張永強
軟土地基處理是我國高速公路、橋梁工程施工中的重難點施工技術,和一般的地基基礎一樣,軟土地基天然空隙較大,并且土壤滲透率小、水分較多,如果施工技術不良將會導致路基裂縫、堤岸不穩(wěn)等問題,所以在施工中必須科學合理地選用施工技術和施工方法,才能保證施工質(zhì)量。公路橋梁施工時,為了保證整體施工的質(zhì)量和進度,必須通過適當?shù)墓に噷浲恋鼗右蕴幚?,以此提高公路橋梁的總體效能。
軟土地基是以淤泥質(zhì)土、疏松壤土、松散沙、雜填土、天然有機質(zhì)土等為主要成分的土層結(jié)構(gòu),此類土質(zhì)的承載力強度、抗剪強度和透水性等物理力學參數(shù)指標相對較低,含水率較高、壓縮性較高、空隙較大、沉降變形較大。
軟土地基的主要特點有以下幾點。一是壓縮性較大,軟土的自重較小,容易受到外界荷載的壓縮作用,導致地基沉降較大。二是凝聚性差,軟土中的顆粒與水分之間的黏結(jié)力較小,容易發(fā)生液化和流變現(xiàn)象,從而使地基的穩(wěn)定性受到破壞。三是含水量高,軟土的含水量較高,導致地基的強度降低,并且在含水飽和條件下易發(fā)生液化。四是散化性大,軟土中的顆粒較小、松散,易于發(fā)生顆粒分離和變形,從而引起地基沉降。
地基是工程建設項目的重要基礎,是整個工程項目能夠順利完成的重要保證,所以軟土地基的穩(wěn)定性直接影響著工程建設的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全。結(jié)合各種科學技術手段,解決軟土地基工程建設中的技術難題,依據(jù)工程建設的有關規(guī)程規(guī)范,軟土地基處理不合格不得進行后續(xù)工程建設。
軟土地基在工程建設中是普遍存在的,由于土體含水率比較大,且固結(jié)速率也相對較慢、易于變形,因此施工處理難度大、治理效果不易控制。軟土地基的處理嚴重降低了工程的施工效率,同時由于其自身的不穩(wěn)定性若處理工藝、效果不當,非常容易形成沉降,導致在工程施工后期及運行期發(fā)生嚴重安全事故。因此工程中遇到軟土地基不要急于施工進度,盲目制定處理方案,應根據(jù)土體周邊環(huán)境和土體物理參數(shù),結(jié)合施工的特點,選擇可行的、適當?shù)摹⒂行У募夹g處理措施,如:加強土體排水、加大壓實度等,以實現(xiàn)固結(jié)土體,增加土層承載力的目的。高質(zhì)量的軟土地基處理措施是整個工程建設成功的關鍵。
軟弱地基是工程實施過程中經(jīng)常遇到的不良地質(zhì)問題,需要采取有針對性的、有效的、易操作的技術措施進行處理。
施工質(zhì)量的重要性:在軟土地基處理施工中,施工質(zhì)量對地基的穩(wěn)定性和承載性能具有重要影響。如果施工質(zhì)量不符合要求,會造成地基的沉降過大、不均勻,甚至導致地基的失穩(wěn),從而給建筑物的使用和安全帶來風險。
技術選擇的重要性:針對軟土地基的不同特點和問題,需要選擇合適的處理技術。比如,可以采用土方加固、灌漿加固、擠密加固等方法來提高地基的承載力和穩(wěn)定性。技術選擇的合理性和科學性對地基處理效果的好壞具有決定性作用。
軟土地基處理過程中優(yōu)良的施工質(zhì)量是保證,正確的處理措施是關鍵。
首先,軟土地基含水量高造成軟土地基土質(zhì)不平衡,給施工帶來困難,施工人員先要對軟土基礎進行有效管理,防止因軟土地基施工不當而出現(xiàn)安全隱患。其次,軟土地基由于滲透性較弱的特點,致使土體排水穩(wěn)定性不佳,容易形成彈簧土,并直接影響工程整體建筑質(zhì)量。再次,由于軟土地基的液限指數(shù)高、可塑性強,極大程度地削弱了土體抗剪強度性能,施工壓實、固結(jié)不達標將使場區(qū)基礎的綜合穩(wěn)定性較差。
在工程建設之前應對施工現(xiàn)場的地質(zhì)狀況進行細致的分析和研究,制定有針對性的處理對策,以改善地基的整體穩(wěn)定性。當前,針對軟土地基通常采用對土體加壓排水、降低孔隙率的方式對基礎進行強化壓實;其次,對含水量高的土體進行翻曬,降低含水率后再將土體壓實;再次,在軟土地基中摻入卵粒料或化學制劑等方式;最后在軟土地基中設置攪拌樁形成復合地基。目前工程中主要通過以上4 種形式達到增加軟土地基強度的目的。
