市政路橋工程施工中軟土地基處理技術(shù)研究

陳戰(zhàn)省 (廣州市第三市政工程有限公司 廣東 廣州 510000)

引言

軟土地基是路橋工程施工經(jīng)常會(huì)遇到的特殊路段,需要采取科學(xué)的處理技術(shù),來保證工程施工質(zhì)量。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,交通事業(yè)乘風(fēng)破浪電掣風(fēng)馳。路橋工程建設(shè)是緩解地區(qū)交通的主要方式,因路橋工程建設(shè)規(guī)模的劇增,地質(zhì)復(fù)雜地段陸續(xù)出現(xiàn),而軟土路基是路橋工程施工現(xiàn)場(chǎng)較為常見的特殊地質(zhì)條件,施工過程中應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)對(duì)軟土地基的加固處理,消除或減小因軟弱地基造成的不利影響。從我國地質(zhì)構(gòu)造來說,“軟土層”也一直是現(xiàn)代地質(zhì)專家考察的主要對(duì)象,提出了針對(duì)不同建設(shè)情況對(duì)軟土地基的處理方法和技術(shù)。

一、市政路橋工程軟土地基的主要特點(diǎn)

所謂軟土地基,是指根據(jù)建設(shè)部軟土地址勘察規(guī)范的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),符合空隙比值不超過1.01,天然水含量不超過液限,以灰色為主細(xì)小顆粒的土質(zhì)均為軟土。從軟土地基的概念不難看出其具有以下特點(diǎn)。

(一)較弱的抗剪強(qiáng)度,且這種抗剪強(qiáng)度與排水固結(jié)條件和加荷速度之間存在著緊密聯(lián)系,在一般排水情況下,這種軟土地基的抗剪強(qiáng)度與固結(jié)程度成正比:固結(jié)程度增加,則軟土地基的抗剪強(qiáng)度增大;固結(jié)程度降低,則軟土地基的抗剪強(qiáng)度也降低。

(二)較高壓縮性。軟土的壓縮性隨著其天然水量、液限增大而不斷增大,這也是軟土地基在承受較大載荷后發(fā)生變形的原因所在。

(三)較差的滲透性。由于軟土地基具有較多的空隙和較高的含水量,使得它的天然空隙比通常介于1～2之間,一般不會(huì)大于4。它的含水量則高達(dá)45%～75%,這就決定了軟土地基較低的抗剪強(qiáng)度和較差的壓縮性。

(四)較低的穩(wěn)定性。惡劣氣候條件下軟土地基會(huì)發(fā)生自然沉降。工程投入使用后也會(huì)因車輛載荷的碾壓而發(fā)生不均勻沉降。

二、市政路橋工程軟土地基處理原則

(一)充分考慮施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況

在市政路橋工程施工作業(yè)中,由于整體的工程建設(shè)規(guī)模相對(duì)較大,容易會(huì)對(duì)周邊居民的日常生活帶來影響。施工時(shí),所產(chǎn)生的震動(dòng)相對(duì)較大,容易產(chǎn)生噪聲問題。若無法加大對(duì)施工階段的控制力度,還會(huì)出現(xiàn)地下水環(huán)境污染等問題。因此,要對(duì)上述問題綜合考慮,結(jié)合市政路橋工程施工規(guī)劃,對(duì)軟土地基處理施工效果提出嚴(yán)格要求。不同的地基所采用的處理方式具有差異性,需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,采取因地制宜的施工方式,提高軟土地基處理項(xiàng)目的施工效率。為了施工過程中減少對(duì)周邊建筑物和居民帶來的不良影響,要采取降塵措施。

