吳 勝
(浙江名禹工程建設(shè)有限公司,浙江 溫州 325000)
國家經(jīng)濟發(fā)展離不開交通運輸,交通運輸又需要有道路橋梁的支撐,因此公路橋梁基建受到了國家的高度重視,當(dāng)下我國還有很多的在建公路橋梁工程。在建設(shè)的過程中,軟土地基是這類基建設(shè)施不可避免會遇見的,處理方式如何會直接影響工程的質(zhì)量,關(guān)系到公路橋梁的后期使用壽命。施工人員要對軟土地基有正確的認(rèn)知態(tài)度,掌握相關(guān)的先進技術(shù),處理好軟土地基,提升路基施工的效率。
軟土地基施工受到環(huán)境和施工技術(shù)水平的影響比較大。公路橋梁施工過程中,不同地質(zhì)環(huán)境對軟土地基施工技術(shù)的要求不同。軟土地基環(huán)境有黏性地基和砂性地基,黏性地基可以使用壓實技術(shù),砂性地基可以使用擠密技術(shù)。并且,施工水平對施工技術(shù)也會有影響,實際的應(yīng)用需要根據(jù)現(xiàn)實情況來選擇,以保證施工的質(zhì)量。
國家對于橋梁有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來劃分等級,軟土地基上的施工對橋梁質(zhì)量會有影響,所以,施工的時候要預(yù)評估是否會有沉降情況出現(xiàn),并及時控制沉降的發(fā)生率。比如,使用排水固結(jié)技術(shù)來預(yù)防沉降。
使用有效工程設(shè)計方案來改善軟土地基的問題,設(shè)計在一定程度上也是會對施工產(chǎn)生影響,特別是緩和過渡的設(shè)計,具體來說,橋梁是分段的,不同的土質(zhì)其建設(shè)的路基強度是不一樣的??傮w來說,為了讓不同階段可以完好的連接,需要有緩和過渡的階段。如果沉降比較大,就會導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)裂縫,嚴(yán)重的還會引起坍塌事故,所以設(shè)計人員在進行設(shè)計的時候,應(yīng)該要考慮到施工的環(huán)境問題,并對其提前預(yù)防。
軟土地基中存在較多的有機土,質(zhì)地松軟、顆粒物較多,會表現(xiàn)出高含水量、低承載的特點,土層容易變形,固結(jié)緩慢。目前基建設(shè)施中的公路橋梁建設(shè)對于土地的承載能力比較重視,地基位置附近存在建筑物,就會比較容易發(fā)生建筑物傾斜情況,在土坡旁進行挖掘,會容易引起滑坡事故。除此之外,還需要對軟土地基孔隙含水量進行考慮,孔隙內(nèi)的水分較多,地面會隆起,所以,對軟土地基的處理是公路橋梁建設(shè)中不可以回避的問題(現(xiàn)場圖見圖1)。
圖1 現(xiàn)場圖
軟土地基造成的公路橋梁問題主要是沉降和壓實度兩個問題。沉降方面的問題一般都是施工過程中,附近的地面有沉降以及開裂,導(dǎo)致該問題的原因是地下水抽吸。軟土土層的荷載中心偏離,土層的厚度不均勻,附近的建筑物會因此受到損傷,如果荷載過大就會引發(fā)傾斜。公路橋梁設(shè)施和其他的建筑相比比較特殊,橋梁基層結(jié)構(gòu)主要是地基,橋梁性能也和地基的牢固程度直接關(guān)聯(lián),要對軟土地基的沉降問題進行妥善處理。公路橋梁的另一個問題是壓實度,如果施工時沒有做好壓實度分析,就會對地基穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。軟土地基受到氣候、計劃等因素的影響,如果雨季雨水較多,會對地基產(chǎn)生侵蝕[1],導(dǎo)致地基的填土流失,路堤強度也會降低。
軟土路基液限系數(shù)上升,地基的壓縮系數(shù)也會上升,最高系數(shù)可以達到1.1MPa。因為土壤的分布不均勻,黏土固化程度存在一定的差異性,所以,如果僅以壓縮系數(shù)來斷定其壓縮能力是不準(zhǔn)確的。施工的時候,對于土壤的固化差異性應(yīng)該統(tǒng)一看待,防止后施工的時候會出現(xiàn)誤差。
軟土路基中的粘土含有一定的沙土,粘土固化程度快于軟土,軟土路基的滲透能力不高,當(dāng)外部的壓力增加,土壤的固化程度依然沒有較大的改善。在某些極端的情況下,比如軟水中的有機物較多的情況,組織間隙會被堵塞,排水情況變得比較差,其中的氣泡無法順利的排出,土壤滲透能力就會下降[2]。
路基建在軟土上會讓路基排水的能力降低,容易引起工程質(zhì)量缺陷。所以,需要努力提升抗剪能力,避免發(fā)生危險事故。
相較于普通的土壤,軟土路基的含水量高,導(dǎo)致了土壤的形態(tài)容易發(fā)生改變,有些突然的含水量過高會以流體的形式存在,公路橋梁建設(shè)在這類土壤中進行會有非常大的安全隱患,而且對公路的使用壽命也會產(chǎn)生很大的影響,很容易在日常的使用中發(fā)生各種事故,造成交通運輸安全問題[3]。
