田長春
摘要:在當前背景下,市政工程受到了社會各界的廣泛關注,一些高新技術也應用在其施工建設中。在其建設中軟土路基屬于關鍵,通過借助相應的技術,可避免其出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。文章主要探討的是市政道路軟土路基的處理,從技術解析入手,接著闡述其可能引發(fā)的病害,分析技術總結其應用策略,文章所得結論僅供參考。
關鍵詞:市政工程;軟土路基;常見病害;應用策略
市政道路建設過程中,軟土路基處理屬于核心組成部分。通過借助各類先進的技術或?qū)I(yè)的處理技術,可延長道路的使用壽命。通過分析可發(fā)現(xiàn),一旦道路出現(xiàn)質(zhì)量問題,將會影響其使用年限,同時損失道路建設中的經(jīng)濟效益。
一、市政道路軟土路基處理技術解析
(一)概述
軟土路基常集中在沿海、多雨地區(qū),主要的由黏土、淤泥、粉土構成,土質(zhì)顆粒比較細微。這類路基土質(zhì)松軟、含水量較多、空隙較大、整體穩(wěn)定性較差。我認為,軟土路基可歸集為永久/外部符合加載在路基上,出現(xiàn)大變形、強度破壞,使得道路影響范圍內(nèi)的建筑物出現(xiàn)異常(下沉、沉降)或其他破壞形式。
(二)特點
該處理技術具備較強的承載能力,應用的CFG樁長度可達20m,這類樁具備較好的側阻力,可最大程度提升復合地基的承載力。同時,這類樁的可調(diào)節(jié)性比較大,針對天然地基過高的情況,若上部荷載較小,可選擇短樁。就具體土層情況及其承載力要求,可選擇長短樁交叉設置的方式。樁體的排水效果較好,在樁施工結束后就可形成一個較好的排水系統(tǒng),主要是因為該樁應用期間,會將其中的砂土、飽和粉土去除,在成樁震動過程中,砂土會變成流體形態(tài),這些土會產(chǎn)生液體壓力,將其中的水通過孔隙排出,且在排出過程中不會影響樁體。
二、市政道路軟土路基處理不當引發(fā)的病害
就實際情況而言,軟土路基處理不當將會引發(fā)各類病害,這也是導致道路故障的主要原因。不僅如此,各類病害還會造成不良經(jīng)濟影響與不良社會影響。一般情況下,軟土路基處理不當將會引發(fā)以下幾種病害。
(一)路基沉降
路面長時間受到碾壓、震動等,或長時間承受大荷載車輛通行,影響路基強度,導致其發(fā)生沉降。
(二)路堤失穩(wěn)
施工階段若處理不當,比如:土量使用超標、壓實度不夠等。洪水、地下水侵蝕、滲透等,會掏空路基內(nèi)部,汽車荷載超過運行標準,造成路基失穩(wěn)。
(三)路面開裂
一旦處理不當會影響道路強度,路基變形還會導致路面開裂。一旦降水會導致路面滲水,水進入到路基。在高溫干旱天氣,又會蒸發(fā)掉路基內(nèi)的水分,路基成本收縮導致其開裂。
三、市政道路軟土路基處理技術
通過工程實踐可得知,目前有很多的軟土路基處理技術。結合實際施工經(jīng)驗,在相關學者研究成果基礎上,歸納總結該處理技術類型。
(一)換填墊層法
針對土層厚度不大的軟弱土層,可將處理范圍內(nèi)的軟弱土層全部移除,換填一些穩(wěn)定性較好,強度較高的材料,這就是換填法/墊層法。換填后能夠?qū)⒙坊鶋嚎s性降低,切實提升工程特性,降低道路沉降量。這類方法不宜應用在厚度過大的軟弱土層,主要是因為換填處理產(chǎn)生的棄方、取土施工成本較大。該類方法最佳處理深度為2.0m~3.0m。該類技術處理之后成效明顯,且施工工藝較為簡單,但成本相對較高。按照材料可將其劃分為干渣墊層、碎石墊層、灰土墊層、砂礫石墊層、粉煤灰墊層。
(二)路基加固法
