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摘要:软土地基是公路桥梁施工中比较常见的地基类型,如果处理不好,不仅会降低工程质量,还会影响车辆的正常通行。因此,公路桥梁工程建设中,为了提高路基的稳定性,保证路基的质量,必须采取相应的技术措施做好对软土地基的处理工作。本文主要对桥梁施工中软土地基的施工技术进行了分析探讨。
关键词:桥梁施工;软土地基;施工技术
中图分类号:U445文献标识码: A
引言
一般来说,软土指的是具有高压缩性的土质,而由这种土质构成的地基就是软土地基。软土地基在较大的外载荷作用下会出现压缩现象,于是基于这种软土地基的桥梁就会出现沉降以及基础失稳。我国东部沿海地区广泛分布着软土,而这些区域正是我国经济发达、交通繁荣的地区,有巨大的桥梁建设需求。因此,重视桥梁施工中的软土地基施工技术,对于桥梁建筑行业的发展以及我国的交通、经济建设都是有重要意义的。
一、软土的工程特性
1、含水量高,渗透性小
软土是通过多年沉淀形成的土质。含水量高达37%~72%,基本可以说是属于流动土质,而且经过实验,证明软土的渗透性非常小。于是以软土为地基的结构,本身含水量就很高,又很难渗透,这就为地基的排水工作增加了难度。
2、抗剪强度低
软土土质松软,这样的土质很难抵抗剪应力的作用。而抗剪强度低的特点就决定了这样的地基在承受较大载荷处的沉降比较明显,而相对载荷较小的地方沉降程度也较低,于是就会导致路面形成裂缝等情况。
3、明显的结构性
由于软土的形成方式,使得软土拥有比较明显的结构,这样的结构一旦受到局部破坏,就可能影响到整个软土结构,导致整个结构成为流动状态。因此,在施工过程中应该重点注意不要过分扰动软土。
二、软土地基变形特征及其作用因素
软土地基在公路建设中极为普遍,一般高等级的公路要填筑一定高度的路堤,即实现了对洪涝灾害的预防,同时也可以在一定程度上满足线性顺直以及结构物通畅的需求。在软土地基中,应力的狀态会随着路堤承载力而变化,从而引发地基的变形甚至损坏,常见的表现为路基的下沉。软土体的应变与应力的关系一般是在大量的试验报告中整理出来的,土体的变化大致有以下几点特性。
1、各向异性
由于地基软土一般是由成层沉积累计而成的,并且层状之间的性质差异较大,但是每一层的软土性质还算均匀,为此在水平方向通常表现为各向同性。在垂直方向,由于重力的变化以及固结时间作用,致使软土的参数有所不同,为此在竖直的方向成各向异性。
2、非线性以及非弹性
混凝土以及金属在收到轴向的压力时,在压力开始增加的一段时间内,材料属于弹性变化状态,应力与应变近乎线性关系;但是当应力值达到一定临界状态时,应力与应变的关系转变为曲线,同时存在弹性形变以及塑性形变。软土也有类似的性质,只是开始阶段的线性关系更为短暂,而非线性表现的更为明显。总之,非线性以及非弹性是软土变形的主要特点,并且在各种的应力状态中都有塑性变形。
3、硬化与软化
在三轴中得到的软土样的轴向应力与应变的曲线关系基本上可以分为两种状态:硬化与软化。硬化即应变随着应力的增加而相应的增加,直至曲线遭到破坏;软化即在曲线的某一阶段,出现了应力下降而应变增加的现象。在实际的公路桥梁施工中,软化现象的出现会极大的降低土体本身的原有强度,同时也极大的增加了周围土体的负担,致使破坏大范围的传播。
4、塑性体积应变
由于土体之中存在着较大的空隙,通过在土体的各个方向施加不同的压力,致使土颗粒错位以及相对位置的调整,即使在荷载撤销后也无法恢复到原来的体积,即存在着不可复原的塑性体积应变特点。
三、公路桥梁施工中软土地基施工技术
1、表层排水法
