劉志剛
隴南市交通運(yùn)輸局,甘肅隴南 746000
由于軟土地基中粉土粒和粘土含量較大,其表面的負(fù)電荷會(huì)吸收空氣中游離的水分子,導(dǎo)致軟土地基含水量大,軟土天然含水率一般大于其液限。土粒之間孔隙增加、粘結(jié)度下降都是含水量增加的結(jié)果。山區(qū)軟土的天然含水率變化更大。這一情況會(huì)造成使用過(guò)程中的排水固結(jié)現(xiàn)象,導(dǎo)致地基產(chǎn)生均勻沉降,使建筑物過(guò)度下沉,影響使用功能。
軟土地基在建設(shè)過(guò)程中容易出現(xiàn)流變現(xiàn)象,這是由于軟土地基在重力和外力的長(zhǎng)期作用下會(huì)發(fā)生變形,破壞了地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
由于軟土地基內(nèi)部孔隙大,因此相較于正常地基,軟土地基的壓縮系數(shù)較高,地基沉降現(xiàn)象頻率較高;此外,軟土地基強(qiáng)度較低,容易在外力作用的條件下產(chǎn)生壓縮和變形現(xiàn)象。軟土地基表面常有硬殼,硬殼位于地下水位以上,厚度在5m之內(nèi),其承載力較下層軟土要高,壓縮性也較小。軟土地基的高壓縮性會(huì)造成不均勻沉降,使建筑物出現(xiàn)裂縫或發(fā)生傾斜現(xiàn)象[2]。
抗剪強(qiáng)度主要是由內(nèi)聚力決定的。軟土地基的內(nèi)摩擦角接近于零,在不排水情況下,其抗剪強(qiáng)度一般小于20kPa。地基抗剪強(qiáng)度低,會(huì)因?yàn)闊o(wú)法承受表面建筑物荷載而導(dǎo)致破壞,使得四周地基隆起。
2.1.1 地基狀況
(1)土質(zhì)條件會(huì)在一定程度上影響地基狀況,進(jìn)而影響到軟基加固技術(shù)施工。如果是粘性土,在地基施工過(guò)程中通常采用壓實(shí)法,從而減少對(duì)地基的干擾力;如果是砂性土,其土質(zhì)的強(qiáng)度受干擾力影響較大,土體受擾動(dòng)會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度嚴(yán)重降低。對(duì)于砂性土,振動(dòng)壓實(shí)法和擠實(shí)砂樁法是較好的加固方式,它對(duì)易產(chǎn)生液化現(xiàn)象的砂性土也有較好的加固作用。
(2)地基構(gòu)成也會(huì)影響地基狀況。如果軟土層較厚,需要采取合理措施對(duì)表層處理工作進(jìn)行輔助;如果軟土層較淺,采取一些簡(jiǎn)單的表層處理即可。
2.1.2 公路等級(jí)對(duì)道路性質(zhì)的要求
(1)在道路工程的設(shè)計(jì)上,對(duì)不同等級(jí)的公路,設(shè)計(jì)要求也有一定的差異。當(dāng)公路等級(jí)較低時(shí),采取簡(jiǎn)單的路面鋪設(shè)方法即可,當(dāng)?shù)鼗V钩两岛?,再進(jìn)行正常路面的選擇,從而減少建設(shè)成本的投入;當(dāng)公路等級(jí)較高時(shí),需要對(duì)道路平整度進(jìn)行相應(yīng)的提升,因此,在選擇軟土地基處理方案時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,選擇合理有效的施工方案。
(2)地形的不同也會(huì)造成道路形式的變化,當(dāng)路堤較寬或較低時(shí),一般采取換填法對(duì)路堤局部破損進(jìn)行處理;當(dāng)路堤較寬或較高時(shí),往往會(huì)出現(xiàn)深層泥土沉降現(xiàn)象,在這種情況下,不應(yīng)當(dāng)采用壓重法進(jìn)行處理,因?yàn)閴褐胤〞?huì)造成路基不穩(wěn),且施工難度較大[3]。
2.1.3 道路工程施工的周邊環(huán)境
(1)軟土地基施工方法具有多樣化的特點(diǎn),應(yīng)當(dāng)根據(jù)地基的實(shí)際狀況和不同特點(diǎn),采取科學(xué)合理的施工方式,避免道路施工對(duì)周圍環(huán)境造成不利影響,破壞周邊生態(tài)環(huán)境。
(2)在施工過(guò)程中,當(dāng)施工區(qū)域地基較軟且路堤較高時(shí),在施工過(guò)程中可能會(huì)影響周圍地基狀況,造成周圍地基凸起或者沉降。因此,施工方案還應(yīng)當(dāng)考慮總沉積量,對(duì)剪切變形量進(jìn)行嚴(yán)格控制。
