公路工程施工中軟土地基處理技術(shù)的應(yīng)用

文 / 北京鑫實(shí)路橋建設(shè)有限公司 任書仕

軟土地基處理技術(shù)提高了工程施工的安全性和穩(wěn)定性，公路工程中軟土地基處理是工程施工的關(guān)鍵。制訂軟土地基處理方案，采用有限元軟件PLAXLS3D對地基承載力進(jìn)行分析，提高軟土地基處理技術(shù)的應(yīng)用效果，可以保證軟土地基施工的質(zhì)量，提高工程施工的安全性。

引言

在公路工程施工活動中，由特殊區(qū)域的影響，存在較大的安全隱患，很容易出現(xiàn)地基變形、地基坍塌的威脅，增加路橋工程事故的發(fā)生率。為了保障公路工程施工質(zhì)量，使相應(yīng)施工活動能夠更加高效有序地開展。在軟土地基施工時，施工人員要綜合考慮其承受力小等諸多因素的影響，加強(qiáng)軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用，有效增強(qiáng)公路工程工程施工的安全性和穩(wěn)定性，保障路橋施工活動能夠正常有序開展，盡可能消除施工過程中及使用過程中存在的安全隱患。對此，在公路工程施工活動中，要通過加強(qiáng)軟土地基處理技術(shù)的應(yīng)用，綜合考慮具體的施工環(huán)境，選擇科學(xué)合理的施工技術(shù)，有效推動我國公路行業(yè)的發(fā)展。

軟土地基施工處理原則

在具體施工中，施工現(xiàn)場若為軟土地層則須采用軟土地基處理技術(shù)對地基進(jìn)行加固處理。由于軟土地基含水量高且土質(zhì)松軟，承載力低，公路工程地基容易產(chǎn)生下沉現(xiàn)象，破壞鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，對公路工程造成很大的安全隱患。

采用軟土地基處理技術(shù)，首先要考慮公路工程的結(jié)構(gòu)，采用的處理材料不能對公路整體力學(xué)特性構(gòu)成影響。軟土地基土質(zhì)比較特殊，具有較強(qiáng)的壓縮性，因此，方案設(shè)計要充分考慮后期公路地基沉降不均勻的情況。同時，地基處理施工的材料選擇要以降低工程成本，保證工程質(zhì)量為前提，并確保整體公路工程的安全性。由于軟土地基結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，地基施工會對地基結(jié)構(gòu)帶來不可預(yù)測的質(zhì)量安全問題。

軟土地基施工設(shè)計方案，是基于力學(xué)特性對軟土地基進(jìn)行施工，在施工過程中首先對軟土土質(zhì)等因素進(jìn)行勘探，對土壤類型和特點(diǎn)進(jìn)行計算，然后對軟土地基施工中的抗剪力等參數(shù)進(jìn)行分析和計算，建立軟土地基施工的結(jié)構(gòu)模型，最后，在基于軟土地基力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的地基施工處理設(shè)備以及軟土地基處理技術(shù)進(jìn)行施工，并根據(jù)計算數(shù)據(jù)進(jìn)行施工，保證軟土地基施工安全。

軟土地基的特點(diǎn)

為了提高公路工程整體施工質(zhì)量，要充分考慮軟土地基的特點(diǎn)，采取具有針對性的施工策略。軟土中的含水量相對較大，透水性低，軟土地基中的天然水含量在50%~70%，在一定程度上增加了公路工程施工的難度。軟土地基的含水量與土壤的軟弱度可以看成單調(diào)遞增函數(shù)，與土壤的承載力可以看成單調(diào)遞減函數(shù)。

在公路工程軟土地基施工活動開展過程中，由于地基的含水量增加，松軟度也會持續(xù)提高，從而出現(xiàn)軟土流變性和不均勻性等病害。在公路工程工程施工時，很容易受到結(jié)構(gòu)或構(gòu)件內(nèi)力作用的影響，出現(xiàn)不均勻沉降或塌陷等現(xiàn)象，導(dǎo)致后期的施工難度加大，出現(xiàn)路面坍塌等現(xiàn)象。

