(四川川交路橋有限責任公司 四川 廣漢 618300)
探析公路橋梁施工中的軟弱地基處理方法及應對措施
徐 萌
(四川川交路橋有限責任公司 四川 廣漢 618300)
當前公路橋梁的交通設施建設日趨增多,在其施工過程中軟弱地基因其低承載、高壓縮、大孔隙、不穩(wěn)定、難處理的通性,已經(jīng)成為公路、橋梁等工程建設過程中的普遍遇到工程技術難題。在公路橋梁工程的軟土地基進行設計與施工時,必須從地基、結構、施工、使用等各方面綜合全面地考慮,采取合理適用的地基處理方法,提高地基承載力,減小不均勻沉降,保證公路橋梁的安全和正常使用。本文簡述了軟土地基的基本特性,對公路橋梁建筑施工中的軟弱地基的應對措施以及軟土地基常用的處理方法進行了探討分析。
公路橋梁;軟弱地基;特性;應對措施;處理方法
隨著我們橋梁道路事業(yè)的發(fā)展,我們更加需要加強對軟土地基處理方法的重視,一旦軟土地基處理不當,往往就會導致道路不均勻沉降,甚至會破壞路基。隨著社會的進步,科技的發(fā)展,很多新材料、新技術都被應用到了橋梁路建上面,如果想要有效的處理好軟土地基,就必須根據(jù)實際情況找到最優(yōu)方法,這樣才能夠達到預期的效果。
軟土在我國分布很廣,軟弱地基因其低承載、高壓縮、大孔隙、不穩(wěn)定、難處理的通性,當?shù)鼗谏喜亢奢d作用下,產(chǎn)生嚴重沉降或者不均勻沉降時,使得公路橋梁發(fā)生整體傾斜,甚至基礎斷裂。因此加強對軟弱地基的處理,對我國交通建設具有重要意義。根據(jù)我國《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021--2002)中的定義,凡天然孔隙比大于1.0,且天然含水量大于液限的細粒土為軟土,包括淤泥、淤泥質土、泥炭、泥炭質土。
1.1低承載力
軟土地基抗剪強度很低,天然地基承載力一般不大于60KPa,不排水抗剪強度一般小于30KPa,未經(jīng)處理加固,通常無法滿足承載要求,處理加固不善,往往由于地基承載力不夠造成建筑倒坍、結構破壞等質量事故。
1.2滲透性差,處理難
軟土具有親水性,滲透性很差(滲透系數(shù)約在10-7~10-9cm/s 之間,水平方向約在10-4~10-5cm/s 左右;),土體中得水分大部分與固體顆粒形成結合水,內部水分很難排除,因此夯實、擠密、排水、膠結等通常的加固原理很難對其產(chǎn)生本質性的工程性能改良。
1.3大孔隙比
由于其形成條件和土體顆粒組成的內在特性,軟土土體顆粒之間空隙很大,天然空隙比通常大于1,土體含水量通常處于飽和狀態(tài),天然含水量接近或大于液限。
1.4高壓縮性
軟土由于孔隙比大,土體顆粒間結構不連續(xù),而具有高壓縮性的特點,壓縮系數(shù)一般在0.5~2.0MPa-1 之間,有的可達2.3MPa-1;。軟土地基固結周期長,承載后變形大,長期不能穩(wěn)定,容易造成地面大面積下沉、基礎底板不均勻沉降,梁柱等結構件開裂等問題,從而影響正常使用性能,進而造成建筑結構破壞等。
1.5高靈敏度、不穩(wěn)定
軟土結構非常靈敏,易于破壞,其靈敏度在3~16 之間,受到擾動(振動、攪拌等)后,強度顯著降低,且很難恢復。同時軟土具有流變性,變形持續(xù)發(fā)生,沉降穩(wěn)定歷時長,一些深厚的軟土沉降持續(xù)數(shù)年甚至數(shù)十年之久。
軟土地基強度低、壓縮性較高,加載變形大,沉降穩(wěn)定周期長;即便采取了地基處理措施,使得地基承載力滿足要求,也極易因變形過大而影響正常使用功能,同時也可能因不均勻沉降造成柱傾覆或折斷坍塌等危害。因此在軟土地基上進行工程建設活動時,除了采取合理適用的地基處理方法外,還須在結構設計以及施工中采取科學合理的應對措施。
