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        公路軟土路基的加固處理及沉降觀測(cè)

        2021-01-24 13:12:23魏述和
        四川水泥 2021年2期
        關(guān)鍵詞:觀測(cè)點(diǎn)軟土路基

        鄧 爽 魏述和

        (凱里學(xué)院建筑工程學(xué)院, 貴州 凱里 556011)

        隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的逐漸提高,我國(guó)的道路通達(dá)情況也在不斷改善。其中,公路建設(shè)作為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要通道,需要在我國(guó)道路工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中基于不同的地質(zhì)類(lèi)型與地質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行公路施工,在因地制宜的基礎(chǔ)上強(qiáng)化道路交通的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),保證道路建設(shè)的安全,更好地為社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)的道路交通服務(wù)。軟土含水量大,滲透性差,所以其軟土路基在建設(shè)過(guò)程中,需要著重對(duì)其路基沉降情況進(jìn)行考察分析,并通過(guò)多樣化的加固處理形式來(lái)強(qiáng)化其安全屬性。

        1 公路軟土路基的工程性質(zhì)與特點(diǎn)

        1.1 軟土的成因類(lèi)型

        軟土是一種外觀為灰色,天然孔隙大于或等于 1.0,且天然含水量高,團(tuán)結(jié)系數(shù)小的一種細(xì)粒土,其主要是第四紀(jì)后期形成的沉積物,是濱海沉積、湖泊沉積、河灘沉積以及長(zhǎng)期受雨水浸泡而形成的產(chǎn)物[1]。從物理力學(xué)的角度來(lái)看,由于受到歷史應(yīng)力、飽和度等方面的影響,軟土的組織結(jié)構(gòu)具有壓縮性較高的特點(diǎn),且軟土的結(jié)構(gòu)性對(duì)于軟土的強(qiáng)度產(chǎn)生較大程度的影響,這就使得觸變性成為軟土結(jié)構(gòu)的突出特點(diǎn)。土體靜置時(shí)候軟土的強(qiáng)度增加,而一旦受到擾動(dòng)或者其他外界因素的干擾便會(huì)影響其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這也就是受到軟土荷載力的影響,軟土土質(zhì)超過(guò)臨界點(diǎn),其土質(zhì)強(qiáng)度以及道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性便會(huì)發(fā)生變化。

        1.2 軟土地基的工程性質(zhì)

        軟土路基是一種多分布于江河湖海沿岸、內(nèi)陸湖泊、盆地和多雨的山間洼地的特殊地區(qū)路基,這種路基在我國(guó)的分布范圍較廣,東海、南海、黃海等沿海區(qū)域是軟土路基的主要分布區(qū),其它內(nèi)陸地區(qū)由于受到氣候以及地形的影響也會(huì)因地制宜建設(shè)部分軟土路基。根據(jù)我國(guó)的《巖土工程勘察規(guī)范》以及《工程地質(zhì)手冊(cè)》,軟土路基是一種強(qiáng)度較低、壓縮量較高、含有一定有機(jī)物質(zhì)的軟弱土層,這種特殊的地形組織結(jié)構(gòu)決定了施工單位應(yīng)重點(diǎn)對(duì)于軟土、淤泥的物理力學(xué)性質(zhì)、路堤高度以及埋層深度來(lái)進(jìn)行路基的加固處理,并基于道路的等級(jí)因素來(lái)分別采取換土、拋石擠淤、反壓護(hù)道、超載預(yù)壓等形式來(lái)進(jìn)行加固處理,從而提高路基的穩(wěn)定性以及承載力[2]。

        1.3 軟土路基建設(shè)需解決的問(wèn)題

        軟土路基是一種基于地形特點(diǎn)所形成的公路路基類(lèi)型,由于受到多種外界因素的影響,軟土路基需要在施工與應(yīng)用的過(guò)程中做種根據(jù)不同的地質(zhì)特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行施工建設(shè),同時(shí)需要綜合考量實(shí)際施工過(guò)程中可能面臨的諸多問(wèn)題。一是對(duì)于不同的路基類(lèi)型進(jìn)行綜合評(píng)判與分析,對(duì)于不同的加壓技術(shù)方法的適用性進(jìn)行綜合考量,從而在實(shí)際中提高路基的實(shí)用性;二是需要綜合考量如何合理控制工期后的沉降問(wèn)題,這就需要分地區(qū)、分工程類(lèi)別進(jìn)行對(duì)比分析,采用不同的加壓與檢測(cè)技術(shù)來(lái)對(duì)工程項(xiàng)目的沉降量進(jìn)行合理考察,從而在技術(shù)的支撐下對(duì)于工程效果進(jìn)行全面制約,盡可能規(guī)避后期因路面穩(wěn)定性不高而出現(xiàn)損害人身安全的事件。

