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摘要:近年来,随着我国经济的不断发展,我国公路桥梁工程建设也得到了蓬勃的发展,相应地,工程施工工艺不断提高,尤其是在软土地基工程施工方面取得了一定的成績。本文主要对公路桥梁隧道软土地基处理相关问题进行了简要分析。
关键词:公路桥梁隧道;软土地基;施工技术
中图分类号:TU74文献标识码: A
引言:
软土地基具有很大的危害性,其处理的成败直接关系到工程建设的安全和质量,尤其在公路施工中,经常遇到很多特殊地基,最典型、最常见的当属技术软土地基了。软土地基如果处理不好会影响公路使用过程中的通车安全,也会增加交通事故发生的可能性。目前,软土地基处理的方法很多,但是每种处理方法都存在着或多或少的不足和缺点,只有进一步提高软土地基处理的技术,才能有效地克服这些缺点和不足,完善软土地基处理方法,为公路工程建设的质量提供更好的保障。
一、我国公路工程施工中软土地基处理现状及存在的主要问题
1、地基处理方法选择不当
软土地基一般来说都是强度比较低,压缩性比较高,比如素填土、杂填土、淤泥质土、湿陷性黄土等,这些地基土层虽然都属于软弱地基,但是由于形成原因、形成年代、含水量大小、矿物成分等不一样,决定了其处理方法也不一样。但是目前我国很多设计、施工单位在公路工程施工中,在没有对现场实际情况进行测量、调查,没有掌握软土地基实际情况的前提下就选择一种地基处理方法,这样不仅贻误工期,浪费资金,还影响地基处理效果。
2、施工设备落后
我国领土幅员辽阔,地质条件复杂多变,多年来针对如此复杂的地基问题,在广大岩土工作人员的努力下,我国软土地基处理技术取得了十足的进步,施工设备也接近世界领先水平,但是还是存在一些不足,比如有些施工设备不能针对软土地基的实际情况有效工作,使得一些公路工程的软土地基处理效果差强人意,最终引发公路工程发生破坏。
3、施工单位资质能力参差不齐
软土地基处理效果的好坏不仅和设计单位所选择的处理方案有关,很大程度上还取决于施工单位的施工能力,然而近些年来由于相关监督部门管理力度不够,导致很多资质条件达不到相关要求的施工单位进行公路工程软土地基的施工,在施工过程中施工单位为追求经济利润与工期进度,没有按照相关规范、标准施工,从而出现很多施工质量和安全事故。
4、工程质量监督管理不到位
目前我国许多管理、监督部门,缺乏责任心,对于公路工程软土地基的施工过程没有进行有效的监督和管理,对于施工单位的操作施工过程总是走走过场,对于一些施工质量和安全隐患没有及时发现。
二、公路桥梁隧道软土地基处理对策
1、超前预支护和超前预加固
超前支护是在隧道开挖之前进行的支护,其支护方式多种多样,主要包括了超前预支护以及超前预加固两方面内容。超前预支护主要包括管棚加固法、超前小导管加固法、超前锚杆法、掌子面喷射混凝土封闭法以及抗滑桩等,而超前预加固主要指的是超前预注浆,包括地表注浆和洞内超前钻孔注浆。
(1)超前预支护
①管棚法
按照设计将钢管安装在已钻好的空洞中,沿着隧道的轮廓外排列成钢管棚,并对钢管内部进行注浆处理,使其与型钢钢架构成预支护系统,从而承担周围岩石的压力。这种方法在地质松软且不完整的地层上经常使用且效果明显,支护强力较大,能同时增加土体的横向拱作用、纵向梁作用以及周岩的稳定性。
②超前小导管法
沿桥梁隧道纵向在拱上部开挖轮廓线外相应范围内向前上方或沿着隧道横向在拱脚附近向下方倾斜一定角度的密排注浆花管道,注浆花管的外露端的钢支撑可有可无,其作用类似于管棚,也能起到注浆防水的作用。
③超前锚杆法
此法又称为斜锚杆法,通常用于浅埋松散的破碎地层,是沿着隧道纵平面方向在拱上部开挖轮廓线外相应距离之内向前上方或沿隧道水平方向在拱脚附近向下方倾斜一定外插角的密排砂浆锚杆。在洞口施工中起着插板、提高稳定系数的作用。
④掌子面喷射混凝土封闭法
