金擁軍
(上海奉賢建設發(fā)展(集團)有限公司,上海市201400)
城市化進程的推進,對交通運輸基礎設施建設的要求不斷提高,在市政道路施工中,經常會面臨軟土地基問題。由于軟土地基具有較差的性質,因此無法直接被用作市政道路的基礎,道路基礎施工之前必須做好相應的處理工作。這就要求工程建設必須做好軟土地基分析、施工工藝選擇和運用,以確保工程質量。
(1)軟土地基含水量較高,內部孔隙大,密度、強度、透水性均較低,且具有很高的壓縮性。此類土體受荷載作用后會產生較大壓縮量,同時排水固結速度慢,難以保持穩(wěn)定。
(2)具有結構性,軟土力學結構主要受應力水平控制,如果應力水平較低,則會降低土體壓縮性,而應力水平的提高會導致結構破壞。結構性為不可逆特性,即軟土結構如果被破壞,則無法恢復,進一步增大壓縮量。土類應力同樣具有結構性,這種應變關系具有剪脹性特征。若在這種地基條件下建設工程,一旦施工中處理不當則會造成質量問題,嚴重時將引發(fā)事故。
(3)多數(shù)地區(qū)的地表因淋洗及風化作用會產生硬殼層,其壓縮性較低或為中等水平,有很高的強度,若將其作為地基,則能有效減少沉降。
鑒于軟土地基存在上述特點,在市政道路施工中必須采取有效措施進行處理,以防其對工程質量及安全造成影響。
該軟基加固法即強夯法。其工作原理為,將沖擊力的破壞作用利用起來,通過作用于不穩(wěn)定的土體結構,擠壓周邊土質形成夯坑。目前的市場環(huán)境中,可供選擇的加固技術有:動力固結、動力置換以及動力密實三種。動力加固法有著加固周期短、操作簡單便捷、降低造價成本等優(yōu)點,為使這些應用效果充分發(fā)揮出來,應加大其技術應用原理和應用要點的研究力度。
2.1.1動力固結法
市政道路軟基加固技術中的動力固結,就是將因沖擊力形成的應力波利用起來,對不良的土體結構進行破壞,以使土體局部形成具有排水功能的縫隙。如此,就能將市政道路軟基土體中的孔隙水排出,以強化軟土體的固結效果。據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計,夯擊力大小決定了土體的沉降量,且呈正比關系,即土體液化達到90%后,其結構內部的吸附水就會轉化為自由水。此時,軟土體的結構強度會最小,但孔隙水消失,自由水又會在土體的顆粒吸附作用下形成吸附水,如此,有效解決了軟土加固技術的應用問題。
2.1.2動力置換
該加固法即通過樁式置換和整式置換來處理道路工程的軟土地基環(huán)境問題。樁式置換的應用,就是提高夯擊力,以使碎石填筑在軟土體中形成具有穩(wěn)定作用的碎石樁。整式置換,則是指在施工中注入粉碎的碎石,制作成具有加固效果的碎石墊層結構,以保證道路路基質量達到要求。
2.1.3動力密度
動力密實效果的達成,即利用強烈的沖擊荷載,對土體間的空隙進行分別壓實,改善道路施工的軟土地基環(huán)境。實踐證明,動力密度加固法可使軟土地基環(huán)境的承載能力提升至3倍左右。
