合其他方式促進(jìn)水分排出,增加地基的穩(wěn)定性。
3.4加載壓實處理加載壓實技術(shù)是一種靜態(tài)固結(jié)技術(shù),在軟土地基上施加一個外表載荷,人為的促進(jìn)土體的壓縮,出現(xiàn)超載沉降,以此達(dá)到處理軟土地基的目的,但是單純的加載不能保證地基的承載能力提升,因此該技術(shù)也必須與其他技術(shù)配合使用。在使用加載壓實前應(yīng)對軟土層的厚度和含水量進(jìn)行分析,計算加載的重量,如果超過范圍則不能采取該項技術(shù)。技術(shù)的核心就是降低地下水位,在加載的過程中可以打入鋼板來保證施工中地基的穩(wěn)定性。主要是防止其對周圍的建筑和土體產(chǎn)生影響。應(yīng)注意的是填土加載的技術(shù)主要是保證路面鋪裝后的殘余應(yīng)力被提前釋放。如果加載過大反而會導(dǎo)致地基的穩(wěn)定性喪失,因此應(yīng)緩慢的增加加載速度,每一次加載都應(yīng)保證地基穩(wěn)定后進(jìn)行。并在施工中做好觀測工作,控制沉降的速度和范圍等。
3.5擠密技術(shù)擠密技術(shù)就是通過外力對軟土地基進(jìn)行擠壓,在市政橋梁施工中較為常見。通過擠密樁間的土體來提高地基強(qiáng)度。將樁孔用灰土、素土等回填并夯實。因為土質(zhì)的類型不同其方法也存在差異。如果使用素土則稱之為土樁擠密法,使用灰土則為灰土擠密法。這兩種技術(shù)措施對于厚度較大的地基作用較好,其中濕陷性黃土的處理效果最佳,應(yīng)在具體的工程中合理選擇。
在軟土路基的路基填筑當(dāng)中,其較為普遍發(fā)生的問題主要包含了兩種類型,即為穩(wěn)定性的破壞與下沉變形。此兩類問題大多發(fā)生于軟弱土基的路堤路段當(dāng)中。并且,往往因為工程工期較為緊迫,致使施工方案同原始的設(shè)計方案存在一定的誤差,對于已完成工程施工的路基路段若發(fā)生坍塌事故,必然將會導(dǎo)致工程數(shù)量的增加,嚴(yán)重的致使工期拖延并影響到最終的工程工期。上述軟基路基問題均是在高速公路的施工過程當(dāng)中,存在較大技術(shù)難度的問題,也是其開展工程質(zhì)量管理的重要監(jiān)管對象,本文將就此在下文當(dāng)中展開相關(guān)的論述。
一、概述
近些年來,隨著我國整體經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展,使得整個高速公路的建設(shè)也在日益加快發(fā)展速度,但是由于我國具體的地理條件中的土層結(jié)構(gòu)問題以及在整個的高速公路的規(guī)劃線路中所經(jīng)過的區(qū)域必然也面臨著軟土地基的問題。因而,要解決其中的問題,就必須對其進(jìn)行研究分析。所謂軟土地基,是指在土層構(gòu)成方面存在軟弱粘土、有機(jī)質(zhì)土以及散砂或者孔隙粗的泥炭。在其特征方面表現(xiàn)為含水量較大、承載力不足、抗剪強(qiáng)度不高、透水性不明顯。正是由于這些具體問題的存在才出現(xiàn)了關(guān)于整個的軟土地基的討論與研究,因為其中的固疾在高速公路施工中影響且破壞了整體工程的質(zhì)量與水平,因而應(yīng)該結(jié)合當(dāng)下應(yīng)用中較為流行的,而且切合我國的實際情況的新技術(shù),對其進(jìn)行分析,使具體的問題得到實際的解決。
二、預(yù)壓期的確定
在路基填筑的實際施工過程當(dāng)中通常會存在一個問題:在路基填筑的施工建設(shè)過程當(dāng)中,若有一段路段當(dāng)中的實際測量沉降數(shù)值已經(jīng)達(dá)到或者超過了標(biāo)準(zhǔn)沉降值,然而卻并沒有達(dá)到施工設(shè)計的預(yù)壓實踐,那么其涵洞等相關(guān)施工成的反開槽施工工程,應(yīng)當(dāng)依據(jù)相應(yīng)的設(shè)計預(yù)壓時間還是實際所測量的沉降數(shù)值?
根據(jù)以往的實際工程經(jīng)驗,通常因為軟土層的不均勻性、在設(shè)計當(dāng)中所采用的數(shù)據(jù)內(nèi)容存在一定的誤差、對于理論設(shè)計的數(shù)據(jù)計算不夠嚴(yán)謹(jǐn)以及在此過程當(dāng)中也會存在一定的干擾因素,從而導(dǎo)致對于軟土路基的設(shè)計計算沉降數(shù)值,同實際的沉降數(shù)值間通常會存在不同程度的誤差情況,因此應(yīng)當(dāng)就依據(jù)對于所預(yù)測的沉降值的確切性進(jìn)行預(yù)壓期的確定。在實際施工時應(yīng)當(dāng)依據(jù)實際測量的沉降數(shù)值曲線圖來確定最終的路基沉降值,并對其所可能會產(chǎn)生的誤差值進(jìn)行合理的校正,同時將其確立涵洞反開槽與施工的排水防護(hù)的主要根據(jù)。
三、軟土路基設(shè)計與施工
以概述中的簡要介紹可以看出,由于存在較為軟弱的地表,而且其中的透水性、承載力都存在很大問題。在公路建設(shè)過程中,可能會遇到軟土地基的問題,實際上,由于我國的地質(zhì)構(gòu)造與地理形態(tài)本身較為復(fù)雜,各種情況都會出現(xiàn),所以,在這一方面,如果處理不當(dāng),必定會影響路基邊坡的穩(wěn)定性,因此可以采取以下措施加以實現(xiàn)。
第一,排水法。因為軟土質(zhì)存在含水量較多的問題,因而采用表層排水法是最為直接有效的方法。可以進(jìn)行溝槽的挖通與引流,使地表多出的水分加以排出,在減少含水量的同時保證施工可以正常進(jìn)行。但是請注意,在其施工機(jī)械作業(yè)中,還需要進(jìn)行砂礫的回填,因為在整個的排水之后,地表會明顯顯現(xiàn)出表面的下陷,因此應(yīng)該在回填工作完成后進(jìn)而展開全面工作,有利于保證施工的安全與作業(yè)質(zhì)量。
