許國施
摘要:軟土主要指處于軟塑性或流朔狀態(tài)的粘性土,由于這種土壤具有著指含水量比較大、壓縮性高、承載力低、強度低等特點,因此在路橋施工中一旦出現(xiàn)這類土壤的路段時,就需要進行加固處理以滿足道路對路基承載力的要求。本文對軟土路基的特點、加固要求進行了介紹,并對排水固結(jié)技術、振沖置換法加固等路橋施工中軟土路基加固的施工技術進行了探究。
【關鍵詞】橋路施工、軟土路基、排水固結(jié)、振沖置換法
路基是公路中貫穿全線的線形主體,同時也是路面穩(wěn)定性與承載能力的重要保障與基礎,在設計上一般有著非常高的密實度與強度要求,而軟土路基的含水量很大、承載力極低等特點往往難以滿足這些要求。因此,利用物理力學性質(zhì)與深度特點對軟土路基進行加固處理是非常必要的,而對軟土路基加固施工技術的研究也具有著非?,F(xiàn)實的意義。
1.軟土路基的特點及加固施工要求
軟土路基的特點
想要了解軟土路基的特點,需要先對軟土的構(gòu)成進行明確。軟土主要是由粘粒與粉粒共同構(gòu)成,主要呈絮狀結(jié)構(gòu),這些兩種物質(zhì)一般存在于地下水中,并隨著地下水的流動移動,但當?shù)叵滤萁邥r,地下水的水流流速就會變換甚至停止,而這時粘粒與粉粒就會留在地下并通過不斷積累而形成軟塑性狀態(tài)的軟土。對于軟土路基的特點,總體上可以從兩方面進行分析。首先,軟土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的粘粒與粉粒都具有著較小的顆粒直徑,因此彼此形成的孔隙也會比較小,在孔隙一般會充滿水分,而軟土較小的縫隙則使得水分很難排除,同時還有些水分會被吸附在土粒上并形成結(jié)合水。因此,軟土地基的透水性能都非常差,天然水含量比較高。其次,軟土的滲透性較強,但水分排出卻比較慢,因此軟土地基大多具有著固結(jié)慢、強度與承載力低的特點。
軟土路基的施工要求
軟土路基在施工時有著多方面的要求。首先,施工前要充分考慮路基狀況,如軟土層較薄,則需要進行表層處理法等特殊處理。其次,要注意施工路段的周圍環(huán)境,并結(jié)合具體的施工環(huán)境采取不同的應對措施,例如施工地點周圍有居民區(qū),則應降低總沉降量,以實現(xiàn)對施工噪音的有效控制[1]。最后,要考慮施工路段的地面平整度,如地面的沉降程度不均勻,路面的平整度比較差,那么就很容易在構(gòu)造物連接處出現(xiàn)剩余沉降,因此針對這種情況需要對構(gòu)造物連接處進行特殊處理。
2.路橋施工中軟土路基加固的施工技術分析
排水固結(jié)技術
排水固結(jié)技術簡單來說就是在軟土路基中設立袋裝砂井、塑料排水板等作為排水通道,并在通道上方鋪設砂墊層或是砂溝,從而建立起一個完整的排水系統(tǒng),同時采用堆載預壓、真空預壓、真空堆載等方式聯(lián)合進行預壓。這樣一來,軟土就會在上方的壓力下將含有的水分快速排出并實現(xiàn)固結(jié),而軟土路基的強度也會在這一過程中因密實度的提升而逐漸提升,但需要注意的是,由于這種方法所采取的預壓方式與土壤次固結(jié)沉降所產(chǎn)生的壓力類似,因此在面對次固結(jié)降沉的軟土路基時加固效果一般會比較差。此外為了提升加固施工的效率,在排水固結(jié)技術的基礎上還創(chuàng)新出了動力排水固結(jié)技術。這種技術在保留袋裝砂井、塑料排水板、砂墊層等橫向或縱向排水體系的同時,將原本的預壓方式改為了填土堆載與夯擊。這樣軟土地基所受到的壓力更大,且具有連續(xù)性,排水固結(jié)的速度也會更快,因此能夠在較短時間內(nèi)使軟土地基實現(xiàn)大部分的固結(jié)沉降,使承載力得到大幅度的提升。
水泥攪拌樁加固
