关于公路施工中软土地基的处理

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuxuszkx
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  摘要:在公路路基施工中软土地基的处理是重中之重,它影响公路工程的质量和使用年限,如果路基中的软土沉降或者变形,就会对路基工程的质量产生较大的不利影响,所以要运用多种技术,结合实际,从软土地基的特征出发,对公路软土路基处理的技术体系进行有效控制,达到稳定公路软土路基的作用。
  关键词:公路施工 软土地基 技术
  中图分类号:X734文献标识码: A
  引言
  公路施工的质量和人们的生活与生产有着密切的联系,路基是公路的重要组成部分,承载着公路受到的压力,必须具备足够的强度、抗压性以及耐久性。由于其具有自身的特殊性,使得必须认真分析该地土质状况,并对软土地基土层进行固化处理,采用科学的方式加强软土地基的稳定性,以防因处理不当,造成公路质量不合格,沉降问题的发生,出现路基沉降过大,或导致路面坍陷的情况出现,影响公路的正常使用。
  一、软土地基的特点
  (一)工程建设中将低强度、高压缩度的软质土层地基定义为软土地基,考虑到软土地基的主要组成成分是冲填土、淤泥质土以及其他的压缩性土层。因而在施工过程中,就需要考虑其湿陷性、胀缩性以及液化性、振动性等对公路建设产生的影响。路基是公路建设的基础,是公路安全的保障,不良的路基特性如不加以有效处理,不仅造成后期维护费用的大大增加,还会导致极大的安全隐患。软土路基低强度、高形变和较慢的固结速度容易造成路基侧向滑动,路堤变形,进而导致路面损坏。因此,在公路施工设计中,对路基的稳定性与工后沉降有十分严格的标准。
  (二)软土地基的触变性,触变性是指软土在未受到破坏之前,一般呈现出固态的形态,一旦软土地基遭到破坏,就会由固态变为流动状态。所谓的软土地基的低透水性是指软土地基的透水性很差,在公路的建设过程中,需要较长的时间来做好软土地基的排水固结。另外软土地基具备高压缩性,容易受到高压的影响,压缩系数的数值越大,那么软土地基上就越容易发生沉降,当垂直压力达到0.1MPA时,地基就会因为压缩产生变形的情况,在公路建设完成后,在长年累月的压力的作用下,就会出现沉降甚至坍塌的情况。还有软土地基具有不均匀性,软土地基的主要组成部分是微细的颗粒和高分散的颗粒,其土质密度不同,受力情况也会有所不同,这种不均匀性的特点常常会导致公路出现大小不一的裂缝甚至会出现沉降和坍塌的情况。
  二、软土路基的危害分析
  软土路基的危害可以分为公路施工过程中的危害和公路使用过程中的危害。施工过程中一般容易出现两个方面的问题。首先,在路堤的填土过程中,容易出现地基失稳的现象,进而引起路基的滑坡。为了防止这种现象的出现,在对路堤进行填土时,要对填土速度进行控制, 确保速度均匀稳定,保证路堤填土的顺利实现,确保工程的施工质量,同时,要在不影响工程进度的情况下完成。其次,在路堤填土完成后以及路堤填筑的过程中,地基都会出现一定的沉降和剩余沉降,为了保证公路的正常使用,要结合公路的实际情况,充分考虑其承载能力,选择适当的软土地基处理方式。在公路使用过程中,软土路基的影响非常大,其对公路的承载能力和使用寿命产生巨大的影响,轻则造成公路大面积不能使用,影响正常通车,重则造成公路彻底封锁,给国家造成巨大的经济损失。因此,在选择软土路基处理技术时, 一定要结合公路的实际数据,对公路的交通流量和承载能力有一个详细的了解,确保公路质量合格,经得起时间的考验。
  三、公路施工中的软土地基处理技术