在施工过程中,对于表层粘性土,为了提高固结性,增强土壤的稳定性,改善地基的压缩性能,提高地基的强度,可以为表层土中加入添加剂等物质。在软土地基上铺设砂垫层具有良好的效果,因为它不仅具有上部排水层的功效,也能够发挥地下排水层的功效,为施工机械创造良好的通行条件。如果地基土层分布不均匀,发生侧向或者沉降变位,就有必要采用敷垫材料来减少侧向或者沉降变位。为机械通行创造良好的条件,提高地基的支撑能力。在敷垫材料的选择上,应该根据填土荷载大小、地层表层强度来选择。
2、粉喷桩加固处理法
该方法也是软土地基处理中比较常用的一种方法,其具体操作方法如下。首先要清除路基上面的障碍,保持场地的清洁和平整,如果施工场地比较混乱,无法满足机械的通行要求,应该铺设碎石或者砂土垫层。对于低洼的场地,为了提高路基的稳定性,满足公路桥梁施工的要求,有必要采用回填粘性土的方法。此外,在进行粉喷桩施工之前,还应该做好相关的准备工作。例如工程地质报告、土工试验报告、高程测量资料和数据表、粉喷桩设计桩位图等等,只有在对这些资料进行全面了解和掌握的基础上,才能更好的对软土地基进行处理,才能提高该处理方法的效果。就粉喷桩施工工艺来说,它是根据设计要求,通过进行实测和配比所得到的。通过试桩来确定各项参数,为施工做好准备。
3、排水固结法
软土地基的含水量大,因此对软土进行处理的一项重要工作就是排水,以增强地基的强度,满足施工的要求。排水固结法所利用的是地基排水的固结特征,在施工之前,要对地基进行加荷预压,从而加固地基的强度,满足公路桥梁工程建设的要求。为了使地基更好的排水固结,在粘性土地基中要设计垂直的排水柱,以增强土壤的抗剪强度。在工程建设过程中,采用深层复合地基加固和深层排水固结,可以使软土地基的承载能力显著提高。值得注意的是,一般排水固结法不单独使用,为了提高对软土地基的处理效果,常常和缓速填土法或者加载法共同使用。根据实际工作经验,在均质粘土地质中使用排水固结法的效果比较好,而在泥炭质地基中使用的效果相对要差一些。
4、加载法
该方法预先促进软土地基的沉降,从而使得地基的强度得以提高,并防止填土路面沉降被破坏。在施工实践中,地基固结沉降方法主要是,减少间隙水压提高效应力法以及地基增加总压法。前者主要依靠大气的压力加载,并促进固结。后者主要是利用荷载式填土进行加载。对于降低地下水法来说,其适用范围有限,主要适用于上部和中间有砂层的地基。在施工过程中,为了降低地下水位,避免对周围环境造成不利影响,在施工区间常常打入钢板来围护。在使用填土加载法的时候,由于该方法与自沉时间、载荷重量有着密切的联系,它的目的是控制路面铺装完残余的沉降量,如果加载的重量过大,难以保证地基的稳定,应该考虑缓速加载法的使用。此外,在施工中还应该做好全面动态观测工作,以确定预载后的残余沉降量,避免对地基造成破坏。
5、挤密法
挤密法也是施工中运用得比较广泛的软土地基处理方法,它是通过利用挤密桩间土,将桩孔用灰土或者素土分层密实夯填。由于使用的土质类型不一样,其方法略有差异,使用素土的称为土桩挤密法,使用灰土的称为灰土桩挤密法。该方法主要适用于厚度大的填土地基以及湿陷性黄土,使用方便,能够就地取材,并可以进行深层挤密和原位处理。石灰桩法采用人工地基和机械地基成孔方式,并灌入一定量的火山灰、炉渣、粉煤灰等等,通过夯实和振密,从而形成桩体。砂石桩法通过利用冲击和振动的方法,在软土地基中成孔,并填入砂、碎石、卵石、砾石等等,该方法能够形成大直径密实砂石桩体,在软土地基处理中具有良好的效果。
结束语
桥梁施工中软土地基的施工是桥梁工程中的关键所在。在软土地基施工中,施工人员应该充分了解软土结构,针对不同的软土地基选择不同的应对方案,充分保证软土地基的稳定性。只有这样,才能为桥梁的使用寿命和桥梁质量提供保证。
参考文献
[1]杜成龙.公路桥梁施工中软土地基施工技术分析[J].中国高新技术企业,2012,(21):82-83.
[2]代红雨.公路桥梁施工中软土地基施工技术[J].交通世界(建养.机械),2012,(11):118-119.
