鄧德澤 曾祥熙
摘要:在高等級(jí)公路的施工中,由于工程路線較長(zhǎng),難免遇到軟土地基,若處理不好,則對(duì)工程整體施工質(zhì)量帶來很大影響。如何選擇合適的軟基處理方法,不僅對(duì)加快工程地基施工速度,提高地基的承載力,改善地基的穩(wěn)定性,還對(duì)減少工后的沉降都具有非常重要的意義。
關(guān)鍵詞:軟基處理技術(shù);城市公路;應(yīng)用
一、軟基特征分析
1.質(zhì)地松軟,其孔隙比一般為1.0~2.0的之間,如果是泥炭土或者是特殊質(zhì)地淤泥,其孔隙比甚至可以達(dá)到6.0以上。而且軟土在天然狀態(tài)下的孔隙比一般會(huì)在同樣狀態(tài)下的重塑土高出0.2~0.4。
2.軟基土壓縮性高,天然軟土的壓縮系數(shù)與土的液限系數(shù)、天然含水量之間呈現(xiàn)正相關(guān),土的液限與天然含水量越大壓縮性也就越高。天然軟土基的壓縮系數(shù)為0.07~1的范圍之內(nèi),最高可以達(dá)到4.5。如果是沿海施工工程,灘涂施工作業(yè)場(chǎng)所的欠固結(jié)軟土,在重力的作用下甚至還會(huì)發(fā)生持續(xù)固結(jié)現(xiàn)象。
3.抗剪強(qiáng)度低,軟土抗剪強(qiáng)度、荷載加速度、排水固結(jié)條件三者之間有密切關(guān)聯(lián)。軟土的抗剪強(qiáng)度很小,摩擦角趨于零,而粘聚力小于20kPa。在排水條件下,抗剪強(qiáng)度與固定度之間成線性正比的關(guān)系。
4.含水量高,軟土的含水量非常高,最高可以達(dá)到72%之間,淤泥和淤泥質(zhì)地土壤之間的含水量約為50%~70%之間,泥炭含水量甚至可以高于200%以上,指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液限相關(guān)指標(biāo)。軟土含有的天然水量越高證明地基地承載能力越低。
5.滲透性小,軟土的滲透系數(shù)非常小,在荷載作用下軟土固結(jié)速度非常慢,很難提高強(qiáng)度。而且軟土中含有很多有機(jī)物質(zhì),甚至可能會(huì)產(chǎn)生氣泡而占據(jù)土壤內(nèi)的孔隙,最終降低滲透性能。其中還夾雜了不同數(shù)量的薄層粉砂、細(xì)沙、的粉土等,水平滲透系數(shù)較高一點(diǎn),超過豎直方向的滲透性能。
6.具備流變性,軟土的抗剪強(qiáng)度、塑性指數(shù)之間的關(guān)系為線性相關(guān)關(guān)系,塑性指數(shù)越大抗剪強(qiáng)度越小。正常情況下軟土抗剪強(qiáng)度只有一般抗剪強(qiáng)度的40%~80%之間,即使在孔隙水壓力完全消除之后軟土也會(huì)持續(xù)性沉降,發(fā)生次固結(jié)沉降。
二、軟基處理技術(shù)在城市公路施工中的應(yīng)用實(shí)踐
1.預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)
(1)打樁順序。在預(yù)應(yīng)力管樁打入施工環(huán)節(jié),隨著入樁段數(shù)的增加,不同層地質(zhì)土體的密度會(huì)發(fā)生改變,土體與樁身表面的摩擦力以及打樁壓力也會(huì)不斷增大。為緩解上述因素對(duì)打樁施工過程及質(zhì)量的影響,應(yīng)遵循“單向前進(jìn)”的打樁順序進(jìn)行施工,以此確保打樁過程中地基土體能夠向外自由擴(kuò)張,從而有效避免樁身傾斜、地表升高等問題的發(fā)生。(2)樁身豎直度控制。加強(qiáng)對(duì)樁身豎直度的控制,可有效避免發(fā)生樁身因偏心受壓而被破壞的情況,保障預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量,提高對(duì)軟土地基的處理效果。具體控制要點(diǎn)有:施工場(chǎng)地必須平整,樁基導(dǎo)桿必須處于豎直狀態(tài);打樁過程中,必須確保樁身始終處于豎直狀態(tài),且送樁桿與樁身應(yīng)處于同一條中心線上;插樁時(shí),必須確保樁身豎直度偏差<0.5%;沉樁時(shí),應(yīng)在距樁機(jī)20m的位置,設(shè)置2臺(tái)呈垂直關(guān)系的經(jīng)緯儀,以此確保樁身豎直度偏差<1.0%。(3)樁管接頭焊接施工技術(shù)。樁管焊接多采用鋼端板焊接法施工,當(dāng)預(yù)應(yīng)力管樁端頭露出地面的高度達(dá)到0.5~1.0m時(shí),即可開展接樁施工。施工過程中應(yīng)注意以下要點(diǎn):①接樁前應(yīng)將下節(jié)樁管的頂面清理干凈并加裝定位板,然后在其上方吊裝上一節(jié)樁管,若接頭處存有間隙,需要利用楔形鐵片對(duì)間隙進(jìn)行填充和焊接;②針對(duì)對(duì)稱焊接拼接處的坡口槽,應(yīng)確保焊縫的飽滿度和連續(xù)性,并及時(shí)做好焊渣清理工作;③接樁過程中,必須對(duì)上、下節(jié)管樁的中心線偏差情況進(jìn)行嚴(yán)格把控,應(yīng)保證偏差值≤5mm;焊接施工完畢后,應(yīng)在焊縫自然冷卻8min后;進(jìn)行打樁或壓樁施工。
2.軟基加固表層處理技術(shù)
2.1砂墊層法