第二,敷設(shè)材料法。從坑坑洼洼的地基可以測得土層的均勻程度,在非均勻的情況下,不可避免的會出現(xiàn)沉降或者方向性的地勢變形或變化,由于其不均勻的土質(zhì)構(gòu)成降低了其自身的抗壓性能以及在抗剪力方面和抗拉力方面不足以承載過高的重量,所以應(yīng)該對其進(jìn)行一些相應(yīng)的材料敷設(shè),從而達(dá)到平均化的土層構(gòu)成,最終達(dá)到正常作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。從材料選擇方面看,要以化纖無紡布、土工布和玻璃纖維隔柵為主。
第三,砂墊層法。在土層的構(gòu)成中,往往也會出現(xiàn)一些諸如土層較薄和含水量過大所導(dǎo)致的地基,因此為了達(dá)到固結(jié)它的作用,同時也為了達(dá)到使排水問題得到有效解決,應(yīng)該實施砂墊層法。從實際的施工經(jīng)驗來分析,砂墊層的敷墊厚度以0.5米到1.2米的范圍為宜。從作用方面來講,就是可以通過砂墊層達(dá)到固結(jié)軟土層,同時也可以使其充當(dāng)上部表面的排水層和填土之內(nèi)的地下排水層,起到降含水量和控制含水量的作用。應(yīng)該注意,與此同時要把填土和地基處理工作做到位,因為這才是實現(xiàn)實際施工的具體準(zhǔn)備。還應(yīng)該全面的對整體施工機(jī)械進(jìn)行重量、施力等加以考量,這樣有助于使得砂墊層得到相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)厚度,從而確保施工安全與進(jìn)程順利進(jìn)行。這是一種根據(jù)具體的情況需進(jìn)行綜合性的實施措施,因而要以實際的地基為準(zhǔn),進(jìn)行各種聯(lián)合工作。
第四,添加劑法。添加劑法較為常用,主要是根據(jù)化學(xué)原理來實現(xiàn)地基的固化。比如說,對于粘性土質(zhì)可以運(yùn)用一些生石灰、水泥等進(jìn)行添加,增加其強(qiáng)度,并且可以通過這種混合達(dá)到地基壓縮性增強(qiáng)的作用。從以往的應(yīng)用可以理解,整個的現(xiàn)場制作不僅降低了含水量,而且固結(jié)作用明顯,使土質(zhì)得到了較好的改善,增強(qiáng)了施工地基的穩(wěn)定性。
四、粉噴樁加固處理
首先,在準(zhǔn)備階段需要整理出有關(guān)的技術(shù)資料,清理施工現(xiàn)場,做好整個施工地點的回填處理。檢查相關(guān)設(shè)備,做好機(jī)械的組裝與試運(yùn)行。
其次,檢查原材料,保證質(zhì)量。以設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為原則,選購合格產(chǎn)品。
第三,對施工工藝進(jìn)行核準(zhǔn),需要進(jìn)行嚴(yán)格的研究,將實際的施工情況與其參照。這是較為關(guān)鍵的部分。因此應(yīng)該在實際測量的參數(shù)與設(shè)計要求間的配比確定粉噴樁,通常以五根試樁為主。然后,根據(jù)結(jié)果來確定單位時間的噴粉量、攪拌的速度、噴氣壓力等,再按照相關(guān)數(shù)據(jù)具體操作。
還有一些其它的方法也可以進(jìn)行比較性的運(yùn)用,如提前可以做好軟土地基的沉降,增強(qiáng)地基強(qiáng)度的加載法等。
結(jié)束語
軟土路基的施工難題一直是困擾相關(guān)施工工程進(jìn)度的主要問題之一,本文首先就其具體的軟土路基特征等情況進(jìn)行了簡要的概述,進(jìn)而分析了其預(yù)壓期的確定、軟土段路基設(shè)計與施工、粉噴樁加固處理等內(nèi)容,并做了具體的施工細(xì)節(jié)論述。因而,在具體的施工過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)依據(jù)其具體的特征狀況,采取相應(yīng)具有針對性的處理方法。對于施工過程當(dāng)中所出現(xiàn)的問題,要加強(qiáng)設(shè)計、監(jiān)理與施工等各部門間的合作及時、高效的解決問題,并通過對于施工當(dāng)中的數(shù)據(jù)動態(tài)監(jiān)測,實時調(diào)整施工方案,實現(xiàn)施工管理的科學(xué)、合理化。
參考文獻(xiàn):
[1]梁小馬.對市政路橋過渡段軟基路基路面施工的探討[J].廣東科技,2012(17).
一、軟土地基影響因素
軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土。具有天然含水量高、天然空隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點。
1、地基狀況
土質(zhì)條件的影響。黏性土:一般采用的方法是壓實法。在施工中采取的處理方法對地基的擾動必須盡量小。砂性土:采用擠實砂樁法或振動壓實法對可能發(fā)生液化的砂性土進(jìn)行改善,這主要是因為黏土一經(jīng)擾動,強(qiáng)度降低很多。
地基構(gòu)成情況。在軟土層較淺的情況下,需要進(jìn)行簡單的表層處理。重要的構(gòu)造物基礎(chǔ)常用開挖換填法。若軟土層較厚,應(yīng)使用其他方法配合表層處理法,具體分析如下:夾有砂層且厚度較薄(5m~6m以下)的軟土層,采用表層處理法、荷載壓重法等,即使是7cm的砂層也是有效排水層,在土質(zhì)調(diào)查中不要遺漏。軟土層厚且無砂層的情況,因排水距離長,因此固結(jié)沉降需較長的時間,同時強(qiáng)度也將增長。
2、公路等級要求的道路性質(zhì)
對于設(shè)計要求的公路道路等級越高,平整度要求也越高,越需要采取強(qiáng)而有力的軟地基沉降處理措施。反之,公路等級較低時,可先鋪簡易公路路面,等待地基沉降結(jié)束后,再鋪常規(guī)的公路路面以達(dá)到節(jié)約資金的目的。
公路道路的形狀。路堤的設(shè)計寬度與高度也是選擇處理方法時要考慮的重要原因。一般來說,采用換填法時,對于寬而低的路堤容易出現(xiàn)局部破壞的現(xiàn)象;在設(shè)計高度大而穩(wěn)定性不足的情況下,采用壓重法將受到較大的限制;此外設(shè)計的路堤越寬越高,則地基產(chǎn)生壓力的底部將越深,而引起深處黏土層沉降也越大。
3、公路施工的周圍環(huán)境
