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摘要:从上世纪八十年代起,我国经济的飞速发展为市政道路工程建设的发展创造了很大的空间,使其能够不断适应新时代公路建设的发展。在市政道路建设过程中,由于地质情况复杂多变等问题,这给市政带路建设带来一定困扰的同时也促使了软土地基的处理加固技术越发先进。基于此,文中笔者就市政道路中软土地基的加固技术进行了简要的介绍。
关键词:市政道路、软土地基、加固
中图分类号:TU99文献标识码: A
一、前言
软土地基问题在市政道路建设过程中非常常见,其加固问题也是市政道路建设的重心。由于道路建设的地质各不相同,在各种地质中,软土是相对常见且不便处理的一种特殊情况。因此,在实际的施工中,必须根据地质的不同情况采用相应的施工方法,以保证施工质量。
二、软土地基特性
大家经常提到的软基,实际指的是软土地基,这种软土地基具有非常高的含水量,容易压缩,低于其他土质的承载能力。软土的组成主要包含沉积的淤泥和一些腐殖类物体。软土地基的含水量一般处于34~72%范围内,液限通常是35~60%左右,软土的饱和度通常大于95%,隙比维持在1.0~1.9。因此软基对工程施工而言是一种非常特殊的土质,这种特性反映在成型的类别和某些物理力学的测量因素上,这些指标一旦出现了细小的变化,将会使整个工程出现明显的质变。软基增加了道路施工过程中的难度,不单单表现在软土地基具有非常高的含水量,容易压缩,低于其他土质的承载能力上,还反映在这种土质有灵敏性高的特点以及其土质的分布极不规则上。
三、软土地基的危害
因为软土具有这样的独特性质,所以在软土上进行地基施工建设的时候,常常给施工工程带来很多负面的影响。假如道路地基是软土地基,那么因为软土地基本身抗剪的强度无法达到承受道路之外的承载强度,这样就容易导致局部或者地基整体的损害,出现道路失稳定、路面下陷等问题。再者由于受到外部载荷的影响,因为地基承载能力不足,会出现地面沉降,地面变形,直接影响道路的使用。当路面承载力受力不均匀,甚至偏差过大时,道路还可能出现断裂,构造物也可能出现裂缝。所以路面要保持使用稳定,延长使用寿命,必须增强软土地基的强度,使软土地基有能满足负荷的承载能力,做好软土地基加固工作。
四、市政道路软土地基的加固处理技术
1、现浇混凝土管桩施工技术
现浇混凝土管桩技术作为我国现阶段一个重要的施工技术,结合了很多施工技术的优点,既有振动沉管桩和预应力混凝土管桩的优点,又有振动沉模壁防渗墙等优良的技术优势。现浇混凝土管桩技术的管桩桩身强度相对比较高,桩身直径可以达到1.5米左右,有效加固深度甚至可以达到25米以上。这个施工技术相对于其他技术的施工工艺比较更为简单,更容易操作,施工质量更容易控制。
2、强夯法加固技术
所谓的强夯法加固技术,其实也就是动力加固法技术,这些技术有着不同于其他技术的优势,主要表现在它的加固效果比较好、技术的适应范围比较广泛、施工的各项成本相对较低、施工比较简便所以可以促进工程进度的加快等。这些技术的主要原理是依靠强大的冲击力将土结构破坏,进而挤压周围土形成夯坑。根据一定的标准,这些技术又可以分为动力固結、动力密实和动力置换等。强化法与其他技术相比,它比较适用于一些工程时间比较短的项目,而且这些项目的预压时间比较少,另外,适用于一些工程场地面积比较大而且软土层比较浅的工程项目。与普通的填土预压方法相比,强夯法在施工的过程中要考虑沙井的问题,所以其处理费用相对较高。但是与复合地基相比较,强化法的费用要相对便宜,并且施工也相对容易。因此,在施工过程中,工程项目负责人和施工建设者,要根据工程建设的具体情况,综合考虑各项因素,进而选择最优的办法,既可以保证工程保质保量完成,又可以尽量节约工程建设的资金。
(1)动力密实
