道路桥梁工程中软土地基的施工处理措施分析

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  摘要:地基加固是形成路基稳固主体的必要条件,软土地基处理质量的高低直接影响到路基的基础承载力。本文从软土地基的特征入手,针对其处理过程中存在的问题,提出了有效的加固措施和方法。
  关键词:道路桥梁;软土地基;加固处理
  中图分类号:TU997文献标识码: A
  引言
  在道路桥梁的建设中往往会遇到不同的地形和地质环境,尤其是在软土地基上的工程更应注意对软土地基的处理,在实践中利用固结工艺对软土进行处置已经成为主要的技术措施,其中包括对表层和深层软土的处理,虽然上述措施都具备一定的优势,但是在实际应用中多以复合措施对软土处置,这样才能提高软土地基的处置效果。
  1、软土地基的主要特性
  1.1、稳定性差
  软土地基的突出问题就是稳定性差,建好的路桥工程可能在十几年内还在进行不同程度的沉降,不断的沉降必然会导致路面裂缝,影响通行安全,存在重大的安全隐患。
  1.2、压缩性高
  软土地基中水分含量大,颗粒之间的缝隙大,所以,地基不稳定,存在较高的可压缩性。在使用的过程中常常会导致桥墩和路面开裂,严重影响路桥的使用。
  1.3、渗透性差
  软土具有亲水性,渗透性很差,土体中的水分大部分与固体颗粒形成结合水,内部水分很难排除,因此夯实、挤密、排水、胶结等通常的加固原理很难对其产生本质性的工程性能改良。
  1.4、承载力低
  软土地基抗剪强度很低,天然地基承载力一般不大于60kPa,不排水抗剪强度一般小于30kPa,未经处理加固,通常无法满足承载要求,处理加固不善,往往由于地基承载力不够造成建筑倒坍、结构破坏等质量事故。
  2、软土地基处理方法存在的问题
  2.1、处理地基的方法存在随意性
  在选择处理方法的过程中,施工人员存在很强的随意性,往往任意为之,在一定程度上虽然能够按期完成了工程任务,但是,由于方法不当,容易拖延工期,增加施工成本,进而造成资金的浪费。
  2.2、施工机械问题
  近年来,随着科技的不断发展,在我国地基施工中,机械化发展很快,同时形成系列化的产品,与大规模、快速的工程建设需求相比,我们依然比较落后,在施工过程中,施工机械的不足和落后,在一定程度上直接影响着软土地基的施工质量。
  2.3、施工质量差
  近年来,为了满足施工的需要,施工队伍的规模不断扩大,在这些施工队伍中,由于没有经过正规的培训,很多农民工就开始工作,在工作过程中,这些人员缺乏技术意识,进而影响工程质量。另外,在施工过程中,部分施工存在偷工减料现象。
  2.4、缺少检验质量的手段
  在施工过程中,质量检验手段是提高工程质量的重要举措。对于施工企业来说,缺乏施工方法,工程质量依靠施工人员的经验来确定,缺乏一定的科学性,而且工程质量难以保证。
  3、道路桥梁工程中软土地基的处理方法和措施
  3.1、强夯法
  强夯工艺是利用重锤对地面的冲击力来减少孔隙率,并挤压排水,从而使得软土加速固结。实践证明强夯后的软土地基可以增加几倍的承载力,压缩的范围可以达到十几倍。其工艺的特点是工艺简单且效果好,同时施工速度快且成本较低,节约材料,只需要简单的机械就可完成对一定范围内的软土基础加固。但是在使用中应注意适应的范围,如饱和淤泥粘土和淤泥等应慎重选择,否则会出现不良的效果。道路桥梁施工乃至道路工程中强夯法较为常见。
  3.2、水泥搅拌桩法
  搅拌桩利用石灰和水泥等材料作为固化剂,通过深层搅拌的工艺与软土结合起到固化软土的效果,固化剂在土层深处和粘土反应,经过一些列的理化反应形成强度高且稳定性较好的复合型地基。水泥搅拌桩的工艺主要是针对粉土、松散砂土等都有较好的加固效果。其优势是施工过程对路堤干扰较小,对扩建工程较为适应。施工前应保证场地平整,如果有低洼凹陷等应进行填土,同时清理场地使得搅拌机械可以顺利就位。
  3.3、换填法