公路施工中對周圍環(huán)境的影響,如處理地基時的振動、噪聲及地下水的變化和多余的泥水散落等,因此在選擇軟地基施工方法時必須詳細(xì)的加以考慮。
對于路堤高度較高而地基特別軟弱的情況:在施工過程中,周圍地基可能會經(jīng)常發(fā)生大的隆起或沉降。因此,假如在路堤坡腳附近有民房和重要建筑物時,應(yīng)充分考慮多方因素以減小總沉降量,同時控制剪切變形。如果工程中不能采用這類方法實現(xiàn)目的,應(yīng)考慮事先對可能受影響的建筑物或者民房加以保護(hù),否則應(yīng)考慮以高架橋梁代替路堤的方法。
二、公路工程軟土路基施工技術(shù)應(yīng)用
1、碎石樁的壓密注漿技術(shù)
壓密注漿技術(shù)需要根據(jù)施工現(xiàn)場的情況,如地質(zhì)地貌、天氣等,要對相關(guān)因素進(jìn)行收集分析計算,最終設(shè)計出最適合的方案。壓密注漿碎石樁技術(shù)使用的材料主要是碎石和水泥。具體做法是對已經(jīng)加固好的樁位投放碎石,然后使往樁里注入水泥,等到水泥凝結(jié)度達(dá)到初級的時候,再通過之前留下的管道向樁里注入水泥,這樣可以使碎石間的縫隙得到充分的銜接,使樁體四周的土質(zhì)變得更加的密實,采用壓密注漿技術(shù)還需要用到其他輔助技術(shù)來,利用鉆孔技術(shù)對地基進(jìn)行鉆孔,然后將碎石等材料投入鉆孔中,再進(jìn)行注漿,將水泥封在孔中,與周圍的土地形成復(fù)合地基。壓密注漿技術(shù),加快了工作的效率,節(jié)省了人力物力,壓密注漿技術(shù)與碎石樁相結(jié)合的方法,因受外界因素的影響較小,所以適合于各種地形環(huán)境;這種施工技術(shù),所需要的設(shè)備簡單,操作簡單,成本低,提升了路基的承載力。
2、置換法改善軟土路基
在道路施工過程中,表面處理技術(shù)只能改善軟土路基表面土體的工程力學(xué)性質(zhì),而整個路基的耐久性卻難以保證,對道路的正常使用與養(yǎng)護(hù)造成了嚴(yán)重影響。用于處理軟土路基的置換技術(shù)主要就是通過將高強(qiáng)度土體替代軟土來增加軟土路基的承載力和穩(wěn)定性。利用爆炸技術(shù)和人工置換土體等強(qiáng)制置換土體是軟土路基主要的置換技術(shù),軟土路基置換技術(shù)可徹底改變路基的土質(zhì)。在實際施工過程中的置換土體常常為粗粒土,在人工置換后還往往會將土體夯實。
3、軟土路基施工的凍結(jié)技術(shù)
凍結(jié)法在公路軟土路基施工中也是比較常見的,所需要的設(shè)備和材料包括制冷機(jī)、液化氮或者二氧化碳,凍結(jié)法首先要將液態(tài)的 C02進(jìn)行膨脹,運(yùn)用制冷裝置使軟土路基定型、冷凍,這樣可以有效的增加軟土的強(qiáng)度,凍結(jié)法液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)可以使得液體在低溫的狀態(tài)下流動,從而加固土層的硬度。
4、加載技術(shù)改善軟土路基
加載技術(shù)處理軟土路基主要是采用人工壓實的方法來改善軟土路基的工程力學(xué)性質(zhì)。在實際工程中,應(yīng)采用重型壓路機(jī)對軟土路基進(jìn)行反復(fù)的人工壓實工作,排出軟土路基中的水分降低水含水量,減小軟土路基中的孔隙,減小軟土路基的變形。在對軟土路基進(jìn)行反復(fù)壓實的過程中應(yīng)該對其壓實工作的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測與監(jiān)督,以保證軟土路基的壓實效果。通過對軟土路基的反復(fù)壓實可將軟土路基壓制成符合道路工程施工要求的路基土壤。加載技術(shù)處理軟土路基簡單有效,降低施工成本,達(dá)到道路路基施工要求,已被廣泛的運(yùn)用于我國的道路工程軟土路基施工處理中。
三、軟土路基施工質(zhì)量控制措施
1、對施工技術(shù)的有效管理措施。完善施工管理是軟土施工工程的一個重點內(nèi)容。良好有序的管理制度,能夠促進(jìn)工程順利完成。在軟土施工中采取的措施需要我們結(jié)合實際進(jìn)行探索。首先,嚴(yán)格劃分工作以及責(zé)任分配,由于軟土施工技術(shù)自身具有的特點,不同的部門應(yīng)該分管不同的技術(shù)步驟,并且出現(xiàn)技術(shù)困難時,相應(yīng)部門及時有效的予以處理。
2、對施工材料的管理措施。施工材料的好壞決定了工程的質(zhì)量,在軟土路基的管理中同樣也需要保證施工材料的質(zhì)量。軟土路基在現(xiàn)在的公路建設(shè)中有著舉足輕重的地位,在施工管理中應(yīng)重點關(guān)注。首先,在施工前,要嚴(yán)格保證施工材料的質(zhì)量,嚴(yán)格選擇符合資格的供應(yīng)商,堅決杜絕等腐敗問題的出現(xiàn);其次,在施工過程中,要隨時監(jiān)督材料的使用以及進(jìn)貨的過程,對材料進(jìn)行抽樣檢查,防止不合格的材料被用在公路建設(shè)中,這將會威脅到人們生命財產(chǎn)的安全。在此,在工程驗收階段,需要對材料進(jìn)行再次復(fù)核。做好每個環(huán)節(jié)的材料管理工作,使軟土路基達(dá)到我們的預(yù)期效果。
四、結(jié)束語
綜上所述,公路作為交通的主要方式,不僅關(guān)系到社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,也和人的生活工作息息相關(guān),在施工過程中安全問題是重中之重,為了避免在竣工后投入使用時造成不可估量的后果,在設(shè)計時就要注意各種問題,軟基處理技術(shù)的應(yīng)用可以使工程進(jìn)展變得順利,也可以從很大程度上減輕工程量。
參考文獻(xiàn)
[1] 尹志鋼YIN Zhi-gang 公路施工中軟土地基處理技術(shù)分析及其應(yīng)用[期刊論文] 《山西建筑》 -2010年5期.
[2] 吳金權(quán) 關(guān)于公路施工中軟土地基處理技術(shù)的分析[期刊論文] 《科技促進(jìn)發(fā)展》 -2011年2期.
