侯軍年+蔣中陽
摘 要: 排水固結(jié)法作為公路工程軟基處理的重要方式之一,其施工工藝選擇的科學(xué)性、合理性將直接關(guān)系著整個工程的質(zhì)量,關(guān)系到人們的生命安全。為此,本文主要對公路工程軟土路基處理中排水固結(jié)法的原理及施工工藝進(jìn)行了分析與探究。
關(guān)鍵詞: 軟土路基;排水固結(jié);原理;施工工藝
一、排水固結(jié)法原理
排水固結(jié)法是對天然地基,或先在地基中設(shè)置砂井(袋裝砂井或塑料排水帶)等豎向排水體,然后利用建筑物本身重量分級逐漸加載;或在建筑物建造前在場地上先行加載預(yù)壓,使土體中的孔隙水排出,逐漸固結(jié),地基發(fā)生沉降,同時強(qiáng)度逐步提高的方法。
排水固結(jié)的原理是地基在荷載作用下,通過布置豎向排水井(砂井或塑料排水袋等),使土中的孔隙水被慢慢排出,孔隙比減小,地基發(fā)生固結(jié)變形,地基土的強(qiáng)度逐漸增長。排水固結(jié)法主要用于解決地基的沉降和穩(wěn)定問題。為了加速固結(jié),最有效的辦法就是在天然土層中增加排水途徑,縮短排水距離,設(shè)置豎向排水井(砂井或塑料排水袋),以加速地基的固結(jié),縮短預(yù)壓工程的預(yù)壓期,使其在短時期內(nèi)達(dá)到較好的固結(jié)效果,使沉降提前完成;并加速地基土抗剪強(qiáng)度的增長,使地基承載力提高的速率始終大于施工荷載增長的速率,以保證地基的穩(wěn)定性。
二、公路工程軟基處理中排水固結(jié)法的施工工藝
1、砂墊層施工
砂墊層的功能就是在預(yù)壓施工中,從土體進(jìn)入墊層的滲透水快速排出,達(dá)到土層固結(jié)的作用。砂墊層質(zhì)量將對加固效果與預(yù)壓時間起到?jīng)Q定性的作用。選用級配相應(yīng)的中粗砂,作為砂墊層材料,可確保砂墊層具有良好的滲透性。在施工應(yīng)用中,應(yīng)確保其含泥量在5%以下,不能混入雜質(zhì)與有機(jī)質(zhì)。在確定砂墊層厚度時,應(yīng)及時排出土層內(nèi)的滲透水,一般控制在30厘米到50厘米之間,可以起到持力層的作用。
當(dāng)?shù)鼗韺雍穸确鲜┕ひ蠛?,其承載力將大大提升,在運(yùn)輸機(jī)械行駛過程中,通常選用機(jī)械分堆攤鋪法進(jìn)行施工,也就是先進(jìn)行多個干砂堆的鋪設(shè),再通過機(jī)械或人工的方式進(jìn)行鋪平。當(dāng)其承載力較低時,可以選用順序推進(jìn)攤鋪法進(jìn)行施工。
(1)墊層材料
墊層材料應(yīng)采用透水性好的砂料,其滲透系數(shù)一般不低于10-3cm/s,同時能起到一定的反濾作用。通常采用級配良好的中粗砂,顆粒粒徑以介于0.074-0.84mm之間為宜,含泥量不大于3%;一般不宜采用粉、細(xì)砂。也可采用連通砂井的砂溝來代替整片砂墊層,排水盲溝的材料一般采用粒徑為3-125px的碎石或礫石。
(2)墊層施工
排水砂墊層的施工與換填土法中的砂墊層施工方法相同,目前有四種施工方法:
第一,當(dāng)?shù)鼗韺佑幸欢ê穸鹊挠矚樱涑休d力較好,能承載通常的運(yùn)輸機(jī)械時,一般采用機(jī)械分堆攤鋪法,即先堆成若干砂堆,然后用機(jī)械或人工攤平。
第二,當(dāng)硬殼層承載力不足時,一般采用順序推進(jìn)攤鋪法,即從一端向另一端攤鋪。
第三,當(dāng)軟土地基表面很軟,如新沉積或新吹填不久的超軟地基,首先要改善地基表面的持力條件,使其能承載施工人員或輕型運(yùn)輸工具。處理措施一般采用:地基表面鋪荊笆;表層鋪設(shè)塑料編織網(wǎng)或尼龍編織網(wǎng),編織網(wǎng)上再鋪砂墊層;表面鋪設(shè)土工聚合物,土工聚合物上再鋪排水墊層。
第四,盡管對超軟地基表面采取了加強(qiáng)措施,但持力條件仍然很差,一般對不能承載輕型機(jī)械的情況下,通常要用人工或輕便機(jī)械順序推進(jìn)鋪設(shè)。
不論采用何種施工方法,都應(yīng)避免對軟土表層的過大擾動,以免造成砂和淤泥混合,影響墊層的排水效果。
2、袋裝砂井施工
