让振振
(北京市朝阳田华建筑集团公司,北京 100029)
1.1 软土地基的特点
软土地基是公路桥梁施工中经常会碰到的一种地基,由于其特殊性,施工起来会很麻烦,而软土地基通常具有三个特征:(1)水分含量高是一个很典型的特征,通常超过20%,水分含量高,就会使土壤的流动性大,从而增加了工程施工作业的难度。所以,在施工开始前,施工单位必须到工地实地勘察,了解和掌握有关软土地基的各项资料,并有针对性地制订处理方案,为后续的软基施工奠定坚实的基础,同时也为公路桥梁工程的整体质量提供了保证。(2)软土地基的渗透能力弱,与其它类型的土体相比,其自身的固结速率缓慢,渗透能力也不强。这是由于软土地基中含有大量的有机物,会产生大量的气泡,从而使土壤中的排水管道不通畅,造成渗透性下降[1]。工程施工对土壤的强度要求比较高,软土地基远远达不到要求标准,所以要对软土地基通过技术方法来进行特殊处理,之后才能正常施工。(3)软土地基抗剪性不强,会影响到路基的正常排水,还具有不均匀性,所以不均匀沉降现象也比较容易出现。
1.2 软土地基危害
软土地基对地面造成的危害主要是由于其内部土壤较为松软,含水量较大,土壤与土壤之间也有一定的间隙。在公路桥梁建设中,若不对软土的地质进行有效的治理,将会给后续工程带来安全隐患,例如土壤中的水分会持续挥发,从而使土壤的颗粒浓度持续增加,最终极有可能引起地面塌陷,从而对车辆的行驶和人身安全构成极大的危害。在公路桥梁建设项目中,桩基的施工质量直接关系到路基路面的沉陷,而在软土地基上往往会发生沉陷。在公路工程建成通车后,由于上部荷载的增大,基础承载力也将随之增大,容易引起路面的沉降问题。同时,由于软土地基的稳定性较差,所以在进行工程建设时,既要注意观察和监测基础自身的变化,又要将今后的道路所承受的路面压力纳入其中。此外,软土地基中的土体也会产生变形,从而使土体发生位移,继而产生裂缝。因此,在公路桥梁施工过程中,必须合理采用软土地基处理技术,尽量降低上述危害发生的概率。
2.1 软土地基的处理原则
在使用相关技术处理软土地基时,需要加强对最终处理结果的重视,软土地基的处理效果会对路桥工程项目的施工质量产生一定影响。因此,在软土地基处理作业开始之前,需要对施工现场的软土地基情况展开全面分析,充分掌握软土地基的特点,并以此为基础制定一套科学合理的处理方案,并确保选择的软土地基处理技术符合工程项目的实际情况[2]。同时,还要加强对软土地基处理成本的重视,在保证获得比较理想的处理效果的前提下最大程度降低施工成本,为施工企业创造更高的经济效益。
2.2 软土地基的处理要点
在路桥工程软土地基处理过程中,需要明确道路等级,并以此为基础制定合理的施工方案,选用合适的施工材料。如果道路等级较低,可以使用常规的施工方法对软土地基进行处理,在满足道路建设要求的同时降低施工难度,加快施工进程,并使施工成本得到降低[3]。如果道路等级较高,对施工质量有更高的要求,就需要采用高水平的施工技术对软土地基进行处理,并且还应严格控制施工材料的质量,确保施工材料的各项性能都可以满足高等级道路建设要求。另外,在处理软土地基的过程中,还应充分了解软土的自身特点和性质,并将施工现场周围的环境考虑在内,只有这样才能有效提升路桥软土地基施工质量,为后续的施工环节奠定坚实基础。
软土地基会对路桥施工过程造成很大阻碍,其中比较重要的一种影响就是容易使地表发生沉降现象,这是因为软土地基内部土层的松软度较高,土层中的含水量较大,并且在土层中还存在大量的缝隙。在路桥项目施工过程中,如果对软土地基的危害不够重视,没有采取合适的施工技术对软土层进行处理,就容易导致后续的施工作业难以正常进行,从而严重影响路桥工程项目的施工进度,而且还有可能引起沉降现象,对行驶车辆的安全造成巨大威胁。对于路桥建设项目来说,底部桩基础的施工质量与路基路面的沉降程度有很大关系,而在软土地基中又比较容易出现沉降问题,所以需要做好软土地基的处理工作,确保软土地基的处理效果[4]。另外,软土地基不具备较好的稳定性,在具体施工过程中应实时监测地基的自身变化情况,还应全面分析道路投入使用后路面所承受的压力大小。软土地基的土壤颗粒还容易发生变形,当达到一定程度后容易引发土块位移,最终会产生裂缝问题。