鹽漬土路面屬特殊土路面,因其含鹽類型、含鹽量、含硝量的不同,對路基路面的破壞情況也不同。所形成的主要病害有鹽脹、鹽溶、沉陷、裂縫等。降低了公路的使用性能,恢復(fù)難度較大,同時增加了養(yǎng)護(hù)成本。通過改進(jìn)養(yǎng)護(hù)方法及工藝達(dá)到防治病害,降低養(yǎng)護(hù)費(fèi)用,提高養(yǎng)護(hù)質(zhì)量,使公路保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。
鹽漬土在干旱季節(jié)和干旱地區(qū),因鹽類有結(jié)膠和吸濕作用,干旱有利于路基穩(wěn)定,但干旱也產(chǎn)生風(fēng)脹等不利作用;鹽漬土一旦受到雨水、冰雪融化的淋溶,含水量急增,路基發(fā)軟,強(qiáng)度降低,形成溶洞、溝壑,在行車作用下,車輪打滑使路面破壞,形成車轍。隨著水分子的蒸發(fā),路面形成條形的溝槽,在風(fēng)吹日 曬的作用下,溝槽變硬,路沉大幅度下降,影響行車,給養(yǎng)護(hù)恢復(fù)路況造成很大的困難。論文參考網(wǎng)。
1、鹽漬土路面病害形成的原因
(1)氣候干早,晝夜溫差大,地質(zhì)風(fēng)化、剝蝕、沉積作用。
柴達(dá)木地區(qū)屬青藏高寒區(qū)——柴達(dá)木荒漠過干區(qū),為第三紀(jì)地層風(fēng)蝕殘丘的無水區(qū),氣候冬寒夏涼,蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降水量,風(fēng)大且多。晝夜溫差大,日照時間長,是造成鹽脹、松散等病害的氣候因素。
(2)鹽漬土中含硫酸鹽鹽類。
鹽脹的根本原因在于硫酸鹽類結(jié)晶時吸收水分,由于晶間鹵水的毛細(xì)水的鹽析而引起的體積膨脹,沿水平方向相互擠壓,體積增大,硬度降低,它是冷卻結(jié)晶過程中形成的。酸鹽鹽類的硫酸納(Na2S04),硫酸鎂(MgSO4)和硫酸銅(CuSO4)的結(jié)晶水化物可分別吸收10個水分子(Na2S04·10H2O),7個水分子(MgSO4·7H20)和5個水分子(CuSO4·5H20),變成結(jié)晶水化物,隨著溫度的降低,放熱反應(yīng)更徹底,趨于10水硫酸鈉方向進(jìn)行,方程式如下:
Na2S04十10H2O=Na2S04·10H2O
含有10個結(jié)晶水的芒硝(Na2S04·10H2O )不斷析出,致使土體逐漸增大體積,在高原晝夜溫差的反復(fù)作用下,Na2S04時而 吸水晶結(jié),轉(zhuǎn)化成Na2S04·10H2O 體積增大,時而脫水又復(fù)原成Na2S04·10H2O則體積縮小,這樣反復(fù)循環(huán)的變化,在公路上產(chǎn)生鹽脹病害,路基頂部出現(xiàn)松漲,路面表層鼓包凸起,有輻射狀的裂縫產(chǎn)生。
(3)鹽漬土路面在夏季集中降雨期間,路面上的積水不能及時排除,浸入路面路基中,而組成路面、路基的鹽漬土易溶于淡水,使其遇水軟化,形成大小溶洞、溝壑。車輛行駛時形成車轍、溝槽,破壞路基路面,引起路基沉陷、淋溶等病害。
(4)隨著柴達(dá)木資源開發(fā)步伐的加快,交通量的不斷增長,大型車輛、重型車輛的增多。加之無人區(qū)車輛超載超速行駛,對路面破損作用加大。尤其在陡坡,急彎、交叉處、變坡點、彎道處和交通擁塞路段由于發(fā)生較大的水平推力.使鹽漬土路面產(chǎn)生脫皮、干翻漿、松散、啃邊、裂縫等。
2 防治鹽漬土路面病害的措施
(1)由于路基是公路的主體,而鹽漬土路基與路面是—同材料鋪筑而成,要求路基、路面必須有足夠的強(qiáng)度,有很好的整體穩(wěn)定性,有較好的水穩(wěn)定性。在施工時壓實厚度應(yīng)控制為15cm,為一層,鹽結(jié)晶(扯塊)、鹽屑粒摻鹵水(鹽水)要用振動式壓路機(jī)碾壓,鹵水是飽和鹽溶液,不能用淡水代替。填料盡量不用硫酸鹽類,可減少鹽脹。
(2)養(yǎng)護(hù)上要求選料合理,具有一定粘性的料,如氯類鹽、土、鹵水(鹽溶液)等鋪筑在鹽漬土路面上,以保持較長的使用周期,不用或少用硫酸鹽鹽類。特別在陡坡、急彎、交叉口、變坡點等易發(fā)生病害處,應(yīng)經(jīng)常保持噴灑鹵水和鋪筑面層料,以保證路面平整,減少病售發(fā)生。論文參考網(wǎng)。
(3)清除路面積沙雜物,在鋪料地段灑鹵水濕潤,然后鋪第——遍料,新鋪料高出原路2—3m,注意灑鋪鹵水和料要均勻、透徹,對所鋪的料要刮平,然后指揮行車慢行碾壓,最好用壓路機(jī)碾壓,碾壓遵從先邊后中,先輕后重,先慢后快的三先原則,并保證路面有一定的路拱,以利雨水的及時排除,減少淋溶作用。在噴灑二遍鹵水剛也要均勻透徹,禁止過往車輛通過,等鹽結(jié)晶(鹽塊)、鹽屑粒與飽和鹽溶液(鹵水)再度結(jié)晶,按前述過程進(jìn)行刮平和碾壓,若未達(dá)到平整度要求,還要鋪第二遍料,直到達(dá)到要求時為上。論文參考網(wǎng)。
(4)加強(qiáng)雨季期間的養(yǎng)護(hù)工作。每當(dāng)下雨,路政人員上路指揮車輛通行,防止雨期車輛強(qiáng)行通過、損壞路面。另外,及時排除路面積水,雨后待路面水分蒸發(fā)后,車輛行駛不會造成路面車轍時,車輛方能慢行通過,這樣可提高鹽漬土路面的壓實度、平整度,對延長使用周期,有事半功倍的作用。
(5)冬季期間若鹽漬土路面上有積雪,則應(yīng)立即清除,否則,過往車輛車輪摩擦碾壓,使積雪融化而造成路面打滑,形成車轍,損壞路面。
(6)完善和補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中有關(guān)鹽漬土路基、路面的內(nèi)容。使養(yǎng)護(hù)、驗收、檢驗有標(biāo)準(zhǔn)可依。
3 結(jié)語
一、軟土路基成因
路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性與路基干濕狀態(tài)密切相關(guān)。路基干濕狀態(tài)是由土中含水量的高低決定的,而含水量的高低取決于各種濕源的作用和延續(xù)時間。由于路面寬、路基低、排水設(shè)施不全或失效,使得雨水和生活污水向路基內(nèi)滲透、地下水位升高,路基長期處于潮濕狀態(tài),加上土的水穩(wěn)定性差等原因,導(dǎo)致路基軟化。
二、軟土路基判別
(一)測定方法
所謂軟土,比規(guī)范[1]中的定義廣泛,包括強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計要求的濕粘土。對軟土路基的測定可以采用彎沉測定:
