程管理處 安徽阜陽 236300
摘要:道路建設(shè)中,軟土地基是最常遇到的問題。因為,道路施工的進度和整體質(zhì)量會受施工地基質(zhì)量的影響,所以,在道路施工過程中要對軟土地基進行合理的處理,這樣不僅能對軟土地基的土質(zhì)狀況進行改善,還能對地基的承載能力進行改善,從而促使道路建設(shè)的順利完工,并保證了道路的施工質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:道路;軟土地基;處理方法
一、工程地質(zhì)概況
安徽省阜南縣濛洼蓄洪區(qū)道路建設(shè)工程據(jù)勘察報告勘察,勘察揭露的最大深度13m范圍內(nèi),根據(jù)鉆探取芯觀察、室內(nèi)土工試驗、標準貫入、靜力觸探等特征,按其成因、結(jié)構(gòu)特征及強度將場地內(nèi)土層劃分為2層組3層,場地的工程地質(zhì)分層、埋深、巖性特征及空間。場地地下水類型主要為上層滯水。
上層滯水賦存于①素填土中,主要接受大氣降水補給,水量少,無統(tǒng)一自由水面,水量與周邊排泄條件關(guān)系密切。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021—2001,2009年版)附錄G,本場地環(huán)境類型為Ⅲ類;據(jù)調(diào)查該場地無歷史污染。依據(jù)地區(qū)經(jīng)驗,場地的地下水對混凝土具微腐蝕性,對混凝土中鋼筋具微腐蝕性。
二、地基處理方案選擇
目前常用的地基加固方法主要有換填法、拋石擠淤法、深層攪拌法、排水固結(jié)法、凍結(jié)法、電動硅化法、水泥灌漿法、振動沉?,F(xiàn)澆混凝土薄壁管樁、高性能水泥土樁和高壓噴射注漿法等;較常用的攪拌法如水泥土攪拌法、排水固結(jié)法如真空預壓法和堆載預壓法、CFG樁法和管樁法等,振動沉模現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁和高性能水泥土樁也在推廣使用。
根據(jù)現(xiàn)場勘測,部分路段處地面下淤泥質(zhì)粘土層深達9m,承載能力較弱,需進行深層加固處理。由于固結(jié)排水工期較長,考慮到工期較緊,故不推薦該法。為節(jié)約工期、降低造價,經(jīng)反復比較,選用打樁加固處理軟基的方案。通過表2并結(jié)合地質(zhì)資料,可供選用的方案有水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)和水泥粉噴樁兩種方案。
1水泥粉噴樁設(shè)計要求
(1)樁徑要求為500 mm;(2)樁長要求打穿淤泥層,取9 m(準確樁長參照地質(zhì)資料并通過逐段試樁確定);(3)樁距按等邊三角形布置,樁距1.2 m;(4)樁土面積置換率0.1575;(5)樁噴粉量50kg/m3(42.5級普通硅酸鹽水泥),摻入比約15%;(6)90d齡期無側(cè)限極限抗壓強度為1 200 kPa;(7)單樁豎向承載力特征值為90kN;(8)復合地基承載力不小于90kPa;(9)最終地基總沉降0.162m。
2 CFG樁設(shè)計要求
(1)樁徑要求為600 mm;(2)樁長要求打穿淤泥層,取9 m(準確樁長參照地質(zhì)資料并通過逐段試樁確定);(3)樁按等邊三角形布置,樁距1.2 m;(4)樁土面積置換率0.2268;(5)90d齡期無側(cè)限極限抗壓強度為2000 kPa;(6)單樁豎向承載力特征值為145 kN;(7)復合地基承載力不小于90 kPa;(8)最終地基總沉降0.143m。
3 兩種方案比較
從承載特性上看,CFG樁屬于剛性樁,復合地基承載力提高程度大、沉降小,一般多用于小高層和多層。粉噴樁屬化學加固范疇,承載力的提高沒有CFG樁大,且沉降比CFG樁大,一般用于多層和廠房。從造價上看,CFG樁單方造價比粉噴樁高。兩種方案均能達到加固地基的目的,從降低成本的角度考慮,選用粉噴樁更經(jīng)濟合理。
四、道路施工軟土地基處理方法
1.換填置換法
換填置換法是對一定范圍和一定深度范圍內(nèi)的軟土地基進行置換,這種方法主要是以滲水性較好的砂、石或者強度較好的粘土填筑,進而提升填土的穩(wěn)定性,減小沉降量。換填置換法的軟土地基處理方式,需要注意以下幾點。一是換填材料要根據(jù)施工地實際的情況進行選擇,要符合相關(guān)規(guī)定和市政道路建設(shè)的要求,這樣才可保證軟土地基加固的實施是合理有效的。二是置換過程中,要逐層換填加固,逐層壓實,用機械碾壓等方法使之達到建設(shè)
