文/干旭棟、方捷 慈溪市公路建設工程指揮部 浙江慈溪 315300
道路施工中的軟基加固施工技術應用實踐
文/干旭棟、方捷 慈溪市公路建設工程指揮部浙江慈溪315300
以軟土地基工程特性為切入點,結合道路工程施工實例,對軟基加固施工技術進行了綜合分析,旨在增強路基整體的穩(wěn)定性,減少路基不均勻沉降量,提高道路行車安全。
軟基;加固技術;道路;路基沉降
在道路施工中必須仔細研究軟土地質的特性,根據(jù)設計要求合理設置吸水排水工序,并選擇與之相適應的加固技術對軟弱土層進行固化處理,在下文中筆者將結合軟土地基工程實例進行分析,其詳細內容見下文論述。
(一)軟土定義概述
軟土以細顆粒為主,受緩慢流水環(huán)境作用而形成,其比重約占土樣重量的50%,直徑不大于0.1mm,其內富含大量有機質,液限小于天然含水量,孔隙比值在1以上。當天然孔隙比介于1~1.5之間時,將其稱之為淤泥質土。在道路工程中,把各類淤泥質土、充填土、含水飽和性黏土、泥炭土等全部統(tǒng)稱為軟土。
軟土地基則是以土壤中的大量軟土為主,與泥炭、淤泥質土或粉砂等土層交互構成的地基,其厚度介于幾十米至幾百米之間。
(二)軟土特性分析
調查資料顯示,不同成因及不同年代的軟土在物理性質方面差別不大,但若作為道路工程地基使用,其工程性質則可能千差萬別,為此,必須仔細識別軟土性質,其性質具體表現(xiàn)有高壓縮性、高含水量、抗剪強度低、低滲透性等。
(一)軟基加固技術
軟土地基處理方法類型多樣,較為常見的軟基加固方法如下:
1.真空預壓法
真空預壓法的預壓荷載力為大氣壓力,在施工時,可把透水砂墊層敷設在你加固施工表面,并覆蓋密封性良好的不透氣封膜,使用真空泵將內里空氣抽出,此時,密封膜內會賦存一定量的真空氣體,在膜內部壓力與外部壓力的共同作用下,達到固結土體的目的。
2.強夯法
強夯法以動力學為基礎,亦稱為動力固結法,在使用該方法進行軟土地基加固處理時,需控制好夯實力度,初步固結時需輕夯,動力不可過大,而后進行重夯,并控制好錘擊高度與功率。需要注意的是,在夯擊加固施工時,要仔細查看挖坑施工后地基是否平穩(wěn),夯擊地基周圍不可有凸起,夯擊坑的深度要適中。
3.堆載預壓
堆載預壓是通過對地基施加預壓荷載,排出孔隙水,實現(xiàn)土體固結。堆載預壓荷載力源于大面積堆積的砂石料、填土或其它重力較大的物體。在道路工程中,使用堆載預壓施工時,需以土體結構變化為著眼點,綜合考慮加荷速率。一般而言,所施加荷載以分級方式為主,每間隔一段時間后,移動樁體位置,并觀察孔隙水壓力值及邊樁位移情況等,按照道路施工設計要求,邊樁位移與豎向變形需低于4m/d、10mm/d。
另外還有置換法、復合地基法等等。
(二)道路施工中軟基加固施工技術方法對比分析
筆者主要從道路施工的技術角度對各類加固技術進行綜合對比,詳情如下:
1.軟基加固處理原理對比
軟基加固處理各方法類型中,強夯法以重錘夯擊速率與重力為基礎對軟土施加荷載力,而達到軟基加固目的,該方法需使用專門的施工設備;換填法操作較為簡單,但若置換深度過甚,則會加大工程量;復合地基法可改善土體內部結構,處理效果較為顯著,但耗材大,以增加工程造價成本。
2.軟基加固技術處理范圍對比
軟基加固技術處理范圍對比可見表1。
表1 軟基加固處理技術范圍及適用性對比
3.軟基加固技術完工后工程沉降量與承載能力對比
筆者對各類加固處理技術的工后沉降量與承載力資料進行了整合,詳情可見表2。
表2 軟基加固技術完工后工程沉降量與承載能力對比
(一)工程概況
本案例施工公路等級為一級,全長11.83km,路基寬23m,雙向四車道,計算行車速度約為100km/h。線路所經區(qū)域地勢低洼平緩,屬于海濱沖擊平原;氣候為明顯的溫帶半濕潤季風氣候區(qū),四季分明,冬夏溫差較大。巖層特性分述如下:第一層為人工填土層,厚度約為1.0~2.6m,地段內分布大量以碎石、磚塊、亞粘土等為主的雜填土;第二層為沖擊層,軟土土質以亞砂土、亞粘土、淤泥土為主;第三層為海積層,土質以亞粘土、淤泥質粘土、淤泥質亞黏土為主。
(二)軟土地基處理原則
由于軟基處理方法眾多,且適用范圍存在較大差別,在選擇軟基加固處理方案時,需綜合考慮施工環(huán)境、工期、成本等之間的相關性。尤其是對施工方而言,因工程條件可變因子多,所選施工機具、材料等均有所差別,為此,以低成本、高質量施工為原則,綜合考慮地基條件、工程進度、設備、處理范圍等因素后選擇最優(yōu)施工方法,以減少施工浪費。
(三)公路軟基加固處理方法
根據(jù)各類軟基加固處理技術與適用范圍,本路段所選軟基加固處理方法如下:
淤泥土質厚度較淺的路段,以土工格柵+山皮石+改良土的方式。由于公路眼線軟土水穩(wěn)定性不高,承載力較低,可使用土工格柵+山皮土石的方式增強其穩(wěn)定性。
淤泥較厚,水位較高的路段,以土工格柵+拋石擠淤法+改良土的方法為主。因本工程施工路段經鹽池,淤泥厚度較深,約為2.3m,排水不便,為此可使用拋石法擠出淤泥質,對水面下路段進行價款處理,而達到增強路基穩(wěn)定性的目的。
綜上所述,由于軟土地質松散,在外力作用下極易被侵蝕,發(fā)生沉降、硬化等問題。所以,在道路施工中需綜合考慮各加固技術的特點、適用范圍、土質條件等后選擇最優(yōu)施工加固技術,以達到增強路基穩(wěn)定性的目的。
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