软基处理技术在公路工程中的应用探究

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  摘要:伴随着我国经济的快速发展,公路建设取得了前的未有有成就,满足了当前人们对快速运输、安全行车的需求。在公路工程建设过程中,会经常遇到软土地基的情况,增加了工程施工的难度。虽然我国对于软土地基的处理技术有了很大的发展,但是在实际应用中还有许多需要注意的地方。因此,本文中结合个人的工作实践对公路工程中软土地基的处理进行了探讨,旨在提高我国公路工程的建设质量。
  关键词:公路工程;软土地基;处理技术;特点;
  中图分类号: U412 文献标识码: A
  随着我国社会经济的高速发展,当前人们的生活水平得到了极大的改善,随着社会物资流通和人们与日俱增的出行要求,“行”对人们来说其重要性越加凸显,当前建设高等级道路的需求越来越大,据相关资料统计,截止2013年中国的高速公路总里程已经突破10万公里,比世界各国的总和还要多,如果加上省道等二级公路,其数量更是惊人。在这些公路建设中,其覆盖地形之复杂,地质条件之多样更是全球罕见,这其中软土地基是一个在公路建设中经常遇到且较为棘手的问题。
  一、软土地基概述
  软土指的是强度低,压缩性高、透水性较差的软弱土层。在公路路基施工时,必须要对软土地基进行技术处理,不然会导致公路路基稳定性下降,发生较为严重的沉降,公路会出现路面开裂现象,公路质量没有保证,影响公路的正常使用。从工程的角度,一般将软土划分为淤泥、淤泥质土和软粘性土。
  对软土地基进行技术处理是确保公路工程质量,控制工程造价的一个关键因素。而软土地基处理不当则会造成道路施工质量不稳定并影响后期使用维护,因此对软土地基处理技术在公路工程中进行应用研究具有十分重要的工程意义。本文简要介绍了软土地基的特点,研究了当前国内外软土地基技术分析并比较了软土地基处理的一般方法以及选择处理方法。文章最后根据部分学者的研究总结了软土地基处理技术中存在的主要問题并进行了展望。
  1.软土地基特点
  软土地基是相对较为软弱的天然地基,此类地基往往不能达到工程设计要求以及变形要求,而且在地质灾害发生时极易发生塌陷失稳等情况。其主要特点有强度较低,含水量及土壤孔隙率较高,容易产生大形变,易压缩,固结较慢。软土地基处理的目的在于加强地基强度,提高其稳定性以及减小变形,提高其抗液化能力,改善地基土渗透性和形变特征,最终符合施工标准。地基设计满足的基本标准为:1.足够的承载能力;2.较小的变形。
  在软土地基上直接施工容易引起问题以及原因见下表1:
  表1软土地基上直接施工容易引起问题以及原因
  问题 原因分析
  路堤侧向滑动,边坡外侧隆起。 地基抗剪强度不够
  跳车 人工构造物与路堤衔接处差异沉降
  路面变形 软土路基强度不够,地下水位变化等
  2.常用处理方法及发展论述
  对于软土地基的处理国内外已经开展了诸多研究实践,当前许多行之有效的方法已经被应用,常见方法有加筋法、土工聚合物法、砂井预压、强夯法以及震动水冲法等,随着工业的进步以及大型机械设备的产生,软土地基处理方法有了进一步发展。大量的重型机械、潜水电机、真空泵以及压缩空气机的出现使得振冲器、真空预压法、高压喷射注浆法成为了更为常用而高效的地基加固方法。与此同时,基础学科的发展丰富了人们对软土地基特性的认识,这些研究又不断促进地基处理技术的发展与进步,更使其成为土地力学基础工程中一个重要的分支。
  我国地基处理技术的发展大体上可以按照时间顺序划分为两个阶段。
  第一阶段为新中国成立到七十年代末期。在此期间,中国进行了大量的基础建设,而很多技术在苏联(前)引进。但是此阶段由于我国工业化情况较差,主要是通过人力物力进行,方式较为落后。
  第二个阶段为改革开放之后到现在。在此阶段,由于经济发展的需要,沿海地区以及对外开放城市中兴建了大量的工程项目,尤其是某些大型现代化企业以及高层建筑。此阶段,大量欧美技术被引进。国外的技术结合我国的土壤特性之后便形成了今天我国常用的地基处理技术。
  二、软土地基处理方法分析
  现阶段软土地基处理方法中常见的有表层处理法、强夯法、换填法、土工合成材料法、水泥搅拌桩法、静力排水固结法、碎石桩法、反压护道法,以及现在比较流行的CFG桩复合地基法、PHC管桩等新技术。具体方法特点、使用情况以及在施工处理时所要注意的事项可以参见表2.