這一地基處理技術主要是利用石屑、粉煤灰以及碎石等材料,將這些材料與水泥進行充分混合攪拌,攪拌成黏結強度非常好的樁。針對樁與樁、褥墊層與軟土環(huán)境,應該進行共同制作形成復合地基,地基相對穩(wěn)定,以提高道路施工軟基環(huán)境的強度效果。該技術應用于實踐的優(yōu)勢為:簡化了混凝土的灌注過程、強化了漿液的流動性與和易性。但是,該法在具體應用過程中,粉煤灰碎石樁加固施工工藝存在泵送混凝土堵管問題,此時,如壓力過高,將會導致輸料管爆裂。其原因是泵送連接軟管較長且混凝土和易性不高。在此情況下,壓力降低后,堵管要重新成孔,這就造成了泵送材料的大量浪費。為此,施工技術人員應將其運用于混凝土和易性較高的軟土環(huán)境,方能將其加固效果充分發(fā)揮出來。
在奉浦大道2標(浦星公路—林海公路)道路新建工程的11座橋梁中,有5座橋梁橋頭軟基采用了該種處理工藝。
水泥攪拌樁處理技術在市政道路的軟土環(huán)境中主要運用于處于飽和狀態(tài)的結構加固控制,其作用原理為:將水泥作為固化劑,并在地基上采用特制的攪拌機械設備,使水泥與軟土能夠以充分且完整的狀態(tài)進行攪拌。當水泥與軟土發(fā)生物理與化學反應后,就可對軟土地基的強度與穩(wěn)定性起到提升作用,進而增加變形模量與地基的承載能力。
這一處理技術的施工工藝主要包括以下幾點:
(1)對攪拌樁的樁位進行合理的固定,將攪拌樁向指定的樁位區(qū)域進行移動,借助水平儀來做后續(xù)的調平以及對中處理。這一過程中,應該借助吊線錘與經緯儀等測量儀器,確保能夠實現(xiàn)對導向架的垂直度雙向控制。另外,在開展攪拌機的預攪下沉作業(yè)時,應該在后臺開展水泥漿液的拌制工作,在開展壓漿工作之前要把漿液向料斗中進行灌注處理。這里漿液的水泥材料主要指普通硅酸水泥,即進行水灰比的控制,在明確了設計規(guī)范與要求前提下,保證每米深層攪拌樁按照既定的規(guī)范實現(xiàn)50 kg以上的控制。
(2)正常啟動深層攪拌樁機轉盤后,需待攪拌頭轉速達到目標要求后,才可著手進行鉆桿下沉攪拌。此過程中,下沉施工操作人員應沿著導向架進行作業(yè)控制,且下沉時經檔位調整控制下沉速度,并保證工作電流在額定范圍內。當鉆桿下降至既定深度,就可將灰漿泵打開,而后,把漿液經管路輸送至攪拌頭的出漿口。此時,施工技術人員應在出漿時及時啟動攪拌樁機和拉近鏈條裝置,進而為土體與漿液的充分拌合提供保證。
(3)當攪拌鉆頭提升至與樁頂留有50 cm的高度后,就要關閉灰漿泵,并經重復攪拌下沉,來提升作業(yè)質量效果。需注意的是,完成一根樁的施工后,要為下一根樁進行位置確定,以保證水泥攪拌樁滿足施工圖紙的設計要求。
上述水泥攪拌樁加固技術,在市政道路工程的市場環(huán)境中適用性較廣。水泥能夠吸收軟土環(huán)境中的水分,以提高軟基結構的黏結度,具體施工過程中,技術人員應將攪拌充分作為技術運用控制目標,以使水泥能夠深入至軟基的孔隙內部,并以均勻狀態(tài)分布。如此,不僅改善了工程所處的軟土地基強度效果,還不會對所處的施工現(xiàn)場環(huán)境造成污染。
奉浦大道2標(浦星公路—林海公路)道路新建工程11座橋梁中的其他6座橋梁橋頭軟基采用了該種處理工藝。
在道路施工過程中,常會遇到軟土地基,同普通的地基相比,軟土地基具有強度低、易發(fā)生變形、固結時間長等問題,如處理不當,會在很大程度上影響施工道路的整體質量。因此,在進行道路施工過程中,必須具體分析軟土地基施工環(huán)境,選擇相應的軟土地基處理技術和工藝,將軟土地基的穩(wěn)定性、堅固性有效提高,消除安全隱患,確保軟土路基在道路施工中的穩(wěn)固安全。