(二)嚴(yán)格執(zhí)行市政路橋設(shè)計(jì)方案

市政路橋工程項(xiàng)目與其他類型的工程建設(shè)作業(yè)有著本質(zhì)上的不同,在操作過程中,對(duì)各項(xiàng)施工作業(yè)的專業(yè)性提出了較高要求,要保證路面的平整程度,形成穩(wěn)定、安全的路橋工程項(xiàng)目。為此,施工人員需要嚴(yán)格按照市政路橋工程的設(shè)計(jì)要求,促進(jìn)各項(xiàng)施工作業(yè)順利實(shí)施。對(duì)于等級(jí)相對(duì)較高的道路,在施工過程中要采用強(qiáng)力處理措施,使軟土地基的沉降量有所降低。另外,還要保障施工總體設(shè)計(jì)能夠滿足規(guī)范要求,為軟土地基處理施工提供參考依據(jù),并保障技術(shù)應(yīng)用的靈活性,確保設(shè)計(jì)方案內(nèi)容能夠全面落實(shí)。對(duì)等級(jí)相對(duì)較低的公路,要合理使用加載性技術(shù),在處理作業(yè)前期準(zhǔn)備階段,要采取降塵措施,營造干凈、整潔的施工環(huán)境,促進(jìn)后續(xù)施工作業(yè)順利開展。

三、市政路橋工程施工前期的準(zhǔn)備工作

施工準(zhǔn)備工作的基本任務(wù)是為橋梁工程的施工建立必要的技術(shù)和物質(zhì)條件,統(tǒng)籌安排施工力量和施工現(xiàn)場(chǎng),是施工企業(yè)搞好目標(biāo)管理,推行加固技術(shù)的重要依據(jù),同時(shí)也是施工得以順利進(jìn)行的根本保證。認(rèn)真做好施工準(zhǔn)備工作,對(duì)于發(fā)揮企業(yè)優(yōu)勢(shì)、合理供應(yīng)資源、加快施工進(jìn)度、保證工程質(zhì)量和施工安全、降低工程成本、增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,為企業(yè)贏得社會(huì)效益、實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理現(xiàn)代化等具有重要意義。

根據(jù)施工階段的不同,可將施工準(zhǔn)備工作分為兩類:工程項(xiàng)目開工前的施工準(zhǔn)備,這是在工程正式開工前所進(jìn)行的一切施工準(zhǔn)備工作,其目的是為工程正式開工創(chuàng)造必要的施工條件。二是各施工階段前的施工準(zhǔn)備,這是在工程項(xiàng)目開工之后,每個(gè)施工階段正式開工之前所進(jìn)行的一切施工準(zhǔn)備工作,其目的是為施工階段正式開工創(chuàng)造必要的施工條件。

施工準(zhǔn)備工作既要有階段性,又要有連貫性,必須有計(jì)劃、有步驟、分期分階段地進(jìn)行,要貫穿于工程項(xiàng)目施工的整個(gè)過程。

施工準(zhǔn)備工作主要包括:技術(shù)準(zhǔn)備、勞動(dòng)組織準(zhǔn)備、物質(zhì)準(zhǔn)備和施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備等。

