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        軟基處理技術(shù)在市政公路施工中的應(yīng)用

        2021-11-27 12:16:18王媛
        新視線·建筑與電力 2021年6期
        關(guān)鍵詞:處理技術(shù)公路

        王媛

        摘要:市政工程施工建設(shè)中,如何應(yīng)對(duì)軟土環(huán)境一直以來都是施工難點(diǎn)。通過運(yùn)用有效的軟土地基施工技術(shù),可以通過技術(shù)方式改善軟土層結(jié)構(gòu)和性質(zhì),從而使其滿足施工要求。本文根據(jù)筆者工作實(shí)踐,結(jié)合實(shí)際案例,對(duì)軟基處理技術(shù)在市政公路施工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。

        關(guān)鍵詞:軟基;處理;技術(shù);市政;公路;施工

        1概況

        位于某市政道路為所在城市主干道,設(shè)計(jì)寬度50m,工程范圍內(nèi)地層由上至下依次為4.0~5.0m厚的夾粉砂薄層流塑狀淤泥質(zhì)粉黏土層,6.0~7.0m厚的流塑狀局部含砂淤泥層,9.0~10.5m厚的軟塑~可塑狀粉質(zhì)黏土層,厚5.0~6.0m的稍密~中密黏土層。地下水以淺部和深部孔隙水為主,潛水量少,且地下水水位在降雨及氣候變化的影響下變幅較大,并對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性。本市政工程地基內(nèi)雜填土結(jié)構(gòu)疏松,且淤泥質(zhì)土均呈軟塑~流塑狀,粉砂細(xì)砂飽和松散,無法滿足路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求。為提升土基強(qiáng)度及變形模量,保證路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,在進(jìn)行路面施工前必須加強(qiáng)軟基處理。

        2施工方案設(shè)計(jì)

        2.1加固方式選擇

        考慮到本市政工程軟基雜填土孔隙率較大,可灌注性良好,因此可以采用灌漿加固處理措施,通過灌漿施工使水泥或其他加固性漿體滲透、充填、壓密擴(kuò)展后在軟弱地層中形成漿脈??紤]到本市政工程軟基中土體分布不均勻,采用鉆孔方式向其軟基土層中施壓并灌入事先制備好的漿液,可通過漿液的向外擴(kuò)張作用形成圓柱狀漿體結(jié)構(gòu),擠壓充填周圍軟基,并使?jié){體四周的軟基在剪切破壞作用下形成塑性變形區(qū)域,而距離漿液較遠(yuǎn)的土體則表現(xiàn)為塑性變形,使整個(gè)軟基密度顯著提升。與此同時(shí),通過灌漿加固還能進(jìn)一步滲透土體裂縫,并隨既有裂縫結(jié)構(gòu)而在軟基土層中形成錯(cuò)綜復(fù)雜且薄厚不一的片狀、塊狀、條狀漿體,待其充分固結(jié)硬化后形成樁柱體。這種樁柱體和壓密的地基土便構(gòu)成復(fù)合地基,能有效控制軟基進(jìn)一步沉降,提升市政道路路基結(jié)構(gòu)的承載力與穩(wěn)定性。

        2.2灌漿參數(shù)確定

        2.2.1灌漿段

        按照設(shè)計(jì),灌漿加固后本市政工程軟基雜填土、淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂及復(fù)合地基承載力應(yīng)分別達(dá)到130kPa、100kPa、110kPa和130kPa。本工程雜填土均質(zhì)性差、孔隙率變化大、理論耗漿量難確定,為保證灌漿施工效果,對(duì)于雜填土不能單純通過理論耗漿量予以控制,并將本工程灌漿段劃分為雜填土段和淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂段兩個(gè)部分。漿液采用按兩種配方制備的純水泥漿,兩個(gè)灌漿段漿液設(shè)計(jì)水灰比分別為0.5和0.75,考慮到局部孔隙率較大的雜填土段所需漿液量較大,應(yīng)通過水泥∶細(xì)砂∶拌和用水=1∶1∶0.75的水泥漿液灌注以控制灌漿量。

        2.2.2灌漿孔孔距

        因本市政工程軟基雜填土均質(zhì)性差、孔隙率和滲透系數(shù)難控制,故漿液擴(kuò)散半徑也無法通過理論公式確定,結(jié)合類似工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)將漿液擴(kuò)散半徑暫定為1.5m,并根據(jù)本工程現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化。

        2.2.3灌漿壓力

        考慮到注漿壓力主要受土體容重、初始應(yīng)力、孔深、注漿施工次序等因素的影響,且本工程軟基土體相關(guān)參數(shù)變化大、確定困難,因此灌漿壓力主要通過灌漿試驗(yàn)予以確定。試驗(yàn)得出的兩個(gè)灌漿段灌漿壓力分別為0.1~0.2MPa和0.3~0.4MPa,并應(yīng)根據(jù)灌漿施工實(shí)際進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和優(yōu)化。

