摘要:在公路橋梁的施工過程中,軟土地基的施工一直是公路橋梁施工的重點(diǎn),也是技術(shù)難點(diǎn)。本文首先闡述了軟土地基的特征,進(jìn)一度探討了公路橋梁工程軟土地基施工中技術(shù)處理要點(diǎn)。
軟土地基又被人們廣泛的稱之為軟粘土,是目前公路工程項(xiàng)目中存在著天然性障礙區(qū),也是目前公路工程施工中最為常見的施工影響因素和制約手段。在傳統(tǒng)的公路工程施工中,一般都是直接將公路的主體放置在天然地基上面,這種方法在過去很長一段時(shí)間內(nèi)都較為常見。但是隨著近年來社會發(fā)展中各種車輛荷載力的不斷上升和提高,使得對于公路路基的承載力度提出了更高的要求。與此同時(shí)在社會發(fā)展中,由于車輛荷載而引起的種種公路事故和公路故障現(xiàn)象也不斷的出現(xiàn),這不僅造成了嚴(yán)重的交通事故和公路質(zhì)量隱患,也給區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來了制約和影響。因此在目前的公路工程建設(shè)中,我們必須要提前做好路基工作。
軟土地基是路橋施工中常見的地基類型,主要是指含水量較高,土質(zhì)松散,土壤縫隙大的土質(zhì),其主要組成部分為淤泥或者軟性粘土。軟土地基不能滿足土建工程施工的需要,往往需要采取相應(yīng)的措施對其進(jìn)行處理。 軟土地基的天然孔隙比較大,其中最為顯著的特征是,天然含水量較大,一般在35%左右,承載能力較低,壓縮性比較高,介于0.005至0.02之間。在外界因素的影響下,軟土地基容易出現(xiàn)下沉、失穩(wěn)現(xiàn)象,如果不處理好,會嚴(yán)重影響突降工程施工質(zhì)量。由于現(xiàn)代路橋施工對質(zhì)量的要求越來越高,因而施工中更加重視對軟土地基的處理工作,以提高地基承載能力,確保土建工程質(zhì)量。
為了提高軟土地基處理效果,在處理過程中需要以以下原則為指導(dǎo):保護(hù)好地基路面,避免對地基路面施工帶來不利影響,為提高整個(gè)土建施工質(zhì)量提供便利;最大限度的降低地層沉降速度,確保地基的牢固,滿足路橋施工要求,進(jìn)而確保土建工程施工建設(shè)質(zhì)量;堅(jiān)持預(yù)防性控制原則,實(shí)現(xiàn)對軟土地基的有效處理,一次到位,提高處理效果。以降低返工給施工帶來的不利影響。
1、現(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)加固軟基
現(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)吸收了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、振動沉管樁和振動沉模薄壁防滲墻等技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),施工工藝簡單,可操作性強(qiáng),便于質(zhì)量控制、監(jiān)督,單樁承載力高而造價(jià)相對較低,該技術(shù)采取自動排土振動灌注而成管樁,具體步驟是依靠管腔上部錘頭的振動力將內(nèi)外雙層套管所形成的環(huán)形腔體在活瓣樁靴的保護(hù)下打入預(yù)定的設(shè)計(jì)深度,在腔體內(nèi)現(xiàn)場均勻澆注混凝土,之后振動拔管,在環(huán)形域中土體與外部的土體之間便形成混凝土管樁。為了保證樁與土共同承擔(dān)荷載,并調(diào)整樁與樁間土之間豎向荷載和水平荷載的分擔(dān)比例以及減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中問題,在樁頂設(shè)置褥墊層。具體為待管樁中混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,在樁頂鋪設(shè)一層砂石,并在砂石墊層中放置土工格柵,使樁間土與管樁共同發(fā)揮作用,從而形成現(xiàn)澆管樁復(fù)合地基。
(1)施工適用性
現(xiàn)澆管樁:屬于剛性樁,樁身強(qiáng)度較高,可達(dá)到C20~C25,樁徑可達(dá)1.5m,采用邊振動邊加壓的沉管方式,處理深度大于25m;粉噴樁:屬于柔性樁,樁身強(qiáng)度低,樁徑小,一般0.5m左右,處理深度小,目前國內(nèi)現(xiàn)有粉噴樁機(jī)最大處理深度15m左右,且深度大于10m以后,下部壓力增大,噴灰困難,粉噴樁固結(jié)往往較差。
(2)施工質(zhì)量控制
現(xiàn)澆管樁:施工工藝簡單,過程清晰,便于質(zhì)量監(jiān)督管理,可操作性強(qiáng),混凝土現(xiàn)場質(zhì)量易控制;粉噴樁:水泥灰量輸送由高壓氣流控制,實(shí)際施工時(shí),土層變化大,造成送灰壓力不均勻,因而噴灰量分布不均勻,極易出現(xiàn)攪拌不均勻,局部固結(jié)差,施工隱蔽性強(qiáng),現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督管理困難。
2、水泥攪拌樁加固軟土路基
