公路橋梁工程軟土地基施工中的加固工藝
2015-03-27
軟土地基就是指在施工中地基的承載能力不能滿足構(gòu)造物的使用載荷，或者雖然可以達(dá)到施工要求但是在使用過程中會(huì)出現(xiàn)過度的沉降而影響構(gòu)造物的穩(wěn)定和安全。因此在施工過程中總結(jié)軟土地基的問題主要是在兩個(gè)方面：一則是軟土地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性較差，如果地基不能承載外部壓力的時(shí)候，軟土地基會(huì)出現(xiàn)整體或者局部的剪切破壞，導(dǎo)致公路橋梁失去穩(wěn)定的支撐，進(jìn)而出現(xiàn)塌方或者橋臺(tái)破壞等情況。二則是地基因?yàn)殚L時(shí)間的壓力影響而出現(xiàn)沉降，如果外部作用力過大就會(huì)產(chǎn)生大范圍的沉降，從而影響橋梁原有的結(jié)構(gòu)形態(tài)，導(dǎo)致道路不能正常使用。而施工中經(jīng)常遇到的軟土地基特征為孔隙比大且含水率高，飽和度高，塑性限制和液限指數(shù)都偏高，所以其總體表現(xiàn)的承載能力低。
2軟土地基加固施工前應(yīng)做的工作
要在施工中對(duì)軟土地基進(jìn)行加固，就必須對(duì)軟土基的情況進(jìn)行檢測(cè)，即做好施工前的準(zhǔn)備工作。如：對(duì)施工的整體地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，利用勘測(cè)的結(jié)果對(duì)施工路段的地基狀況進(jìn)行標(biāo)記，尤其是對(duì)軟土地基的范圍以及深度等進(jìn)行詳細(xì)分析與標(biāo)記，為后續(xù)的施工做好準(zhǔn)備。同時(shí)在施工中應(yīng)對(duì)路段進(jìn)行挖掘，利用挖掘?qū)Φ刭|(zhì)情況進(jìn)行進(jìn)一步檢查，利用提醒土坑來觀察地基的具體情況。注意的是滲水情況，土質(zhì)形態(tài)等。利用相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)來制定對(duì)應(yīng)的加固措施，并異常指導(dǎo)施工。最后是對(duì)地基承載能力的檢查，這樣做是為了進(jìn)一步的細(xì)化地基的地質(zhì)情況，將軟土基的概況細(xì)化，并針對(duì)性的選擇處理措施，從多種加固工藝中選擇適應(yīng)的措施和方法，保證加固的質(zhì)量，滿足橋梁施工的要求。
3公路橋梁軟土地基加固的工藝分析
3.1表層軟土處理
3.1.1墊層處理：工藝方法就是對(duì)軟土層較淺的地段進(jìn)行鋪墊處理，對(duì)地基上部進(jìn)行鋪墊，材料為墊砂層。這樣可以幫助軟土固結(jié)，起到的是上部排水的效果。同時(shí)砂墊層可以作為填土與下層的土層結(jié)合，降低下層土壤中的含水量。這樣處理是為了保證填土和地基處理雙重效果，同時(shí)也可保證施工機(jī)械的順利通行，但是必須考慮施工機(jī)械和作業(yè)載荷來選擇合適的砂墊層厚度。從實(shí)際應(yīng)用上看，如果僅僅采用墊砂層來對(duì)軟土進(jìn)行固結(jié)，需要的厚度很容易導(dǎo)致成本增加，因此在應(yīng)用中砂墊層應(yīng)配合其他固結(jié)措施共同來保證軟土處理效果。在對(duì)砂墊層進(jìn)行施工時(shí)應(yīng)注意放樣，進(jìn)行攤鋪?zhàn)饔脮r(shí)應(yīng)選擇自卸車輛與推土機(jī)配合，做到均勻一致。在使用透水性較差的材料作為填料時(shí)，應(yīng)對(duì)端部進(jìn)行妥善