此法通常用于隧道洞口岩石稳定性较差或岩层含水量较多的情况,可通过喷射混凝土使掌子面暂时密封,防止岩体因为过度风化而造成的坍塌。此外,还可以在掌子面形成一层较薄的暂时性的支护层,保证掌子面的稳定性。另一方面,在混凝土喷射之前,可以通过封闭掌子面作止浆墙,保证浆液深入岩缝的深度,从而使浆液充分与岩石体融合,以提高灌注成效。
(2)超前预加固
①地表注浆
此法通常在地质先天条件较差的地区使用,如砂性土质、孔隙较大的土质等,一般不适用于粘土土质中,且浆液的选择应该与周围岩石的性质相适应。通过地表注浆可以增强围岩的稳固性。将带孔的钢管安置于围岩中,再向密排花管中注入浆液,使浆液与岩层紧密结合,可增强围岩的承压能力。
②洞内钻孔注浆
洞内钻孔注浆是利用配套的注浆机具设备将具有填充和凝胶性能的浆液材料压入需要加固的地层中,经过凝胶硬化作用后充填和堵塞地层中的缝隙,以减小注浆区地层渗水系数及隧道开挖时的渗漏水量,并能固结软弱和松散岩体,使围岩强度和自稳能力得到提高。
2、软土地基挤密压实法
(1)石灰填塞压实法
国外公路桥梁隧道施工中使用较广的是石灰填塞压实法,相关技术于20世纪70年代在我国广泛使用并取得了较好的实际施工效果。其主要原理是利用石灰等材料的强吸水性能,石灰吸水后发生膨胀反应,加上路面的挤压处理能有效地增加软土层地基的实际强度,以提升公路地基的承重能力。上述方法主要适用于软土层含水量较高的公路桥梁隧道施工环境,其软土层一般由黄土、素填土以及杂填土构成,使用石灰填塞方法可有效地减少软土层水分和缩短实际工期。
(2)强夯土软土地基处理法
主要施工步骤为将软土地基进行反复压实和捶打,使用压路机和夯实机械对软土地基进行压实处理,此方法能有效地减少软地基内部材料缝隙以及提升路面材料的整体坚实度。该技术于20世纪70年代被引入我国,在天津、山西、湖北等地区的实际公路桥梁隧道施工中取得了较好的效果。此方法的优势在于实际施工成本较低,但不适用于黏性和含水量较大的软土层施工中。实际的夯实效果与实际施工的软土层内部土质性质有较大关系。另外,在夯实过程中要考虑到软土层的水分渗透能力,需要预先设计相应的排水装置。
3、软土地基垫层法
在公路桥梁隧道施工过程中,使用沙石材料将路堤底部铺满,这样能有效地提升路面地基的整体承重能力,减小里面出现沉降的几率,并能有效提升软土层的实际排水能力,还能有利于路基整体刚度的调整,避免路面出现开裂和沉降。一般使用的垫层材料为沙石和碎石材料以及素土材料等,一般铺设厚度在0.6~1.0m之间,能有效地加固软土层地基,并加强地基的排水能力。
4、换填法
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,避免对公路工程施工进度的耽误。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。
5、高压喷射注浆法
高压喷射法是使用钻孔机进行施工,操作方便,施工简单,处理成本较低,与其他处理方法相比,有其自身的优势,在实际的公路工程建设施工中经常被采用,取得了明显的效果,在很大程度上改善了软土地基的不利方面。但是,高压喷射注浆法也不是对每种软土地基都适用,有些比较特殊的软土地基使用这种方法效果不是很明显,在公路工程软土地基处理方式的选择上一定要根据实际的需要进行正确选择,才能提高处理效果,改善软土地基。高压喷射注浆处理方法的施工就是采用钻机钻入地基的底层,软土地基的浆液从注浆管道喷出来,这样不断地重复,使得软土地基的土体得到了改变,进而在各种外力的作用下土体重新排列组合。高压喷射注浆适宜在软土地基的含水量比较大的情况下采用,因为采用的是钻机施工,湿度和含水量太低,钻机没法钻入地基的底层,也就无法喷浆。
结束语
公路桥梁隧道的建设是我国公路运输业建设的重点项目之一,而公路桥梁隧道软地基的施工则是公路隧道建设的关键所在。软土地基处理的有效前提就是认真进行实地考察和分析,全面地了解工程所在地的地质特征,弄清软土地基形成的根本原因,只有这样才能选择最直接、最有效的处理措施,也是提高软土地基处理效果的基础。
参考文献
[1]田烈程.路桥工程软土地基施工探析[J].中国高新技术企业,2010.
