摘要:软土地基有极大的危害性,如果不处理或处理不当,就会造成地基失稳,使道路沉降过大或不均匀沉降,对道路造成不同程度的危害。本文主要对公路施工中的软土地基处理的方式方法进行了分析探讨。
关键词:路桥工程;软土地基;施工;策略
软土的地基主要分布于沿海、沿江、沿湖等水源充足地区,其主要是包含淤泥质的粘土、淤泥、淤泥质的粉土及泥炭等的土质层,大多数是水下不断沉积产生的饱和的黏性土。软土地基都含有大量的天然水分,含水量往往达35%~73%左右,高饱和度,良好的可塑性及具有较大的孔隙。软土地基所具有的这些特质,使其蠕动性及触变性等变化都较大,通常都会给路桥工程施工带来很多的不便。此外,软土的地基会随着其所处生态环境不同有很大的差异,对于不同层的软土地基,其变化程度也很高。故在路桥的施工中,软土的地基往往具有很大的不可预见性。可能在施工前期已对软土的地基做了种种完善准备,在施工中又会遇到新的麻烦,诸如路堤的失稳、硬壳层的破坏等。
1、道路桥梁工程中软土地基的处理原则
道路桥梁工程中软土地基主要指的是高压缩量、低强度的软弱土层,这种土层中含有大量的有机化合物质,一般由松散泥沙、粉土、粘土、泥炭、松软土、有机质土等物质构成,多具有颗粒细、空隙大、含量多等特点。由于软土地基的自身特点,直接导致了整体道路桥梁建设中的质量问题,影响道路桥梁的承载力和稳定性,造成了一定的安全隐患。加强道路桥梁工程中软土地基的处理措施十分重要。同时,在实际的道路桥梁工程建设时,应注意遵循因地制宜、区别对待的处理原则。这主要是因为道路桥梁工程建设时,每种软土地基的性质区别性较大,每个地方的相应土层和土质又有极大的差异性,直接产生了软土地基的处理方式的大大不同,因此,软土地基的处理常常具有不可预见性。针对这种原因,就需要在实际的工程施工中,充分了解地质条件和地形因素,将每种地形都作出良好的软土分析,不同土质不同对待,真正做到因地制宜、区别对待的处理原则,保质保量地完成施工任务。
2、做好深入细致的工程地质勘探
首先,在施工前应做好深入细致的工程地质勘探工作,充分研究已有地质资料,采取调绘、钻探、原位测试及物探等综合勘测手段。查明路段所处的地形、地质、水文、气候、径流条件等自然环境条件和路基排水条件,明确松软土层的成因、类型、分布范围及其在路线通过地带分布的具体情况,确定软土层在纵向、横向的分布厚度、层次、各层土的土质及物理力学性质(如天然容重量、天然含水量、塑限、液限、孔隙比、内聚力、内摩擦角、承载力及渗透系数等)。根据地基土的工程特性,选用适当的处理措施。
3、路桥工程中的软土地基施工策略
3.1软土地基的表层处理
3.1.1表层的排水法
根据该区土质比较好,由水分含量较大造成的软土的地基,在施工填土前,可在地表面挖一些沟槽,进行地表水的排除,以此使地基表层的含水量减少,确保施工器械的正常通行。此外可在这些已经挖掘的沟槽中充填些透水性良好的碎石或沙砾,让其在施工时充当盲沟。
3.1.2砂垫层法
根据软土地基中表层土层的含水量较大且极薄,在此表层上填加大约半米至一米厚的砂垫层。此举不仅能使软土层更加坚固,也能使砂垫层作上面部分的排水层。而且砂垫层也可作为填土内地下的排水层,来降低所填土内水位。这样,在路桥施工中,进行填土和地基的施工时,为施工的机械创造了良好通信的条件。而对于砂垫层的确定,应考量机械重量、轮胎对于地面的接触压力、软土地基的表层强度、偏心的程度等,在砂垫层铺设时应尽可能做到均匀一致。而用透水性较差粉土作为填料时,要妥善处理防止其坡脚的附近砂垫层被土覆盖,阻碍侧向的排水。
3.2软土地基加固