动力密实是通过冲击荷载来压实土体间的空隙使得土体密实,从而提高地基土的强度。实践表明,地面在冲击力的作用下会产生沉降,具体沉降深度为夯击一遍下降0.5~1.0m,经过夯实后的地基土其承载力能提高2~3倍。
(2)动力固结
动力固结是通过冲击能力产生的应力波破坏土体结构,使得土体局部产生许多充当排水通道的缝隙,以助于孔隙水的顺利流出后土体达到固结。笔者认为,土体的沉降量与夯击能力成正比关系,当土体的液化度达到100%时,其吸附水会变成自由水,此时的土体强度达到最低值,这时再进行夯击纯属多余,因为随着孔隙水的消散,自由水又会被土颗粒吸附而形成吸附水,就像一个弹簧活塞模型。
(3)置换
置换是指用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土体,以形成双层地基或复合地基,达到提高地基承载力、减少沉降的目的。加固原理主要属于置换软弱地基的处理方法有:换填垫层法、挤淤置换法、强夯置换法等地基处理方法。
①换填垫层法
换填垫层法,即将基地下一定深度范围的湿软土层挖去,换以强度较大的砂,碎(砾)石、灰土或素土,无侵蚀性的土类,并予以夯实。换填材料的不同,其应力分布虽有所差异,但其极限承载力比较接近,而且沉降特点亦基本相似,因此大致按砂垫层的计算方法。
砂垫层的作用,可以提高承载力,减少沉降量,加速软弱土层的排水固结,防止冻胀,消除膨胀土的涨缩作用,亦可处理暗穴。砂垫层的作用,因工程性质有所不同,对路基而言,主要是排水固结,素土(或灰土)的垫层,可以消除湿陷性黄土3.0m深度范围内的湿陷性。
②挤淤置换法,通过抛石或夯击回填碎石置换淤泥达到加固地基目的,也可采用爆破挤淤置换。
③强夯置换法,采用边填碎石边强夯的方法在地基中形成碎石墩体,由碎石墩、墩间土以及碎石垫层形成复合地基,以提高承载力,减小沉降。
3、水泥搅拌桩加固技术
水泥土搅拌桩技术的应用有着自身的特点,通常适用于加固饱和软土地基,这项技术主要是让水泥发挥固化剂的作用,将水泥放置于特制的搅拌机中,使得地基深处的软土和固化剂之间由于搅拌而产生一系列的反应,进而实现优质地基承载力的提高以及变形模量的增大。笔者总结了实际的操作方法,第一,认真调试搅拌桩的桩位,使得搅拌桩机达到预定的桩位,然后使用水准仪调平,之后再控制好导向架的垂直度,可以采用经纬仪或者吊线锤进行双向的控制,但是在调整的过程中要注意垂直度小于1.0%的桩长。第二,在搅拌机预搅下沉的同时,后台拌制水泥浆液,在压浆前将浆液放入集料斗中。
5、表层处理法
此方法主要用于施工位置表层极度软弱,没有承重能力的情况下,先对表层进行处理,再进行后续工序。属于这类处理方法的有:表层排水法、砂垫层法、敷设材料法、添加剂法等等。
(1)表层排水法。在填土之前,地表面开挖沟槽,排除地表水,同时降低地基表层部分的含水率,以保障施工机械通行。
(2)砂垫层法。对于地基上部软土层极薄且含水量大时,在软土地基上敷垫厚0.5m-1.2m左右的砂垫层,这样可达到固结软土层,使砂垫层起到上部排水层作用,为施工机械提供良好的通行条件。
(3)敷垫材料法。对于地基土层不均匀,可能发生局部不均匀沉降和侧向变位,可利用所敷垫材料的抗剪和拉抗力来增强施工机械的通行,均匀地支承填土荷载、减少地基局部沉降和侧向变位,以提高地基的支承能力。
(4)添加剂法。对于表层为黏性土时,在表层黏性土内掺入添加剂,改善地基的压缩性能和强度特性,以保证施工机械的行驶,同时也可达到提高填土稳定及固结的效果。
五、结语
综上所述,在市政道路建设过程中一定要注重软基的加固问题。要在综合考虑考虑地基土质、土层结构层、道路性质、路基高度与宽度、施工工期、材料的供应情况以及施工机械实力的情况选择合适的加固技术,从而对市政道路软土地基进行有效的处理。
参考文献:
[1] 李建路:《浅析市政道路软土路基的施工技术》,《华章》,2011年20期