使用高壓噴射機器噴注漿,可以將一些固結(jié)性和強度都比較優(yōu)秀的材料注入到深層的軟地基中,通過該種處理讓地基的強度得到提升。高壓旋噴柱的噴流能夠破壞土體,壓實壓密土壤,和漿液混合,讓漿液能夠和土粒完全混合,對土壤進行加固。目前的高壓噴射注漿技術(shù)的壓力可以達到40MPa,施工方式有高壓和超高壓兩種,最大的施工深度可以達到40m,最大加固的范圍可以達到直徑2m,穩(wěn)定性也比較高。旋噴方式能夠?qū)Ψ秶M行鞏固,讓涉及的范圍都連接起來,形成穩(wěn)固的一片,所以可以用于制作間隔的樁柱體,適當(dāng)使用硬化劑,能夠確保范圍內(nèi)的土壤強度符合要求[4]。
現(xiàn)在使用高壓旋噴處理能夠?qū)Υ蠓秶蜕顚拥耐寥肋M行處理,在淤泥、黏土、粉土等等水分含量比較高的地基土壤類型中穩(wěn)固土壤有較好的效果。
根據(jù)公路橋梁施工情況,使用噴粉樁加固技術(shù)來處理軟土。該種技術(shù)的優(yōu)點是施工產(chǎn)生的噪音小并且能夠承載較重的重量,在準(zhǔn)備的時候,將地基內(nèi)的淤泥和軟土清理干凈,使用砂礫來替代淤泥和軟土,對土壤進行壓實操作,確保土壤密度達標(biāo)。在機械運行的時候,使用碎石作為緩沖層來改善部分土壤土質(zhì)較差的情況,讓工程的進程更加的順利,施工前更換材料。前期對水泥、材料等進行管理,確保材料符合標(biāo)準(zhǔn),做好地質(zhì)報告,并使用符合標(biāo)準(zhǔn)的施工機械[5]。
軟土地基使用擠密樁法進行施工,能夠?qū)S土地區(qū)的土壤進行改善。將石灰土、砂礫、素土填充后,進行分層實夯填充。素土擠密針對濕陷黃土的效果較好,能夠原位處理,就地獲取施工需要的材料。石灰土樁法將石灰、粉煤、火山灰、礦渣進行混合,將混合后的材料回填。一般來說,石灰和外加劑混合能夠產(chǎn)生石灰,膨脹后能夠?qū)Φ鼗M行壓實。礫石樁法是將卵石、碎石進行填充,讓地基的承載能力得到提升,避免振動液化,讓黏土的穩(wěn)定性得到提升。
將排水柱放置在粘性地基里,可以縮短排水距離,提升抗剪強度。該種排水柱使用的材料用到了紙板排水以及砂井排水,施工的手法有打入法、振動法等,一般不會單純的使用一種方法,可以多種方法聯(lián)合使用,軟土地基比較后,黏土地質(zhì)情況較好的情況下使用該種方式比較合適[6]。
水泥攪拌法是把水泥作為固化劑,水泥和軟土能夠產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),讓軟土變硬,達到施工需要的強度,提高土壤的穩(wěn)定性。水泥攪拌法應(yīng)用到了化學(xué)變化和物理變化,通過兩種方式來讓土壤的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,和原本的土質(zhì)形成了明顯的差異性,改變了土壤的強度。微觀上,水泥能夠加固土壤,水泥攪拌法對黏土、淤泥等等土質(zhì)較差的土壤具有很好的改善效果,能提升土壤的穩(wěn)定性,提高地基強度讓地基承載的能力提高。
使用添加劑讓表層黏土固結(jié),可以提升土壤的強度,滿足地基壓縮性和強度的需要。軟土地基敷設(shè)砂層,具有較高的含水量,砂墊層自身排水好,所以能夠具有較好的排水性,通過控制填土內(nèi)部水位來給施工提供前提條件。當(dāng)軟土層的分布不均勻時,可能會有部分區(qū)域出現(xiàn)沉降情況,土壤的穩(wěn)定性較低,當(dāng)穩(wěn)定性不足時,就會發(fā)生沉降,因此要選擇合適的敷設(shè)材料,使土壤的抗拉力提高,保障地基支撐力提升,確保機械能夠通過。
公路橋梁的軟土本質(zhì)讓其承載能力差,抵抗性差,還有土層沉降的存在,為了保證土壤的承載能力提升,提高穩(wěn)定性,常用的方式是對土壤進行置換,挖出不符合標(biāo)準(zhǔn)的土壤,填入承載能力強的土壤,該種操作方式是比較簡單的,可使用機械或人工挖除,但是這些操作如果應(yīng)用于大范圍的土壤更換,就會需要較長的時間,導(dǎo)致工期被延長,施工的成本增加,通常都不會選擇該種方式來解決土壤問題。
第一,軟土沉降可以通過增加公路路基強度的方式,以加載為主,減少填土?xí)r對沉降的破壞。增加路基壓力,減小間隙,讓地基強度得到提升。第二,降低地下水含量,對施工區(qū)域進行保護。第三,監(jiān)控軟土地基情況,及時發(fā)現(xiàn)沉降問題,并分析問題原因,積極地處理該情況,防止沉降發(fā)生。
綜上所述,軟土路基是公路橋梁施工過程中難免會遇見的土壤類型,因為該種土壤類型不適合施工建設(shè),對施工的要求無法滿足,因此要盡量避開這種土壤類型的施工,或是對其進行處理,讓土質(zhì)得到改善,提高土壤的穩(wěn)定性和承載力。我國地域廣博,不同地域的地質(zhì)條件有很大的差異性,有很多地區(qū)均存在軟土路基,因此需要因地制宜,使用現(xiàn)代技術(shù)來提高性能,滿足基建的需要。