[3]李西峰.谈桥梁工程中软土地基的处置措施[J].中华民居(下旬刊),2012,(12):306-307.
关键词:桥梁施工;软土地基;施工技术
中图分类号:U445文献标识码: A
引言
一般来说,软土指的是具有高压缩性的土质,而由这种土质构成的地基就是软土地基。软土地基在较大的外载荷作用下会出现压缩现象,于是基于这种软土地基的桥梁就会出现沉降以及基础失稳。我国东部沿海地区广泛分布着软土,而这些区域正是我国经济发达、交通繁荣的地区,有巨大的桥梁建设需求。因此,重视桥梁施工中的软土地基施工技术,对于桥梁建筑行业的发展以及我国的交通、经济建设都是有重要意义的。
一、软土的工程特性
1、含水量高,渗透性小
软土是通过多年沉淀形成的土质。含水量高达37%~72%,基本可以说是属于流动土质,而且经过实验,证明软土的渗透性非常小。于是以软土为地基的结构,本身含水量就很高,又很难渗透,这就为地基的排水工作增加了难度。
2、抗剪强度低
软土土质松软,这样的土质很难抵抗剪应力的作用。而抗剪强度低的特点就决定了这样的地基在承受较大载荷处的沉降比较明显,而相对载荷较小的地方沉降程度也较低,于是就会导致路面形成裂缝等情况。
3、明显的结构性
由于软土的形成方式,使得软土拥有比较明显的结构,这样的结构一旦受到局部破坏,就可能影响到整个软土结构,导致整个结构成为流动状态。因此,在施工过程中应该重点注意不要过分扰动软土。
二、软土地基变形特征及其作用因素
软土地基在公路建设中极为普遍,一般高等级的公路要填筑一定高度的路堤,即实现了对洪涝灾害的预防,同时也可以在一定程度上满足线性顺直以及结构物通畅的需求。在软土地基中,应力的狀态会随着路堤承载力而变化,从而引发地基的变形甚至损坏,常见的表现为路基的下沉。软土体的应变与应力的关系一般是在大量的试验报告中整理出来的,土体的变化大致有以下几点特性。
1、各向异性
由于地基软土一般是由成层沉积累计而成的,并且层状之间的性质差异较大,但是每一层的软土性质还算均匀,为此在水平方向通常表现为各向同性。在垂直方向,由于重力的变化以及固结时间作用,致使软土的参数有所不同,为此在竖直的方向成各向异性。
2、非线性以及非弹性
混凝土以及金属在收到轴向的压力时,在压力开始增加的一段时间内,材料属于弹性变化状态,应力与应变近乎线性关系;但是当应力值达到一定临界状态时,应力与应变的关系转变为曲线,同时存在弹性形变以及塑性形变。软土也有类似的性质,只是开始阶段的线性关系更为短暂,而非线性表现的更为明显。总之,非线性以及非弹性是软土变形的主要特点,并且在各种的应力状态中都有塑性变形。
3、硬化与软化
在三轴中得到的软土样的轴向应力与应变的曲线关系基本上可以分为两种状态:硬化与软化。硬化即应变随着应力的增加而相应的增加,直至曲线遭到破坏;软化即在曲线的某一阶段,出现了应力下降而应变增加的现象。在实际的公路桥梁施工中,软化现象的出现会极大的降低土体本身的原有强度,同时也极大的增加了周围土体的负担,致使破坏大范围的传播。
4、塑性体积应变
由于土体之中存在着较大的空隙,通过在土体的各个方向施加不同的压力,致使土颗粒错位以及相对位置的调整,即使在荷载撤销后也无法恢复到原来的体积,即存在着不可复原的塑性体积应变特点。
三、公路桥梁施工中软土地基施工技术
1、表层排水法
在施工过程中,对于表层粘性土,为了提高固结性,增强土壤的稳定性,改善地基的压缩性能,提高地基的强度,可以为表层土中加入添加剂等物质。在软土地基上铺设砂垫层具有良好的效果,因为它不仅具有上部排水层的功效,也能够发挥地下排水层的功效,为施工机械创造良好的通行条件。如果地基土层分布不均匀,发生侧向或者沉降变位,就有必要采用敷垫材料来减少侧向或者沉降变位。为机械通行创造良好的条件,提高地基的支撑能力。在敷垫材料的选择上,应该根据填土荷载大小、地层表层强度来选择。