[2] 周利:《灌浆法在加固处理软路基中的应用》,《公路交通科技》,2006年08期
[3] 刘思明:《浅谈公路软土地基路基施工方法》,《内蒙古科技与经济》,2005年24期
关键词:市政道路、软土地基、加固
中图分类号:TU99文献标识码: A
一、前言
软土地基问题在市政道路建设过程中非常常见,其加固问题也是市政道路建设的重心。由于道路建设的地质各不相同,在各种地质中,软土是相对常见且不便处理的一种特殊情况。因此,在实际的施工中,必须根据地质的不同情况采用相应的施工方法,以保证施工质量。
二、软土地基特性
大家经常提到的软基,实际指的是软土地基,这种软土地基具有非常高的含水量,容易压缩,低于其他土质的承载能力。软土的组成主要包含沉积的淤泥和一些腐殖类物体。软土地基的含水量一般处于34~72%范围内,液限通常是35~60%左右,软土的饱和度通常大于95%,隙比维持在1.0~1.9。因此软基对工程施工而言是一种非常特殊的土质,这种特性反映在成型的类别和某些物理力学的测量因素上,这些指标一旦出现了细小的变化,将会使整个工程出现明显的质变。软基增加了道路施工过程中的难度,不单单表现在软土地基具有非常高的含水量,容易压缩,低于其他土质的承载能力上,还反映在这种土质有灵敏性高的特点以及其土质的分布极不规则上。
三、软土地基的危害
因为软土具有这样的独特性质,所以在软土上进行地基施工建设的时候,常常给施工工程带来很多负面的影响。假如道路地基是软土地基,那么因为软土地基本身抗剪的强度无法达到承受道路之外的承载强度,这样就容易导致局部或者地基整体的损害,出现道路失稳定、路面下陷等问题。再者由于受到外部载荷的影响,因为地基承载能力不足,会出现地面沉降,地面变形,直接影响道路的使用。当路面承载力受力不均匀,甚至偏差过大时,道路还可能出现断裂,构造物也可能出现裂缝。所以路面要保持使用稳定,延长使用寿命,必须增强软土地基的强度,使软土地基有能满足负荷的承载能力,做好软土地基加固工作。
四、市政道路软土地基的加固处理技术
1、现浇混凝土管桩施工技术
现浇混凝土管桩技术作为我国现阶段一个重要的施工技术,结合了很多施工技术的优点,既有振动沉管桩和预应力混凝土管桩的优点,又有振动沉模壁防渗墙等优良的技术优势。现浇混凝土管桩技术的管桩桩身强度相对比较高,桩身直径可以达到1.5米左右,有效加固深度甚至可以达到25米以上。这个施工技术相对于其他技术的施工工艺比较更为简单,更容易操作,施工质量更容易控制。
2、强夯法加固技术
所谓的强夯法加固技术,其实也就是动力加固法技术,这些技术有着不同于其他技术的优势,主要表现在它的加固效果比较好、技术的适应范围比较广泛、施工的各项成本相对较低、施工比较简便所以可以促进工程进度的加快等。这些技术的主要原理是依靠强大的冲击力将土结构破坏,进而挤压周围土形成夯坑。根据一定的标准,这些技术又可以分为动力固結、动力密实和动力置换等。强化法与其他技术相比,它比较适用于一些工程时间比较短的项目,而且这些项目的预压时间比较少,另外,适用于一些工程场地面积比较大而且软土层比较浅的工程项目。与普通的填土预压方法相比,强夯法在施工的过程中要考虑沙井的问题,所以其处理费用相对较高。但是与复合地基相比较,强化法的费用要相对便宜,并且施工也相对容易。因此,在施工过程中,工程项目负责人和施工建设者,要根据工程建设的具体情况,综合考虑各项因素,进而选择最优的办法,既可以保证工程保质保量完成,又可以尽量节约工程建设的资金。
(1)动力密实
动力密实是通过冲击荷载来压实土体间的空隙使得土体密实,从而提高地基土的强度。实践表明,地面在冲击力的作用下会产生沉降,具体沉降深度为夯击一遍下降0.5~1.0m,经过夯实后的地基土其承载力能提高2~3倍。
(2)动力固结