        3灌漿加固處理技術(shù)的應(yīng)用

        3.1施工工藝

        在正式施工開始前必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)備施工機(jī)械機(jī)具和材料到場(chǎng),并按照灌漿試驗(yàn)所確定出的施工參數(shù)進(jìn)行注漿孔位、排位測(cè)放,調(diào)整注漿壓力,確定漿液擴(kuò)散半徑等,完成施工準(zhǔn)備后按照“鉆孔→下注漿管并封堵孔口→漿液攪拌并灌注→漿液凝結(jié)成孔”的次序施工。鉆孔施工采用Ф110mm鉆頭及沖擊成孔的方式鉆進(jìn),在本工程雜填土軟基段鉆進(jìn)時(shí)為避免出現(xiàn)孔壁不穩(wěn),應(yīng)同時(shí)下入導(dǎo)管護(hù)壁;在淤泥質(zhì)粉土、粉細(xì)砂土段鉆進(jìn)時(shí)除應(yīng)下入導(dǎo)管護(hù)壁外還應(yīng)通過撈砂筒取砂成孔。將長度0.8~1.2m且下端封口的孔徑Ф8.0mm的花管設(shè)置在灌漿管下端,為防止流沙涌入花管影響灌漿施工,還應(yīng)按設(shè)計(jì)要求將一層軟橡皮捆扎在花管外壁。待成孔至設(shè)計(jì)深度后下灌漿管,并將水泥袋放入孔底接觸孔壁起到包裹灌漿管的目的。先將設(shè)計(jì)水量注入攪拌筒內(nèi),開動(dòng)攪拌機(jī)后再分?jǐn)?shù)次加入強(qiáng)度等級(jí)42.5的普通硅酸鹽水泥,拌和3~5min后將漿液過濾網(wǎng)漏入儲(chǔ)漿筒。灌漿時(shí)采用封閉孔口后由上至下的分段式灌注至設(shè)計(jì)孔深。注漿段具體長度主要根據(jù)本工程軟基中的雜填土、淤泥質(zhì)粉土、粉細(xì)砂等土層厚度確定,并按照2~3次升壓方式控制注漿壓力。灌漿施工過程中若出現(xiàn)冒漿等問題,必須調(diào)低注漿壓力,并增大漿液黏稠度,同時(shí)將單位時(shí)間內(nèi)的吸漿量嚴(yán)格控制在30~40L/min以內(nèi)以進(jìn)行限量注漿,如果上述措施不奏效,則應(yīng)立即停灌,在漿液中按設(shè)計(jì)要求摻砂或水玻璃提升漿液黏稠度,并等15~20min后再恢復(fù)灌注。注漿結(jié)束30min后將孔口封堵物全部取出,再將砂石投入注漿孔內(nèi)直至水穩(wěn)層頂面,24h后補(bǔ)灌水灰比0.5的漿液并漿液頂面與水穩(wěn)層頂面齊平后結(jié)束施工。

        3.2施工效果

        檢驗(yàn)本市政工程532個(gè)注漿孔,孔段總長度2948.2m,耗費(fèi)漿液量910.82t,平均每孔注漿量1.712t,且第Ⅰ序孔耗漿量大于第Ⅱ序孔。根據(jù)總注漿量和單位孔注漿量數(shù)據(jù)來看,軟基土體孔隙率大幅度降低,加固施工效果優(yōu)良。

        3.2.1靜載試驗(yàn)待

        本工程施工結(jié)束15d后,選擇有代表性的5個(gè)孔位進(jìn)行0.5m2復(fù)合地基壓板靜載試驗(yàn),并待軟基頂面單點(diǎn)載荷量超出140kN后停止加載,所得到的實(shí)際沉降量最大值為7.25~9.50mm,沉降量均值為8.35mm。靜載試驗(yàn)結(jié)果表明,試驗(yàn)孔位地基土并未達(dá)到極限破壞狀態(tài),且注漿加固后的復(fù)合地基實(shí)際承載力達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

        3.2.2鉆孔取芯

        在施工結(jié)束半個(gè)月后選擇12個(gè)孔位進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)和探槽開挖鉆孔取芯檢驗(yàn),其中6個(gè)檢測(cè)孔與灌漿點(diǎn)相距0.5m,另外6個(gè)測(cè)孔與灌漿孔相距1.0m。鉆芯取樣結(jié)果顯示,本市政工程雜填土注漿加固后存在較多的水泥結(jié)石,且結(jié)石大多與周圍土體緊密膠結(jié);而淤泥質(zhì)土體內(nèi)水泥結(jié)石大多呈團(tuán)塊狀。對(duì)所取芯樣進(jìn)行土工試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),原先松散的軟土密實(shí)度顯著增加,狀態(tài)也從未加固處理的松散狀轉(zhuǎn)變?yōu)槟z結(jié)密實(shí)狀。標(biāo)貫試驗(yàn)所提供的數(shù)據(jù)表明,注漿加固后的雜填土平均擊數(shù)12.1擊且密實(shí)度優(yōu)良,粉細(xì)砂土擊數(shù)從5擊增加至15擊后承載力也從100kPa增大至155kPa。探槽開挖剖面顯示的雜填土體結(jié)構(gòu)中水泥結(jié)石主要呈片狀、帶狀和條狀,平均厚度在2.0~5.5cm之間,共同構(gòu)成路基硬殼結(jié)構(gòu)。

        4結(jié)語

        通過本文對(duì)某市政工程軟基灌漿加固技術(shù)的分析表明,灌漿加固技術(shù)在處理市政道路軟土地基方面技術(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)上合理,并能有效提升軟土地基的承載力和穩(wěn)定性。灌漿加固施工技術(shù)成功的關(guān)鍵在于灌漿方案設(shè)計(jì)及施工參數(shù)確定是否合理,灌漿施工參數(shù)的確定困難而復(fù)雜,通過現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)確定出參數(shù)理論取值后還必須結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。本市政工程軟基灌漿加固施工效果檢驗(yàn)結(jié)果表明,灌漿范圍內(nèi)的雜填土、淤泥質(zhì)粉土及粉細(xì)砂等軟基土體孔隙均得到有效填充、擠密和置換,路基承載力顯著提升,沉降也得到有效控制。

        參考文獻(xiàn):

        [1]常鵬,王亞.試論市政道路施工中軟基加固技術(shù)[J].居舍,2020(35):37-38.

        [2]高雪松.市政道路工程軟土路基施工技術(shù)探討[J].中阿科技論壇(中英文),2020(12):62-65

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