        2 公路軟土路基的加固處理技術(shù)分析

        在道路施工建設(shè)的起始過(guò)程中,公路的軟土路基是整條道路建設(shè)與發(fā)展的基礎(chǔ)。近年來(lái),我國(guó)在“四好”農(nóng)村路的助力下,積極推行建好、管好、護(hù)好、運(yùn)營(yíng)好農(nóng)村道路,更加彰顯了公路對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)性力量。公路軟土路基建設(shè)是實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)工程的重要保障,需要基于不同的地理環(huán)境采取不同的公路軟土路基的加固技術(shù),從而保障道路交通的通達(dá)性與可持續(xù)發(fā)展性。

        2.1 置換加筋法

        置換加筋法是通過(guò)置換土層或者加入筋材的形式實(shí)現(xiàn)軟土路基的加固的重要途徑。從置換的角度來(lái)看,各種淺層的軟弱土地基能夠用開(kāi)挖后土壤回填的形式來(lái)減少沉降量,也能夠通過(guò)建設(shè)上下量程的雙層地基來(lái)形成軟土墊層,有效地?cái)U(kuò)散基底層壓力,使得整個(gè)路基的受力面積相對(duì)均勻,更好地保障路基的建設(shè)。而在一般的軟土地基區(qū)域,可以采用碎石樁法來(lái)進(jìn)行地基加固,也就是通過(guò)在軟土中設(shè)置砂石或碎石等樁體進(jìn)行土層置換,這樣可以形成一種復(fù)合式的地基類(lèi)型,而且砂石與軟黏土也能夠促成暢通性排水,加速地基土層的凝結(jié)。從加筋的角度來(lái)看,加筋能夠通過(guò)加筋土法、錨固法等形式進(jìn)行地基加固。例如在加筋土法中,施工組織可以在土體中加入起到抗壓抗拉作用的筋材,這主要是為了通過(guò)相應(yīng)的土工合成材料、金屬材料來(lái)豐富土層的地質(zhì)結(jié)構(gòu),通過(guò)筋土間的相互作用來(lái)達(dá)到減少或者抵抗土壓力的作用,更好地調(diào)整基底層接觸應(yīng)力[3]。

        2.2 排水固結(jié)法

        排水固結(jié)法是一種通過(guò)加壓預(yù)載的形式來(lái)進(jìn)行軟土層的固定與強(qiáng)化的技術(shù)方法,主要包括加載預(yù)壓以及超載預(yù)壓兩種形式。一方面,對(duì)于軟土、粉土、雜填土、沖填土等土質(zhì)類(lèi)型,加載預(yù)壓法能夠在預(yù)壓荷載作用力的基礎(chǔ)上,通過(guò)保障一定的預(yù)壓實(shí)踐來(lái)促使天然地基在壓縮、固結(jié)的過(guò)程中提高地基土的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu),使得整體土質(zhì)的壓塑性降低。這就使得路基結(jié)構(gòu)在達(dá)到基本的國(guó)家道路要求和屬性之后,能夠卸去預(yù)壓荷載,更好地開(kāi)始上層道路結(jié)構(gòu)的建設(shè),保障道路的穩(wěn)定。若天然土層的滲透性較低,為了加速路基的固結(jié)時(shí)間與固結(jié)效率,砂井、排水板等豎向的排水通道需要通過(guò)自身建筑物的堆載來(lái)實(shí)現(xiàn)排水的通暢性,保障路基的穩(wěn)定性。在超載預(yù)壓的過(guò)程中,超載主要是通過(guò)超過(guò)上層部分的荷載來(lái)保障結(jié)路基的穩(wěn)定性,其效果能夠在淤泥質(zhì)黏土性質(zhì)和粉土中實(shí)現(xiàn)效用的最大限度的發(fā)揮。