要求的壓實度。三是換填的深度和面積要經(jīng)過準確的計算,一般對于小于 3 m 的軟土應(yīng)全部挖除,而對于大于 3 m 的軟土,則往往采用部分挖除并換填的方式。
換填置換法在市政道路工程軟土地基處理中經(jīng)常采用地基加固的技術(shù),其施工作業(yè)較為簡便,此方法是根據(jù)軟土厚度的實際情況而定的,假如軟土厚度較大,面積較多,采用換填置換法,造價就比較高,不僅增加了施工量,也相應(yīng)地增加了施工難度。另外,置換的軟土如何處理也是重要的問題。所以,軟土厚度較大、面積較多的情況不宜采取此方法。
2.機械碾壓和夯實法處理
機械碾壓與夯實在市政道路工程中是最常見的地基處理方法。在軟土地基的土壤中,水分的存量比較大。受到巨大外力的作用下,大量的水分將排擠出來,使軟土的土壤密度加大,起到加固地基的效果。市政道路施工進行機械碾壓和夯擊時,要根據(jù)實驗取得的數(shù)據(jù)選擇碾壓和夯擊工藝,確定碾壓和夯擊的力度、范圍、次數(shù)等因素。在碾壓加固時,先使用小噸位的碾壓機進行靜壓,再采用大噸位的碾壓機進行震動碾壓,最后使用光輪碾壓機碾壓。按照從邊線大到中的原則進行,碾壓以三分之一重疊的方式遞進。夯實法是指利用重錘等帶來的強大外力進行加固的方法,重錘夯實法要注意錘子的重量、起落的距離、夯實的時間間隔和夯實的遍數(shù)等。
3.砂墊層法
砂墊層法主要是在地基的土質(zhì)之上進行一層砂墊的鋪設(shè),以此起到提升土質(zhì)密實度以及硬度的效果。這一種方法在地基土質(zhì)為軟土層薄、含水量高的情況下比較適用,這是因為如果軟土層厚的話,再對其進行砂墊層的鋪設(shè)很容易使路基位置以及高度受到影響,進而使得整個施工計劃難以順利進行。此外,在對墊層進行鋪設(shè)的過程中,其厚度的選取要低于 1.2m,但過薄,比如小于 0.5m 的時候,其隔離及固化軟土功能都將難以發(fā)揮??傮w而言,在選擇具體墊層厚度的時候不僅要注意和地基施工的實際情況相結(jié)合,還要注意合理區(qū)間的選擇。至于材料方面,之所以選擇砂墊層,主要的一個原因在于砂墊層材料往往都有較好的透水性,這就使得其能夠作為填土內(nèi)的地下排水層,對填土排水起到很好的促進效果。
在利用砂墊層處理軟土地基的時候,為了確保材料的密實與均勻,一般來說,采用推土機和自卸汽車相結(jié)合的施工方法是比較科學的。需要注意的是,在推土的過程中,要保證力度的一致性及均勻性,如果填料選取了透水性比較差的粉土,則要防止對其周邊的砂墊層進行覆蓋,否則這些粉土將會對溝槽的正常排水造成很大的阻礙。
4.化學加固法
化學加固法是利用一些化學材料對軟土地基進行排水固結(jié)處理的方法,用以增加水利工程地基的穩(wěn)定性。主要針對地面表層屬于粘性土的情況,通過向表層粘土加入一些添加劑,使地基的強度以及壓縮性能得到質(zhì)的提升,以此來保證施工機械的正常運行。常見的化學加固法有深層水泥和石灰攪拌法、灌漿法等。深層石灰攪拌樁法,是利用石灰與土攪拌后所發(fā)生的一系列物理和化學反應(yīng)來加強軟土地基的強度,根據(jù)實際地質(zhì)的不同所產(chǎn)生的加固效果也不同。深層石灰攪拌樁法的材料主要就是生石灰和高爐煤灰,可以有效地吸收軟土地基中的過
多水分,施工要按照從四周到中間的順序原則,施工過程中要避免石灰攪拌樁被地表或附近的水滲透而過多吸收水分失去原有效果。
五、加強道路軟土地基處理
城市道路承受壓力龐大,為避免道路在荷載的作用下出現(xiàn)不均勻沉降,則必須加固地基,軟土地基更是如此。因此,能否對地基進行合理的處理不但關(guān)系著工程投資,也和道路的工程質(zhì)量,以及使用性能有著最為直接的關(guān)系。隨著科學技術(shù)不斷地運用到市政工程施工中,對軟土地基進行加固處理的方法有很多,但無論是哪種方法,都要確保處理之后的地基符合變形、強度、動力穩(wěn)定性及透水性的要求,進而降低因道路荷載所引起的沉降,以及不均勻沉降。在具體施工過程中,可以從以下幾個方面做好這一工作。
1.施工本身
軟土地基加載過大會導致地基土塑流擠出,因此要采取一些有效的措施對這一現(xiàn)象進行改善,具體要做好三個方面的工作:(1)對施工速度,