處理。
3.1.2淺層排水法：一些軟土地基上土質(zhì)較好但是含水量偏大，因此在處理這樣的軟土基時(shí)可以進(jìn)行排水處理，利用溝槽等對(duì)表層水進(jìn)行排除，降低地基表層的含水量，保障設(shè)備的通行。同時(shí)也可發(fā)揮溝槽在施工中持續(xù)排水的效果，并配合回填透水性較好的材料，維持表層軟土的滲透性，并對(duì)其進(jìn)行壓實(shí)。在布置溝槽的時(shí)候應(yīng)注意利用自然坡度，回填而出現(xiàn)沉降時(shí)則應(yīng)觀察坡度改變，制定調(diào)整計(jì)劃。注意防止四周的挖方位置的滲出水進(jìn)入到填土范圍。表層排水工藝應(yīng)注意加密溝槽增加排水的能力。施工中即便一些溝槽被破壞也可保證排水的效果。溝槽的設(shè)置應(yīng)按照工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，寬度在半米左右，深度則應(yīng)在一米內(nèi)，填土之前應(yīng)在溝槽內(nèi)填入砂礫使之成為盲溝，保證排水持續(xù)性。
3.1.3材料鋪墊工藝：一些工程中軟土地基的分布不均勻，可能會(huì)出現(xiàn)沉降以及側(cè)向的位移等情況，此時(shí)可以利用鋪設(shè)材料對(duì)軟土位置進(jìn)行加固，強(qiáng)化軟土承載力保證機(jī)械通過。目的是減少沉降和側(cè)向移位所造成的不安全因素。這樣可以提高軟土的支撐能力，用于鋪設(shè)的主要材料是無紡布等。
3.1.4添加劑加固：這樣的措施主要是針對(duì)粘性土壤，利用添加劑對(duì)表層的土壤進(jìn)行處理，可以有效的改善表層土壤的固結(jié)效果，提高抗壓縮性和強(qiáng)度等性能。主要是對(duì)地基承載能力加以提高，保證機(jī)械運(yùn)行的安全。添加劑通常是生石灰、熟石灰、水泥等。利用石灰作為添加劑就是利用其對(duì)水的吸附作用，使之與水反應(yīng)降低土壤含水量，從而固結(jié)成團(tuán)。同時(shí)也可對(duì)土體進(jìn)行加固與穩(wěn)定，保證軟土地基的穩(wěn)定性。
3.2深層加固工藝
3.2.1加載工藝：加載法就是對(duì)軟土施加外力，增加軟土基的沉降速度，降低軟土的孔隙率以及含水量等，使之固結(jié)速度加快。提高地基的強(qiáng)度反之填土路面出現(xiàn)大范圍沉降。地基固結(jié)沉降的方法就是減少孔隙水壓提高應(yīng)力的方法以及地基增加總壓法。減少孔隙水壓的方法是依靠大氣壓加載促進(jìn)固結(jié)大氣壓加載。地基總壓是依靠填土的載荷對(duì)軟土進(jìn)行擠壓。但是加載法會(huì)造成軟土的形變?nèi)菀子绊懼車牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)，所以加載的同時(shí)應(yīng)對(duì)周圍進(jìn)行圍護(hù)，降低其影響范圍。填土加載的時(shí)間和載荷應(yīng)根據(jù)實(shí)際的軟土性質(zhì)確定，主要的目標(biāo)就是對(duì)橋梁地基沉降量進(jìn)行控制，保證施工后地基沉降在可控的范圍內(nèi)。在施工中應(yīng)注意對(duì)載荷施加的速度和穩(wěn)定性，并對(duì)整個(gè)壓載過程進(jìn)行觀測(cè)，因?yàn)槌两档男Ч皇峭耆梢灶A(yù)判的，應(yīng)在達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后停止加載，防止對(duì)地基的額外破壞。