  (一)软土地基处理的一种有效的方法就是强夯法。与上述的排水固结法相比,强夯法是一种更直接的方法,所用时间也更短,这种方法特别适合工期比较紧的公路施工中使用。但是,这种方法并不是适合应用于所有的软土地基中,也有其使用的限制。总而言之,具体采取何种方式进行处理一定要根据公路工程施工的要求和要达到的目的,另外还要对工程所在地的地质情况进行考虑,综合种种因素,经过仔细地分析和比较,选择一种最经济、最有效的处理方案,既能保证处理效果,又要保证公路工程建设的质量,实现软土地基处理的双赢。 强夯法能够提高软土地基的承载能力,改变土性,使其能承载公路施工的承载力。强夯法增加了土地的密度,使软土地基的软弱性得到改善,具体的施工方法技术是在软土地基上把很重的锤子敲进去,这样地基就变得坚硬了。但是,软土地基由于其自身软弱的特点,所以,要求重锤达到一定的数量才能取得预期的效果,数量太少很难起到作用。
  (二)换填法工程量较大,成本也较高,但是换填法能够从根本上改变软土地基的性质,效果也是最明显的,所以说,换填法由于具有彻底性的优点,也受到人们的青睐和欢迎,具有广阔的应用范围。只要条件允许,建议尽量采用换填法对软土地基进行处理。 换填法的施工工艺技术首先将软土地基的所有软土清除,换填稳定性好、承载力高的土质。当其他方法都取得效果时,换填法就能取得显著的效果。对于范围比较大的软土地基,换填法的工程量会很大,要占用大量的劳动力和施工设备,所以,在具体的公路工程施工中一定要慎用,避免耽误公路工程施工的进度。另外一个不能忽视的问题就是,清除出来的软土要合理的放置和处理,如果不进行处理或者处理不当都会造成严重的后果。
  (三)挤密桩法是利用冲击或振动方法,把圆柱形钢质桩管打入原地基,拔出后形成桩孔,然后再回填素土、灰土、石灰土、水泥土等材料并加以夯实,继而形成大直径桩体与原地基形成复合地基,共同承受上部荷载。挤密桩法的优点是不用取土,在原地基上挤压成孔、横向挤密,因此施工工作量小,施工进度较快,可以就地取材,工程造价比较低。灰土、素土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土地基,处理深度为 5-20m 左右。当地基土含水量大于 24%、饱和度大于 65%时,不宜采用该方法。
  (四)深层搅拌法是通過深层搅拌机,将地基中软粘土和水泥浆等固化剂强制搅拌在一起,从而提高软粘土的整体性、水温性和强度。这种地基处理方法只适用于加固深度在 3m 以上的软弱土层中,特别不适用于含有砾石或块状的土层。
  (五)应用粉喷桩的加固方法。在施工以前必须要清除场地的所有障碍,达到平整度,如果场地出现低洼现象就必须要先进行回填处理,仍旧没有达到标准时,则可以铺设一层砂土或者是碎石进行填平。当土基过软时,必须要应用其它技术把土基填平整,避免机械设备出现失稳状态。当作好一些准备时,还要充分了解技术要点,掌握资料以及施工作业路段的地质情况,再进行配比调试得到准确的试验报告,再对路基段进行设计,做好机械准备进行施工。此时,施工人员必须要对机械设备进行试运,备用水泥标号必须达到设计的标准. 有合格的产品报告。同时,要对原材料进行反复的试验,直到合格才能进行使用,如果出现受潮或者是变质的结块时,坚决不能施工。在处理施工技术时,必须要根据配比的要求参数进行,并经过试桩合格后再进行施工。
  (六)排水固结法的主要目的是排水,具体有两种措施。首先,对于含水量较少的软土,在实际施工中,可以通过热化处理,将土体中的水分排除,进而提高土层的固结程度,加强土层的自身强度, 其施工方法简便,但是限制较大,对于含水量较高的土层作用不大。其次,在软土路基中加入排水管道,并在土层上部施加一定的压力,将土中过量的水分“挤” 出来,通过排水管道逐渐排除,从而减小土壤的空隙比,使得软土地基固结变形,强度得到加强。这种施工方法必须关注两个部分,即排水系统和加压系统。排水系统的构建可以通过设置砂井或塑料排水板来实现。目前,通常使用织物袋装砂井,成本较低、施工简单、排水效果也较好。塑料排水板是在软土层插入塑料排水板作为渗水的通道,可以有效地加快排水的速度
  四、公路软土地基处理中的影响因素
  (一)道路地理位置对软土地基的处理影响主要表现在道路与构造物的衔接处。道路与衔接处的路基稳定性差,桥台受到泥土压力也大,因而在衔接处发生剪切拉裂破坏的危险也越大。相对于公路路面的其他部分,衔接处的粘土层即使沉降的范围较小,也无法保证路面的平整度要求,因此严格处理是软土地基的质量保证。