2.2.1 換填技術(shù)
換填技術(shù)主要應(yīng)用于淤泥性土質(zhì)和淺層地基處理工作中。在利用換填技術(shù)對(duì)表層軟土地基進(jìn)行處理時(shí),首先將軟基表層適當(dāng)深度的軟土挖去,之后再進(jìn)行材料的回填。在回填材料的選擇上,應(yīng)當(dāng)綜合考慮材料的強(qiáng)度、壓縮性、經(jīng)濟(jì)性等各類因素,選擇砂石、灰土或石渣等價(jià)格較為經(jīng)濟(jì)、材料易于獲取、壓縮性小并具備一定強(qiáng)度的材料進(jìn)行分層回填和夯實(shí)工作,換填的土層作為持力層,需要達(dá)到地基強(qiáng)度和穩(wěn)定程度的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),以此來(lái)提升地基層的載荷能力、避免地面熱脹冷縮,從而減少地面的下陷程度。
2.2.2 土工編織物增強(qiáng)技術(shù)
(1)平面土工編織物是利用聚合物加工而成的,重量輕、耐腐蝕、整體性強(qiáng)和便于施工是平面土工編織物增強(qiáng)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)。此外,平面土工編織物增強(qiáng)技術(shù)還能抵御微生物對(duì)軟基的侵蝕。
(2)土格柵欄是土工編織物增強(qiáng)技術(shù)的另一種常見(jiàn)方法,它具有較為特殊的材質(zhì)功效,對(duì)軟土地基表層有良好的改善作用,不僅對(duì)地基排水性能有顯著提升,還能發(fā)揮反慮、補(bǔ)強(qiáng)和隔離作用[4]。
2.2.3 添加劑的使用
當(dāng)軟基表層土壤為粘性土質(zhì)時(shí),可以利用添加劑增強(qiáng)軟基強(qiáng)度。添加劑的使用不僅可以提升軟土地基的強(qiáng)度和壓縮性,還能增加地基的穩(wěn)定程度。添加劑的使用方法為:對(duì)水泥、生熟石灰和添加材料進(jìn)行拌合,促進(jìn)地基材料與土壤的相互作用,使得地基含水量降低、地基土壤出現(xiàn)團(tuán)粒,改變地基土壤的化學(xué)性質(zhì)和粘土成分,以此來(lái)提升地基土壤的穩(wěn)定性。
2.2.4 淺層排水法技術(shù)
如果地基土壤含水量高,但土質(zhì)比較好,一般采取淺層排水法技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理。淺層排水法技術(shù)的施工方法為:先在地表挖出槽溝,排干地表水分,以此確保機(jī)械施工可以順利進(jìn)行。然后利用砂礫、碎石等透水性較好的材料進(jìn)行回填,確保溝槽可以發(fā)揮盲溝的功能。
2.2.5 砂墊層技術(shù)
當(dāng)軟土地基上層較薄,但含水量很大時(shí),通常采取砂墊層技術(shù)開(kāi)展處理工作。砂墊層技術(shù)的施工方法為:將厚度約0.5~1.2m之間的砂石墊在軟土地基上層,從而起到團(tuán)結(jié)上層軟土層、方便上層排水的作用。此外,砂墊還可以降低填土層的水位,做好排水工作,以此確保施工機(jī)械的正常運(yùn)行。
2.3.1 強(qiáng)夯技術(shù)
強(qiáng)夯技術(shù)最早在法國(guó)開(kāi)始使用,它可以大大提升深層軟土地局承載力,實(shí)現(xiàn)對(duì)軟土地基深度約5~10m的加固。強(qiáng)夯技術(shù)的施工方法為:采用8~30t重錘,從8~20m高空重?fù)舻鼗?,從而起到壓?shí)路基的作用。操作簡(jiǎn)單、效果明顯、經(jīng)濟(jì)效益快是強(qiáng)夯技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn),但是利用強(qiáng)夯技術(shù)開(kāi)始施工工作時(shí),可能會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲和震動(dòng),因此不宜在人口密集的城市區(qū)域進(jìn)行施工。強(qiáng)夯技術(shù)在多種類型的地基土壤中效果優(yōu)良,但是不適合飽和度較高的粘土。
2.3.2 預(yù)壓法技術(shù)