3.2.1首先利用所填筑土本身的重量逐渐分级加载,排除空隙中的水分,是已达到土层固结。接下来用加筋法,即在软土的地基上按照水平的方向添加一层或多层高强度的拉筋、土工的聚合物、受力的杠杆等,使之与填料形成具有一定的厚度加筋的垫层,以此使地基承受力提高,降低不均匀的层降发生概率。
3.2.2粉喷桩加固处理:先平整场地、清除障碍,对场地低洼,应回填粘性土;为施工场地能满足机械行走要求,铺设砂土和碎石垫层。对地表过软出,则采取了防止机械失稳措施;施工机具准备,进行机械组装和试运转;粉喷桩所用的水泥经室内检验符合设计要求;粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定;试桩一般为五根,通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等;
3.3处理后软土地基改善措施
经过处理的软土地基在之后的施工中有时还会出现大幅度的沉降,这会对道路的标高产生影响。因此,在完成软土地基的处理后,还需进一步深入进行各项改善的措施,以此预防及解决路桥后期的沉降问题。具体我们可以增加预压的堆载高度,以此来防止在使用过程中道路出现大幅度沉降,可采用超载量手法,增加一米的中砂。在加载过程中,应注意整个过程需等速进行,此外还需预埋边桩及沉降杆来对软土地基进行沉降的观测,防止因加载过快所造成的土体破坏。也可采用预提标高的方法,通过提标高来抵消后期沉降所造成的影响,这些须由已完成沉降的量、超载预压时间的长短、地质的情况等确定。
4、粉体搅拌桩在软土地基处理中的应用
粉体搅拌法(简称粉喷法),是用特制的设备和机具,将加固剂粉体材料(水泥或石灰)通过压缩空气的传送,与地基土强行拌和,使之产生充分的物理、化学反应后,形成一定强度的桩体(简称粉喷桩)。粉体搅拌是以石灰、水泥等粉体固化材料,通过专用的粉体搅拌机械用压缩空气将粉體送到软弱地层中。凭借钻头叶片,在原位进行强制搅拌,形成土和掺和料的混和物。使其产生一系列的物理-化学反映,从而形成柱状加固体,提高土的稳定性能和力学性能一般在掺入15%水泥的情况下,90天龄期的无侧限抗压强度可达20MPa。这是一种改善土质,提高地基强度的软土地基加固方法,可以广泛地适用于淤泥质土,杂填土,软粘土等地基加固。
4.1水泥加固土物理力学特性
水泥加固土的物理性质
容量:水泥与土搅拌后,基容量变化不大,仅比原土的容量增加5%;含水量:水泥加固土含水量略低于原土的含水量,约减少3%-7%。
4.2水泥土力学性质
水泥加固土的抗压强度。一般为300-4000KPa,比天然软土加大几十甚至几百倍,影响加固土抗压强度的因素较多,如与土类、含水量、水泥掺入量、养护龄期以及外掺剂等因素有关:经试验,当水泥掺人比a<5%时,加固效果微弱,工程施工中一般采用a=7-15%为宜;当其它条件相同时,水泥加固土的强度随土的含水量增加而降低,当土样的含水量为50%-80%时,含水量每降低10%,则水泥土的强度提高30%-50%;水泥加固土的强度随龄期增长而增长,早期强度增长较快,7d龄期强度可达28d龄期强度的60%,一般情况下,龄期超过28d后,强度仍有明显增加,3个月龄期强度可达到0.3-2.0MPa。水泥土掺灰后的含水量比掺灰前要降低2%-5%,而龄期含水量又较刚掺灰后的水泥土降低2%-3%,因此,水泥土龄期含水量较掺灰前土的含水量通常将降低4%-8%。
5、结束语
我国路桥建设工程正处在高速发展阶段,在施工中会遇到各种难度,尤其是软土地基方面,这就需要施工人员做好深入细致的工程地质勘探工作,充分研究已有地质资料,根据实际情况选择处理软土地基的方法,做到处理切实有效,确保工程质量。
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