3.2.2強(qiáng)夯工藝：強(qiáng)夯工藝是利用重錘對(duì)地面的沖擊力來減少孔隙率，并擠壓排水，從而使得軟土加速固結(jié)。實(shí)踐證明強(qiáng)夯后的軟土地基可以增加幾倍的承載力，壓縮的范圍可以達(dá)到十幾倍。其工藝的特點(diǎn)是工藝簡單且效果好，同時(shí)施工速度快且成本較低，節(jié)約材料，只需要簡單的機(jī)械就可完成對(duì)一定范圍內(nèi)的軟土基礎(chǔ)加固。但是在使用中應(yīng)注意適應(yīng)的范圍，如飽和淤泥粘土和淤泥等應(yīng)慎重選擇，否則會(huì)出現(xiàn)不良的效果。公路橋梁施工乃至公路工程中強(qiáng)夯法較為常見。
3.2.3粉噴樁工藝：粉噴樁是一種深層加固技術(shù)，主要是深層攪拌的方式將凝固劑注入到土層中。是一種加固粘土地基的重要方法，利用水泥和石灰等材料作為固化劑，利用機(jī)械攪拌機(jī)將軟土與固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑與粘土之間的反應(yīng)促進(jìn)粘土硬化，從而成為穩(wěn)定性較強(qiáng)的地基。此種工藝主要是適應(yīng)飽和粘土層，對(duì)于淤泥質(zhì)和淤泥質(zhì)土、粉土、含水量較高的粘土較為有效，加固深度較大。
3.2.4水泥攪拌樁工藝：攪拌樁利用石灰和水泥等材料作為固化劑，通過深層攪拌的工藝與軟土結(jié)合起到固化軟土的效果，固化劑在土層深處和粘土反應(yīng)，經(jīng)過一些列的理化反應(yīng)形成強(qiáng)度高且穩(wěn)定性較好的復(fù)合型地基。水泥攪拌樁的工藝主要是針對(duì)粉土、松散砂土等都有較好的加固效果。其優(yōu)勢(shì)是施工過程對(duì)路堤干擾較小，對(duì)擴(kuò)建工程較為適應(yīng)。施工前應(yīng)保證場(chǎng)地平整，如果有低洼凹陷等應(yīng)進(jìn)行填土，同時(shí)清理場(chǎng)地使得攪拌機(jī)械可以順利就位。
3.2.5豎向排水固結(jié)工藝：該工藝將垂直的排水柱設(shè)置在粘土地基中，縮短了排水距離，促進(jìn)地基排水，并加速固結(jié)。固結(jié)后的軟土地基可以增加抗剪強(qiáng)度。垂直排水工藝分為砂井排水和紙板排水。根據(jù)砂井的施工工藝方法不同砂井排水可以分為射水式、螺旋式、打入式、振動(dòng)式等。砂井法在應(yīng)用中還應(yīng)與其他方式配合，如加載法或者填土法等。對(duì)軟土層較厚的地基更為有效，對(duì)泥炭質(zhì)地基相對(duì)效果差。使用中如果為了穩(wěn)定則重點(diǎn)對(duì)填土坡下進(jìn)行處理；為了防止沉降則在路基頂面寬度下進(jìn)行處理。設(shè)計(jì)排水砂井時(shí)應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)與分析，確定處理范圍和直徑等，分析處理后的沉降程度，如果不能滿足要求則應(yīng)進(jìn)行再次計(jì)算。
4結(jié)語
在公路橋梁的建設(shè)中往往會(huì)遇到不同的地形和地質(zhì)環(huán)境，尤其是在軟土地基上的工程更應(yīng)注意對(duì)軟土地基的處理，在實(shí)踐中利用固結(jié)工藝對(duì)軟土進(jìn)行處置已經(jīng)成為主要的技術(shù)措施，其中包括對(duì)表層和深層軟土的處理，雖然上述措施都具備一定的優(yōu)勢(shì)，但是在實(shí)際應(yīng)用中多以復(fù)合措施對(duì)軟土處置，這樣才能提高軟土地基的處置效果。