  (二)道路的施工环境对软土地基的处理影响表现在地下水分布、地质噪音等对地基造成的可能破坏。地基在特别软的情况下,路基高度稍有提高,就可能因为地下水、地质噪音造成周围路基破坏和地基隆起或沉降。因而在施工前要做好考察与设计,尽量将道路施工环境对路基的影响降到最小。同时注意施工周围如有建筑物、民房等存在,处理要更为谨慎严格。
  (三)土质条件的影响。黏性土:一般采用的方法是压实法。在施工中采取的处理方法对地基的扰动必须尽量小;砂性土:采用挤实砂桩法或振动压实法对可能发生液化的砂性土进行改善,这主要是因为黏土一经扰动,强度会降低很多。在软土层较浅的情况下,需要进行简单的表层处理。重要的构造物基础常用开挖换填法。
  (四)对于设计要求等级越高的公路道路,平整度要求也越高,越需要采取强有力的软地基沉降处理措施。反之,公路等级较低时,可先铺设简易公路路面,等待地基沉降结束后,再铺设常规的公路路面以达到节约资金的目的。公路的形状,路堤的设计宽度与高度也是选择处理方法时要考虑的重要原因。一般来说,采用换填法时,对于宽而低的路堤容易出现局部破坏的现象;在设计高度大而稳定性不足的路堤时,采用压重法将受到较大的限制。
  五、不同施工阶段中软土地基的处理方式
  公路工程的各个阶段对软土地基处理的方式都不一样,为了节约处理的成本,提高处理的效率,要针对公路工程各阶段的特点分别采取处理措施。具体为:第一,投资决策阶段中软土地基的处理。投资过程中软土地基的处理非常重要,一定要正确的估算处理成本,衡量工程利益的前提下做出最好的投资决策,有效地规避风险,正确做出投资行为,明确地掌握公路工程施工中软土地基处理的所有费用和支出。第二,项目设计阶段中软土地基的处理。项目设计阶段首先要重视对软土地基的处理。做好设计阶段的相关工作对公路工程的质量具有决定性的作用。这个阶段的措施包括全面分析软土地基的原因,设计出可行的处理方案,保证软土地基不会对公路工程建设造成不利影响。第三,项目实施阶段中软土地基的处理。软土地基方案中最为关键和主要的阶段就是软土地基处理方案的实施阶段,只有拥有一个合理化的处理方案,才能针对性地解决好施工中遇到的各种问题。公路施工中在软土地基处理方案的实施阶段,对软土地基处理方案的管理和编制,要求对公路的软土地基处理方案进行有效地控制,对施工中的变更进行有效地控制,也要求对公路施工的过程也能够有效地进行控制,而且要将索赔的费用妥善地处理好,这样才能够真正地做好公路施工中软土地基处理方案实施的工作。
  六、控制公路软土地基质量的方法
  为了更好地保证软土地基的处理效果,在施工过程中,需要对软土地基处理质量进行必要的控制,以提升工程施工质量。应该做到:第一,对软土地基处理过程中的加固过程进行质量控制。由于地理环境与施工条件不同,在实际施工过程中,需要对施工组织进行有效管理,规范施工秩序,避免不合格工程的出现。例如,在软土地基上修建高速公路,为能及时发现问题,并对其进行必要的处理,在施工的过程中就需要对地基的沉降与稳定性进行相应的观测,从而有效地调整施工速度,保证施工的安全,同时也可以对施工设计方案中的沉降值进行验证。第二,对路堤在填筑过程中的沉降速度进行必要的控制。对于软土地基而言,限制其路堤填筑的最高速率可以有效避免路基在施工过程中出现不稳定现象,因此,在实际施工过程中,要将其沉降速率控制在适当的范围之内,保证路基始终处于稳定状态。同时,在施工的过程中,要对软基加土前后的沉降变化进行密切的觀测,避免出现填土速度较快的情况。
  结束语
  软土地基处理的对策多种多样,但是每种处理措施都有其自身的特点,选择最合适经济的处理方法是公路工程施工中要考虑的问题。而采取措施的目的都是降低这些方法可在不同软土的压缩性,提高强度,保证软土地基的稳定性。要结合公路工程施工中软土地基的实际条件,解决出现的问题,保证公路工程的使用效果和投入使用后的安全。
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