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目前隨著基層處理技術(shù)的發(fā)展迅速,出現(xiàn)很多新的地基加固處理技術(shù),其中一些地基加固的方法在實(shí)際運(yùn)用中已經(jīng)被證實(shí)具有良好的效果,但是仍有一些加固技術(shù)處于工程探索階段,需要大量的工程實(shí)例檢驗(yàn)去驗(yàn)證。本研究是基于自身工作實(shí)際基礎(chǔ)上的總結(jié),通過理論結(jié)合實(shí)際方法,總結(jié)市政道路軟土地基加固施工技術(shù)。
判別軟土?xí)r,可從外觀顏色進(jìn)行判斷,其顏色主要為灰色,同時(shí)外觀為細(xì)粒土。從進(jìn)一步提高判別精度的標(biāo)準(zhǔn)出發(fā),檢測人員要對其天然含水量(液限)、天然孔隙比以及十字板剪切強(qiáng)度進(jìn)行判斷,具體應(yīng)參照下表1。
表1 軟土判別標(biāo)準(zhǔn)
軟弱地基中多為軟黏土,其中主要為淤泥地質(zhì),其含水量較高,一般可達(dá)到40%-120%。同時(shí),軟黏土在荷載作用下,表現(xiàn)出的固結(jié)作用反應(yīng)較慢,且很難提高軟黏土的強(qiáng)度,在抗剪強(qiáng)度方面表現(xiàn)較差,對地基施工提出的要求較高,在進(jìn)行地基施工時(shí),難度較大。
對軟土地基的處理技術(shù)有很多,最終目的是確保處理后的地基必須滿足強(qiáng)度、變形、動(dòng)力穩(wěn)定性和透水性要求,常用的處理方法主要有:
對軟土地基進(jìn)行處理時(shí),要結(jié)合軟土地基的深度選擇合適的加固施工技術(shù),若軟土基地深度不超過3m,則常采用排水墊層或換填加固施工技術(shù)。若使用排水墊層施工技術(shù),則要按照300~800 mm 的范圍要求控制墊層厚度。排水墊層施工應(yīng)選用碎石或砂礫,要確保上述材料具有較好的透水性。同時(shí)在進(jìn)行排水墊層施工時(shí),需注意鋪設(shè)墊層時(shí),要對路堤腳部位進(jìn)行延伸,一般應(yīng)延伸0.5~1 m。若使用淺層攪拌加固技術(shù),則要控制厚度小于2m,將水泥和石灰摻入濕陷性黃土、非飽和軟土、素填土中,提高土體整體強(qiáng)度。此外,對于較淺層的軟土地基而言,工程人員還可使用換填法進(jìn)行處理。施工人員要按照設(shè)計(jì)方案對軟土地基部位進(jìn)行開挖,并關(guān)注軟土層的開挖深度,當(dāng)與施工方案要求相符時(shí),可將高強(qiáng)度的土體、砂礫等填入其中。完成上述操作后及時(shí)進(jìn)行壓實(shí)處理,確保處理后的軟土地基強(qiáng)度和密實(shí)度達(dá)標(biāo)。
靜動(dòng)力排水固結(jié)施工技術(shù)是一種優(yōu)化整合的軟土地基加固施工技術(shù),即將動(dòng)力固接法與排水體系進(jìn)行整合,加強(qiáng)對軟黏土地基的處理。在具體加固過程中,工程人員要設(shè)置排水體系,一為水平排水體系,主要為合理的設(shè)置盲溝,并在盲溝的交匯處設(shè)置集水井。二為豎向排水體系,主要應(yīng)將塑料排水板合理的進(jìn)行放置,此時(shí)土地層會(huì)受到適量的精力,同時(shí)會(huì)承受變化的動(dòng)力荷載,當(dāng)出現(xiàn)上述超載現(xiàn)象時(shí),土地層中孔隙壓力會(huì)出現(xiàn)升降變化,此時(shí),孔隙水會(huì)從快速排水體系中排出,進(jìn)而可改善土層的抗剪強(qiáng)度,并降低孔隙比,最終將顯著降低工后沉降問題出現(xiàn)的概率,最終地基土將成為超固結(jié)土,可保證地基整體穩(wěn)固性達(dá)標(biāo)。在執(zhí)行該施工工藝的過程中,主要從以下方面進(jìn)行了施工細(xì)節(jié)把控:
一是分層填土。在進(jìn)行填土處理時(shí),以整個(gè)填筑土為核心,找出其中間厚度位置,并將約50cm 厚的石粉鋪設(shè)在其中,對分層填土表面進(jìn)行重力碾壓,應(yīng)分層進(jìn)行,要求達(dá)到工面要求高程;二要全面振動(dòng)壓實(shí)鋪設(shè)的中粗砂,確保達(dá)到90%這一基本要求。施工過程中,在淤泥土中會(huì)沉入部分砂體,且在排水體系的作用下,抽、排水操作將改善上部淤泥土體性質(zhì)。上述操作完成后要等待10-15d 才能進(jìn)行后續(xù)施工;三是要科學(xué)的對盲溝和集水井進(jìn)行布置,做到及時(shí)排水,促使淤泥軟土更快固結(jié);四要進(jìn)行地基清理,要以淤泥土層為基面進(jìn)行土體清理,在清理的同時(shí)要將中粗砂填入其中,并控制填入厚度,基本為1.0m 即可。