由于軟土地基壓縮性較大，土質(zhì)孔隙大，因而在具體的施工環(huán)節(jié)要采取對應(yīng)措施，加強(qiáng)軟土地基壓縮等相關(guān)工作，有效提升工程的耐久性。在實(shí)際的施工環(huán)節(jié)，若沒有考慮軟土地基壓縮性大這一特征，則很容易出現(xiàn)路基坍塌、邊坡錯位及地面沉降等現(xiàn)象，引發(fā)安全事故。軟土地基的承載力不足，在實(shí)際的施工過程中很容易出現(xiàn)強(qiáng)制性壓縮的現(xiàn)象，損壞軟土地基的整體性，出現(xiàn)大面積沉降現(xiàn)象，導(dǎo)致公路工程施工安全事故頻發(fā)。

軟土地基處理技術(shù)設(shè)計方案

膠結(jié)材料處理技術(shù)

設(shè)計原理：在軟土地基施工中，利用軟土地基土質(zhì)中含水量高的特性，把膠結(jié)材料注入地基土體中進(jìn)行混合，并混入科學(xué)配比的水泥漿，保證膠結(jié)材料與土體充分混合，進(jìn)而提高地基承力強(qiáng)度。

采用膠結(jié)材料地基處理方法，改變地基的化學(xué)性，防止混凝土被腐蝕，使公路工程整體的安全性和穩(wěn)定性得到提高。

方案設(shè)計：在施工中采用的膠結(jié)材料主要以石灰或者煤灰等為主。膠結(jié)材料混入地基土體中，軟土地基變?yōu)閺?fù)合型地基，地基的承載力得到提高。在施工過程中首先建立臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)，保證基坑施工的前期安全性，然后采用膠結(jié)材料地基處理技術(shù)進(jìn)行施工，從根本上對地基進(jìn)行加固，保證施工安全。在軟土地基施工方案中，膠結(jié)材料處理技術(shù)應(yīng)用廣泛。其中常用的高壓注漿法在技術(shù)要求上比較高，它是采用高壓設(shè)備噴出膠結(jié)材料漿液，高壓的作用是沖散地基軟土，促使高壓漿液和軟土土體進(jìn)行充分融合并凝結(jié)變?yōu)橛不临|(zhì)，提升軟土地基的承力強(qiáng)度。

換填地基處理技術(shù)

設(shè)計原理：在軟土地基施工設(shè)計中，在保證換填材料的力學(xué)性能滿足施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，通過對軟土地基土質(zhì)的換填處理，提高地基整體的力學(xué)特性，來提高軟土地基的承載力。換填地基處理技術(shù)作為軟土地基處理施工中最為基礎(chǔ)的方法，有效增強(qiáng)了施工中地基的土體承載力。地基承載力增強(qiáng)分為水平方向和豎直方向2種增強(qiáng)方式。

方案設(shè)計：結(jié)合施工現(xiàn)場的具體地質(zhì)勘探情況，對地基土質(zhì)以及周邊環(huán)境進(jìn)行科學(xué)勘探，并根據(jù)土體實(shí)際情況來選用科學(xué)的換填地基處理材料。首先，對施工現(xiàn)場土壤進(jìn)行取樣并分析檢驗(yàn)，保證采用的換填材料，可以保證地基土質(zhì)承載力的力學(xué)特性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。在具體施工中，把不符合質(zhì)量要求土層的土體挖出，把砂石或碎石等穩(wěn)定性好的材料換填到地基中，替換原土體，然后把換填的土層進(jìn)行壓實(shí)處理，并采用灌砂法對土質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)處理來提高土體的壓實(shí)度，保證地基土質(zhì)承力強(qiáng)度滿足施工技術(shù)要求。

土工合成材料處理技術(shù)

前期準(zhǔn)備：首先，降低軟土地基中的有機(jī)物含量，保證土壤土體中的成分不腐蝕鋼筋混凝土；其次，改變地基土質(zhì)中的含水量，去除土質(zhì)中的多余水分；最后，在地基中把土工合成的材料添加到地基土質(zhì)中。土工合成材料處理技術(shù)可以對地基土體受力的力學(xué)性能進(jìn)行有效的保護(hù)，保證地基施工安全。