2、粉喷桩加固处理法
该方法也是软土地基处理中比较常用的一种方法,其具体操作方法如下。首先要清除路基上面的障碍,保持场地的清洁和平整,如果施工场地比较混乱,无法满足机械的通行要求,应该铺设碎石或者砂土垫层。对于低洼的场地,为了提高路基的稳定性,满足公路桥梁施工的要求,有必要采用回填粘性土的方法。此外,在进行粉喷桩施工之前,还应该做好相关的准备工作。例如工程地质报告、土工试验报告、高程测量资料和数据表、粉喷桩设计桩位图等等,只有在对这些资料进行全面了解和掌握的基础上,才能更好的对软土地基进行处理,才能提高该处理方法的效果。就粉喷桩施工工艺来说,它是根据设计要求,通过进行实测和配比所得到的。通过试桩来确定各项参数,为施工做好准备。
3、排水固结法
软土地基的含水量大,因此对软土进行处理的一项重要工作就是排水,以增强地基的强度,满足施工的要求。排水固结法所利用的是地基排水的固结特征,在施工之前,要对地基进行加荷预压,从而加固地基的强度,满足公路桥梁工程建设的要求。为了使地基更好的排水固结,在粘性土地基中要设计垂直的排水柱,以增强土壤的抗剪强度。在工程建设过程中,采用深层复合地基加固和深层排水固结,可以使软土地基的承载能力显著提高。值得注意的是,一般排水固结法不单独使用,为了提高对软土地基的处理效果,常常和缓速填土法或者加载法共同使用。根据实际工作经验,在均质粘土地质中使用排水固结法的效果比较好,而在泥炭质地基中使用的效果相对要差一些。
4、加载法
该方法预先促进软土地基的沉降,从而使得地基的强度得以提高,并防止填土路面沉降被破坏。在施工实践中,地基固结沉降方法主要是,减少间隙水压提高效应力法以及地基增加总压法。前者主要依靠大气的压力加载,并促进固结。后者主要是利用荷载式填土进行加载。对于降低地下水法来说,其适用范围有限,主要适用于上部和中间有砂层的地基。在施工过程中,为了降低地下水位,避免对周围环境造成不利影响,在施工区间常常打入钢板来围护。在使用填土加载法的时候,由于该方法与自沉时间、载荷重量有着密切的联系,它的目的是控制路面铺装完残余的沉降量,如果加载的重量过大,难以保证地基的稳定,应该考虑缓速加载法的使用。此外,在施工中还应该做好全面动态观测工作,以确定预载后的残余沉降量,避免对地基造成破坏。
5、挤密法
挤密法也是施工中运用得比较广泛的软土地基处理方法,它是通过利用挤密桩间土,将桩孔用灰土或者素土分层密实夯填。由于使用的土质类型不一样,其方法略有差异,使用素土的称为土桩挤密法,使用灰土的称为灰土桩挤密法。该方法主要适用于厚度大的填土地基以及湿陷性黄土,使用方便,能够就地取材,并可以进行深层挤密和原位处理。石灰桩法采用人工地基和机械地基成孔方式,并灌入一定量的火山灰、炉渣、粉煤灰等等,通过夯实和振密,从而形成桩体。砂石桩法通过利用冲击和振动的方法,在软土地基中成孔,并填入砂、碎石、卵石、砾石等等,该方法能够形成大直径密实砂石桩体,在软土地基处理中具有良好的效果。
结束语
桥梁施工中软土地基的施工是桥梁工程中的关键所在。在软土地基施工中,施工人员应该充分了解软土结构,针对不同的软土地基选择不同的应对方案,充分保证软土地基的稳定性。只有这样,才能为桥梁的使用寿命和桥梁质量提供保证。
参考文献
[1]杜成龙.公路桥梁施工中软土地基施工技术分析[J].中国高新技术企业,2012,(21):82-83.
[2]代红雨.公路桥梁施工中软土地基施工技术[J].交通世界(建养.机械),2012,(11):118-119.
[3]李西峰.谈桥梁工程中软土地基的处置措施[J].中华民居(下旬刊),2012,(12):306-307.