將相對完好的砼板塊逐一編號。采用兩臺5.4m貝克曼梁及一臺BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)車,按每車道雙向往返檢測。選取位于橫縫、斷縫附近的板角等荷載最不利位置作為檢測點,測點分主點(受荷板)、副點(未受荷板),主點位于板橫縫前10cm,副點在橫縫后10cm,分別測定主點彎沉和副點彎沉。 [2]
在非不利季節(jié)檢測時, 彎沉值根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行季節(jié)影響修正。實際取其系數(shù)=1.1~1.2。
(二)判別方法
平均彎沉值反映了原結(jié)構(gòu)的承載能力,而彎沉差則反映了加鋪后瀝青路面反射裂縫出現(xiàn)的機(jī)率和嚴(yán)重程度。造成原結(jié)構(gòu)承載力不足的原因有板底脫空、基層強(qiáng)度低和軟土路基。采用排除法通過值來判別軟土路基。當(dāng)45≥≥20時,進(jìn)行壓漿處理;>45時,先將砼板打裂壓實,使其與基層緊密結(jié)合;再次檢測,仍然有>45,表明基層強(qiáng)度嚴(yán)重不足或有軟土路基;挖除路面結(jié)構(gòu)后,通過路基頂面彎沉的檢測,或者通過路基土的干密度、天然含水量綜合判定。
三、軟土路基處理方法的比選和優(yōu)化
(一)做一個模擬軟土路基方案其具體條件和基本要求
1.公路自然區(qū)劃為Ⅳ3,路基干濕類型為潮濕,但不加高路基,不增設(shè)地下排水設(shè)施,只對地面排水設(shè)施進(jìn)行修復(fù);
2.軟土路基處理最小面積=4.2×5.0m,即一塊砼板的面積,屬于局部軟土路基;
3.大部分軟土路基為稠度=0.5~0.9的濕粘土,不易破碎晾干;
4.軟土路基深度<2m,其中上部為路基工作區(qū),對強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求高;
5.軟土路基處理不能對原路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性帶來不利影響,處理后應(yīng)達(dá)到強(qiáng)度與原路基基本一致、工后沉降為零、水穩(wěn)定性好的要求;
6.雨季施工,行車干擾大,工期三個月。
(二)比選
軟土路基處理方法按處理深度分為淺層處理和深層處理。淺層處理的深度≤3m,因此擬處理的軟土路基屬于淺層處理的范圍。
淺層處理施工工藝簡單,投資少,是施工中經(jīng)常采用的方法。淺層處理一般有換填法、晾曬法、墊層法、動力固結(jié)法、加筋法、灌漿法、排石擠淤法和爆炸排淤法。
分析后認(rèn)為,晾曬法等七種方法不符合上述條件或要求。換填法通常用于軟土路基分布范圍較小,深度≤2m的情況,換填料可視具體情況用砂、砂礫、改良土或其他適宜材料,因此初步?jīng)Q定采用開挖換填法處理。
(三)優(yōu)化
原路基為粘土填筑,若采用砂、砂礫等材料換填,雖然保證了自身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,但此類材料具有透水性,其內(nèi)部的干濕變化,會引起四周路基土的軟化或二次固結(jié),導(dǎo)致路面的不均勻沉降等病害。若采用風(fēng)化石換填,存在著風(fēng)化石粒徑、強(qiáng)度、土石比例的問題,粒徑大、強(qiáng)度低、石含量多,施工時不易壓碎壓實,除存在與透水性材料相同的問題以外,其自身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性也難以保證。若采用粘土換填,由于施工面小、地下管線多,填土難以壓實,浸水后自身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性同樣無法保證。
土經(jīng)改良后不但強(qiáng)度提高,還能呈現(xiàn)出板體性和一定的水穩(wěn)定性,彌補(bǔ)了上述材料的不足。為使換填部分的物理力學(xué)性質(zhì)與原路基基本一致,選用了與原路基土質(zhì)相近,<40%,<18,含水量適宜的低液限粘土(CL)進(jìn)行改良。
改良土常用的改良劑有石灰和水泥,由于水泥改良土工序少、早期強(qiáng)度高,適用于春融期、多雨季節(jié)、地下水位高、工期緊迫地段。最后確定采用水泥改良土換填的處理方法。
四、軟土路基施工工藝
(一)換填深度
開挖過程中可以觀測到,隨著深度的增加,坑壁四周路基土的密實度逐漸降低,含水量逐漸增大,上部1.0~1.2m范圍內(nèi)的密實度高含水量小,并且有明顯的分界線。表明路基工作區(qū)深度為1.0~1.2m。
當(dāng)軟土路基較薄,有硬底時,清除后直接換填。當(dāng)軟土路基較厚,應(yīng)挖到坑底土與四周路基相同土層的密實度一致時的深度,一般為1.0~1.2m;當(dāng)坑底土過濕時,下挖到保證上部回填壓實時不出現(xiàn)“彈簧”的深度,一般為0.4~0.5m,總的換填深度=1.4~1.7m。
(二)水泥摻量
換填土的強(qiáng)度過高或過低,都會使其內(nèi)部及四周結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力和變形,造成路面病害,因此應(yīng)與原路基保持基本一致。
由于難以準(zhǔn)確檢測原路基土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度,水泥摻量無法按常規(guī)試驗確定。路基的回彈模量不但是路面設(shè)計的基本參數(shù),更是衡量路基質(zhì)量的基本指標(biāo),并且設(shè)計值已知,因此水泥摻量通過回彈模量室內(nèi)試驗確定。由路基設(shè)計彎沉值=200,計算出路基回彈模量設(shè)計值=47MPa,再根據(jù)公式[3]反算得到室內(nèi)試驗回彈模量標(biāo)準(zhǔn)值=135MPa。水泥摻量不宜小于3%,實際控制在3~4%,否則難以拌和均勻。為提高下部改良土的早期強(qiáng)度,使上部工作區(qū)能盡早換填,上下部采用相同的水泥摻量。
(三)壓實
壓實功愈大、分層愈多愈容易出現(xiàn)彈簧。由于對工作區(qū)以下密實度的要求相對較低,故采用挖掘機(jī)鏟斗擊打配合雙向振動平板夯(工作重量123kg)壓實。待具有一定強(qiáng)度后再進(jìn)行工作區(qū)范圍內(nèi)的換填,盡可能采用膠輪壓路機(jī)碾壓,邊角用雙向振動平板夯壓實,壓實度≥95%。
