高速公路軟土地基的危害及其處治方法

徐嬌

摘 要:軟弱土質(zhì)在作為地基時(shí)嚴(yán)重影響公路工程質(zhì)量與通車后的行駛安全,必須得到有效的治理。在實(shí)際工程中必須重視對(duì)土質(zhì)信息的分析,全面掌握施工要求,再以相應(yīng)方法配合處理,最終實(shí)現(xiàn)工程施工的可靠性。本文從軟土路基對(duì)高速公路工程施工的危害出發(fā),分析了水泥攪拌樁、粉噴樁等幾種常用的軟土處治方法,并對(duì)施工中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。

關(guān)鍵詞:高速公路軟土地基深層水泥攪拌樁粉噴樁

中圖分類號(hào):U419 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-198X(2012)05(c)-0107-01

1 軟土路基的特征及其對(duì)高速公路工程施工的危害

公路工程建設(shè)中不可避免地要接觸到各種不同地質(zhì)條件的地基類型,施工中應(yīng)針對(duì)不同土質(zhì)特性,設(shè)計(jì)相應(yīng)的處理方法,以滿足其承載要求。以軟土地基施工為例,軟弱土質(zhì)是指抗壓強(qiáng)度低而壓縮性較高的土層,包括淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、粘土、粉質(zhì)粘土及腐植性土等。在我國(guó)軟土廣泛分布在山谷地域、河口三角洲、濱海平原以及湖盆地周圍等地區(qū)。在高速公路施工中作為地基時(shí),各類型軟土都共同表現(xiàn)出孔隙大、天然含水量高、滲透性不佳、抗剪強(qiáng)度低、流變性顯著、分布復(fù)雜等工程特性,若處理不當(dāng)常會(huì)在工程中導(dǎo)致路基沉降變形等問(wèn)題,降低公路的穩(wěn)定性和強(qiáng)度,甚至可能使路基在上部、外部載荷作用下產(chǎn)生路面開(kāi)裂、橋臺(tái)損壞、橋頭跳車及涵身或通道凹陷等問(wèn)題,嚴(yán)重縮短公路的使用壽命,威脅高速公路的行駛安全與暢通。

有鑒于此,全面掌握工程施工等級(jí)與要求,并針對(duì)實(shí)際軟土條件進(jìn)行有針對(duì)性的改造,就成為了建設(shè)者們必須認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。實(shí)際工程中,應(yīng)首先確定地基的現(xiàn)有承載能力,并根據(jù)公路等級(jí)、路堤高度、材料條件以及通車后的實(shí)際荷載情況進(jìn)行分析,采取換填、拋石、爆破等不同的處理方法,改善施工條件。而影響軟土地基承載力的因素比較復(fù)雜,包括:土層分布、力學(xué)特征、應(yīng)力歷史、排水條件、路基上部類型與剛度、施工方式及其程序等,因此,必須通過(guò)極限承載理論公式、臨塑荷載估算及物理性質(zhì)指標(biāo)分析等多種方法加以分析和確定,從而準(zhǔn)確得出土體的承載能力,為處理方案提供科學(xué)依據(jù)。

2 軟土地基條件下公路施工常用的處治方法

軟土地基條件下公路施工的處治方法通常是在公路設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)對(duì)路基進(jìn)行加固處理,通過(guò)改善其工程特性,使其透水性等參數(shù)達(dá)到高速公路路基的相應(yīng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),并通過(guò)最大限度地減小其上部的荷載密度,有效提高路基的強(qiáng)度及穩(wěn)定性,避免沉降與形變的發(fā)生。

2.1 一般處理技術(shù)概述

目前工程中常用的一般性處理方法包括換填、表層排水、砂墊層法、凍結(jié)法等。以砂墊層法為例,該法包括排水砂井、袋裝砂井、排水砂墊層等技術(shù),排水砂井一般是利用爆破、高壓水槍或各種打樁機(jī)在地基中按一定比例埋入鋼管,并注入中粗砂而形成砂柱,再通過(guò)砂柱的排水管道作用構(gòu)成軟土排水體系,增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性,該法通常用于軟土厚度＞5m,處理深度≤18m時(shí)的情況;袋裝砂井目前廣泛采用網(wǎng)狀織物袋,以達(dá)到節(jié)省原料、降低成本的目的,并能有效防止施工操作中產(chǎn)生的誤差;排水砂墊層的原理是在軟土頂面增加一個(gè)排水面,需要在路堤底部地面上鋪設(shè)一層砂層,隨著荷載逐漸增加,使軟土地基排水固結(jié)滲出的水從砂墊層中排走。砂墊層一般厚0.6m～1.0m。為了保證砂墊層的滲水作用,墊層上應(yīng)該填一層粘性土封住水使水無(wú)法返回。在路基兩側(cè)須修好排水溝,通過(guò)砂墊層滲出的水通過(guò)排水溝排出路基外。該法在30m深度內(nèi)具有有效處理能力,對(duì)含水量較高的軟弱路基可配合其他深層加固方法使用,根據(jù)工程進(jìn)度及預(yù)算條件做全部或部分填筑處理。凍結(jié)法的工作原理則是:通過(guò)液態(tài)氮或二氧化碳膨脹,或采用普通的機(jī)械制冷設(shè)備與一個(gè)封閉式液壓系統(tǒng)相連接,而使冷卻液在內(nèi)流動(dòng),從而使軟濕土質(zhì)凍結(jié),以提高其強(qiáng)度并降低壓縮性。在工程實(shí)踐中,凍結(jié)法在不同類型的軟土土質(zhì)的處理上都取得了良好的效果,且特別適合于開(kāi)挖深度＞7m或低于地下水位的情況下。