采用合成材料加筋加固法進(jìn)行市政道路軟土地基的處理,工程人員要關(guān)注科學(xué)選用合成材料。在合理使用合成材料的基礎(chǔ)上,可有效的對路基荷載進(jìn)行分散,同時(shí)可起到排水、隔離、反濾以及加固作用。合成材料一般穩(wěn)定程度較高,在抗壓、抗拉、抗剪等方面都有較為優(yōu)異的性能表現(xiàn)。使用合成材料可制作成強(qiáng)度和剛度較高的復(fù)合體,包括樁體、墻體等,將上述結(jié)構(gòu)應(yīng)用在軟土地基中,即使路基塑性被破壞,土工合成結(jié)構(gòu)也將有效控制破壞程度,降低沉降幅度,確保破壞程度在可控范圍內(nèi)。
粉煤灰碎石樁加固施工技術(shù)是當(dāng)前較為常用的軟土地基加固施工技術(shù)之一,在應(yīng)用該技術(shù)時(shí),施工人員要對施工材料質(zhì)量進(jìn)行控制,將選用的材料和水泥進(jìn)行充分?jǐn)嚢?,提高材料整體強(qiáng)度,以摻入地基土層中,形成穩(wěn)定度高的復(fù)合地基。結(jié)合工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可知,在應(yīng)用在技術(shù)的過程中,工程人員要關(guān)注可能出現(xiàn)的堵管現(xiàn)象,要避免選擇彎曲的泵送管,同時(shí)要選用半徑較大的泵送軟管,避免壓力積聚導(dǎo)致出現(xiàn)提升速度不高的現(xiàn)象。
在進(jìn)行軟土地基加固處理時(shí),填筑高度可能較臨界高度高,此時(shí),工程人員要建造反壓護(hù)道,實(shí)現(xiàn)對填筑物的有效保護(hù)。在設(shè)置反壓護(hù)道時(shí),要按照小于路堤高度1/2 的要求進(jìn)行護(hù)道高度的控制,以應(yīng)對可能突發(fā)的軟土地基失穩(wěn)問題。
在處理市政道路軟土地基時(shí),工程人員要對多種加固結(jié)構(gòu)做到科學(xué)應(yīng)用。當(dāng)前,土工編織物、格柵等成為軟土地基加固的常用結(jié)構(gòu),其不易變形、抗老化性能強(qiáng)且具有一定強(qiáng)度,因而可以作為加筋材料進(jìn)行軟土地基的加固處理。在土工編織物和格柵等的科學(xué)設(shè)置下,將顯著改善軟土地基可能出現(xiàn)的不均勻沉降現(xiàn)象,路基整體承載力將顯著提升。而在具體加筋施工過程中,工程人員要嚴(yán)格保護(hù)加筋材料,即在土工編織物或格柵上下鋪設(shè)0.2~0.3m 厚的砂墊層。進(jìn)行加筋處理時(shí),也要分層和分期填筑,使用輕型壓實(shí)機(jī)具進(jìn)行第一層填料的壓實(shí)處理,在壓實(shí)處理厚度達(dá)到0.6m 后,要換成重型壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)處理。
某工程為新建道路,為城市主干路,全長為 1563.365 米,設(shè)計(jì)時(shí)速為50Km/h,設(shè)計(jì)荷載BZZ-100,道路斷面為三幅路型式,規(guī)劃道路紅線寬 50m。由于該地區(qū)長期受到各種因素的侵蝕,所以形成了特有的軟土淤泥的地質(zhì)條件。
3.2.1 施工前準(zhǔn)備
提前做好軟土基的施工準(zhǔn)備,首先收集本工程的工程特征說明、土壤的檢測報(bào)告、電纜光纜等鋪設(shè)的詳細(xì)資料和地下可能存在管道說明,同時(shí)詳細(xì)研究相關(guān)的施工圖紙。其次,編制好施工方案和施工組織設(shè)計(jì),做好機(jī)械設(shè)備的調(diào)試、原材料、半成品、成品的檢驗(yàn)等。
3.2.2 施工過程控制
本項(xiàng)目軟土處理施工路段斷面示意圖如下1 所示:
圖1 斷面示意圖
清表。將地面的廢棄物、雜草等進(jìn)行清理,整平地面。
測量放線。確定道路中線,根據(jù)中線和施工圖紙,借助全站儀、水準(zhǔn)儀等測量儀器測定出路基坡腳及兩側(cè)邊溝、路基邊線位置,并做好標(biāo)記。
機(jī)械清淤。部分淤泥層淤泥的清理需要大型挖掘機(jī)與排廢運(yùn)輸車配合一起清理,本工程的淤泥層厚度為500-600mm。