五、結(jié)語
1. 與瀝青路面的承載能力檢測不同,水泥砼路面的檢測有主、副點之分,必須配備兩臺貝克曼梁。用一臺貝克曼梁只能檢測出、,混淆與、與兩者的概念會造成誤判。采用雙向往返法檢測,貝克曼梁的支點和主測點不在同一塊砼板上,消除了支點變形對測點彎沉值的影響;測完后檢測車駛離受荷板,消除了后軸落點對主點彎沉值的影響。貝克曼梁法檢測的是回彈彎沉,自動彎沉儀法檢測的是總彎沉,落錘式彎沉儀檢測的是動態(tài)總彎沉。貝克曼梁法是規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法,采用其它方法必須進(jìn)行標(biāo)定換算。同樣,現(xiàn)場承載板法是路基回彈模量的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法,采用其它方法也必須進(jìn)行標(biāo)定換算。測定彎沉和模量時,都應(yīng)將季節(jié)因素考慮在內(nèi)。
2. 與公路不同,道路由于兩側(cè)人行道和建筑物地基高于行車道,加上排水設(shè)施不完善等因素的影響,路基長期處于潮濕狀態(tài),容易產(chǎn)生病害。
3. 與新建道路不同,改建工程是對道路功能的恢復(fù)和提高,應(yīng)遵循一切服從于老路,一切有利于老路的原則,達(dá)到新舊一體,路基穩(wěn)定、密實、均質(zhì),為路面提供均勻的支承。經(jīng)過幾十年地運(yùn)營,絕大部分路基已經(jīng)穩(wěn)定,已適應(yīng)了所處的水文地質(zhì)環(huán)境,應(yīng)充分利用。
4. 與地基中的大面積軟土路基不同,路基中的軟土路基一般都屬于局部淺層軟土路基,處理后要求工后沉降為零,并具有較高地強(qiáng)度和良好地穩(wěn)定性。尤其是路基工作區(qū),對保證路面強(qiáng)度與穩(wěn)定性、滿足行車要求極為重要。
每一種軟土路基處理方法均有其針對性、適用范圍以及局限性 ,必須根據(jù)具體條件選擇符合設(shè)計要求的軟土路基處理方法 ,才能取得理想的處治效果。對能達(dá)到處理效果的方法進(jìn)行使用階段技術(shù)可靠性、施工難易程度、工程造價、工期、對周圍環(huán)境影響等方面的綜合評比,確定最合理的軟土路基處理方案,并不在于技術(shù)的先進(jìn)與否。
參考文獻(xiàn)
中圖分類號:U448文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
地基強(qiáng)度不足是路橋工程設(shè)計過程中常見的現(xiàn)象,因此對地基強(qiáng)度進(jìn)行一定的處理時必須的。在路橋工程的施工過程中,存在很多處理地基的方法,其中有固結(jié)排水法、靜載法、材料鋪墊法、拋石擠淤法、換算法等,每種方法都有自己的特色也存在一些局限性。為了能夠合理的選擇并優(yōu)化地基處理的有效方法,需要認(rèn)真遵循各項工程本身的特點、處理要求、材料機(jī)具來源和路橋施工的總消費(fèi)等方面的要求進(jìn)行全面的考慮。
一、有效強(qiáng)化路橋施工中的軟土路基處理措施中水泥土攪拌樁的設(shè)計
(一)水泥土攪拌樁有效的長度設(shè)計
目前,根據(jù)一些學(xué)術(shù)論文的相關(guān)推導(dǎo)得到有關(guān)水泥攪拌樁有效長度計算的公式即:Lc=1.6D*Ep/Es。該計算公式中,Lc表示的是水泥攪拌樁的有效長度,D表示的是水泥攪拌樁的直徑,Ep表示水泥攪拌樁的壓縮模量,Es表示水泥攪拌樁周土的壓縮模量。
(二)設(shè)計水泥攪拌的樁參數(shù)
設(shè)計水泥攪拌樁的參數(shù)需要設(shè)計樁徑以及樁長。樁長一般能夠到達(dá)承載力很高的土層里并能很容易的穿透力度較弱的土層里,水泥攪拌樁主要根據(jù)本身結(jié)構(gòu)承載力以及變形程度來定論,與水泥攪拌樁長有著直接關(guān)系的是水泥攪拌樁的承載力,加上水泥攪拌機(jī)本身高低不同的強(qiáng)度因素,可總結(jié)出,水泥攪拌樁承載力的大小與水泥攪拌樁的樁長沒有直接關(guān)系,通常深度是用濕法加固的不應(yīng)該超過20m,若是用干法加固的深度不應(yīng)該超過15m。如果設(shè)置出的水泥攪拌樁需要增強(qiáng)自身的抗滑穩(wěn)定性,那么,水泥攪拌樁的樁長應(yīng)該以危險滑弧為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為超過其以下的2m。
(三)設(shè)計水泥攪拌樁布樁形式
對水泥攪拌樁加固效果有很大影響的是水泥攪拌樁的布樁形式。水泥攪拌樁的布樁間距的制定需要依據(jù)擬建工程的地質(zhì)條件、深沉攪拌工程的施工工藝以及工程項目負(fù)載力規(guī)范,并借助軟土地層的深后飽和的特點。在設(shè)計水泥攪拌樁的布樁時需要注意的是基礎(chǔ)寬度范圍的控制,以便能夠有效發(fā)揮水泥攪拌樁的作用。并在水泥攪拌樁的樁頂制作一個厚度約為300mm的砂石墊層,砂石比例應(yīng)該設(shè)置為6:4,且不能使用粒經(jīng)超過20mm的粗砂。
二、有效強(qiáng)化路橋施工中軟土路基處理之水泥攪拌樁的應(yīng)用
水泥攪拌樁的施工步驟如下:
(一)利用塔架或者起重機(jī)來懸吊攪拌機(jī),并準(zhǔn)確對準(zhǔn)規(guī)定樁位。
(二)開啟攪拌機(jī)需要在攪拌機(jī)冷卻水的正常循環(huán)下進(jìn)行,且起重機(jī)的鋼絲繩需要被放松,促使攪拌機(jī)按照一定的規(guī)律有效攪拌。
(三)水泥漿的制作是攪拌機(jī)在到達(dá)一定深度后,便會依據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的比例進(jìn)行攪拌,并且自動把制作好的水泥漿安放在集料斗里面。
(四)在深沉攪拌機(jī)抵達(dá)到設(shè)計好的深度以后就會自啟灰漿泵將水泥壓入軟基中,且會邊旋轉(zhuǎn)邊噴漿,同時為了深沉提升攪拌機(jī)的速度必須嚴(yán)格依據(jù)工程設(shè)計要求。
(五)不斷進(jìn)行上下攪拌,深沉攪拌機(jī)的速度達(dá)到一定的標(biāo)高以后,可以通過多次攪拌使水泥漿與軟土相互得到充分的攪拌,變旋轉(zhuǎn)邊噴漿的方式可以充分提高攪拌機(jī)的運(yùn)行效率。
(六)應(yīng)用完攪拌機(jī)后,一定要注意攪拌機(jī)集料斗的清潔。