  换填法是指将路基范围内的软土清除,用稳定性好的土、石回填并压实或夯实。从而改变地基的承载力特性,提高抗变形和稳定能力。换填法具有施工工艺和机具简单、施工速度快、费用较低、质量易控制、效果好的特点。适用对于表层软土层厚度小于3m的路段软基进行处治。但挖出的淤泥需要占用土地堆放,对场地及周围环境有影响。
  3.4、挖砂沟处理软基
  挖砂沟处理软基是通过竖向排水通道(砂沟)和砂垫层,结合堆载预压,使地基发生固结变形,使地基土的抗剪强度逐渐提高,从而提高地基的强度。挖砂沟处理软基适用于表层软土层厚度小于3m的软基处治。此方案施工较简便,对周围环境无影响,但应进行预压,施工工期相对较长。
  3.5、排水固结处理技术
  排水固结处理是指在地基中设置排水体,通过排水系统将地层中含水量较高的软土层透下来的水进行集中排水,它主要是由排水系统和加压系统两部分组成。根据排水体的不同可分为砂井排水、塑料排水带排水和深度排水。
  3.5.1、砂井排水处理
  主要施工方法是在软土地基中打造一口深井,在上层井日灌入固定性较好的砂土,利用钢管将砂土压实,一边灌入砂石,一边上抬深井,分层处理,当深井完全拔出时,软土地基也基本上可以达到了压实的标准。该项方法在施工的过程中一定要注意及时拔除深井管道,否则将加大施工难度,影响施工效果。
  3.5.2、塑料排水板处理
  其原理是利用深插软基的排水板,避免路基外侧地表及地下水进入路基范围,当填筑路基时,荷载作用于软基,地下水由于受挤压和毛细作用沿塑料排水板上升至砂垫层内,由砂垫层向两侧排出,从而提高基底承载力。塑料排水板要在砂垫层完成后施工,由测量人员测量出需处理的范围,用小竹签定出每根排水板的具体位置,插板机对中调平,把排水板在钻头上安放好,开动打桩机锤打钻杆,将塑料排水板送入设计深度,把钻杆提上来,将地面上的塑料排水板截断,并留有一定富余长度,在塑料排水板四周填砂后即完成本根排水板的施工。
  3.6、粉喷桩、CFG桩、预应力管桩
  粉喷桩是利用专用机械将软土地基的某一深度范围内的软土柱体用水泥等加固材料改良,加固而形成一根根的加固土体,并与桩间土形成复合地基,粉喷桩是通过桩体的置换作用,应力集中效应来提高路堤与土基的整体抗滑能力,进而减少总沉降。其桩体的单桩承载力及复合地基的抗剪强度较高。其优点是施工快捷方便、施工工艺简单、成桩工艺较易检测、造价较低(一般在50元/m);其缺点是粉喷桩处理含水量很大、有机质含量高的软土,效果不好,处理深度一般只能达到12~15m,对于深厚层的软基处理效果不佳。CFG桩是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。是由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和,用各种成桩机械制成的可变强度桩。其优点是施工快捷方便、施工工艺简单;其缺点是粉煤灰需外购,造价相对较高(一般在80元/m)。预应力薄壁混凝土管桩是一种优秀的桩基础材料,20世纪80年代后期国内开始大量应用于工程,为采用水泥、砂石料、高效减水剂、矿物质粉料、钢筋等原材料利用离心密实混凝土成型工艺进行生产的先张法预应力桩体,用柴油锤打桩机或液压静力压桩机进行施工,成桩后桩与桩间土形成复合地基。预应力管桩优点为:单桩承载力高、对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强、运输吊装轻便、施工速度快工期短、成桩质量检测方便;其缺点为:道路行业应用不广泛、施工工艺要求较高,同时其工程造价较高,一般Φ30cm的管桩施工造价约为150元/m。
  结束语
  综上所述,软土地基的施工难度较大,质量问题时有发生,因此,施工人员应本着对人民群众高度负责的施工精神,提高对软土地基处理的意识,不断总结施工中的经验教训,并结合相关的理论知识和科学处理办法,提高软土地基的建设质量,在满足人们出行需要的基础上,切实保障人们出行的基本安全。
  参考文献:
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