  表2软土地基处理方法特征表
  处理方法 处理机理、特点 适用情况 注意事项
  表层处理法 具有施工简单,不需要特殊机具设备 路堤高度小于2倍极限高度;软土表面无透水性低的硬壳;软土层不很厚、或具有双面排水条件的情况;当地有砂,且运距不太远的工程。 宜采用中砂及粗砂,要求级配良好。颗粒的不均匀系数不大于5,且含量不宜超过3%~5%。
  稳固剂表层处治法 利用新型的材料,在软土地基的表层中加入稳定剂,利用其化学特性来改善软土抗压强度和抗剪切特性,从而提高路堤软土层的压实效果 对软土地基表层处理的厚度要视软土性质而定一般是控制在40cm左右 路基石灰储备以一天量为宜,排水要及时,防止施工设备陷入其中,另外还需要做好防水、防潮措施。
  动力固结法 将重锤提高20-40m,利用其重力势能反复锤击软土地基至软土层密实。 该种方法不适合较厚的淤泥层,同时对含水量在65%以上,孔隙比大于2,粘粒占30%以上的饱和软粘土也不宜采用。 该方法的施工效果也视情况而定,一般取决于软土层的含水量及孔隙比等特性。
  换填法 将硬质以上的软土层挖去,代之以质地坚硬、性能稳定的材料,并通过分层技术处理软土层。 该方法适用范围较广,适用于淤泥、松散素填土、已完成自重固结的回填土等地基处理以及暗塘、暗沟等浅层处理,同时还适用于一些地域性特殊土的处理。 该方法施工量巨大,费时费力,一般不采用
  CFG桩复合地基法 由水泥、粉煤灰、砂石夯击形成的柱体,由柱间土和褥垫层构成,具有较高粘结强度的半刚性抗体。 该方法可以在全桩长发挥侧摩擦阻力和端承力,状体强度可调整,因此比较适合调整天然地基和复合地基之间的差异沉降,可以有效解决“桥头跳车”现象。 该法对施工工艺要求较高,对不同地形的CFG桩的位置布置有一定要求。
  预应力高强混凝土管桩(PHC管桩) 分先张法、后张法预应力管桩,单桩承载力高、施工周期短、且环境维护良好、造价低 适合深度较大的基坑,对施工周围环境要求较高的同样适用。一般只用于承载竖向支撑力,对于水平方向的载荷以及抗弯能力有待研究。 在深厚软土基坑做支护时需要深厚软土层有粘土层提供锚杆足够的抗拔力,选用AB型的PHC管桩,在施工中该管桩不能接驳,施工完毕管芯采用补强技术。
  三、软土地基处理存在问题及应对
  虽然经过多年的发展,我国高速公路软土地基处理技术取得了很大进步,但在工程实践中某些方面仍需进一步加强研究:
  1、不能合理的选取处理方法
  在面对处理软土路基问题时,工程技术人员有时候具有一定的盲目性,不能因地制宜选取适当方法,如饱和软土地基就不适宜采用动力固结法,有时工程问题获得了解决,但是付出的工期和代价大大增加。
  2、施工单位技术不达标
  施工单位素质和工程机械对整个施工具有至关重要的作用,同样的技术方法在不同的施工单位作业下可造就不同的产品,俗话说“工欲善其事必先利其器”,要想得到高质量的公路工程,熟练的技术工人和可靠的工程机械是不可或缺的。
  3、缺乏完善的质量检测手段
  当前还有不少工程中存在质量监督监理不完善,检测技术落后等漏洞,完善及严格的质量检测是造就完美工程必不可少的一环,因此在处理软土地基等公路工程问题上,必须监理晚上的监理检测机制,切实做好工程。
  四、结语
  软土地基处理技术是在公路工程中一项比较重要的专项技术,软土地基处理质量关系着公路工程的整体质量,为了确保公路工程项目施工顺利进行,打造优质的公路工程作品,需重视公路施工中软土地基的处理工作,结合公路施工地基的实际情况选择合适的地基处理方法。
  参考文献
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