砂井(直徑30到50厘米)、袋裝砂井(7到12厘米)及塑料排水板是構(gòu)成豎向排水體的主要組成部分。因袋裝砂井具有較小的斷面,體積較小,施工方便及成本低等優(yōu)勢,在公路工程軟土路基處理中得到了廣泛地應(yīng)用。依據(jù)排水要求,應(yīng)確保袋裝砂井編織袋具有不錯的透水性,避免漏失袋內(nèi)砂。在袋裝砂井材料選用中,應(yīng)確保袋子具有較高的抗拉強(qiáng)度,通常情況下,其縱向抗拉強(qiáng)度在18.KN/M的范圍內(nèi),抗拉縱向延伸率必須控制在17.6%左右,確保其能夠?qū)Υ鼉?nèi)砂的重量與彎曲出現(xiàn)的拉力進(jìn)行最大限度地承受,同時具備良好的抗老化能力與抗腐蝕能力。現(xiàn)階段,應(yīng)用最多的就是聚丙烯編織袋。相比砂的滲透系數(shù),這種袋子的滲透系數(shù)要高出一些。在袋裝砂井施工中,一般選用中、粗砂作為施工材料,這種材料具有較高滲水率,粒徑在0.5毫米以上的砂總量必須超過材料的一般,同時應(yīng)嚴(yán)格控制其含泥量,一般在3%以下。其施工工藝如下所述:
(1)場地清理及放樣
在公路工程軟基排水固結(jié)技術(shù)施工中應(yīng)及時平整與清理施工場地。將地面積水在施工前期及時排出,同時應(yīng)進(jìn)行路面硬化處理,并確保工程便道的暢通性。在確定施工位置時,應(yīng)嚴(yán)格遵循相關(guān)設(shè)計規(guī)定進(jìn)行,確保其偏差在2厘米以下。應(yīng)準(zhǔn)確測量與記錄場地高程,并遵循圖紙要求利用全站儀進(jìn)行準(zhǔn)確放樣測量,同時施工人員必須定期進(jìn)行復(fù)核。
在基底回填中,先沿坡腳線向外側(cè)筑草袋圍堰,臺階開挖施工應(yīng)在陡于1:5的基面橫坡部分路段進(jìn)行,一般在1米到2米之間進(jìn)行臺階寬度的控制,臺階頂面在進(jìn)行反向橫坡設(shè)置時,應(yīng)確保其坡度為2%到4%之間。在清理與回填基底時,應(yīng)在基面進(jìn)行0.3%坡度的留設(shè),這樣可以為基面或砂墊層排水提供方便。
(2)砂井就位與壓管
完成基底作業(yè)后,可以進(jìn)行砂井機(jī)與套管就位。就位砂井機(jī)后,應(yīng)確保導(dǎo)軌、套管管身與地面呈垂直狀態(tài),并與樁位對準(zhǔn),垂直度誤差在1.5%的合理范圍內(nèi)進(jìn)行有效控制,并遵循相應(yīng)長度在套管上將標(biāo)尺位置劃出,進(jìn)而達(dá)到砂井入土深度有效控制的目的。不能出現(xiàn)彎曲套管、內(nèi)壁不光滑、毛刺等現(xiàn)象,8厘米到10厘米作為管徑控制的合理范圍。完成砂井機(jī)就位工作后,應(yīng)及時將砂井機(jī)壓力裝置與激振器啟動,慢慢將套管振動壓入軟土內(nèi),確保壓力的均勻性。壓管作業(yè)必須不間斷向下壓,不能出現(xiàn)起管在壓入等現(xiàn)象。當(dāng)壓管與風(fēng)化巖層接近時,要對套管下沉速度加以重視,如下沉速度逐漸變慢后,必須準(zhǔn)確計量套管入土的長度,保證風(fēng)化巖層內(nèi)套管長度在50厘米以上。
(3)填砂袋
利用入口滾輪砂袋快速平穩(wěn)地向套管口邊送入,同時將袋尾拉起,并通過激振器將套管提升,當(dāng)高度升至0.5米時,將砂袋放開,向孔底進(jìn)行放置。在套管內(nèi)放置砂袋時,應(yīng)避免砂袋扭結(jié)、縮頸等情況的出現(xiàn)。拔管施工中應(yīng)確保砂袋不被帶出或砂袋不出現(xiàn)破損情況。當(dāng)出現(xiàn)問題后,應(yīng)對其原因進(jìn)行認(rèn)真分析,必須及時清理拔管帶出的土,已經(jīng)形成的砂漿口必須確保其能夠與砂墊層相互貫通,施工過程中要真實(shí)記錄每根砂井的灌砂量。
(4)成井檢查與補(bǔ)砂
成井質(zhì)量檢測應(yīng)在砂井施工結(jié)束后立即進(jìn)行,其平面位置、間距及孔徑必須與以下要求相符合:首先,平面位置誤差控制在10厘米以下,間距誤差控制在-5厘米到+5厘米之間,孔徑誤差必須控制在1厘米以下,抽查頻率必須大于2%。其次,已施打的砂井必須向袋內(nèi)及時補(bǔ)砂,平均一周補(bǔ)2次。
三、結(jié)束語
綜上所述,隨著我國公路工程事業(yè)發(fā)展速度的不斷提升,各類質(zhì)量問題得到了有效處理。排水固結(jié)施工技術(shù)作為公路工程軟基施工的重要技術(shù)之一,其施工效果是否良好將直接影響到工程施工的整體質(zhì)量。施工單位必須重視排水固結(jié)施工技術(shù)的應(yīng)用,嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行有效施工,只有這樣才能提高公路工程的整體質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益?!?/p>
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