[2]谢斌奇.分析公路施工软土地基处理几种常见的方法[J].四川建材,2010.
[3]杨勇.浅议公路施工中的软土地基处理技术[J].科技与企业,2012.
关键词:公路桥梁隧道;软土地基;施工技术
中图分类号:TU74文献标识码: A
引言:
软土地基具有很大的危害性,其处理的成败直接关系到工程建设的安全和质量,尤其在公路施工中,经常遇到很多特殊地基,最典型、最常见的当属技术软土地基了。软土地基如果处理不好会影响公路使用过程中的通车安全,也会增加交通事故发生的可能性。目前,软土地基处理的方法很多,但是每种处理方法都存在着或多或少的不足和缺点,只有进一步提高软土地基处理的技术,才能有效地克服这些缺点和不足,完善软土地基处理方法,为公路工程建设的质量提供更好的保障。
一、我国公路工程施工中软土地基处理现状及存在的主要问题
1、地基处理方法选择不当
软土地基一般来说都是强度比较低,压缩性比较高,比如素填土、杂填土、淤泥质土、湿陷性黄土等,这些地基土层虽然都属于软弱地基,但是由于形成原因、形成年代、含水量大小、矿物成分等不一样,决定了其处理方法也不一样。但是目前我国很多设计、施工单位在公路工程施工中,在没有对现场实际情况进行测量、调查,没有掌握软土地基实际情况的前提下就选择一种地基处理方法,这样不仅贻误工期,浪费资金,还影响地基处理效果。
2、施工设备落后
我国领土幅员辽阔,地质条件复杂多变,多年来针对如此复杂的地基问题,在广大岩土工作人员的努力下,我国软土地基处理技术取得了十足的进步,施工设备也接近世界领先水平,但是还是存在一些不足,比如有些施工设备不能针对软土地基的实际情况有效工作,使得一些公路工程的软土地基处理效果差强人意,最终引发公路工程发生破坏。
3、施工单位资质能力参差不齐
软土地基处理效果的好坏不仅和设计单位所选择的处理方案有关,很大程度上还取决于施工单位的施工能力,然而近些年来由于相关监督部门管理力度不够,导致很多资质条件达不到相关要求的施工单位进行公路工程软土地基的施工,在施工过程中施工单位为追求经济利润与工期进度,没有按照相关规范、标准施工,从而出现很多施工质量和安全事故。
4、工程质量监督管理不到位
目前我国许多管理、监督部门,缺乏责任心,对于公路工程软土地基的施工过程没有进行有效的监督和管理,对于施工单位的操作施工过程总是走走过场,对于一些施工质量和安全隐患没有及时发现。
二、公路桥梁隧道软土地基处理对策
1、超前预支护和超前预加固
超前支护是在隧道开挖之前进行的支护,其支护方式多种多样,主要包括了超前预支护以及超前预加固两方面内容。超前预支护主要包括管棚加固法、超前小导管加固法、超前锚杆法、掌子面喷射混凝土封闭法以及抗滑桩等,而超前预加固主要指的是超前预注浆,包括地表注浆和洞内超前钻孔注浆。
(1)超前预支护
①管棚法
按照设计将钢管安装在已钻好的空洞中,沿着隧道的轮廓外排列成钢管棚,并对钢管内部进行注浆处理,使其与型钢钢架构成预支护系统,从而承担周围岩石的压力。这种方法在地质松软且不完整的地层上经常使用且效果明显,支护强力较大,能同时增加土体的横向拱作用、纵向梁作用以及周岩的稳定性。
②超前小导管法
沿桥梁隧道纵向在拱上部开挖轮廓线外相应范围内向前上方或沿着隧道横向在拱脚附近向下方倾斜一定角度的密排注浆花管道,注浆花管的外露端的钢支撑可有可无,其作用类似于管棚,也能起到注浆防水的作用。
③超前锚杆法
此法又称为斜锚杆法,通常用于浅埋松散的破碎地层,是沿着隧道纵平面方向在拱上部开挖轮廓线外相应距离之内向前上方或沿隧道水平方向在拱脚附近向下方倾斜一定外插角的密排砂浆锚杆。在洞口施工中起着插板、提高稳定系数的作用。
④掌子面喷射混凝土封闭法
此法通常用于隧道洞口岩石稳定性较差或岩层含水量较多的情况,可通过喷射混凝土使掌子面暂时密封,防止岩体因为过度风化而造成的坍塌。此外,还可以在掌子面形成一层较薄的暂时性的支护层,保证掌子面的稳定性。另一方面,在混凝土喷射之前,可以通过封闭掌子面作止浆墙,保证浆液深入岩缝的深度,从而使浆液充分与岩石体融合,以提高灌注成效。