在路基內(nèi)埋入強度較高、韌性較大的土工復合物,或借助拉筋、受力桿件等方法加強土基自身的強度,以此增加地基抵抗變形沉降的能力。這類技術適合應用在軟弱巖體、軟弱土體的路堤中。由于土工復合物的種類較多,在排水固結、加筋補強作用上比較顯著。該類技術的主要加固方法包括:樹根樁法、土釘墻、加筋土路基、土層錨桿、土工聚合物。
(三)拋石擠淤法
該方法通過將直徑在30cm以上的碎石從中間向兩側拋擲,將其固定在軟土層中,并將其中的軟質(zhì)淤泥擠壓出路基范圍外,以此實現(xiàn)路基強度的提升。相比換填方式,這類加固技術的操作比較便捷,且施工成本較低,不會污染地基,可實現(xiàn)施工效率的提升,以此全面保障施工質(zhì)量。實際應用過程中,拋尸高度與下沉深度屬于核心問題,要著重考慮,這類技術主要應用在表層無硬殼的土體,多應用在軟土厚度3.0m~4.0m中,多集中處理湖面地址或池面地址。
(四)化學加固法
在土體內(nèi)注入水泥材料或其他化學材料后,其與土體會發(fā)生化學反應,吸收/擠出土中部分的水、空氣會形成承載力較高的符合地基處理方法,這就是化學加固方法。該技術主要應用在砂土、粘土、粉土、粉質(zhì)粘土層、一般填土、淤泥質(zhì)粘土中,也可處理裂隙巖石體,或加強建筑物地基。該技術的重要特點為加固速度快,但造價較高,不適用在滲透系數(shù)較小的土層內(nèi),且施工工藝比較復雜,要借助專門的機械設備,且對材料摻入比例要求較高,機械設備運行參數(shù)調(diào)試難度較大。主要加固方法:水泥攪拌法、硅化法、注漿、粉噴法、旋噴法。
(五)深層密實法
通過夯實、震動及擠壓處理,或在其中加入抗剪力強度較高的材料,以此振密/擠密深層的軟弱土層,這類地基加固方式又稱之為深層密實法。該技術主要應用在中厚層軟土、或分布區(qū)域較廣的軟土加固中,加固深度為3.0m~30.0m。主要加固方式包括:砂石樁、旋噴樁法、強夯、石灰樁、振沖置換法、水泥樁、CFG樁等。
(六)排水加固法
在軟土路基上加壓,配合內(nèi)部排水,可加速軟土路基的排水速度,加速軟土的固結速度,這就是排水加固方式。該技術適用在淤泥或淤泥質(zhì)粘土、飽和粘性土地基中。在附加荷載下,軟土地基會逐漸將孔隙內(nèi)的水排出,減小孔隙比,產(chǎn)生固結變形。該技術的排水固結操作簡單、便捷,施工環(huán)保,在其使用過程中課余其他技術搭配使用,能夠發(fā)揮疊加協(xié)同的作用。這類技術僅適用在含水量較高的土質(zhì)中,但處理周期較長,個別項目需要經(jīng)歷數(shù)年的處理周期,在路基施工前還需要進行二次處理,以此保障設計強度指標的合理性。該技術的主要加固方法包括:塑料排水法、堆載預壓法、真空預壓法、砂井法、降低地下水位法、袋裝砂井法、電滲排水法。
比如:若軟土路基的含水量較大,且土質(zhì)較好,則選擇表層排水法進行處理。在道路路基填筑前,先在地表開挖溝槽,將地表水排除以此降低地基表層的含水量。為發(fā)揮溝槽的作用,可使用透水性較好的沙礫回填。水溝布置要綜合考慮其與土質(zhì)之間的情況,保障排水的暢通性。
(七)注漿處理施工
軟土路基施工階段,注漿施工方式應用范圍較廣。一般情況下,在軟土路基加固技術施工階段,注漿處理技術的應用,需要合理控制水泥漿與水灰比,一般控制在0.5:1.0。需要注意的是,就水灰比控制,需要基于設計要求基礎上,綜合考慮施工驗收要求,以此保障軟土地基加固技術施工的規(guī)范性與合理性。雖說在國家規(guī)定的比例上,增加水灰比可加速施工進程,但會影響軟土地基加固質(zhì)量。若水灰比低于國家標準值,將會影響地基穩(wěn)定性,嚴重影響軟土路基施工質(zhì)量。
