浅探公路桥梁软基的施工技术及处理方法

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  摘要:随着交通建设现代化进程的加快,高等级的公路桥梁逐渐涌现,交通运输业的日益繁荣大大增加了车流量,这一现实情况意味着对公路桥梁路基路面的质量标准有更高的要求,要求在加快发展和建设公路桥梁的同时,加大监管公路桥梁路基路面施工项目的力度,提高施工项目的技术水平,保证公路桥梁项目的工程质量,以更好服务于现代交通运输业。针对我国公路桥梁软基的施工技术及处理方法进行深入的研究和探讨。
  关键词:公路桥梁;软基;施工技术;处理方法
  中图分类号:U41文献标识码: A
  引言
  软土地基处理由于强度低、压缩性大、含水量高、变形稳定所需时间长和透水性差,软土一般不能直接作为天然地基使用,需对软土进行加固处理。选用合理的软土地基处理方式,不仅关系工程的投资,而且将直接影响到道路的使用性能和工程质量。无论采用何种软土地基处理方式,处理后的地基一定要满足强度、动力稳定性、变形和透水性要求,以便减小道路路基在荷载作用下引起的沉降或不均匀沉降。
  一、公路桥梁软基的概念及特点及施工中软土地基现状
  1、软基的概念及特点
  软基主要是指由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、空隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成,地下水位高,其上面的填方及構造物稳定性差且发生沉降的路基。一般来讲,公路软基应该只淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成。冲填土是人工填土之一,它是在疏浚江河航道或从河底取土时用泥浆泵将已经装在泥驳船上的泥砂,直接或者再用定量的水加以混合成一定浓度的泥浆,通过输泥管送到四周筑有围堤并设有排水挡板的填土区内,经沉淀排水后而成。冲填土有别于素土回填,它具有一定的规律性。其工程性质与冲填土料、冲填方法、冲填过程以及冲填完成后的排水固结条件、冲填区域的原始地貌和冲填龄期等等因素有关。软土一般是指在静水和缓慢流水环境中沉积,以黏粒为主并伴有微生物作用的近代沉积物。软土是一种呈现软塑到流塑状态,其外观以灰色为主的细土粒,如淤泥和淤泥质土、泥炭土和沼泽土,以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土等。而其中淤泥和淤泥质土是软土的主要类型。
  2、公路桥梁施工中软土地基现状
  浅层的降水和深层的抽汲地下水会导致附近建筑物的沉降开裂和大面积地面沉降。当出现整体沉降大量差异的时候就会导致建筑物的功能受到损害,这是因为软土的土层薄厚不均匀、分布不一致和载荷偏心导致的沉降不均;相邻的建筑物太近或者建筑物的载荷差异太大都会导致建筑物的倾斜。公路桥梁工程比其他的工程有更多的特殊要求,地基是公路桥梁的基层结构,同时它的牢固性也直接影响着公路桥梁性能的发挥。因此,施工现场的工作人员要了解和掌握沉降发生的各种因素,采取合理、有效的措施最大限度地降低沉降问题的影响程度。
  二、公路桥梁软基的施工中存在的问题 
  1、桥头引道过渡段结构的布局不周密
  桥头引道路基工程作业中,粗粒料填筑法、加筋土法,以及钢筋混凝土过渡板等方法,都是几种常用的过渡段工程的处置措施。通过整体强度的提高,路桥间的刚度变化降低,沉降不均匀的现象有所减轻,从而使路桥间的连接更加结实平稳,要减少并要杜绝桥头跳车现象。根据公路工程施工建设,搭板结构是桥头引道过渡段最常采用的方案。但是这种方案的弊端是断板现象较为普遍,桥头跳车现象依然存在,而搭板结构要进一步地改善才是。
  2、桥台台背路基压实度不合格
  在公路建设中,基本上所有桥梁、明涵和通道等都需要进行台背填土处治。然而,由于施工过程中的用料、机械、顺序、经验和施工作业面等工程管理因素的影响,而导致桥台台背填土压实度普遍不能达到最初的技术设计要求,这也成为导致公路桥梁过渡段软基路面发生不均匀沉降的基本因素之一。
  3、施工队伍的生产意识问题