        2.3 振密擠壓法

        振密擠壓法主要是通過(guò)沉管、振動(dòng)器等工具形成的一種輔助性的加固方法,其能夠通過(guò)一種輔助性的加壓方法來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的軟土地基的擠壓,從而保障相應(yīng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。例如強(qiáng)夯法能夠采用重量 100400kN的夯錘,將其垂直從高處自由落下,在強(qiáng)烈的沖擊力與振動(dòng)力的影響下地基的土層會(huì)變得擠密,這樣可以提高土地承載力,降低沉降的可能。此種模式適用于松散的碎石土、砂石、低飽和度粉土與粘性土[4]。而土、灰土樁法則主要采用沉管等技術(shù)來(lái)實(shí)行加壓處理,其通過(guò)在地基中成孔,回填土或灰土形成豎向的加固體,通過(guò)排土和震動(dòng)的雙重作用來(lái)擠壓土體,從而形成一種復(fù)合型的地基類(lèi)型。這種加壓類(lèi)型適用于地下水位以上的濕陷性黃土、雜填土、素填土地基等,在操作中具有一定的適用性與操作性。

        2.4 化學(xué)固化法

        軟土的深層攪拌與灌漿是一種有效的化學(xué)固化方法。該技術(shù)能夠運(yùn)用相應(yīng)的攪拌器械來(lái)對(duì)基礎(chǔ)的土層結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理,并且通過(guò)適量的固化劑來(lái)和冉圖進(jìn)行配置與攪拌,形成相對(duì)穩(wěn)定的柱狀體。這種化學(xué)攪拌形成的復(fù)合型地基能夠在應(yīng)用的過(guò)程中形成一種“格柵狀”或者“連續(xù)墻支擋結(jié)構(gòu)”,這種結(jié)構(gòu)來(lái)防止變形,提高軟土路基的承載力。另外,灌漿也是一種重要的化學(xué)固化方法,其能夠通過(guò)滲入性灌漿、劈裂型灌漿、壓密灌漿以及高壓灌漿等形式來(lái)進(jìn)行灌漿處理,從而在處理化學(xué)技術(shù)處理的過(guò)程中強(qiáng)化其穩(wěn)定性。這種化學(xué)固化方法并未在任何情況下都能適用,例如水泥攪拌樁在地基中含有氯化物等礦物質(zhì)的地基土中適用性較低,因其有機(jī)含量較高,施工相對(duì)困難,且加固效果差,在應(yīng)用中需要謹(jǐn)慎處理。

        3 公路軟土路基的沉降觀測(cè)實(shí)施分析

        針對(duì)目前軟土路基的建設(shè)與應(yīng)用,我國(guó)施工隊(duì)在操作的過(guò)程中需要基于一定的觀測(cè)流程進(jìn)行沉降觀測(cè),從而作為一種維護(hù)與保障來(lái)切實(shí)保障基本的公路軟土路基的機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性。一般來(lái)說(shuō),在公路軟土路基的沉降觀測(cè)中,從公路筑填到整個(gè)路面施工完成之前,都需要對(duì)于觀測(cè)的位置布置、元件選取進(jìn)行全面考量,從而用精確的數(shù)據(jù)與儀器設(shè)備來(lái)進(jìn)行測(cè)量,保障測(cè)量觀測(cè)的準(zhǔn)確性與嚴(yán)謹(jǐn)性。

        3.1 沉降觀測(cè)位置布置

        公路軟土路基的沉降觀測(cè)需要基于特殊的觀測(cè)位置來(lái)進(jìn)行地基變形程度的測(cè)量。由于地基建設(shè)工程的覆蓋面積較廣,且難以保證沉降變形程度的均衡性,這就需要設(shè)置合適的觀測(cè)點(diǎn)與觀測(cè)位置來(lái)進(jìn)行沉降觀測(cè)。一般而言,觀測(cè)位置主要設(shè)置于斷面、土質(zhì)路塹地段等。在觀測(cè)斷面的過(guò)程中,觀測(cè)位置一般設(shè)置在同一橫斷面之上,此舉主要是為了避免不同位置觀測(cè)點(diǎn)的地形地質(zhì)差異而導(dǎo)致觀測(cè)結(jié)果有出入。這就需要通過(guò)同一劃定的觀測(cè)面來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的觀測(cè)工作,從而在觀測(cè)過(guò)程中對(duì)于同一觀測(cè)面的不同觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行比較,并有效地進(jìn)行聯(lián)合性的技術(shù)分析。同時(shí),在觀測(cè)面設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)的過(guò)程中,各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的位置間隔應(yīng)該小于或者等于50m,而在地勢(shì)相對(duì)平坦開(kāi)闊且地質(zhì)穩(wěn)定的情況下,能夠?qū)⒂^測(cè)點(diǎn)間距放寬到100m,這就能夠基于不同的地理位置與路面條件進(jìn)行具體化的操作安排[5]。