若軟土地基的軟土層極薄且含水量大,可在其上層鋪墊厚度為0.5~1.2m的砂墊層,以此達(dá)到軟基表層加固的處理目的。在具體施工時(shí),需要結(jié)合軟土地基表層強(qiáng)度、作業(yè)機(jī)械自重、輪胎對(duì)地面接觸壓力、偏心程度等因素,來科學(xué)確定砂墊層的厚度。當(dāng)遇到極軟地基時(shí),若僅使用砂墊層法進(jìn)行表層加固處理,往往需要較大的鋪設(shè)厚度,導(dǎo)致軟基處理成本增加,影響工程項(xiàng)目建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性,此時(shí),可通過砂墊層法與敷設(shè)材料法或表層排水法整合應(yīng)用的方式予以解決。當(dāng)遇到填土面積大、排水距離長(zhǎng)、地下水滲出點(diǎn)位較多的情況時(shí),需要通過設(shè)置盲溝的方式增強(qiáng)排水能力。
2.2添加劑法
針對(duì)表層為黏性土的軟土基礎(chǔ),可通過在表層土壤中加入添加劑的方式,來改善軟土地基的強(qiáng)度特性和壓縮性能,以此達(dá)到表層加固、提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的軟基處理目的?,F(xiàn)階段,實(shí)際施工過程中,主要以水泥、熟石灰、生石灰為常用添加劑。此類添加劑不僅可以通過降低土壤含水量、產(chǎn)生團(tuán)粒效果來達(dá)到加固軟基表層的作用,還會(huì)隨著時(shí)間的推移發(fā)生化學(xué)性固結(jié),改變表層粘土的物理化學(xué)性質(zhì),從而使軟基表層土體的穩(wěn)定性和承載能力得到進(jìn)一步加強(qiáng),以此提供軟基處理效果。
3.土工編織物強(qiáng)化技術(shù)
該技術(shù)具體施工要點(diǎn)為:(1)沿路基縱向方向在道路兩邊挖設(shè)排水溝,并確保其橫向基面形成2%~2.5%的路拱坡度,同時(shí),淤泥層基面進(jìn)行清理和平整處理;(2)在平整的路拱面上,沿路基一側(cè)以人工滾放攤鋪的方式逐漸鋪展土工編織物,此過程應(yīng)注意土工編織物的平整度,不得出現(xiàn)皺折現(xiàn)象;(3)鋪設(shè)過程中,必須保證兩塊土工編織物的搭接寬度≥300mm,并利用聚丙烯線縫合牢固;(4)土工編織物平鋪于淤泥層上后,應(yīng)確保編織物四周超出淤泥層的寬度在2~2.5m之間,利用重物將寬出部分壓于排水溝內(nèi);(5)土工編織物鋪設(shè)完畢后,應(yīng)立即進(jìn)行路基修筑施工,以免編織物受到長(zhǎng)時(shí)間日光曝曬。路基修筑過程中,應(yīng)先鋪填一層厚度為400~500mm、含泥量≤5%的中粗砂砂層。為避免土工編織物受到破壞,應(yīng)采用人工運(yùn)進(jìn)和攤平方式急性施工,并做好層厚控制工作。
4.粉煤灰碎石樁加固技術(shù)
該技術(shù)應(yīng)用過程中,應(yīng)注意以下技術(shù)要點(diǎn):(1)若需要填筑基礎(chǔ)底層與頂面,則在加固施工前,需要對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行6個(gè)月以上沉降觀測(cè),并結(jié)合觀測(cè)結(jié)果對(duì)目標(biāo)區(qū)域的實(shí)際沉降情況進(jìn)行科學(xué)評(píng)估;(2)應(yīng)優(yōu)先選用靜壓法進(jìn)行褥墊層鋪設(shè)施工,若基礎(chǔ)底層含水量較小,可采用動(dòng)力夯實(shí)法施工;(3)鉆孔作業(yè)過程中,應(yīng)遵循“先慢后快”的原則,科學(xué)控制鉆頭行進(jìn)速度,以此保證鉆頭行進(jìn)路線精準(zhǔn),鉆桿不出現(xiàn)明顯晃動(dòng);(4)施工過程中應(yīng)及時(shí)清理鉆泥,一方面,有助于減輕鉆機(jī)運(yùn)行負(fù)荷,提高施工效率;另一方面,有助于提高施工觀察清晰度,確保第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)施工中存在的問題;(5)CFG樁灌注施工完畢后的2h內(nèi),嚴(yán)禁任何機(jī)械設(shè)備經(jīng)過施工區(qū)域,以免在樁身未形成良好強(qiáng)度的情況下對(duì)樁頭或樁體造成破壞;(6)為準(zhǔn)確判斷是否出現(xiàn)斷樁情況,施工過程中應(yīng)結(jié)合施工場(chǎng)地標(biāo)高和樁頂標(biāo)高進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。
結(jié)束語(yǔ)
通過以上分析可見,軟土地基處理方案須根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的地質(zhì)、水文及環(huán)境條件,充分考慮工程項(xiàng)目特點(diǎn)、工期要求、路堤條件,考慮地材及施工等情況,進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較,并依據(jù)就地取材的原則確定,必須具有針對(duì)性,總體上軟基處理方案考慮經(jīng)濟(jì)安全及便于建設(shè)管理、施工控制,體現(xiàn)因地制宜的原則,不宜繁雜。對(duì)于軟土地基處理方案,必須注意不同斷面之間的過渡處理,以減少沉降差異。如果單一處理方案不能滿足軟土地基的穩(wěn)定和沉降要求時(shí),也可以考慮多種處理措施組合運(yùn)用。
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