預(yù)壓法技術(shù)又叫排水固結(jié)技術(shù),在高速公路施工過(guò)程中比較常見(jiàn)。成本投入小、效果優(yōu)良是預(yù)壓法技術(shù)的重要優(yōu)點(diǎn)。預(yù)壓法技術(shù)的施工方法為:利用地基土壤透水性強(qiáng)的特點(diǎn),通過(guò)地表加載或建筑物自重作用排除地基孔隙的中的水,逐漸增加地基強(qiáng)度和地基土壤的密度。預(yù)壓法技術(shù)施工難度較大,受到排水管道深度、排水時(shí)間、填土速率等各方面因素影響較大,施工周期也比較長(zhǎng)。
2.3.3 復(fù)合技術(shù)
(1)混泥土攪拌樁技術(shù)?;炷嗤翑嚢铇都夹g(shù)將水泥作為固化劑,在鉆探過(guò)程中向地基中噴射水泥漿液并進(jìn)行攪拌,增加水泥與土壤的結(jié)合性,從而使土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,變成整體的水泥樁?;炷翑嚢铇都夹g(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn),如水穩(wěn)定性較強(qiáng)、施工過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生噪聲和震動(dòng)、不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成破壞,此外,這種技術(shù)還可以提升施工效率,減少成本投入。
(2)固土樁技術(shù)。固土樁技術(shù)將粉體固化劑噴射機(jī)軟土地基中并進(jìn)行拌合,使軟性土壤和粉體固化劑發(fā)生物理和化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生較高強(qiáng)度的樁體,以此對(duì)軟土地基進(jìn)行加固,提升軟基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
(3)高壓旋噴技術(shù)。高壓旋噴技術(shù)是向土壤噴射配置完成的固化劑漿液,利用高壓實(shí)現(xiàn)土壤的切割,將固化劑與土壤拌合形成圓形樁體,具有噪音和震動(dòng)小、占地面積小等優(yōu)點(diǎn),但是施工成本較高,并影響周圍的生態(tài)環(huán)境。
近年來(lái),社會(huì)的發(fā)展對(duì)道路工程建設(shè)質(zhì)量提出了更高的要求。要想保障工程質(zhì)量,企業(yè)必須做好道路工程施工質(zhì)量管理與控制工作。軟土地基加固施工是道路施工的一個(gè)重要環(huán)節(jié),并且由于軟土地基含水量大、孔隙率高、流變性突出和壓縮性強(qiáng)等特點(diǎn),在施工過(guò)程中難度很大。因此,施工企業(yè)要想保證軟基加固施工質(zhì)量,需要綜合考慮土質(zhì)條件、地基構(gòu)成、道路要求和周圍環(huán)境對(duì)軟基加固工作的影響,根據(jù)施工地基的實(shí)際情況,采取合適的施工技術(shù)和手段,確保軟土地基加固施工質(zhì)量。此外,施工企業(yè)還應(yīng)當(dāng)做好施工過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量管理和監(jiān)督工作,將合理有效的軟基加固技術(shù)與質(zhì)量管理工作相結(jié)合,提升工程建設(shè)質(zhì)量,增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,推動(dòng)我國(guó)道路交通建設(shè)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
[1] 孫修雷,董述芝. 公路瀝青路面施工技術(shù)及其質(zhì)量控制[J]. 四川水泥,2015(11):18.
[2] 黃金麒,陳義滔. 公路工程瀝青路面施工技術(shù)探討[J]. 科技傳播,2011(12):135.
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[4] 金斌,金永生,羅惟良,等. 淺談公路工程瀝青路面施工技術(shù)和質(zhì)量控制[J]. 科技與企業(yè),2013(18):180.