黃卜維
(保定申成路橋有限責任公司)
軟土可將其分為軟粘性土、淤泥質土、淤泥、泥炭質土及泥炭5種類型,習慣上把前3種總稱為軟土,它具有含水量較高,孔隙比較大、壓縮性較高、抗剪強度很低、滲透性較差、靈敏度高等特點,軟土地基因此具有極大的危害性,若不加以處治或處理不當,將對路基路面工程質量造成極大破壞。當路基的抗剪強度不足以支承上部結構的自重及外荷載時,地基就會產生局部或整體剪切破壞。
軟土地基處理的目的就是改善軟土地基土的工程性質,提高其抗剪強度和抗液化能力,消除不利影響。化學加固法因其具有加固快、工期短、壽命長、效果佳的特點,在實際工程中使用極廣,其原理是將一些化學材料加入土體后,與土體發(fā)生化學反應,吸收和擠出土中部分水與空氣形成具有較高承載力的復合地基?;瘜W加固法主要包括硅化法、粉噴樁法、旋噴樁法、水泥土攪拌樁法等。
法國最早發(fā)明了土木施工的壓力灌漿法。將濃的硅酸鈉溶液和濃的氯化鈉溶液(水玻璃)注入地基中時,發(fā)生化學反應并形成固體,這種方式命名為“硅化法”,它奠定了現(xiàn)代化學灌漿技術的基礎。硅化法的特點是設備工藝簡單,漿液的滲入性較強,能很快使地基變形終止;無毒,不污染環(huán)境,價格低廉,故被廣泛采用。
根據(jù)漿液注入的方式,硅化法分為壓力硅化、電動硅化和加氣硅化三類。其中,壓力硅化根據(jù)溶液不同又分為壓力雙液硅化、壓力單液硅化和壓力混合液硅化三種。各種方法的適用范圍,根據(jù)被加固土的種類、滲透系數(shù)而定,具體數(shù)據(jù)如表1:
表1 適用范圍
粉噴樁法屬于深層攪拌法加固地基方法的一種形式,也叫加固土樁。深層攪拌法是加固飽和軟粘土地基的一種新穎方法,它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑,通過特制的攪拌機械就地將軟土和固化劑(漿液狀和粉體狀)強制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理-化學反應,使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的優(yōu)質地基。粉噴樁法就是采用粉體狀固化劑來進行軟基攪拌處理的方法。
采用粉噴樁加固軟土地基具有許多優(yōu)點,如能有效地減少地基的總沉降量,這對控制路堤的沉降和解決橋頭“跳車”具有明顯的效果;加固后路基在填筑過程中側向位移明顯減少,并在較短時間內即趨穩(wěn)定,這樣不僅能增加路基的穩(wěn)定,特別在橋涵與路堤連接處保護橋臺樁基不受過大的側向推力,而且也減少地基的沉降。但施工過程中應注意檢測土基的天然含水量,以確定加入粉體的數(shù)量,只有水和粉體的數(shù)量都滿足要求時才能保證其生成較高強度的樁體。
粉噴樁法適合于加固各種成因的飽和軟粘土,目前國內常用于加固淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高的粘性土。
旋噴樁法是利用鉆機將旋噴注漿管及噴頭鉆置于樁底設計高程,將預先配制好的漿液通過高壓發(fā)生裝置使液流獲得巨大能量后,從注漿管邊的噴嘴中高速噴射出來,形成一股能量高度集中的液流,直接破壞土體,噴射過程中,鉆桿邊旋轉邊提升,使?jié){液與土體充分攪拌混合,在土中形成一定直徑的柱狀固結體,從而使地基達到加固。
旋噴樁按注漿形式分為旋噴注漿、擺噴注漿和定噴注漿等,其中,定噴注漿適用于粒徑不大于20 mm的松散地層,擺噴注漿適用于粒徑不大于60 mm的松散地層,大角度擺噴注漿適用于粒徑不大于100 mm的松散地層,旋噴注漿適用于卵礫石地層及基巖殘坡積層。
旋噴樁適用范圍較為廣泛,具有施工占地少、振動小、噪音較低等優(yōu)點,但其施工工藝比較復雜,需要配置專門的旋噴設備,成本較高,且容易污染環(huán)境,對于特殊的不能使噴出漿液凝固的土質不宜采用。
水泥土攪拌樁法在施工中較為常見,其加固機理是用水泥做固化劑,通過使用特制的深層攪拌機械,在鉆進的同時往軟土中噴射水泥漿液,在地基深處將軟土固化成為具有足夠的強度的水泥土,這些加固土、柱體與柱體間的土構成了一種復合地基,從而達到地基加固的目的。
水泥土攪拌樁法適用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粘性土、粉土、飽和黃土、素填土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。不宜用于處理泥炭土、塑性指數(shù)大于25的粘土、地下水具有腐蝕性以及有機質含量較高的地基。若需采用時必須通過試驗確定其適用性。
水泥土攪拌樁加固的特點是施工工期短,效率高,施工中無振動,無噪聲,無地面隆起,不排污,不擠土,不污染環(huán)境,施工工具簡易,費用低廉等。
隨著科學的進步,利用化學加固法處理軟土地基所用的化學物質種類越來越多,如何選擇合理的處理方法,既能保證工程質量又能保證工程的經濟性,需要我們根據(jù)各自項目的工程特點和環(huán)境條件,通過綜合比較來確定。
[1]公路路基施工技術規(guī)范(JTG F0-2006)[S].人民交通出版社.