盧士金
(江蘇金堰交通工程有限公司,江蘇 泰州 225500)
交通土建工程項(xiàng)目中,軟土地基是較為常見的工程問題之一。在對(duì)這種土層進(jìn)行治理時(shí),主要以提升土層承載力為施工目標(biāo),對(duì)地基強(qiáng)度和含水量進(jìn)行優(yōu)化,確保道橋在后續(xù)使用時(shí)不會(huì)出現(xiàn)橋頭跳車或坍塌、開裂等問題。除此之外,軟土地基的土體黏結(jié)力較小,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成路基的斜截面被破壞,可能會(huì)在使用中對(duì)車輛造成剪切型的破壞,這對(duì)車輛的使用和行人的安全都有嚴(yán)重危害?,F(xiàn)階段,建設(shè)行業(yè)內(nèi)已經(jīng)引進(jìn)和開發(fā)出了許多成熟度較高的工藝技術(shù),例如強(qiáng)夯、擠密法等,常見的技術(shù)以及換填法等。這些技術(shù)實(shí)踐程度較高,適用范圍較廣,對(duì)于節(jié)約建設(shè)資金和縮短工期都有幫助。但是實(shí)際施工中,建設(shè)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)重視項(xiàng)目具體情況和工藝技術(shù)的匹配程度,針對(duì)項(xiàng)目軟土地基的類型,制定合理的施工方案,確保工程在后續(xù)投入使用時(shí)具有安全性和穩(wěn)定性。
軟土地基,通常是指土壤中含水量較高、壓縮性也較高,但承載能力較低的土層。這類型土層中腐殖質(zhì)的含量較高,通常由淤泥、泥炭等組成。下面對(duì)此類型地基的特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹:
與普通土層相比,軟土地基的含水量更高,部分軟土地基含水量甚至可以達(dá)到200%。含水量與壓縮性、承載能力等參數(shù)有著緊密關(guān)系。
軟土地層通常也具有較低的滲透性。這一特性不利于土層排水固結(jié),因此施工中軟土地層可能會(huì)有一段時(shí)間較長(zhǎng)的沉降期。如果軟土地基的孔隙水壓力過高,在施工初期很容易因?yàn)榈貙訌?qiáng)度過度發(fā)生工程事故。
軟土地層含水量較高,因此壓縮性也較高。此特點(diǎn)會(huì)造成軟土地基在受到外界壓力時(shí)易產(chǎn)生形變,相比于其他類型的土體,軟土地基的沉降期更長(zhǎng),且沉降均勻度也更低。[1]
與正常土體相比較,軟土地基的抗剪能力可能需要打個(gè)“4 到8 折”。這也是軟土地基無(wú)法具備較高的承載能力的重要因素之一。
公路路面多由碎石、水泥等顆粒組成,這些原材料如果被大量雨水長(zhǎng)時(shí)間沖刷,自身的密實(shí)程度就會(huì)被嚴(yán)重破壞。因此,雨天施工時(shí),路面侵蝕現(xiàn)象會(huì)十分嚴(yán)重,而鋪設(shè)完成的路面也會(huì)被雨水沖“散”。這類現(xiàn)象對(duì)后續(xù)施工極為不利。
路面沉降問題是公路工程常見問題之一。該問題出現(xiàn)主要是因?yàn)槭┕F(tuán)隊(duì)操作不當(dāng)或材料質(zhì)量有問題等。相關(guān)建設(shè)單位需要在該問題出現(xiàn)時(shí)對(duì)其進(jìn)行第一時(shí)間的解決,防止影響道路正常使用或阻礙后續(xù)施工順利開展。部分單位可能在處理該類型問題時(shí),無(wú)法應(yīng)用先進(jìn)的、正確的工藝技術(shù),對(duì)于路基的壓實(shí)程度無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的掌握,這可能會(huì)造成路面在使用時(shí),因?yàn)榕帕羞^渡結(jié)構(gòu)段設(shè)置的不合理,出現(xiàn)橋頭跳車的問題,這對(duì)行車舒適程度有較大影響。此外,該類問題還會(huì)造成橋頭搭板出現(xiàn)坍塌和斷裂的現(xiàn)象,因此公路路面沉降問題必須被重視起來。