(一)技術(shù)準(zhǔn)備是施工準(zhǔn)備的核心。由于技術(shù)準(zhǔn)備上的差錯(cuò)和隱患將造成生命、財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的巨大損失,因此必須認(rèn)真做好技術(shù)準(zhǔn)備工作。技術(shù)準(zhǔn)備的具體內(nèi)容如下:熟悉設(shè)計(jì)文件、研究核對(duì)設(shè)計(jì)圖紙。全面領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖,透徹了解橋梁的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造細(xì)節(jié);檢查核對(duì)設(shè)計(jì)圖紙與其各組成部分之間有無矛盾或錯(cuò)誤;在幾何尺寸、坐標(biāo)、高程、說明等方面是否一致,技術(shù)要求是否正確等等,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)與設(shè)計(jì)單位和監(jiān)理工程師協(xié)商解決,保障路橋工程建設(shè)的科學(xué)性與嚴(yán)謹(jǐn)性,使其能夠符合工程的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步調(diào)查分析原始資料。施工前應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘察,已盡可能多地獲得有關(guān)原始數(shù)據(jù)的第一手資料,這對(duì)于正確選擇施工方案、制定技術(shù)措施、合理安排施工順序和施工進(jìn)度計(jì)劃以及編制切合實(shí)際的施工組織設(shè)計(jì)都是非常必要的。主要調(diào)查項(xiàng)目如下:一是自然條件的調(diào)查分析,包括地質(zhì)、水文、氣象、施工現(xiàn)場(chǎng)的地形地物、橋梁工程所在地區(qū)的國家水準(zhǔn)基點(diǎn)和絕對(duì)標(biāo)高等情況。二是技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的調(diào)查分析,主要有:施工現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)遷、當(dāng)?shù)乜衫玫牡胤讲牧?、砂石料?chǎng)、水泥生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品質(zhì)量、地方能源和交通運(yùn)輸、地方勞動(dòng)力和技術(shù)水平、當(dāng)?shù)厣钗镔Y供應(yīng)、可提供的施工用水用電條件、設(shè)備租賃、當(dāng)?shù)叵乐伟?、分包單位的力量和技術(shù)水平等狀況。三是施工前的設(shè)計(jì)技術(shù)交底,通常由建設(shè)單位主持,設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位參加,對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的疑問、建議或變更在形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,做好記錄,形成設(shè)計(jì)技術(shù)交底紀(jì)要,由建設(shè)單位正式行文,參加單位共同會(huì)簽蓋章,作為施工合同的一個(gè)補(bǔ)充文本,與設(shè)計(jì)文件同時(shí)使用,是指導(dǎo)施工的依據(jù),也是建設(shè)單位與施工單位進(jìn)行工程結(jié)算的依據(jù)之一。四是確定施工方案,進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。五是編制施工組織設(shè)計(jì)和施工預(yù)算。

(二)勞動(dòng)組織準(zhǔn)備的主要內(nèi)容有:設(shè)置監(jiān)理施工組織結(jié)構(gòu);合理設(shè)置施工班組;施工力量的集結(jié)進(jìn)場(chǎng)和培訓(xùn);向施工班組和操作工人進(jìn)行開工前的交底;建立健全各項(xiàng)管理制度。

(三)物質(zhì)準(zhǔn)備工作的內(nèi)容主要包括:工程材料的準(zhǔn)備,構(gòu)件和制品的加工準(zhǔn)備,施工機(jī)具設(shè)備的準(zhǔn)備,以及各種工具和備件的準(zhǔn)備。物質(zhì)準(zhǔn)備工作的程序一般為:根據(jù)施工預(yù)算、分部分項(xiàng)工程的施工方法和施工進(jìn)度安排制定需要量的計(jì)劃;與有關(guān)單位簽訂供貨合同;擬定運(yùn)輸計(jì)劃和運(yùn)輸方案;按施工平面圖的要求,組織物質(zhì)按計(jì)劃時(shí)間進(jìn)場(chǎng),在指定地點(diǎn)、按規(guī)定方式進(jìn)行儲(chǔ)存或堆放,以便隨時(shí)提供給工程使用。

圖 軟土處理技術(shù)示意圖

(四)施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備的具體內(nèi)容有:做好施工測(cè)量控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)和加密工作;做好施工現(xiàn)場(chǎng)的補(bǔ)充鉆探;搞好三通一平,是指路通、水通、電通和平整場(chǎng)地;建造臨時(shí)設(shè)施;安裝調(diào)試施工機(jī)具;原材料的試驗(yàn)和儲(chǔ)存堆放;做好冬雨季施工安排。

四、市政路橋工程軟土地基處理技術(shù)

(一)外部處理技術(shù)

沙礫墊層施工技術(shù)屬于外部處理技術(shù)體系中的關(guān)鍵組成部分,在軟土地基含水量相對(duì)較高的情況下,若土質(zhì)處于稀薄狀態(tài),則能夠?yàn)樯车[墊層施工技術(shù)的應(yīng)用提供良好的施工條件。在使用機(jī)械化處理方式時(shí),應(yīng)對(duì)施工人員提出明確要求,使其能夠在衡量機(jī)械設(shè)備重量的情況下,對(duì)碾壓強(qiáng)度予以確定,并綜合考慮地基等方面的因素。對(duì)于常規(guī)類型的混凝土施工作業(yè),要在鋪設(shè)沙礫墊層時(shí),將沙礫墊層厚度保持在1m 左右,應(yīng)保障實(shí)際操作步驟的規(guī)范性,發(fā)揮墊層的排水作用,確保軟土能夠順利固結(jié)。