  施工队伍作为工程的施工和建筑的主体,对于各种施工因素起着主观能动的作用,这也确定了其在桥梁工程的施工中的重要作用。首先要不断提高施工队伍对施工质量的正确认识.明确桥梁工程的安全可靠运行的重要性,其次要全面提高施工队伍的专业素质,因为严格的执行各项工程前施工标准是工程质量合格保证。再次要切实加强领导者对施工质量的认识。然而在实践中我们发现,当前的一些施工单位中由于领导本身缺乏质量意识.只抓进度、抓生产.一味地缩短工期时间,往往忽视了对质量的要求,就会缺乏在施工质量上的责任感,更有甚者会违犯操作的相关规定,致使不可挽回的巨大损失。
  三、公路桥梁软基的施工技术
  1、表层排水技术
  对于土质比较好,但是由于含水量太大而造成的软基,在进行填土以前,应当在公路的表面开挖出一道沟槽,并且排除相应的地表水,与此同时,应当不断降低地基中表层所具有的含水率,并且确保施工机械能够更好地通行。为更好地发挥出所开挖出来的沟槽在公路施工过程中实现盲沟之成效,应当回填一些透水性能比较好的砂砾或者碎石。
  2、砂垫层技术
  在公路地基上部的软土层十分薄而且含水量比较大的时候,应当在软土的地基之上铺设0.5-1.2m左右高度的一个砂垫层。如此一来,就能实现固结软土层的目的,进而让砂垫层产生上部排水层的作用。在此基础上,填土当中的地下排水层确定为砂垫层,降低了填土内的水位。为此,要运用机械施工来加以设计。在明确砂垫层的厚度时,应当考虑到机械所具有的重量,轮胎与地面进行接触时所产生的压力以及软土地基表层的强度等等。在十分软的地基上,如果只是用砂垫层来保障大型施工机械之运行,一般都需要设置比较厚的砂垫层。由于这一做法并不经济,因此往往和表层排水或者铺垫材料等技术一起使用。填土的面积比较大,而且排水的距离比较长。估计当出现多处地下水渗出的情况下,如果只是用山砂来作为砂垫层,就难以得到比较充分的排水成效。因此,要通过设置盲沟的形式来进行施工,而砂垫层当中的排水距离应当尽量短而不应当过长。在施工砂垫层的过程中,应当设置放样板。在摊铺作业的过程中,一般应当运用自卸汽车和推土机进行共同操作,要尽量做到均匀一致。用透水性差的粉土进行填料之时,坡脚附近部位的砂垫层如果被土覆盖了之后,就有可能会阻碍侧向位置的排水,所以,对于砂垫层端部一定要进行比较妥善的处理。
  3、水泥粉煤灰碎石桩技术
  水泥粉煤灰碎石桩复合地基中的粘结强度可谓是复合地基的主要代表,但是目前大多应用于高层建筑建设之中的基础性处理,而在公路工程当中的运用一般来说还比较少。水泥粉煤灰碎石桩主要是由水泥、粉煤灰、碎石以及石屑加上水,通过拌和而形成的一种高粘结强度的桩,并且与桩间土垫层共同建立起来复合型地基。水泥粉煤灰碎石桩的复合地基能够运用褥垫层和路基进行联结。不管桩端是落在一般的土层,还是落到坚硬的土层上,都能确保桩间土能够始终参与到工作之中。
  四、公路桥梁软基的处理方法
  1、深层密实法
  深层密实加固软土是指采用爆破、夯击、挤压和振动等方法,对松软地基土进行振密和挤密。它与浅层加固(如机械碾压和重锤夯实)方法的不同点:不但在与其使用的施工机具不同,更为重要的事它可使地基土在较大深度范围得以密实。
  2、管桩加固法
  现场灌注钢筋混凝土管桩是目前国内桩基工程中最新出现的桩型,通过现浇混凝土薄壁管桩机和大直径长螺旋现浇薄壁简桩钻机制成的管桩,通过桩筒的内壁与土体的结合,增加了整桩和土体的摩阻力.从而使单桩的承载力得到提高。具承载力高,耐久性好,成桩质量可靠.施工快功效性也高,经济性好,适用土层广泛并具有环保意义等优点。
  3、管桩挤密加固深层搅拌法
  深層搅拌法是使用特制的搅拌机械.以水泥、石灰等材料为固化剂,在土层中强行与软土搅拌使软土硬结咸水泥(或石灰)土桩体或连成地下桩排,使之成为具有整体性和一定强度的复地基。深层搅拌法目前分“干法的粉喷桩法和“湿法”的旋喷注浆法。深层搅拌法主要适用于原料堆场、码头岸壁、高等级公路地基加固以及地下基坑的挡土结构。
  4、深层挤密法
  就是用工程建设中利用土层中成孔时对周围土体产生的挤压力使路基深层达到压实的方法。软基深层挤密的常见方法主要有:振冲挤密、打工具管挤密和爆破挤密。按照填充料的不同又分为碎石桩挤密、砂桩挤密、石灰桩挤密、土桩河灰土桩挤密。