水泥土攪拌樁是一種用于加固飽和軟土地基的常用軟基處理技術(shù),它將水泥作為固化劑與軟土在地基深處強(qiáng)制攪拌,由固化劑和軟土產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)成一定強(qiáng)度的水泥加固體,從而提高地基土承載力和增大變形模量。水泥土攪拌樁從施工工藝上可分為濕法和干法兩種。濕法是利用深層攪拌機(jī)將水泥漿與地基土原地?cái)嚢瑁煞ㄊ抢脟姺蹤C(jī)將水泥粉與地基土就地拌和。經(jīng)過攪拌后形成柱狀水泥土增強(qiáng)體,可提高地基的強(qiáng)度,減少路基沉降,增強(qiáng)路基(堤)的穩(wěn)定性。
3、強(qiáng)夯法加固軟基
強(qiáng)夯法加固非飽和土的過程,就是土中的氣相被擠出的過程。在重復(fù)夯擊作用下土體中產(chǎn)生裂紋,土中部分吸附水變成自由水,隨著孔隙水壓力的消散,土的抗剪強(qiáng)度和變形模量不斷增長。單純的強(qiáng)夯由于豎向裂縫的產(chǎn)生并非規(guī)則的和連續(xù)貫通的,因而在孔隙水和氣體排除過程中并非很暢通,這就造成在施工過程中孔隙水壓力消散緩慢,從而影響到加固的效果和施工進(jìn)度,效果不佳。采用排水固結(jié)法結(jié)合強(qiáng)夯,當(dāng)土體受到?jīng)_擊荷載時(shí),土中孔隙水壓力增加,孔隙水可滲透到袋裝砂井中,沿袋裝砂井直接排到地表,這樣縮短了排水距離,加速了孔隙水壓力的消散過程和地基沉降的發(fā)展,而達(dá)到加固的目的。
(1)必須關(guān)注如何降低孔隙水壓和增大有效深度
增加加固深度,要求增加能量,而增加能量,按常規(guī)工藝會增大孔壓。當(dāng)前軟黏土地基強(qiáng)夯處理效果不佳的原因有三個(gè)方面:一是由于夯擊能量不足,有效加固深度不夠,下部土體未完成固結(jié)沉降;二是由于強(qiáng)夯使上部軟黏土結(jié)構(gòu)性破壞,不僅降低了強(qiáng)度,還大幅度降低了滲透性;三是當(dāng)前規(guī)定的強(qiáng)夯工藝不適應(yīng)軟黏土地基強(qiáng)夯特點(diǎn),導(dǎo)致地基中孔隙水壓力居高不下而形成“橡皮土”。針對上述原因,可以采取適應(yīng)強(qiáng)夯加固的有效排水系統(tǒng),采用了適應(yīng)軟黏土地基的“先輕后重、逐級加能、少擊多遍、逐層加固”的夯擊方式,確立了以不破壞土體宏觀結(jié)構(gòu)為原則的收錘標(biāo)準(zhǔn),形成了能夠有效抑制孔壓上升,加速孔壓消散,防止土體液化,增強(qiáng)強(qiáng)夯效果,降低能耗的一整套強(qiáng)夯新工藝。
(2)強(qiáng)夯法宜用于要求施工期短缺少預(yù)壓時(shí)間、或者缺少預(yù)壓荷載、軟土層較淺、寬大場地排水不易等情況,特別是在上覆雜填土或大塊石的地基。對于一般在正常條件下處理的軟基,強(qiáng)夯法由于同樣需要結(jié)合砂井及墊層,所以處理費(fèi)用比普通填土預(yù)壓措施要貴,但它比復(fù)合地基便宜,施工也方便。
4、路堤與通道、涵洞連接處理方法
在施工的過程中,一般情況是先將通道和涵洞進(jìn)行施工,然后再對路堤進(jìn)行施工。而通道和涵洞基本上不需要樁基,路堤本身比通道和涵洞到,除了會造成施工過程中的沉降以外,還會破壞橋梁的功能,對于排水也是非常不利的,常常采用以下的方法進(jìn)行解決。
預(yù)壓法(反開槽法):先填筑路堤,利用路堤荷載,對通道、涵洞處軟土地基進(jìn)行預(yù)壓,使地基發(fā)生固結(jié)沉降。待沉降穩(wěn)定后,再開挖路堤,修筑通道或涵洞。此法常常與超載預(yù)壓、鋪筑砂墊層、砂樁、排水板等結(jié)合使用,以加快軟基沉降,縮短預(yù)壓時(shí)間,提高預(yù)壓效果。通道或涵洞預(yù)壓法能消除不均勻沉降,避免出現(xiàn)'駝峰',節(jié)省投資。缺點(diǎn)是需要預(yù)壓時(shí)間,延長工期;對于通道需增修臨時(shí)便道;對于涵洞需設(shè)臨時(shí)管道。盡管如此,預(yù)壓法仍是一種行之有效的好方法,并得以大量推廣使用。另一種常規(guī)做法是先通道或涵洞,再修筑路基。同時(shí),在修好的通道或涵洞內(nèi)填滿土方,使其得到預(yù)壓,待沉降穩(wěn)定后,挖除通道或涵洞內(nèi)的填土。此法起到預(yù)壓的效果,避免了反開槽,可以消除不均勻沉降,但不能減少通道或涵洞的地基沉降。因而,此法適用于地基沉降量不大于通道或涵洞的允許沉降量,否則會導(dǎo)致通道或涵洞的破壞。同樣,通道或涵洞預(yù)壓期間的人車通行必須另行考慮。
支承樁法:當(dāng)工期緊,預(yù)壓法難以實(shí)施時(shí),并且地基沉降量又較大,超過了通道、涵洞沉降可以在誤差的范圍內(nèi),這個(gè)時(shí)候應(yīng)該采取相應(yīng)的解決措施。
預(yù)留拱度法和擴(kuò)大斷面法:此法對消除不均勻沉降不起作用,只能保證通道、涵洞不致因沉降而失去功能。在斷水功能上散失了,但是對于阻止水流還是有一定的積極作用。
綜上所述,軟基對于公路橋橋梁的建設(shè)而言是非常關(guān)鍵的,也是決定著橋梁質(zhì)量的最重要的因素之一,而在實(shí)際的施工中由于軟土地基較弱,以及水下施工較為困難,因此未來還有很多的技術(shù)難關(guān)需要攻克。
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