在使用地面排水施工技術(shù)時(shí),應(yīng)保證技術(shù)操作的合理性,采取有效措施,實(shí)現(xiàn)對(duì)路面積水等問題的全面規(guī)避,確保地基含水率降低。在使用表層排水施工技術(shù)過程中,能夠?yàn)橥獠刻幚碜鳂I(yè)提供支持,在土壤質(zhì)量較為優(yōu)良的情況下,若軟土地基的含水量相對(duì)較高,則能夠發(fā)揮出表層排水施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和效用。

在摻入添加劑的過程中,可以對(duì)軟土地基的表層區(qū)域進(jìn)行檢測(cè),若表層屬于粘土性質(zhì)時(shí),能夠?yàn)樘砑觿┑氖褂锰峁┲С?。在通常情況下,可以使用石灰、水泥等材料,使其能夠發(fā)揮出輔助性作用,并配合添加劑共同使用,將其應(yīng)用于混凝土施工作業(yè)中,采取合理的攪拌措施,加大對(duì)震動(dòng)環(huán)節(jié)的控制力度,使材料能夠全面滲透于粘性土質(zhì)中,不僅可以強(qiáng)化軟土地基的整體強(qiáng)度,還能夠提高軟土地基的抗壓能力。

在開展表層鋪設(shè)作業(yè)時(shí),要結(jié)合表面區(qū)域的實(shí)際情況,對(duì)其他材料的鋪設(shè)提供支持。若軟土地基當(dāng)中的空隙相對(duì)較多,則無法保障土層分布的均勻性,阻礙路橋施工作業(yè)的開展,容易影響路面的整體鋪設(shè)質(zhì)量,甚至?xí)a(chǎn)生移位等問題。為此,需要改善路橋表面條件,使用化纖無紡布等設(shè)施,確保此類材料具備優(yōu)良的拉力條件,將其鋪設(shè)于路橋的表面,減少路面不平等現(xiàn)象的出現(xiàn),確保軟土地基表面區(qū)域的均勻性,借助化纖無紡布的夯實(shí)作用,強(qiáng)化路橋工程項(xiàng)目荷載能力。

(二)加固處理技術(shù)

粉噴樁技術(shù)屬于加固處理工藝中的重要組成部分,在市政路橋施工作業(yè)中較為常見,將其應(yīng)用于處理軟土地基,能夠保障施工環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性。對(duì)于穩(wěn)定性能相對(duì)較差的軟土地基施工區(qū)域,應(yīng)合理應(yīng)用粉噴樁施工技術(shù),充分借助固化劑所形成的壓力,將其轉(zhuǎn)移到地基區(qū)域中。此時(shí),軟土地基的內(nèi)部區(qū)域呈現(xiàn)出了固結(jié)狀態(tài),在固化劑的調(diào)節(jié)作用下,產(chǎn)生了軟土化學(xué)反應(yīng)。在市政路橋施工作業(yè)中,要涉及水泥等基本材料,在施工作業(yè)前期的準(zhǔn)備環(huán)節(jié),應(yīng)派專業(yè)施工人員,使其能夠?qū)Ξ?dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境條件進(jìn)行全面勘察,保障勘察和檢查作業(yè)的細(xì)致性,結(jié)合地質(zhì)數(shù)據(jù)的相關(guān)內(nèi)容,保障記錄結(jié)果的準(zhǔn)確性與完整性,將其作為粉噴樁位圖設(shè)計(jì)作業(yè)的基本參考依據(jù)。在實(shí)際的施工過程中,為了保證工程項(xiàng)目的流動(dòng)性,還需要添加石膏或者硫酸鈉等輔助性材料,優(yōu)化固化作業(yè)的整體效果,形成高效的施工模式。