由于软土基础承载能力不足以支持高架桥结构,在工程中若不进行软土地基的加固,将导致其结构失稳,而在软土地基上建造的建筑物与地基之间的密合性也会受到影响。到了后期,裂缝会越来越多,地下水也会越来越高,久而久之,建筑的地基就会被抬高。因此,软土地基存在着很大的安全隐患,因此,要提高工程质量,必须对软土地基进行加固。我国幅员辽阔,各区域土壤性质不同,在建设中应根据不同的土壤条件,选用适宜的施工方法。对于软土地基需要采取特殊的处理措施,以控制软弱地层的沉降,从而有效提高工程质量。
由此可见,运用专门技术进行软土地基的特殊处理是十分必要的,这对我国的路桥工程建设具有重要的现实意义。它既能维持高速公路的结构稳定,又能保证工程的施工质量,同时还可以保证道路桥梁的稳定和安全。此外,还可以提高公路桥梁的寿命,针对软土地基采取相应的技术措施,经过处理之后能够有效避免沉降、开裂等质量问题,对今后公路桥梁的维护保养和使用寿命具有积极意义。
5.1 路桥工程施工的软土地基处理技术分析
(1)换填垫层技术
在软土地基处理中,采用换垫层技术,即采用低含水量、性能稳定的软土代替原有的软土,使软土地基本身的性质发生改变。在公路桥梁工程施工中,采用这种软土地基处理技术,可以有效的解决软土地基的安全隐患,施工时要对软土地基的物理性质、周围的环境等进行细致的分析,并据此设计施工方案。其次,要确保更换填土的科学化,并根据实际情况和工程建设的具体要求,科学、合理地选用新的填筑材料或换填土。在进行换填时,操作人员要特别重视换填密度,并对其进行合理的控制,最后还要对充填物进行夯实、碾压,在这个过程中需要使用机械设备,既能保证充填的密度,又能合理地控制密度,从而提高工程建设质量。
(2)粉喷桩技术
粉喷桩是一种常用的软基处理技术,它的作用是提高软土地基的承载力,而且效果非常显著。在具体的工程中,要先实地考察,确保施工现场清洁无杂物,并将所需的各种材料都准备好。此外,还要做好试桩工作,必须加强对原材料的质量控制,特别是混凝土材料,在试验期间要反复地进行资料对比[5]。同时,在混凝土中加入的固化剂用量也要严格地加以限制,对工程的机械进行全面检测,确保各种应用到的设备不会发生任何故障问题,确保施工作业的顺利实施。在进行施工前,要确保施工工人充分掌握粉喷桩处理技术要点,做好一切准备工作就可以开始进行施工作业。通过对喷粉桩施工的技术实践,可以看出,喷粉桩机可以穿透软粘土,打入到土壤之中,作为一个支点,增加基础的承受能力。尤其要注意的是,粉喷桩必须要深深地扎进土壤中,不能在半空中停留,所以在施工过程中必须先将软土打穿。
(3)堆载预压处理技术
采用堆载预压方法处理软土地基,也能收到较好的效果,在进行加固前必须先确定其荷载等级,并严格按照设计资料进行填筑,保证其荷载水平符合设计要求。在工程开始之前,还要对地基进行加固,提高地基承载力,同时也会降低其物理性能,例如灵敏度、压缩性等。准备工作完成后,就可以开始正式施工,根据桥梁工程的特殊要求,计算出荷载的大小,从而确定地基的沉降程度。然后利用适当的机械设备进行挖掘,并对土坑的深度进行严格的控制,将软土清理干净,再进行下一步的填筑,在进行填筑时,可以选用颗粒较大的砂土。在第一次填土完毕后,采用人工或机械方法进行地基夯实。接下来是第二次填筑,这一次的填筑工作,可以选用砂质和粘土的混合材料,这样的材料比较致密,可以达到很好的加固效果。在进行三次充填时,要选用粘性较好的物料,使其保持较高的粘性,并在每次填土后都需要进行夯实。经过三次充填、夯实处理,基础强度得到了进一步提高,基本能满足设计规范的要求。堆载预压方法的施工工艺较为简便,操作起来十分方便,并且可以取得不错的效果,所以在软土地基处理工作中得到广泛应用。