2.2 深層水泥攪拌樁的應(yīng)用

2.2.1 深層水泥攪拌樁的工作原理與工藝流程

深層水泥攪拌樁是通過(guò)深層攪拌設(shè)備,將水泥作為固化劑與軟體強(qiáng)制攪拌,使其結(jié)成具有較高強(qiáng)度和水穩(wěn)定性的整體硬樁。該法在水泥、水與軟土的水解、水化及團(tuán)粒化、碳酸化、硬凝等反應(yīng)作用下,最大限度地提高了樁體的宏觀穩(wěn)定性。深層水泥攪拌樁技術(shù)的工藝流程包括:樁位放樣→水泥漿制作→預(yù)攪下鉆噴漿→提升噴漿、復(fù)攪→復(fù)攪下沉→復(fù)攪提升→成樁,工程中采取二噴四攪的方式進(jìn)行作業(yè)。

2.2.2 施工中應(yīng)注意的問(wèn)題

水泥攪拌樁開(kāi)鉆前,應(yīng)清洗整個(gè)壓漿管,檢查壓漿管中有無(wú)堵塞現(xiàn)象,待水排盡后方可下鉆。應(yīng)通過(guò)吊錘控制鉆桿與井架是否垂直。打樁過(guò)程中因停電或樁機(jī)損壞而中斷時(shí),應(yīng)使攪拌軸下沉至停漿面以下50cm～100cm,待恢復(fù)供漿后再繼續(xù)噴漿提升,以防斷樁或缺漿。須嚴(yán)格控制樁頭質(zhì)量,噴漿攪拌應(yīng)高于設(shè)計(jì)樁基頂30cm,且當(dāng)噴漿提升至設(shè)計(jì)樁頂時(shí),應(yīng)稍有停滯。制樁完成后,必須達(dá)到要求的齡期后方可進(jìn)行開(kāi)挖,清理樁頭時(shí)不得使用重錘或重型機(jī)械,宜用小錘、短釬等輕便工具操作,以免損壞樁頭。

2.3 粉噴樁的應(yīng)用

粉噴樁與深層水泥攪拌樁同屬軟土路基加固中的復(fù)合地基技術(shù),不同之處在于該法是利用將特定固結(jié)劑噴射到軟土內(nèi)部的方式發(fā)揮作用的。與水泥攪拌樁不同,粉噴樁更適用于加固飽和度高、軟塑~流塑狀的軟土及泥炭土質(zhì)。該法的工藝流程為深層攪拌機(jī)械就位→預(yù)攪下沉→攪拌提升→重復(fù)攪拌→重復(fù)攪拌提升→成樁。粉噴樁施工中應(yīng)注意的問(wèn)題包括:施工場(chǎng)地應(yīng)進(jìn)行平整,開(kāi)機(jī)前必須調(diào)試、檢查樁機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和輸料管暢通情況。場(chǎng)地整平標(biāo)高比設(shè)計(jì)標(biāo)高高0.3m。粉噴樁的垂直度偏差不超過(guò)1%,樁位布置偏差不大于50mm,樁徑偏差不大于4%。施工前確定好攪拌機(jī)械的水泥自動(dòng)計(jì)量、起吊設(shè)備提升速度,使攪拌提升速度與水泥輸送速度同步。水泥數(shù)量以及泵送時(shí)間須安排專人記錄。預(yù)攪下沉?xí)r不得沖水,遇硬土層時(shí)可適量沖水。施工時(shí)因故停機(jī),應(yīng)將攪拌頭下沉至停止點(diǎn)以下0.5m,待恢復(fù)后再提。樁與樁的搭接時(shí)間不超過(guò)24h,否則應(yīng)對(duì)最后一根樁先進(jìn)行空鉆留出楔頭。施工前,應(yīng)先進(jìn)行試樁,以確定施工配合比等各項(xiàng)參數(shù)和施工工藝。粉噴樁施工的關(guān)鍵在于深入軟土土層的位置與含水量的控制。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,作為治理高速公路路面開(kāi)裂、塌方等嚴(yán)重病害的主要方法之一,軟土地基必須經(jīng)過(guò)科學(xué)處理,改善其工學(xué)特性,保證高速公路的施工質(zhì)量。在實(shí)際工程中,無(wú)論是水泥攪拌樁、粉噴樁或其他各種處治方法,都有其優(yōu)點(diǎn)和適用范圍,因此,應(yīng)重視對(duì)土質(zhì)信息的收集和分析,全面掌握施工要求及地質(zhì)條件,再以相應(yīng)方法配合處理,最終實(shí)現(xiàn)工程施工的可靠性。除處治方案的合理性及其工藝控制外,施工組織、質(zhì)量檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)也需要得到充分的關(guān)注,使質(zhì)量控制貫穿于工程的全過(guò)程,為實(shí)現(xiàn)高速公路道路施工的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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