在使用壓實(shí)加載處理技術(shù)時(shí),對(duì)軟土地基的使用提出了較高的要求,需要確保軟土地基能夠具備一定程度的承載能力,采用人為壓實(shí)的方式,實(shí)現(xiàn)對(duì)地基區(qū)域的有效處理。在使用壓式加載處理技術(shù)的過程中,能夠加大對(duì)周圍組織的管控力度,保障土質(zhì)使用的規(guī)范性,避免對(duì)整體性的市政路橋工程項(xiàng)目施工作業(yè)造成不良影響。

通過對(duì)化學(xué)手段加固處理技術(shù)的操作方式予以細(xì)致劃分,可以看出主要包括電化學(xué)加固和固化加固等兩種形式。為了發(fā)揮出化學(xué)手段加固處理技術(shù)的實(shí)際效用,需要結(jié)合市政路橋工程項(xiàng)目的實(shí)際情況,明確掌握施工作業(yè)的總體要求,經(jīng)過全面分析,篩選出更加優(yōu)良的化學(xué)手段加工處理方法。以電化學(xué)加工手段為例,能夠結(jié)合軟土地基的施工問題予以妥善處理,從而優(yōu)化市政路橋工程項(xiàng)目的施工效果。

在使用排水技術(shù)的過程中,要結(jié)合軟土地基內(nèi)部的排水處理作業(yè),并對(duì)其予以高度重視。由于軟土地基的內(nèi)部含水量相對(duì)較高,在開展排水作業(yè)時(shí),確保壓力排水能夠與沙墊層等施工作業(yè)同步進(jìn)行,確保市政路橋工程軟土地基中的水分能夠被全面排出,形成穩(wěn)定的路橋工程項(xiàng)目,保障施工作業(yè)的可靠性。

(三)土壤置換技術(shù)

在市政路橋工程施工作業(yè)中,涉及軟土地基等施工區(qū)域,若出現(xiàn)較為明顯的塌陷、變形、或者為錯(cuò)位等現(xiàn)象,則會(huì)對(duì)市政路橋工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量造成不良影響。采取換填法處理軟土地基已成為常態(tài)。換填法,是指將地基中原有軟土用一些性能較強(qiáng)土質(zhì)進(jìn)行替換的一種施工技術(shù)。采取這種方式,相關(guān)施工技術(shù)人員應(yīng)該注意以下幾方面內(nèi)容:一是優(yōu)選換填土。換填法的基本原理是圍繞著換土進(jìn)行的,而想要實(shí)現(xiàn)對(duì)軟土地基的有效處理,就必須要選擇那些穩(wěn)定性好、可壓縮性小、承載力大以及強(qiáng)度高的換填材料。二是碾壓工序做到位。在施工過程中,對(duì)地基中的軟土進(jìn)行換填時(shí),要分層對(duì)其進(jìn)行碾壓,最大限度地保證地基的密實(shí)度,減少發(fā)生沉降等問題的概率。三是使用換填法主要針對(duì)的是那些軟土層較淺的軟土地基。當(dāng)市政路橋工程項(xiàng)目屬于大型工程類型時(shí),在使用土壤置換技術(shù)的過程中,則會(huì)加大對(duì)資金的整體投入,要結(jié)合實(shí)際情況慎重考慮,若無法滿足經(jīng)濟(jì)性等方面的要求時(shí),則不建議使用土壤置換技術(shù)。

結(jié)束語

市政路橋工程是城市的重要部分,是影響人們出行安全的重要因素。為了提高市政路橋的功能性和可靠性的,要對(duì)市政路橋施工中的軟弱地基進(jìn)行分析,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)條件制定有效的軟弱地基處理措施,從而使得市政路橋的軟弱地基可以得到有效控制,規(guī)避軟弱地基沉降、承載力不足等情況,使得軟弱地基可以滿足市政路橋的實(shí)際需求,規(guī)避安全隱患,發(fā)揮市政路橋的功能,提高人們的生活質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)市政路橋工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)價(jià)值。