(4)排水固结处理技术
对于路桥工程建设项目来说,使用排水固结法对软土地基进行处理可以收获比较理想的效果。此种方法主要是针对地表水和地下水进行处理,在处理工作开始之前应组织相关人员做好施工现场的勘测工作,全面分析施工现场的地表水文情况,并将勘测结果记录下来,然后汇报给工程设计部门,以此为基础制定出科学合理的排水方案。通常情况下,在地表水的处理工作中经常会用到固化剂,这是因为使用固化剂处理地表水可以收获十分理想的效果,并且需要的时间较短[6]。固化剂主要是由不同的无机材料和有机材料组成,此种材料可以与水泥搭配使用,能够进一步提升固化剂的效果。固化剂可以跟软土地基土壤中的水分发生反应,形成固定结构的结晶水,对软土土质结构有很明显的改善,并且不会对环境造成污染。当路基浅表的软土被清除之后,就可以利用合适的土壤开展回填作业,接着使用强夯机将整个路基表层夯实,从而使路基的强度得到增强,满足路桥施工要求标准。
(5)强夯法
在公路桥梁工程建设中,强夯法软土地基处理技术是比较关键的一项技术,它属于比较成熟的软土地基处理技术。强夯法主要是利用高空中的重物,在下落过程中产生的巨大的重力作用,使路桥的软土地基不断被压实,从而降低其可压缩性。同时,通过减小土体间隙,可以提高软土地基的承载能力。强夯软基处理技术具有操作简便、施工快捷、节约原料等优点,并且处理效果十分显著,适用范围更广,对软土地基的承载力有了明显的改善。应用此种技术对软土地基进行处理之后,可使土体的压缩程度降低2~7倍,基础强度提高2~5倍。但是,这种软土地基的处理方法存在着较大的振动,所以在施工过程中需要修建隔音墙,以减少噪音影响。
5.2 路桥工程施工的软土地基处理技术实践分析
某工程所处位置靠近海边,地形为滨海淤积浅滩,地质条件为海相沉积软土,土壤厚度较深,实测的平均厚度已达18 m以上,其下部为粘性土层。这种地质特点使公路桥梁在施工中遇到了很大的困难,因此,为了增强其承载力和预防其沉降和变形,需要对其进行特别处理。只有如此,才能满足公路桥梁的施工条件。
经过技术人员的商讨分析之后,该工程决定采用排水固结技术,对海底深层软土进行了治理。在建设初期,建设单位组织了一支专门的测量队伍,对工程现场进行测量,并对资料进行了细致的记录和整理。根据收集到的资料,再根据之前的施工经验,设计人员决定采用超负荷预压法和塑料板进行排水:先用固化剂将地面和流动的淤泥固化,再制作出一块20 m长、100 mm宽、4 mm厚的塑料排水板,按正三角形排列,留出1.2 m的空隙,以便让它们能进入粉沙层。在施工之前,先开挖排水渠,对挖出的泥沙进行翻晒,然后平整现场,再做出3%的斜面,填上30公分的细塘渣,在塑料板中打上30公分的级配碎石垫层,填上20公分的级配碎石垫层。然后,进行分层夯填塘渣,每次30 cm厚,并进行夯实。碾压强度95%,塘渣夯实到标准3.5 m高度。此外,在本次施工中对地表水及流动泥浆进行固化时,还采用了固化剂与水泥进行粘接,以进一步提高实际固化效果。
综上所述,路基施工是路桥工程项目的重要基础,其质量的好坏会对整体工程质量产生很大影响。施工企业应充分掌握软土地基的处理原则和处理要点,并全面分析路桥工程的建设要求,合理应用软土地基处理技术,进一步提高软土地基的处理效果。
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