四、市政道路軟土路基處理技術應用策略
(一)保障材料質(zhì)量
施工質(zhì)量中,施工材料屬于重要保障,工程團隊在請施工前,需要合理選擇供貨商家,確保原材料購入的合理性與科學性。多選擇信譽較好的廠家,就進貨渠道嚴格監(jiān)控,堅決抵制劣質(zhì)材料進入施工現(xiàn)場,堅決防止一些劣質(zhì)材料由人為因素投入到施工中。針對選定的材料,需要做好保管工作,避免天氣原因影響材料。在日常工作中,要做好材料監(jiān)管,及時進行路基檢驗。
(二)換填法技術
在對路基進行施工處理過程中,換填法技術應用較為廣泛,這類技術能夠鞏固路基。軟土路基內(nèi)含有一些性質(zhì)不穩(wěn)定的軟土,通過借助該技術更換軟土,換填高性質(zhì)穩(wěn)定的硬土,改良土壤質(zhì)量,以此改善道路性能。以此避免土質(zhì)問題引發(fā)的路基破壞或道路沉淀,切實保障道路質(zhì)量。
(三)水泥攪拌樁技術
同其他同類技術相比,該技術具備獨特的性質(zhì),施工階段該技術能夠加固飽和軟土路基,開展相應的處理,等水泥凝固之后就可達到最為堅固的效果,以此實現(xiàn)軟土路基承載力的提升。這類技術在施工中的應用,需要借助特定的機械設備或水泥加工,設備在內(nèi)攪拌,將攪拌好的水泥注入到軟土中,依靠水泥與軟土的反應,實現(xiàn)對路基加固的最終目的。該技術應用階段,需要充分計算與校驗攪拌樁所處的位置,細致開展調(diào)換工作。
(四)夯實施工技術
軟土路基中的軟土具備較強的分散性特點,會對道路使用產(chǎn)生不良影響,借助這類技術可有效改變這一現(xiàn)象。該技術主要是借助外力作用,對軟弱部位的軟土進行夯實處理,以此增強軟土路基的密實度。這類技術本身的應用成本較低,施工操作簡單,施工便捷,可有效預防軟土路基沉降。
五、工程案例
以某工程為例,道路長度為5.7公里,設計城市快速公路,路面寬度為60.0m,雙向10車道,其平面如圖1所示。
本工程地質(zhì)主要由素填土、淤泥、中砂、填砂、吹填土、粉質(zhì)粘土組成,原設計方案考慮選擇水泥攪拌樁路基處理技術。在常規(guī)單向水泥攪拌樁試樁之后,出現(xiàn)了嚴重的冒漿現(xiàn)象,難以成樁,表明原設計方案不適用實際場地條件。結合專家組給出的意見,綜合選擇對比各項備用方案,最終選擇雙向水泥攪拌樁濕噴法處理本段路基,在實際應用取得了顯著的效果,其工藝流程如下圖2所示。
其中(a)代表的是定位下沉;(b)代表的是深入到設計要求的深度;(c)代表隊是噴漿、攪拌、提升;(d)代表的是重復攪拌下沉;(e)代表的是重復攪拌提升;(f)代表的是攪拌完成,加固成樁。
該技術在應用過程中,可促使?jié){液始終集中在兩組葉片之間,避免冒漿現(xiàn)象的出現(xiàn);能夠促進漿液充分融合,提升成樁質(zhì)量;可抵消葉片攪拌時產(chǎn)生的相互剪應力,切實減小土地擾動程度。
六、結語
綜上所述,市政工程開展階段,通過依據(jù)路基特征、制定針對性策略,可切實發(fā)揮技術作用,明確該技術應用優(yōu)勢及不足之處,保障市政道路建設質(zhì)量。相關人員要加強該技術研究,不斷完善處理技術,推動我國公路建設事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
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(作者單位:西寧正華建設投資控股有限公司)