(七)重復(fù)以上六個步驟,完全融入路橋工程的施工中。
三、控制施工工程的質(zhì)量
要使軟土與水泥漿能夠同時得到均勻的攪拌,需要把軟土完全的預(yù)攪碎,即保障預(yù)攪工程質(zhì)量。在攪拌水泥漿時,必須要嚴(yán)格依據(jù)工程設(shè)計配合比來配置,并且要避免水泥中結(jié)塊的阻礙和水泥漿離析情況的發(fā)生,注重水泥攪拌機(jī)對水泥漿攪拌的充分度,知道水泥漿完好流進(jìn)集料斗中。為能夠連續(xù)性且保障強(qiáng)度的加固,決不能出現(xiàn)壓漿過程中的斷漿狀況,即保障輸漿管的正常工作,避免堵塞現(xiàn)象的發(fā)生,并且要嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)范,設(shè)置攪拌機(jī)的攪拌速度和控制好攪拌機(jī)的提升,保證至多10cm/min的誤差,保證每一深度在加固范圍里被充分?jǐn)嚢瑁惨獓?yán)格根據(jù)施工設(shè)計數(shù)據(jù)控制好下沉速度以及重復(fù)攪拌機(jī)的提升。起重機(jī)的平滑度與導(dǎo)向機(jī)的垂直度得到保障就能夠保證水泥攪拌樁與地面垂直。
四、有關(guān)質(zhì)量的檢驗
依據(jù)路橋工程的施工設(shè)計,開挖一定數(shù)量的已經(jīng)完成的樁體,然后直接觀察加固樁體的外觀加強(qiáng)對水泥漿與軟土的攪拌狀態(tài)、攪拌均勻性以及攪拌的整體性的客觀認(rèn)識。接著,利用最新引進(jìn)的“鉆探取芯”的方法,在水泥攪拌樁內(nèi)進(jìn)行,更深一步觀察水泥漿與軟土的攪拌程度,同時還可以檢查出攪拌機(jī)的樁長是否符合路橋工程的施工設(shè)計要求。制作水泥土試件的水泥土式樣也需要利用到鉆探取芯技術(shù),在實驗室里完成的試塊與鉆探技術(shù)制成的試件在強(qiáng)度方面加以比較,確定復(fù)合型地基承載力是否可靠。我國目前在強(qiáng)化路橋施工中軟土處理方面高科技手法頗多,其中原位測試技術(shù)應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。檢查攪拌機(jī)攪拌出的水泥漿以及水泥土樁體是否均勻就可以通過規(guī)范貫入試驗、輕便釬探等測試手法進(jìn)行科學(xué)性檢查,同時,樁體強(qiáng)度是否合乎路橋工程施工設(shè)計要求也可以通過規(guī)范貫入試驗手段進(jìn)行測試。定期觀測水泥攪拌樁的側(cè)向位移以及沉降等方面這一動作發(fā)生在水泥攪拌樁實施過程中被加固處理過的軟基切實投入使用后,這種測驗被稱為直觀性的檢查,同時也是路橋施工過程中最后的檢查。
結(jié)語
集復(fù)雜性、與多邊形于一身的土地層次存在于大多數(shù)的路橋工程中,但是這種特點的土層根本滿足不了經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天對路橋工程建設(shè)的嚴(yán)格需求,因為這種特點的土層對路橋工程建成后的隱患極大,路橋施工結(jié)束后很長一段時間仍然無法避免沉降問題,嚴(yán)重的還會出現(xiàn)不均勻的沉降現(xiàn)象,最終導(dǎo)致竣工后的路橋不能夠正常被使用。所以有效強(qiáng)化路橋施工中的軟土路基處理措施非常必要。對于不合格的軟基必須采取相應(yīng)的措施進(jìn)行加固以及有效的改良。具有很好加固效果的水泥攪拌樁的成本相當(dāng)?shù)土虼耍鄶嚢铇对诮┠陱V泛應(yīng)用在路橋施工中軟土路基的處理中,處理的最終效果也非常可觀。路橋施工過程中,有效完善路橋工程中施工技術(shù)、施工時間、施工管理以及施工工藝,借助路橋施工過程中跟蹤性檢測,并科學(xué)化、理性化的施工指導(dǎo)保障路橋施工中軟土路基處理措施得到有效強(qiáng)化。同時,在強(qiáng)化路橋施工中軟土路基處理措施過程中累積了不少的經(jīng)驗,獲得了一定的施工技術(shù)數(shù)據(jù)。從空隙水壓力、水泥攪拌機(jī)的沉降以及水平位移試驗數(shù)據(jù)與資料分析,我國大部分公路工程、橋面工程的軟土路基沉降問題得以有效的控制,我國路橋施工工程中的軟土路基處理達(dá)到了相對理想的效果。
參考文獻(xiàn):
[1]高田祥,盧霞.如何加強(qiáng)路橋施工中的軟土路基處理[J].民營科技,2011,05:240.
高速公路作為社會現(xiàn)代文明的產(chǎn)物,對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會生活起到了具大的推動作用,因其全封閉、全立交的特點,為滿足快速、安全、經(jīng)濟(jì)、舒適等社會發(fā)展需要,而得到迅速發(fā)展。高速公路的路堤由于多種原因一直偏高,平原地區(qū)平均高3 m~5 m,跨公路處高8 m~10 m,跨鐵路處高10 m~12 m。高的路堤,必然帶來建設(shè)資金增加、建設(shè)周期加長、技術(shù)難度加大、病害增多。建設(shè)初期,由于對某些問題重視不夠,導(dǎo)致一些高填土路基早期病害的發(fā)生。
1.高速公路高路堤的形成原因
為充分發(fā)揮高速公路的功能,高速公路要求“全封閉,全立交”,因此為解決橫向交通必須設(shè)置一些行人 行車通道。特別是在目前,我國尚存在大量的非機(jī)動車、慢速車及行人,必須從橫向通道通過。高速公路大多處于經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū),人口較多,通道設(shè)置密度不得不相應(yīng)增大。為滿足發(fā)展速度較快的農(nóng)機(jī)、部分汽車的通行能力,通道一般盡量高一些、寬一些。橋梁通道凈高的制約是路堤平均填土高度較高的一個主要原因。高速公路在山區(qū)的普遍發(fā)展,使高填深挖路基逐漸增多,同時也是路堤填土較高的原因之一。從技術(shù)要求上來講,路基填土高度只要在1.8 m~2.5 m就可以保證路基處于一種安全狀態(tài)。
2.高路堤路基病害的表現(xiàn)形式
由于填土過高引起的路基病害形式有以下幾種:不均勻下沉和路面不平、縱橫向開裂、滑坍等。
3.高路堤病害形成的原因
3.1 土基承載能力不足造成地基變形過大