动力固结是通过冲击能力产生的应力波破坏土体结构,使得土体局部产生许多充当排水通道的缝隙,以助于孔隙水的顺利流出后土体达到固结。笔者认为,土体的沉降量与夯击能力成正比关系,当土体的液化度达到100%时,其吸附水会变成自由水,此时的土体强度达到最低值,这时再进行夯击纯属多余,因为随着孔隙水的消散,自由水又会被土颗粒吸附而形成吸附水,就像一个弹簧活塞模型。
(3)置换
置换是指用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土体,以形成双层地基或复合地基,达到提高地基承载力、减少沉降的目的。加固原理主要属于置换软弱地基的处理方法有:换填垫层法、挤淤置换法、强夯置换法等地基处理方法。
①换填垫层法
换填垫层法,即将基地下一定深度范围的湿软土层挖去,换以强度较大的砂,碎(砾)石、灰土或素土,无侵蚀性的土类,并予以夯实。换填材料的不同,其应力分布虽有所差异,但其极限承载力比较接近,而且沉降特点亦基本相似,因此大致按砂垫层的计算方法。
砂垫层的作用,可以提高承载力,减少沉降量,加速软弱土层的排水固结,防止冻胀,消除膨胀土的涨缩作用,亦可处理暗穴。砂垫层的作用,因工程性质有所不同,对路基而言,主要是排水固结,素土(或灰土)的垫层,可以消除湿陷性黄土3.0m深度范围内的湿陷性。
②挤淤置换法,通过抛石或夯击回填碎石置换淤泥达到加固地基目的,也可采用爆破挤淤置换。
③强夯置换法,采用边填碎石边强夯的方法在地基中形成碎石墩体,由碎石墩、墩间土以及碎石垫层形成复合地基,以提高承载力,减小沉降。
3、水泥搅拌桩加固技术
水泥土搅拌桩技术的应用有着自身的特点,通常适用于加固饱和软土地基,这项技术主要是让水泥发挥固化剂的作用,将水泥放置于特制的搅拌机中,使得地基深处的软土和固化剂之间由于搅拌而产生一系列的反应,进而实现优质地基承载力的提高以及变形模量的增大。笔者总结了实际的操作方法,第一,认真调试搅拌桩的桩位,使得搅拌桩机达到预定的桩位,然后使用水准仪调平,之后再控制好导向架的垂直度,可以采用经纬仪或者吊线锤进行双向的控制,但是在调整的过程中要注意垂直度小于1.0%的桩长。第二,在搅拌机预搅下沉的同时,后台拌制水泥浆液,在压浆前将浆液放入集料斗中。
5、表层处理法
此方法主要用于施工位置表层极度软弱,没有承重能力的情况下,先对表层进行处理,再进行后续工序。属于这类处理方法的有:表层排水法、砂垫层法、敷设材料法、添加剂法等等。
(1)表层排水法。在填土之前,地表面开挖沟槽,排除地表水,同时降低地基表层部分的含水率,以保障施工机械通行。
(2)砂垫层法。对于地基上部软土层极薄且含水量大时,在软土地基上敷垫厚0.5m-1.2m左右的砂垫层,这样可达到固结软土层,使砂垫层起到上部排水层作用,为施工机械提供良好的通行条件。
(3)敷垫材料法。对于地基土层不均匀,可能发生局部不均匀沉降和侧向变位,可利用所敷垫材料的抗剪和拉抗力来增强施工机械的通行,均匀地支承填土荷载、减少地基局部沉降和侧向变位,以提高地基的支承能力。
(4)添加剂法。对于表层为黏性土时,在表层黏性土内掺入添加剂,改善地基的压缩性能和强度特性,以保证施工机械的行驶,同时也可达到提高填土稳定及固结的效果。
五、结语
综上所述,在市政道路建设过程中一定要注重软基的加固问题。要在综合考虑考虑地基土质、土层结构层、道路性质、路基高度与宽度、施工工期、材料的供应情况以及施工机械实力的情况选择合适的加固技术,从而对市政道路软土地基进行有效的处理。
参考文献:
[1] 李建路:《浅析市政道路软土路基的施工技术》,《华章》,2011年20期
[2] 周利:《灌浆法在加固处理软路基中的应用》,《公路交通科技》,2006年08期
[3] 刘思明:《浅谈公路软土地基路基施工方法》,《内蒙古科技与经济》,2005年24期