■吳勇晴 ■江西中捷工程建設有限公司,江西 南昌 330000
隨著社會經濟和人們生活水平的發(fā)展,國家加大了對公路等基礎道路建設的發(fā)展力度,對于公路等級設計及路況指標的選用等也提出了更高的要求。由于我國地域遼闊,在軟地基上修筑路基的情況無可避免,所以當面這一情況時,采取何種方法有效進行處理,才是確保工程質量、降低工程造價、提高施工進度的關鍵。
軟土地基是公路建設過程中常見問題和難點。之所以要對軟路基進行合理處理,這主要是因其自身特點所決定的,軟路基具有強度低、變形大、固結慢等特點。若在軟地基尚未處理好就修筑路基,可能會導致地基不均勻沉降的發(fā)生,從而導致一系列問題的出現(xiàn),如路堤銜接處發(fā)生沉降、邊坡外側土地隆起、因路堤變形導致路面破壞等。
因此,軟地基處理是在此基礎上建造建筑物或路基施工的關鍵。軟地基處理的目的在于改善地基土工程性質,包括地基土的變形性、滲透性、抗剪強度、抗液化能力等,使其滿足建筑物對地基穩(wěn)定及變形的要求。基于這一研究背景,本文就公路軟地基處理方法及技術進行綜合分析,并結合地基處理施工的實際情況,提出軟地基處理所需注意的事項,為地基處理的相關方法與技術的應用提供必要的理論指導。
隨著我國各項經濟基礎設施的建設,土木工程發(fā)展迎來高潮期,各種軟地基處理技術也得以順勢發(fā)展,為推動社會發(fā)展、創(chuàng)造經濟效益具有重要意義。軟地基處理方法的選擇,要根據(jù)工程所處的地質環(huán)境與條件來確定。近年來,在改革開放的市場環(huán)境下,國外先進的軟土地基處理技術被引進到國內,并在實際工程中得到具體應用,如強夯法、振沖法、深層攪拌法、排水固結法、高壓噴射注漿法、EPS 超輕質填料法等。與此同時,我國建設人員在工程實踐中不斷總結,發(fā)展出了不少新的地基處理技術,如真空預壓法、剛性樁復合地基法、孔內夯擴碎石樁法、低強度樁復合地基法、錨桿靜壓樁法等,推動了地基處理的長足發(fā)展。
(1)強夯法和強夯置換法。強夯法是由法國Menard 技術公司提出并推廣使用的,于20 世紀60 年代引進我國。強夯法為達到使軟土層固結的目的,往往利用重錘夯擊土層。這一地基處理方法因設備簡單、施工快捷、效果顯著等特點,從而在工程中得到廣泛應用。強夯法又分為強夯擠密法和強夯置換法,二者雖都用于軟土地基加固,但其加固機理及應用范圍不相同:強夯擠密法多用于碎石土、砂土、飽和度低的雜填土、粘性土、素填土等地基的加固處理,通常來說,強夯擠密法只適用于塑性指數(shù)Ip≤10 的土,強夯法是否適用于處理有豎向排水系統(tǒng)的軟黏土地基,目前尚存爭議。強夯置換法適用于處理厚度在6m 以下的軟黏土層,碎石樁體與周圍土體形成的復合地基,經實踐證明已取得較好的加固效果。當然使用強夯法不足的一點是會造成較強的振動、噪音等,給周邊居民生活帶來不便。
(2)排水固結法。排水固結法又稱預壓法,多適用于淤泥、沖填土、淤泥質土等飽和黏性土地基。排水固結法工作原理如下:在荷載作用下,飽和黏性土的孔隙比減小,孔隙中的水逐漸被擠出,隨著孔隙水壓力的消散,有效應力提升,粘性土地基強度隨之增加。由于袋裝砂井和塑料排水帶的長細比大,出于對井阻影響的考慮,非理想井固結理論及其工程技術得以發(fā)展,真空預壓法被提出并得到廣泛應用,先后在上海、廣州、天津等地工程中應用。
(3)深層攪拌法。深層攪拌法是通過特制機械,在地基中就地將軟地基土與固化劑強制攪拌,使軟粘土硬結成樁的地基加固方法。其中固化劑多為水泥或石灰,若為粉體時則稱為粉體噴射攪拌法。深層攪拌法主要處理地基范圍包括淤泥、淤泥質土等含水量高的地基,以及承載力特征值低于120kPa 的粉土、黏性土等軟土地基。
(4)高壓噴射注漿法。高壓噴射注漿法是利用鉆機鉆孔,將帶有特殊噴嘴的注漿管插入預定深度土層,以高壓噴射流沖擊破壞土體,使固化漿液與土體混合,使軟土地基凝結加固的方法。高壓噴射注漿法多用于淤泥、黏性土、粉土、砂土、碎石土、人工填土等地基的處理。
(5)加筋地基。加固地基是在施工過程中,將一定范圍的軟土地基挖除,然后采用土工合成材料與砂石等組成的加筋墊層進行填充,并逐層鋪設,以此作為地基持力層,來達到改善地基承載力的方法。施工時要注意埋設方式與數(shù)量要滿足施工規(guī)范要求。
(6)靜動力排水固結法。靜動力排水固結法是近年來新興發(fā)展起來的一種軟地基處理技術,在強夯法基礎上改進夯擊機具,與排水固結法中的排水體系相結合。
首先要判斷土質條件,若是黏性土則采用壓實法,黏土一經擾動會導致強度降低,因此在施工中要盡可能的減小對地基的擾動;若是可能發(fā)生液化的砂性土,則一般采用擠實砂樁法或振動壓實法。其次看地基構成情況,軟土層較淺時通常采用換填法,對土層表層進行處理;若軟土層較厚,就需要采用其他方法配合表層處理法,如軟土層較薄且夾有砂層的,則可以采用表層處理法、荷載壓重法等;軟土層厚且無砂層的,因排水距離長,其固結沉降時間也較長,強度也會有所增長。
公路等級一定程度上也決定著軟地基處理技術的選擇。一般來說,公路道路設計等級越高,對于道路平整度的要求也會越高,就要求采取強有力的軟地基處理措施。反之,公路等級較低時,出于降低施工成本的考慮,一般就簡易的對路面進行鋪設,待地基沉降結束后,在對公路路面進行常規(guī)處理。路堤設計寬度與高度也是影響地基處理方法選擇的重要因素。一般來說,設計路堤越寬越高,則對地基底部產生的壓力也會越大,從而引起地基深處的較大沉降。對于寬而低的路堤,若采用換填法則可能導致局部受破壞;若設計高度大但穩(wěn)定性不足的路堤時,采用壓重法將受到很大限制。
綜上所述,公路軟地基處理要堅持“因地制宜”的原則,不同類型軟土地基其處理方法也是不一樣的。在公路工程建設時,基于對各種軟基處理技術原理的把握,根據(jù)該工程所處土質條件、地基類型、施工預算、公路等級等綜合分析和確定地基處理方法,以達到最好的處理效果。
[1]范江團.灰土擠密樁法在公路軟土地基處理的應用[J].山西建筑,2008,34(26):278 -279.
[2]白吉潤.山臨高速公路軟土地基施工技術研究[J].甘肅科技,2003,19(9):110 -111.