高速公路一般路線較長,所經(jīng)地區(qū)可能會具有各種復(fù)雜的地形,特別是路線經(jīng)過覆土層較厚的水田地及低洼地帶,其承載能力大多較低,有很多在100 kPa以下,部分在100 kPa~150 kPa之間,并且土質(zhì)天然密實度較低,加壓時具有較大的變形和可壓縮性。路基填土壓實后密度在18 kN/m3~19 kN/m3之間,當(dāng)路基填土高度達(dá)到4.5 m時,地表層壓應(yīng)力值為81 kPa~--85.5 kPa,如果考慮基層路面結(jié)構(gòu)層,其容密度加權(quán)值還要加大。按地表承載力為100 kPa,干密度 kN 換算,允許填土高度約為5.4 m。由于沿線橋涵的控制,每條高速公路的路基填土高度大于5.4 m路段約占總長度的25%左右,再加上車輛的換算荷載,會形成較多路段的路基處外加荷載大于相應(yīng)地段的地基承載力。可以認(rèn)為那些地基承載力小于設(shè)計承載力值的地基是軟弱地基。
在路基施工前,由于各種原因,對地基承載力探測不詳盡,也未對地基承載力不夠的路段進(jìn)行驗算和綜合處理,僅對溝渠、坑塘、淤泥層等軟弱地基進(jìn)行了一些處理。導(dǎo)致路基和路面完成后開放交通時,局部位置和路段的路基仍未穩(wěn)定,發(fā)生不均勻沉降,
從而導(dǎo)致路面的早期損壞。
3.2 施工質(zhì)量難以控制造成土壓實質(zhì)量不足
實踐證明,當(dāng)壓實度大于95%時,填高每增加1 m,工后沉降約為1 cm,而車輛荷載作用影響僅為80 em~150 cm深度,路基沉降主要是自重作用,因此,路基的層問壓實顯然成為控制的重點。路基壓實度是保證路基強(qiáng)度及路面使用質(zhì)量的關(guān)鍵,直接關(guān)系到路面的使用性能及壽命。而在高填土路段往往需要大量借土,而且取土場也很難控制在一個性質(zhì)穩(wěn)定的土場。科技論文。土質(zhì)復(fù)雜,壓實指標(biāo)難以確定。對于一個施工路段,用同樣的壓實機(jī)械組合和壓實遍數(shù)以及確定的同一個最大干密度,壓實度隨機(jī)取樣結(jié)果不穩(wěn)定。雖對不合格點進(jìn)行處理,仍會造成路基施工壓實不勻,如果路基壓實度不足,在運(yùn)營過程中,路面就可能產(chǎn)生轍槽、裂縫、沉陷等病害,使路面產(chǎn)生剪切破壞。有時為了趕上總體進(jìn)度,有趕工期的現(xiàn)象,導(dǎo)致施工期間控制不嚴(yán),自然沉降期不夠,路面形成后在使用期間高填土段沉降仍在明顯發(fā)生,導(dǎo)致路面早期損壞。現(xiàn)在使用彎沉檢測路槽頂強(qiáng)度,作為路基強(qiáng)度控制指標(biāo),對高填土路基不夠全面、準(zhǔn)確,無法完全反映路基的實際狀況。
3.3 水對路堤破壞作用
水是引起路基各種病害的主要因素,特別是我國南方省份年降水量大,山體地下水極其豐富,如處理不當(dāng),將會造成惡劣后果。排水防護(hù)工程設(shè)施不完善,排水不暢將造成高路堤路基和路面破壞。高填土路堤多在少雨的春季形成,少雨、缺水,難以保證最佳含水量及壓實要求。科技論文。土的孔隙大,等到路基形成時,又多在夏季,必然要遭受夏季雨的沖刷損壞。即使是路面形成后,當(dāng)路面排水不善時,雨水侵入路堤,造成路基浸水和軟化,局部下沉塌陷,導(dǎo)致路面早期損壞。對填高3.5 m以上的路基,施工期問至少要經(jīng)過一次夏季暴雨沖刷過程,而現(xiàn)在的高填土路基一般施工方法均是超寬填筑,再刷坡,然后再防護(hù),加上填筑土質(zhì)易被沖刷,由于防護(hù)和路基施工的不同步,造成土路堤暴露,被暴雨沖刷。當(dāng)高填土路基不是全硬化防護(hù)和防護(hù)不完善時,也會在使用期間被暴雨沖刷,造成路堤和路面局部損壞。
4.高填土路基病害處理措施
4.1 采用換土法處理
對于表層軟弱,土層較淺的路段,可將軟土層清除,換填強(qiáng)度較高、透水性較好的材料進(jìn)行處理,以達(dá)到提高路基整體強(qiáng)度的目的。
4.2 對軟土層較深的地基用粉噴樁處理對高填土路基原地基承載力不夠路段和明顯的淤泥層、坑塘軟弱段,采用直徑50 cm,長15 m~20 m的粉噴樁進(jìn)行處理。
4.3 嚴(yán)格控制含水量
必須嚴(yán)格檢測用作填料土的含水量,只有在最佳含水量±2%的范圍內(nèi)才允許進(jìn)行碾壓。在施工現(xiàn)場主要用酒精燃燒法來測定填料土的含水量,如出現(xiàn)含水量 <㈨一2%時,需加水均勻拌和;當(dāng)> n+2% 時,需要晾曬。
4.4 清表和挖除控制
在雨量充沛,雨季又長的地區(qū),各種喬灌植被生長茂盛。為保證路基的填筑質(zhì)量,在填筑前,必須對植被根系進(jìn)行徹底挖除。
挖除后的根穴要進(jìn)行分層夯實,達(dá)到規(guī)定的壓實度。監(jiān)理人員要對根穴壓實進(jìn)行抽檢,按樁號位置做好記錄,備查。清表與植根挖除后,按規(guī)定進(jìn)行填前碾壓。
4.5 反壓坡道和擋土墻對高填土路堤的側(cè)向約束作用利用反壓坡道和擋土墻對高填土路堤的側(cè)向約束作用提高高填土路堤的整體穩(wěn)定性。科技論文。
4.6 對橋涵端部和高填深挖結(jié)合部,采用預(yù)先壓漿處理橋涵端部和高填深挖結(jié)合部具有同樣性質(zhì),即一側(cè)較穩(wěn)定,另一側(cè)沉降隨時間在變化,在兩端接合部,采用預(yù)先壓漿處理,減少了橋涵端部不均勻沉降和高填深挖結(jié)合部差異沉降,實踐證明能起到較好的效果。
4.7 做好防排水設(shè)施
在山區(qū)為了將地下水暢通的排出路基以外,路段填方可專門設(shè)置碎石盲溝,將山體中的地下水引入河流。隨著路基填筑高度的增加,更應(yīng)及時排除路基頂面積水,根據(jù)縱斷面高程的變化,每隔25 m~30 m設(shè)置一處臨時排水水簸箕,這樣既防止了雨水沖刷邊坡造成沖溝,又能將路基頂面積水排出,避免路基頂面積水引發(fā)的各種病害,為路基雨后及時施工創(chuàng)造了條件。建設(shè)期間,在防水和排水設(shè)施方面加大投入,對高填方路基防沖刷、雨水侵入損壞和提高整體穩(wěn)定能起到事半功倍的效果。
4.8 合理安排工期,確保高填土路堤有一年以上的預(yù)壓期
如果能保證高填土路堤在建設(shè)期間通過科學(xué)組織,均衡施工,有一年以上的自然沉降期,就能消除沉降的60%~70%,有效減少通車后的沉降量,有利于路堤的后期穩(wěn)定。
5.結(jié)語
高填土路基是高速公路為滿足使用功能而迫不得已使用的一種建筑方式,在高速公路方案設(shè)計時,應(yīng)從路線方案、分離式立交橋型選擇等方面進(jìn)行系統(tǒng)考慮,盡可能降低路堤填土高度。
參考文獻(xiàn)