(2)超前预加固
①地表注浆
此法通常在地质先天条件较差的地区使用,如砂性土质、孔隙较大的土质等,一般不适用于粘土土质中,且浆液的选择应该与周围岩石的性质相适应。通过地表注浆可以增强围岩的稳固性。将带孔的钢管安置于围岩中,再向密排花管中注入浆液,使浆液与岩层紧密结合,可增强围岩的承压能力。
②洞内钻孔注浆
洞内钻孔注浆是利用配套的注浆机具设备将具有填充和凝胶性能的浆液材料压入需要加固的地层中,经过凝胶硬化作用后充填和堵塞地层中的缝隙,以减小注浆区地层渗水系数及隧道开挖时的渗漏水量,并能固结软弱和松散岩体,使围岩强度和自稳能力得到提高。
2、软土地基挤密压实法
(1)石灰填塞压实法
国外公路桥梁隧道施工中使用较广的是石灰填塞压实法,相关技术于20世纪70年代在我国广泛使用并取得了较好的实际施工效果。其主要原理是利用石灰等材料的强吸水性能,石灰吸水后发生膨胀反应,加上路面的挤压处理能有效地增加软土层地基的实际强度,以提升公路地基的承重能力。上述方法主要适用于软土层含水量较高的公路桥梁隧道施工环境,其软土层一般由黄土、素填土以及杂填土构成,使用石灰填塞方法可有效地减少软土层水分和缩短实际工期。
(2)强夯土软土地基处理法
主要施工步骤为将软土地基进行反复压实和捶打,使用压路机和夯实机械对软土地基进行压实处理,此方法能有效地减少软地基内部材料缝隙以及提升路面材料的整体坚实度。该技术于20世纪70年代被引入我国,在天津、山西、湖北等地区的实际公路桥梁隧道施工中取得了较好的效果。此方法的优势在于实际施工成本较低,但不适用于黏性和含水量较大的软土层施工中。实际的夯实效果与实际施工的软土层内部土质性质有较大关系。另外,在夯实过程中要考虑到软土层的水分渗透能力,需要预先设计相应的排水装置。
3、软土地基垫层法
在公路桥梁隧道施工过程中,使用沙石材料将路堤底部铺满,这样能有效地提升路面地基的整体承重能力,减小里面出现沉降的几率,并能有效提升软土层的实际排水能力,还能有利于路基整体刚度的调整,避免路面出现开裂和沉降。一般使用的垫层材料为沙石和碎石材料以及素土材料等,一般铺设厚度在0.6~1.0m之间,能有效地加固软土层地基,并加强地基的排水能力。
4、换填法
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,避免对公路工程施工进度的耽误。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。
5、高压喷射注浆法
高压喷射法是使用钻孔机进行施工,操作方便,施工简单,处理成本较低,与其他处理方法相比,有其自身的优势,在实际的公路工程建设施工中经常被采用,取得了明显的效果,在很大程度上改善了软土地基的不利方面。但是,高压喷射注浆法也不是对每种软土地基都适用,有些比较特殊的软土地基使用这种方法效果不是很明显,在公路工程软土地基处理方式的选择上一定要根据实际的需要进行正确选择,才能提高处理效果,改善软土地基。高压喷射注浆处理方法的施工就是采用钻机钻入地基的底层,软土地基的浆液从注浆管道喷出来,这样不断地重复,使得软土地基的土体得到了改变,进而在各种外力的作用下土体重新排列组合。高压喷射注浆适宜在软土地基的含水量比较大的情况下采用,因为采用的是钻机施工,湿度和含水量太低,钻机没法钻入地基的底层,也就无法喷浆。
结束语
公路桥梁隧道的建设是我国公路运输业建设的重点项目之一,而公路桥梁隧道软地基的施工则是公路隧道建设的关键所在。软土地基处理的有效前提就是认真进行实地考察和分析,全面地了解工程所在地的地质特征,弄清软土地基形成的根本原因,只有这样才能选择最直接、最有效的处理措施,也是提高软土地基处理效果的基础。
参考文献
[1]田烈程.路桥工程软土地基施工探析[J].中国高新技术企业,2010.
[2]谢斌奇.分析公路施工软土地基处理几种常见的方法[J].四川建材,2010.
[3]杨勇.浅议公路施工中的软土地基处理技术[J].科技与企业,2012.