        3.2 觀測(cè)元件選取埋設(shè)

        在確定合適的觀測(cè)點(diǎn)與觀測(cè)位置之后,需要基于觀測(cè)點(diǎn)的位置來(lái)進(jìn)行觀測(cè)元件的選取,以此來(lái)保證得到更好的評(píng)估效果。首先,在觀測(cè)元件的選取過(guò)程中,需要根據(jù)路基表面、截面的數(shù)據(jù)參數(shù)來(lái)選擇不同類(lèi)型的組合傳感器進(jìn)行觀察。其次,需要在觀測(cè)元件適用性較高的基礎(chǔ)上進(jìn)行元件的埋設(shè),特別是針對(duì)沉降板、單點(diǎn)沉降計(jì)以及剖面沉降管等元件進(jìn)行沉降的安排與應(yīng)用。這就需要基于設(shè)計(jì)單位、施工單位以及檢查單位三方的協(xié)調(diào)與溝通,針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的分析與測(cè)算,從而在此基礎(chǔ)上進(jìn)行元件的鋪設(shè)。另外,在鋪設(shè)完成之后,還需要確定沉降觀測(cè)的頻次。一般而言,在填筑或者堆載的階段,觀測(cè)可以設(shè)置為一天一次或者三天一次,觀測(cè)的間隔時(shí)間相對(duì)較短,而對(duì)于堆載預(yù)壓或路基施工完畢之后,其間隔時(shí)間將逐漸變長(zhǎng),在前三個(gè)月之內(nèi)可以五天一觀測(cè),而到六個(gè)月之后,能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)月一觀察或者三個(gè)月一觀察,具體的觀測(cè)時(shí)間因?qū)嶋H的軟土情況進(jìn)行設(shè)置[6]。

        3.3 路基沉降變形測(cè)量

        在做好軟體地基沉降變形測(cè)量的基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作之后,需要開(kāi)展最終沉降變形測(cè)量工作,這就需要觀測(cè)人員通過(guò)人工測(cè)試的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的觀測(cè)與調(diào)整,并按照一定的指標(biāo)進(jìn)行歸納計(jì)算研究,形成最終的沉降觀測(cè)資料表、標(biāo)石標(biāo)志規(guī)格與埋設(shè)圖、儀器矯正情況以及觀測(cè)記錄本進(jìn)行數(shù)據(jù)的檢測(cè)與記錄,并且在收集到所有的數(shù)據(jù)資料之后通過(guò)平差計(jì)算、測(cè)量成果質(zhì)量評(píng)價(jià)來(lái)進(jìn)行最終的資料分析與匯總。這就能夠在針對(duì)沉降測(cè)量的過(guò)程中將沉降的變形情況進(jìn)行總結(jié)與分析,從而基于此來(lái)提出相應(yīng)的建設(shè)性意見(jiàn),特別是針對(duì)一些超出預(yù)定范圍的沉降值,需要及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)送,并派遣工作人員及時(shí)進(jìn)行問(wèn)題處理,采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施,保障最終的軟土地基的整體質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)公路運(yùn)作的長(zhǎng)期穩(wěn)定與發(fā)展。

        4 小結(jié)

        綜上所述,公路軟土路基作為一種特殊地理區(qū)域的地基形態(tài),需要針對(duì)其動(dòng)態(tài)變化來(lái)確定合適的地基加固處理技術(shù),并且在技術(shù)性操作的過(guò)程中對(duì)于加固的效果進(jìn)行全面觀測(cè),避免發(fā)生沉降風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)此,需要我們?cè)谑┕さ倪^(guò)程中通過(guò)觀測(cè)位置與觀測(cè)元件的選取來(lái)提高觀測(cè)效果的信度與效度,從而在觀測(cè)的過(guò)程中形成指導(dǎo)性的意見(jiàn),不斷完善軟土路基建設(shè)情況,提高公路路基的穩(wěn)定性,保障公路路段的可持續(xù)運(yùn)作能力。

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