2.1結構措施
(1)選用筏板基礎或箱形基礎,提高基礎的剛度和整體性,減小基底附加壓力,減小不均勻沉降。(2)充分利用表層硬土,合理設置基礎深度,采用淺埋基礎方案,避免上部硬土層被刺穿破壞,盡量降低下部軟土的附加應力。
2.2設計措施
(1)設計應力求體形簡單、荷載均勻,過長或復雜的結構,應設變形縫。(2)注意減小荷載和軟土地基的附加應力。
2.3施工措施
(1)合理安排施工順序,一般應先施工高度大、重量重的部分,后施工高度低和重量輕的部分,并盡可能加大兩者間的時間問隔,以減少部分差異沉降。(2)控制施工速度和加載速率不要太快,使地基逐漸固結,強度逐漸提高,這樣可使地基土不發(fā)生流塑擠出,避免建筑物產(chǎn)生局部破壞或傾斜。(3)基槽開挖時預留約20 cm 厚的保護層,避免擾動土體而破壞土的結構。若已被擾動,應挖去擾動部分,用砂、碎石回填處理。
基于軟土物理性能及其工程特性的特殊性,常規(guī)的地基處理方法及通常的加固原理很難對其工程性能產(chǎn)生本質性的改良,即便是目前最為適用的預壓固結法在處理效果上也有一定局限,而且單一、常規(guī)的處理方法也無法達到理想效果。同時,受場地條件、地層分布、軟土成因、施工方法、工程的特點等諸多因素影響,軟土地基處理要結合工程實際,因地制宜,針對具體情況采取合理適用的治理方法和應對措施。下面就一些常用的軟土地基處理方法及其適用性進行介紹。
3.1表層加固法
對于軟土地基之上覆蓋有一定厚度的較好地層時,可通過各種常規(guī)地基處理方法進一步加固上部土層,使其形成硬殼層;也可對表層的軟土進行在一定深度的換填、擠淤、灰土拌合等方法進行表層加固。表層加固通過大幅提高表層土體的整體強度和承載力,減小荷載影響的深度,以滿足使用要求,對沉降變形沒有嚴格要求的簡單建筑物比較適用。
3.2預壓排水固結
通常有真空預壓、堆載預壓、真空-堆載聯(lián)合預壓等方法,通過在軟土地基上施加荷載,使軟土地基逐漸排水固結,預先完成變形沉降,并提高土體強度。本法適用于深厚的淤泥、淤泥質土等軟土地基,能對軟土地基工程特性進行整體性的改良,但承載力提升有限,在工后沉降變形控制方面比較有利。
3.3換填、置換
常見的處理方法有直接將軟土挖出,采用級配砂石、粉煤灰、二灰土、水泥拌合土等進行分層碾壓回填,也有強夯置換、動力擠淤等方法。本法適用于厚度不大、下部有較好地基持力層的淺層軟土地基處理,同時也可用于開挖后局部的軟弱地基處理,尤其是工程體量不大時,該法簡單方便、高效快捷。
3.4置換加強--復合地基
通常采用的地基處理方法有水泥攪拌樁、旋噴樁、夯擴碎石樁等,通過在軟弱地基中植入強度、承載力遠高于軟土的加強樁體,形成復合地基以達到改善地基強度的目的。該法適用于軟土厚度較大的淺層軟土地基處理,但隨著軟土厚度的增加,處理效果也越來越不理想,而且造價也比較高昂,不太經(jīng)濟。該法能大幅提高地基承載力,對于對變形沉降控制不太嚴格的簡單工程,比較適用。
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TU75
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1007-6344(2017)06-0251-02
朱紅九 生日期:1969年1月8日 性別:男 籍貫:山東省濟寧市泗水縣 職稱:中級職稱 研究方向:工民建施工管理