苑 翔 羅多福
(重慶中設工程設計股份有限公司,重慶 400020)
根據(jù)我國的地質(zhì)條件,我們可以從地理位置上大致將軟土分為海洋沿岸堆積淤土和內(nèi)陸平原山地淤土兩種。通過實踐,我們能夠總結出軟土的以下特性。
(1)疏松多孔。在同等比率的垂直壓力下,純天然未經(jīng)過加固的軟土通常是疏松多孔,容易松動的,而重塑土的空隙則相對小很多。
(2)富含水分。承載力較低的軟土通常是富含水分的,其含水量和承載力往往呈反比,這是由于土壤的壓縮性的結構強度通常由其在自然狀態(tài)下的含水量決定。
(3)不易滲透。由于其含水量高,軟土的固結速度通常很慢,因此其相對的強度提升速度也很慢,由于土中的有機成分較多,在有機質(zhì)分解產(chǎn)生氣泡的情況下,土壤中的空隙就會被堵塞,使土壤中的水分不易滲透。
(4)壓縮性高。土壤在自然狀態(tài)下含水量的增加,能夠使淤泥質(zhì)土壤和淤泥的壓縮系數(shù)隨之增加。
(5)抗堿力低。軟質(zhì)土壤的排水與固結條件,極其加荷載速度都與軟土的抗堿強度有關。
(6)有觸變性。當軟土的土體強度隨著靜置時間長而增長后,如果受到擾動則強度會重新降低。
(7)有流變性。在軟土的固結沉降過程結束后,其本身還可能產(chǎn)生面積較大的次級固結沉降。
(8)有礦物成分。軟土中除了來自生物的有機成分以外,其主要起固結作用的物質(zhì)是其中的粉粒狀礦物成分。
可見,由于軟土路基具有疏松多孔,不易固結,容易變形的特點,如果沒有經(jīng)過妥善處理,則進行路基修筑時可能會導致路基沉降或差異沉降過大,出現(xiàn)以下隱患問題。路堤整體發(fā)生側(cè)滑且邊緣外側(cè)土體出現(xiàn)隆起情況。或路堤連接處頻繁出現(xiàn)路面沉降現(xiàn)象,使該區(qū)域內(nèi)路面變形乃至完全毀壞。因此,在進行市政道路施工前對軟土地基進行處理,本質(zhì)上是使該處地基土壤的特質(zhì)獲得改變或穩(wěn)固,使其能夠滿足進行道路施工的要求,從而盡量控制軟土路基的變形對整體工程帶來的負面影響。
在進行軟土地基處理前,我們應當綜合考慮施工條件及可能影響施工的客觀因素,其中影響因素可以分為地基情況,公路性質(zhì)和周邊環(huán)境三種。
(1)地基情況。在進行軟土地基施工時,我們首先必須考慮當?shù)赝临|(zhì)條件可能給工程造成的影響,由于粘性土壤的流變性和壓縮性較高,在進行施工時最好采取壓實法,以將施工對地基的干擾降到最低程度。砂性軟土則具有經(jīng)過擾動后土體強度大大降低的特點,因此為了使隨時可能出現(xiàn)液化現(xiàn)象的砂性土進行穩(wěn)固,應采取震動壓實法和擠實砂樁法進行處理。在地表軟土層較薄時,可以運用表層處理法進行簡單處理,而在軟土層較厚的情況下,應采取開挖換填法等其他操作方法配合表層處理法進行施工,開挖換填法可以適用于較為重要的工程路段。
(2)公路性質(zhì)。在對軟土地基進行處理之前,應根據(jù)公路所需求的建設等級進行分別處理,若該公路等級較低,則在施工中可先鋪設簡易的公路路面,待地基沉降結束后再鋪標準的常規(guī)路面,以達到節(jié)省工程資金的效果。若公路等級要求較高,則應當采用更加行之有效的軟土地基加固方法,以達到路面平整耐用的需要。此外路堤高度較低且寬闊時,易從局部出現(xiàn)潰散,因此在采取壓重法的時候易使路堤更加不穩(wěn)定,采取換填法則是較為合適的。此外路堤設計的越寬越高,深處粘土層的沉降也越大。
(3)周邊環(huán)境。在對市政道路工程中的軟土地基處理施工前,應當謹慎結合周圍環(huán)境進行設計,因為公路施工中不可避免的將影響到周邊環(huán)境,在施工遇到公路路堤較高,且地基不夠穩(wěn)固的地段時,公路地基周圍可能會由于施工而出現(xiàn)規(guī)模較大的地面隆起或地面沉降情況,影響施工進度及周邊環(huán)境,居民生活等。
我國在大力借鑒國外已有的高效軟土地基處理加工方法技術的同時,也根據(jù)國情發(fā)展出了諸多符合我國地理條件及地質(zhì)情況的施工中軟土地基處理加固方法。
(1)強夯法。常用于對飽和度較低的雜填土,碎石沙土,素填土,粘性土等軟土地基進行加固,在我國使用較早,于60年代便進行引進并廣為使用了。其具有效果明顯,經(jīng)濟實用,不需要投入過多人力物力便能快速起效的特點。
(2)排水固結法。排水固結法又稱作預壓法,通常運用于淤泥質(zhì)土壤、淤泥等水分含量較大的粘性軟土地基,在荷載壓力時,含水量較大的軟性黏土中的空隙和氣泡將被壓縮,水分被擠出,以此達到提高土質(zhì)有效應力,使土質(zhì)強度增加的效果。然而至今為止,建筑學界對排水固結法的有效加固深度始終持有不同觀點,其在不同土質(zhì)下的有效預壓深度還需要經(jīng)過進一步的檢測,然而隨著建筑技術的發(fā)展,近年來非理想井的工程技術極其固結理論已經(jīng)得到了一定的發(fā)展。
(3)深層攪拌法。深層攪拌法能夠作用于淤泥質(zhì)土等水分含量較大的地基,以及承載力特征值小于120kPa的粘性軟土地基。操作方式是以工程機械按照一定深度,將固化劑與地基土壤混合攪拌,使其在原地凝固以達到加固地基的效果,當使用石灰等粉狀固化劑時,又可稱之為粉體噴射攪拌法。
(4)高壓噴射注漿法。這種加固方法與深層攪拌法具有相似之處,但能夠運用于淤泥、粉狀土、沙土、黃土、碎石土、人工填土等多種類型軟土地基的加固,其操作方式是通過具備特殊噴嘴的注漿管,從土層計劃深度噴出高壓噴射固化劑流,使其與土體充分混合硬化,達到加固地基的效果。
(5)靜動力排水固結法。這是最近幾年新出現(xiàn)的軟土地基加固方法,利用原有排水固結法中的排水技術,與強夯法中的夯擊器具相結合,創(chuàng)造出對含水量極高的軟黏土地基的有效加固方法,獲得了較好的施工效果。
(6)加筋地基法。加筋地基法中必不可少的就是土工合成材料,地基處理施工材料可以由土工合成材料來充當,當工程要求中的鋼筋埋設方式和數(shù)量達到滿足時,就可以極大的提高軟土地基的承載能力。
本文結合我國已經(jīng)進行的的地基處理,施工加固技術及其發(fā)展過程進行宏觀上的探討,工程實踐中經(jīng)驗的積累與理論研究的突破,將會是軟土地基處理技術發(fā)展的關鍵。軟地基處理方法和技術在工程應用中有著廣闊的發(fā)展前景。