交通事業(yè)和房屋建筑工程的發(fā)展是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要因素。而人們生活水平的上升,也使得城市居民對(duì)交通出行提出了更高的要求,因此,提高交通道路建設(shè)水平和房建工程的整體質(zhì)量,就成為了社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在這個(gè)背景下,相關(guān)建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)加快解決軟土地基等施工問題,不斷提高工程質(zhì)量,為社會(huì)發(fā)展提供良好環(huán)境。[2]施工單位不僅應(yīng)當(dāng)重視地基的勘察、測(cè)量工作,并且應(yīng)當(dāng)不斷提高和創(chuàng)新工藝技術(shù),為創(chuàng)造更為穩(wěn)定、安全的地基做好準(zhǔn)備。如今社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,人地沖突問題和矛盾不斷被激化,如何充分利用有限的土地資源去創(chuàng)造無(wú)限的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,就成為了建設(shè)行業(yè)共同思考的問題。解決軟土地基等特殊情況,也有利于提高土地資源的配置效率,為促進(jìn)交通事業(yè)發(fā)展不斷助力。
1.技術(shù)原理:將軟土地基中的土體用性能更為良好的土體進(jìn)行替換。
2.施工方法:多采用挖掘的形式實(shí)施換填法。首先,對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的軟土全部進(jìn)行挖掘,緊接著開始挖掘強(qiáng)度和硬度都更高的沙土。[3]
3.技術(shù)實(shí)施常見問題:該方法對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的軟土層厚度有限制,土層超過3m可能需要選用其他方法。該方法需要充分結(jié)合開挖換填兩個(gè)步驟。
4.實(shí)施步驟:將表層軟土挖出,確保工作面潔凈后,使用物理性能更好的土體進(jìn)行回填,需要對(duì)工程要求進(jìn)行進(jìn)一步的確認(rèn)。此外,利用路基受到填土的重力使得軟土“被迫”從路基兩側(cè)、前方擠壓出來,也是換填法的一種,被稱為強(qiáng)制性換填法。與此同時(shí),還可以利用炸藥,將地基下的軟土層“逼出來”。與普通換填法相比,強(qiáng)制換填法更為快捷便利,但因?yàn)楸乒こ痰纫蛩?,可能?huì)影響施工場(chǎng)地的周邊環(huán)境。
1.技術(shù)原理:分段法,也被稱為分階段施工法。軟土地基的承載力較弱,交通土建施工中,容易造成沉降、下陷等問題。為了避免出現(xiàn)這類型問題,需要利用分階段法提升軟土地基的承載能力,即提高路基填埋的高度,確保其安全性符合施工要求。
2.施工步驟:第一階段填埋完成后,需要檢測(cè)其穩(wěn)定性,符合要求后可以開始第二階段的填埋。該方法就是不斷重復(fù)上述步驟,直到最后處理完成的軟土地基的承載力達(dá)到工程需求的標(biāo)準(zhǔn)。此方法可以提高地基的安全系數(shù),為后續(xù)施工打下牢固基礎(chǔ)。[4]
1.技術(shù)原理:軟土地基通常含水量較高,因此常需要借助外力排除其中的水分,在軟土地基表面設(shè)置方位合理的排水管道,幫助軟土層利用內(nèi)外兩個(gè)方向產(chǎn)生的荷載將水分排出,促成土形成固結(jié)。常見的排水措施有:砂墊層、排水井等。
2.施工步驟:在交通土建工程中,需要對(duì)軟土地基表層的土壤進(jìn)行勘察和測(cè)量。針對(duì)土質(zhì)無(wú)特殊情況的工程類型,主要對(duì)土壤含水量和表層土壤性質(zhì)進(jìn)行分析。在開始工作前,需要盡可能降低土層的含水量,緊接著使用砂礫、碎石塊等硬物填入其中,提高土壤表層承載能力。
復(fù)合法,即復(fù)合地基法。該方法被分為粉噴樁和碎石樁兩種類型。前者通過深層攪拌機(jī),將水泥作為固化劑加工成漿液或粉狀,以攪拌的形式將其注入軟土地層,直到注入的材料形成樁體。此舉可以改善軟土地基的性質(zhì),提升其承載能力、抗剪力和壓模量。[5]現(xiàn)階段,該工程的應(yīng)用較為廣泛,主要是因?yàn)槠淇焖俦憬?,可以被?yīng)用于各類深度較大的工程中。此外,該方法對(duì)施工場(chǎng)所周邊無(wú)較大污染,技術(shù)效果良好。粉噴樁法常見于路堤上地基等部位的施工中;后者也是利用機(jī)械設(shè)備,通過振沖器產(chǎn)生的高壓水流形成的動(dòng)力,在軟土中打出“孔”,并借機(jī)在孔中打入碎石,此為碎石樁法。該方法與擠密地基可以組成復(fù)合地基。碎石樁法常見于公路路基施工中,技術(shù)效果良好,但與粉噴樁法相比,應(yīng)用范圍沒有那么廣泛。
1.填入石灰并壓實(shí):該方法利用石灰吸水后產(chǎn)生膨脹的特性對(duì)軟土地基進(jìn)行加固。實(shí)際施工中,需要先調(diào)查土質(zhì)情況,根據(jù)工程需要在其中加入相應(yīng)比例的石灰,以提高軟土地基的強(qiáng)度。石灰可以吸入大量的水分,為提高施工地區(qū)地基的強(qiáng)度提供幫助,也因此常被用于素填方等工程中。該方法對(duì)于縮短工期有著顯著效果。