水泥攪拌樁加固是一種以水泥為固化劑的深層機械加固手段。主要是利用深層攪拌機械在地基深處添加水泥,并對水泥與軟土進行攪拌,使二者拌和成為復合地基,而由于水泥在凝固后具有非常堅硬的特性,地基的承載力與強度也就能夠提升到路橋地基的標準。根據(jù)水泥固化劑添加形式的不同,水泥攪拌樁加固具體還可以分為漿噴法和粉噴法,主要是為了針對不同的軟土情況。當軟土地基內(nèi)部的天然含水量大于30%時、土壤的塑性指數(shù)會比較大,因此適合采用粉噴法直接添加水泥灰并進行攪拌,這樣不僅攪拌起來比較容易,同時由于水泥灰的吸水性能,加固后的軟土路基也會具有更高的強度以及更低的強度離散性。而當軟土路基內(nèi)部的天然含水量小于30%時,土壤的塑性指數(shù)比較低,水泥灰不容易實現(xiàn)有效攪拌,因此需要添加水泥漿作為固化劑,這樣的優(yōu)點是施工工序較為簡單,造價較低,施工質(zhì)量也更容易控制。
土木合成材料加固
土木合成材料加固與水泥攪拌樁加固比較相似,主要是利用土木合成材料作為固化劑在軟土地基深層進行攪拌,制造強度與承載力更高的復合地基。在施工之前,由于軟土地基的土質(zhì)情況比較復雜,具有著較高的不確定性,因此需要安排技術人員利用專業(yè)儀器進行實地勘測,了解路基具體的土體特征,并在此基礎上分析出土壤密實度等具體數(shù)據(jù),從而制定具體的加固計劃。而在加固過程中,則是通過振動設備帶動地基深處的土木材料與土壤共同振動,進而實現(xiàn)充分融合。這種技術的加固效果較好,同時在周密的施工計劃下施工質(zhì)量也比較好控制。但由于在施工前必須要進行詳細的實地勘測,而實地勘測的工作量又比較大,因此在大規(guī)模或軟土路基面積較大的橋路施工中會比較耗時耗力,通常僅在小規(guī)模的軟土路基加固施工中進行應用。
振沖置換法加固
在振沖置換法中,施工人員需要利用振沖器或沉樁機在軟土地基中下沉成孔,之后在孔中分批次逐步填入碎石、鵝卵石等砂石材料并進行振實,以制作成碎石樁。在成樁的過程中,樁體會與砂性軟土產(chǎn)生擠密作用或振密作用,進而實現(xiàn)土體結(jié)構(gòu)密度的提升,這樣樁體與軟土地基中原本粘性土同樣可以構(gòu)成強度與承載力較高的復合地基,達到防止沉降的加固效果。同時,由于振沖器與沉樁機利用了不同原理,因此在施工標準上也是不同的,其中振沖器是利用高壓水振動成孔,因此地基的十字板抗剪強度應大于15KPa,而沉樁機是利用固體樁沖擊成孔,因此地基的十字板抗剪強度只需在10KPa以上即可。此外,由于振沖置換法加固比較依賴碎石樁周圍軟土對碎石樁的約束力,因此應用時對于軟土的要求比較高,如果軟土地基的土質(zhì)不符合要求,加固效果就會大大下降。
混凝土管樁加固
相比于其他軟土地基加固技術,混凝土管樁加固的施工工序十分簡單,只需在地基中直接澆筑混凝土即可,同時由于其具有著較高的普適性,在絕大多數(shù)的土質(zhì)下都具有良好的加固效果,因此也是當前路橋施工中應用最為廣泛的軟土路基加固技術。同時,混凝土管樁加固還具有著抗震性能好、工期短、施工成本低、質(zhì)量穩(wěn)定性高等一系列的特點,是一項非常實用的施工技術。當然,混凝土管樁在施工過程中并非完全沒有要求,對于管樁的硬度與高度的控制也是非常關鍵的,在一般的軟土地基施工中,混凝土管樁的直徑應控制在1.5米左右,而土層內(nèi)部的長度則應在25米左右為宜。
結(jié)語
總而言之,軟土路基是路橋施工中的一種常見路基情況,施工單位必須要依照軟土路基的特點與加固施工要求,對各種施工技術進行靈活應用,以保證路橋工程的質(zhì)量與整體穩(wěn)定性。
【參考文獻】
[1]黃春雷.關于路橋施工中軟土路基施工技術標準的研究[J].中國標準化,2016(15):199-200.
[2]于飛.對路橋施工中軟土路基的施工技術要點分析[J].民營科技,2016(01):160.
[3]林雄.淺談路橋施工中軟土路基的施工技術應用思路[J].中國新技術新產(chǎn)品,2015(24):132.