拋石擠淤。本項(xiàng)目淤泥較厚,積水嚴(yán)重,存在排水困難的問題,經(jīng)過多方綜合考慮,最終確定拋填片石措施進(jìn)行處理。片石的直徑控制大于300mm,拋填時(shí)從中間開始向兩側(cè)均勻攤鋪,遇到橫坡陡的,最低處向高拋填。完成擠淤后,用較小的石塊將空隙填充,填充完畢后,使用重型壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí),其上鋪反濾層,再進(jìn)行填土。
淤泥填筑,首先明確坡角位置后,由淤泥邊部向深處逐步填筑,填筑石塊規(guī)格為 30cm 左右,不能使用過大石塊或者腐殖石塊。填筑完成,待石頂面高出水淤泥頂面 20cm 時(shí)可以通過填筑石屑完成初步的找平工作,通過壓路機(jī)碾壓將淤泥徹底擠出。滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高要求后再次填筑石屑,進(jìn)行最終找平,及時(shí)的檢測填筑高度、攤鋪的寬度和夯擊壓實(shí)是否都符合設(shè)計(jì)要求。確保這些工序合格后方可進(jìn)行下一道工序。
鋪設(shè)土工格柵。路面平整度驗(yàn)收合格后進(jìn)行土工格柵的平行鋪設(shè),相接的兩幅土工格柵確保滿足200mm 以上的鏈接長度,沿著路基的方向?qū)ν凉じ駯胚B接部分用鐵絲每隔1 米綁扎連接,在施工鋪設(shè)過程中使用特制的釘子每隔兩米將土工格柵固定于地面上。完成第一層鋪設(shè)后,進(jìn)行填充粗砂,粗砂運(yùn)至現(xiàn)場后,將砂卸至路基邊,禁止一切機(jī)械在無填充(粗砂)的土工格柵運(yùn)行,使用用推土機(jī)攤鋪粗砂,確保土工格柵鋪設(shè)的平整度,確保施工過程中沒有起鼓和起皺的現(xiàn)象。完成鋪沙工作后,進(jìn)行鋪設(shè)面的平整度測量,確保填充厚度均勻,再用振動(dòng)壓路機(jī)靜壓。
3.2.3 軟基處理施工后的質(zhì)檢
雖然在施工前期,結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求,確定了科學(xué)合理的軟土地基處理技術(shù)方案,但是在具體的項(xiàng)目施工中,由于各種因素和條件的約束,造成在具體施工過程中實(shí)際施工效果與預(yù)期效果存在一定的偏差的工程也存在不少。因此,在進(jìn)行軟土地基改良加固處理過程中,除了要真正做好施工前的施工組織工作準(zhǔn)備,加強(qiáng)施工現(xiàn)場施工技術(shù)把控,也要及時(shí)做好每個(gè)工序檢驗(yàn)和施工后整個(gè)項(xiàng)目的質(zhì)量檢查。
軟土地基處理后的觀測及分析。從2019年8月10日軟土路基開始施工,填筑起就要加強(qiáng)對軟土地段的路基沉降與變形的觀測,一直到整個(gè)工程的路面施工完成之前。本工程從軟土地基處理工程在施工開始前,編寫詳細(xì)的施工組織計(jì)劃并認(rèn)真組織施工。詳細(xì)記錄完成的路基下沉的實(shí)測數(shù)據(jù)。通過監(jiān)測可知,在初期觀測階段,出于對原始軟土接受外加荷載力作用下初期的下沉期會(huì)偏大,所以在初期監(jiān)測時(shí)間間隔相對設(shè)置較短。隨著施工一段時(shí)間,在荷載作用下軟土層逐漸固結(jié),路基沉降量逐步平穩(wěn),因此,后期的觀測間隔的時(shí)間可以適當(dāng)設(shè)置延長,因?yàn)槎虝r(shí)間內(nèi)沉值不會(huì)出現(xiàn)很大的變化。本項(xiàng)目的累沉降值最大為187mm,符合相關(guān)規(guī)范允許的沉降量,也沒有由于不均勻沉降過大導(dǎo)致路面開裂破壞的情況,證明本項(xiàng)目在軟基處理改良中所采取技術(shù)能有效分布了上部路基傳遞的荷載,路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到很大提升。另外本軟基處理技術(shù)方法較為經(jīng)濟(jì),項(xiàng)目處于工業(yè)園區(qū),交通便利,項(xiàng)目所使用片石等材料來自附近地區(qū),運(yùn)輸成本低。
在市政道路施工過程中,當(dāng)涉及到軟土地基時(shí),工程人員要做好詳細(xì)的地質(zhì)勘測,了解地質(zhì)結(jié)構(gòu),以針對性的制定軟土地基加固施工方案。作為施工人員,要明確不同深度軟土地基的加固處理要求,要加深對各種加固施工技術(shù)的了解,具體包括淺層軟土地基加固施工技術(shù)、靜動(dòng)力排水固結(jié)加固施工技術(shù)、預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)等。同時(shí)在處理軟土地基的過程中,要以實(shí)際工程條件為依托,以先進(jìn)的技術(shù)手段為媒介,真正的提升市政道路軟土地基的加固處理水平。