  5、表面压实法
  软基的表面压实上,有以下两种情况:一是粘性土的不饱和性,对待于不饱和性粘性土时,应该选取回填法,也能在其中添加石灰、水泥等材料,然后不断反复碾压,增大它的密实度。二是软土的饱和性,相对于不饱和性粘性土来说,这类型的土壤强度比较低,所以,在进行碾压前,可以适当的在路基的表面放些土或者碎石,这样就可以把软土进行排除。在实施表面压实法时,应该把地基的详细情况了解全面,根据土壤、水分等的不同,选择不同的办法,才能取得更好的效果。
  6、垂直排水法
  垂直排水法是指在地基中设置砂井、袋装砂并、塑料排水板等垂向排水设施,让土体的孔隙水排出,来加速土体固结,提高土的强度,减少沉降。垂直排水法适用于软土层较厚(一般大于10m),特别是当软土层的水平渗透系数大于垂直渗透系数,或者是软土层中有薄层的粉细砂夹层时,最适合采用此方法。如果能配合堆载预压使用则更为理想。换填土法。当软弱土的厚度不是很大时,可将基础底面下处理范围内软弱土层部分或全部挖去,然后分层换填强度较大的砂(碎石、素土、灰土、高炉干渣、粉煤灰)或其他性能稳定、无侵蚀性的材料,并压(夯、振)实至要求的密实度为止,多用于公路构筑物的地基处理。机械碾压、重锤夯实、平板振动可作为压(夯、振)实垫层的不同施工方式,这些施工方法不但可以处理分层回填土,又可加固地基表层土。换填土法的的加固原理是据土中附加应力分布规律,让垫层承受上部较大的应力,软弱层承担较小的应力,以满足设计对地基的要求。换填法是一种经济高效的浅屡地基处理方法,可用于单独的基坑、基槽、公路路基底,也可用于满堂式置换,例某大桥,桥基土上部为2.0-2.8m的淤泥质土,下部为花岗石风化残积土,采用满堂式置换,挖去上部2.0-2.8m的淤泥土质,回填砂土垫层处理并加以分层振实后采用筏板式基础,承担力特征值取180kPa,大桥建成以后经常使用验证效果理想,达到设计要求。
  7、换填土法
  对于较小厚度的软弱土时,可以把基础底面下的软弱土层全部挖掉,然后进行分层,换填具有较大强度的碎石、灰土、粉煤灰、素土等砂,也可以换填稳定性强、无侵蚀性等其他材料。同时压实至符合需要的密实度。这种方法大部分用于公路构筑物的地基处理。压(夯、振)实垫层的各种不同施工方法有机械碾压、平板振动、重锤夯实等,这些办法不仅能将分层回填土进行妥善处理,而且可以将地基表层土有效给予稳固。换填法属于一种具有高效的经济性的地基处理技术,能用于独立的基坑和基槽,还有公路路基底等。
  8、强夯法
  强夯法是以臣大的夯击能,将石块或碎石夯穿软土层,使之沉底形成桩或墩柱体,与软土形成共同体以达到加固软基的目的,同时,它与垂直排水法一样,也有加速固结沉降的效果。强夯法基本不受地表填土(石)的限制,而且施工工艺简单,所耗费的材料较廉价。它适用于对地基沉降要求高,而且承载力大,软土层厚但下伏有较坚实土层的场地。例如某机场停机坪场地,地质情况为,上部为1-1.5m的素填土、耕植土,其下为6-7.5m的淤泥,淤泥层下部为可塑状的残积粉质黏土层。其处理方法是在软土地基上铺填2-3m厚的块石(块径以10-80m为主),然后定点强夯,夯击完毕后铺垫0.5m厚块石垫层,面夯形成上下两层,下层为强夯块石墩以及墩间软土组成的复合层,上层为夯击密实块石垫层,形成复合地基。
  9、加筋法
  是指在人工填土的路堤或者挡墙内铺设土工合成材料(或钢带、钢条、钢筋混泥土(中)带、尼龙绳等);或在边坡内打入土锚(或土钉、树根桩、碎石桩等)。这种人工复合的土体,可承受抗压、抗拉、抗剪、抗弯作用,借以提高地基承载力、减少沉降和增加地基稳定性。
  结束语
  公路桥梁软基的施工技术及处理方法在桥梁建设的过程中,已发展到了多元化,这使得公路桥梁软基处理的空间得到了更大范围的拓展,即便如此,但人为的一些因素仍然存在,在严格控制施工技术与处理方法的基础上,对施工技术进行不断地探究与改进,相信会使公路桥梁软基病害迅速减少,并最终逐步消除,这对公路桥梁及公路工程建设的质的发展具有重大的意义。
  参考文献
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