4.3.1 地域廣泛、差異性大,處理方案不同
軟土的土壤性質(zhì)在我國的分布比較廣泛,但是由于我國不同地區(qū)的環(huán)境差異較大,地理形勢也有較大的不同,因此不同的軟土結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的差異性較大,這就要求相關技術人員結(jié)合具體的工程實地進行具體的土壤樣本分析,對土壤的組成、水分含量、粘性大小等進行分析和測定,再通過相關軟土地基施工資料的查閱進行方案的設計。
4.3.2 軟弱層深度、厚度不一,處理方法的適用條件不同
由于軟弱土層在基礎中的埋深不同,軟土地基處理的施工方式也不同,而且即使在同一軟泥構(gòu)造中,不同的地形條件下的地基施工方式也不一樣。有關人員如果缺乏對軟土地基施工方法的透徹了解,就不能根據(jù)施工方法的具體應用范圍做出適當?shù)倪x擇,在簡單的地質(zhì)環(huán)境中軟土處理的施工辦法一般只采用一種,對于復雜的地理條件,需要進行多種地基處理方法的綜合比選。
4.3.3 軟土地基施工技術的理論基礎薄弱
理論是指導實踐的基礎,而實踐則是檢驗理論正確性與否的關鍵。在軟土地基工程建設技術中,還存在著理論上滯后于實際的現(xiàn)狀問題。在現(xiàn)實的建筑施工過程中,因為地形的復雜性,具體的建筑施工作業(yè)往往遠比理論上描述的繁瑣,甚至部分情況并不能從理論中反映出來,理論薄弱致使施工產(chǎn)生困惑,這對工程建設具有很大的危害。
現(xiàn)階段我國公路橋梁澆筑施工過程中,積水將對建筑物穩(wěn)定性造成較大的不良影響。這種情況還要對基礎表面明水進行排水處理,或者在土體中摻入憎水劑的方式逐步提高軟土地基的壓實水平。而對于路基可以采用透水性砂礫料填筑,利用其透水性良好的性質(zhì),起到滲透排水的目的。此外,工程中也可以使用排水膠結(jié)法,該法主要是通過加荷預壓使軟土地基排水達到固結(jié)強度,從而逐步提高其承載強度。本方法適用于基礎表面有明水或表層土體含水量較大時。
強夯法是現(xiàn)階段道路路面開挖中針對軟土地基較為普遍的處理方法,20世紀70 年代引入我國,一般指的是先將重物提高至規(guī)定的標高然后再大力向下砸,之后繼續(xù)反復這一行為,以便于夯實土壤,從而增加基礎的硬度,現(xiàn)階段在中國沿海地區(qū)尤其是在填海造陸地區(qū)的工程施工中,強夯法使用的情況較為普遍。在實際使用的過程中,對重物的重量和夯擊次數(shù)存在著嚴格的要求,如果重量和夯擊次數(shù)不足的話,就很難取得預期的效果。本方法主要針對軟土層淺,基礎承載力要求總體不高,對表層土處理后即可滿足的情況。
在公路橋梁施工時還會出現(xiàn)軟黏土地基,此類地基的處理方式和一般軟土地基處理方式有著較大的區(qū)別。在軟黏土地基處理時,必須引入深層的石灰攪拌成土技術,以確定軟黏土地基地表硬殼的厚度。通過處理路基硬殼軟弱區(qū)域,進而達到軟泥基礎處理的效果,提高公路橋梁的安全性。在實施軟泥基礎處理前,必須采用礫石做軟弱黏土基礎墊層,并使用大中型機具碾壓密實。另外,對技術人員開展技術培訓,按規(guī)定量投放石灰,提高石灰混凝土樁澆筑的科學性,從而達到公路橋梁施工中地基承載力要求。此方法適用于承載力高、軟弱土層較厚的情況。
對軟黏土含量較大的土壤,使用單純的排水法無法明顯改善土壤的硬度時,可以添加部分化學制劑改善軟土層的性質(zhì),一般可以使用富含化學物質(zhì)的水泥、硅灰以及水玻璃混合液等。混凝土拌和法主要是對軟黏土和水泥灰等進行拌和,混凝土和灰能夠吸附土壤中的水份,進而產(chǎn)生穩(wěn)定土體的效果,最后使土層固結(jié),這種技術可以產(chǎn)生硬度較高、穩(wěn)定性較好、承載力較大的地基。另外,還可通過旋噴化學制劑技術強化土壤,增加土壤的強度,保證路基穩(wěn)固,減小地面沉降現(xiàn)象。這種方式適用于含水率相對較大,而又無法直接去除的軟弱土層施工中。
綜上所述,對軟土地基的基礎處理歷來都是公路橋梁工程建設中的關鍵性難題,因此施工過程中一定要對基礎的處理工作給予充分的重視,同時和技術單位保持密切聯(lián)系、做好信息溝通,根據(jù)場地實際狀況選用適宜的基礎處理工藝,保證施工質(zhì)量,從而為工程建設提供穩(wěn)定的基礎保障。