2.強(qiáng)夯加固法:該方法較為“簡(jiǎn)單粗暴”。在施工中,如果發(fā)現(xiàn)了軟土地基,可以使用機(jī)械設(shè)備強(qiáng)行、多次地壓實(shí)軟土,將軟土地層中的孔隙擠壓密實(shí),并排出一定的水分。此方法也可在一定程度上提升軟土地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
1.高壓注漿機(jī):雖然高壓注漿機(jī)的使用成本較低,操作便捷,且對(duì)于提升軟土地基穩(wěn)定性有一定的幫助,但這種機(jī)械設(shè)備只能被用于常見的幾種軟土地基的施工中。如果遇上情況比較特殊的軟土地基,則該機(jī)械設(shè)備的使用效果會(huì)大打折扣。首先,建設(shè)團(tuán)隊(duì)需要對(duì)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)進(jìn)行全面的勘察和測(cè)量,判斷高壓注漿機(jī)是否能被用于該地區(qū)施工。其次,當(dāng)確定可以使用高壓注漿機(jī)后,則需要利用鉆機(jī)將地基深處的水分排出,此處借助管道將水排出。反復(fù)進(jìn)行上述操作,可以通過降低土層含水量、提高土層密實(shí)程度等對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理。最后,要注意高壓注漿機(jī)的鉆頭與含水量較高的軟土地層適配性更高,在含水量較低的土層中效果不明顯(鉆機(jī)無(wú)法進(jìn)入深層地基,噴漿作業(yè)較為困難)。[6]
2.真空預(yù)制:真空預(yù)制技術(shù)適合于軟土地層下部土質(zhì)黏性較大的特殊情況。施工步驟如下:在地層上鋪設(shè)砂墊層,保證墊層可以排水,且排水方向?yàn)樗椒较颉帕袨V水管,排列需要講究方向和順序,確保水管平直,且位置處于排水墊的中部。濾水管多采用塑料管材,孔徑應(yīng)當(dāng)在8mm到10mm 范圍內(nèi)。排列間隔為5cm——大面積鋪設(shè)PVC 密封膜——在連接處安裝真空管道——啟動(dòng)離心泵,向內(nèi)加壓,提高土層排水固結(jié)速度。觀察密封膜的真空度是否符合施工要求。該方法在操作時(shí),需要根據(jù)土體實(shí)際情況(真空度、地面沉降度等)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的靈活調(diào)用。在正確使用的情況下,負(fù)壓預(yù)壓法不僅可以縮短過期,且施工流程較為便利,對(duì)操作人員技術(shù)要求不高,適合面積范圍較大的工程項(xiàng)目。
3.碎石樁加固法:針對(duì)軟土地基的加固工作,還可以利用管樁等方式提高工程穩(wěn)定性。該方法是通過打孔機(jī),在地基上構(gòu)造密度、穩(wěn)定性都更高的樁體,這些樁體由沙土填塞而成,不僅對(duì)地基起到支撐作用,還可以在一定程度上預(yù)防軟土地基變形。除此之外,還可以使用水泥土樁法。這種方法是等待水泥凝結(jié)后對(duì)土層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),此方法對(duì)于提升軟土地基承載力有較好的效果,且該方法技術(shù)難度較低、施工成本較低,也在一定程度上可以縮短工期。水泥土樁法在管樁加固領(lǐng)域內(nèi)還屬于較為創(chuàng)新的技術(shù)之一,實(shí)踐程度其實(shí)不高,但其優(yōu)越性使得這種方法在行業(yè)內(nèi)逐漸被推廣。現(xiàn)階段,這種方法在交通土建工程中也受到許多關(guān)注。
在工程中,妥善處理軟土地基不僅可以穩(wěn)定結(jié)構(gòu),使其發(fā)揮自身效力,還可以在一定程度上保證施工人員的安全性。如今,社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了行業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步,針對(duì)軟土地基,還有許多其他的處理方式,如:灰樁、排水固結(jié)法等。由于本文篇幅有限,此處不展開說明。實(shí)際施工中,技術(shù)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)重視勘察測(cè)量環(huán)節(jié),充分了解工程所處地區(qū)的土層特性后再進(jìn)行方法的正確選擇,通過提高工程與工藝技術(shù)的匹配程度,為提高工程整體質(zhì)量打下良好基礎(chǔ)。