方案設(shè)計：（1）土工膜具有突出的防滲和防水性能。在施工中，把瀝青和土工織物進(jìn)行混合，瀝青作為浸潤黏結(jié)劑，制成瀝青土工膜，注入地基土體中進(jìn)行充分混合，從而加固土體，提高地基承載力。（2）土工格柵作為常用的土工合成材料處理技術(shù)，具有獨(dú)特的性能與功效。

土工格柵常用作加筋土結(jié)構(gòu)的筋材或復(fù)合材料的筋材等。玻璃纖維類土工格柵是高強(qiáng)度玻璃纖維。在施工中配合自黏感壓膠和表面瀝青浸漬處理，使格柵和瀝青路面緊密結(jié)合成一體，提升地基土體承載力。然后把土石料填入土工格柵網(wǎng)格內(nèi)，土石料和土工格柵網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)互鎖，提高玻璃纖維與土體之間的摩擦系數(shù)，達(dá)到提高土工格柵的抗拔能力，進(jìn)而增加格柵與土體間的摩擦咬合力，保證土工合成材料處理技術(shù)的施工質(zhì)量。

DDC灰土擠密處理技術(shù)

設(shè)計原理：DDC灰土擠密處理技術(shù)，采用注入灰土的方法，把軟土地基轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ǔ休d力的混凝土地基，并采用機(jī)械設(shè)備對注入灰土的地基進(jìn)行夯實(shí)，目的是減小地基土體的孔隙率，通過DDC灰土擠密處理來提高地基承載力。

方案設(shè)計：施工中，首先，對DDC灰土擠密處理技術(shù)的力學(xué)性進(jìn)行計算，并對地基承載力的影響參數(shù)進(jìn)行分析，然后，采用螺旋鉆機(jī)鉆孔，在地基中注入灰土，再進(jìn)行夯實(shí)成樁處理，并擴(kuò)大樁的體積，形成混凝土地基，提高地基整體承載力。

DDC灰土擠密處理是通過提高軟土地基土體的承載力，來提高地基整體的受力，保證地基施工的質(zhì)量和安全。而軟土地基承載力的計算是以地基土體的抗剪力為基礎(chǔ)進(jìn)行分析的。

預(yù)應(yīng)力管樁處理技術(shù)

設(shè)計原理：在軟土地基中安裝預(yù)應(yīng)力管樁，可以有效提高地基抗剪力。方案設(shè)計中采用有限元模型PLAXLS3D對地基承載力進(jìn)行分析，并構(gòu)建地基承載力分析模型，對預(yù)應(yīng)力管樁處理方案進(jìn)行設(shè)計，為預(yù)應(yīng)力管樁處理施工提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。

方案設(shè)計：首先，對施工現(xiàn)場進(jìn)行勘探，并對軟土地基力學(xué)特性參數(shù)以及承載力情況進(jìn)行分析，進(jìn)而確定預(yù)應(yīng)力管樁的鋪設(shè)位置，采用有限元模型PLAXLS3D構(gòu)建地基承載力分析模型，對地基土體整體的承載力以及抗剪力進(jìn)行精確的分析。其次，在預(yù)應(yīng)力管樁埋設(shè)施工過程中，要進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，在考慮軟土地基力學(xué)特性因素影響的基礎(chǔ)上，保證預(yù)應(yīng)力管樁方案中灌注混凝土的承載力發(fā)揮到最大。再次，進(jìn)行基坑開挖設(shè)計?；娱_挖后采用預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)對地基進(jìn)行加固處理，采用有限元軟件構(gòu)建軟土地基基坑模型并對其進(jìn)行分析，對地基不同的承載力進(jìn)行分析，并對軟土地基基坑開挖過程中地基承載力進(jìn)行研究，通過有限元模型PLAXLS3D計算基坑產(chǎn)生的荷載對地基承載力的影響。

結(jié)語

在公路工程施工中，地基承載力決定了整體公路結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，因此在公路工程中對軟土地基的科學(xué)處理是關(guān)鍵，是工程施工安全和工程質(zhì)量的重要保障。公路施工中應(yīng)對施工現(xiàn)場進(jìn)行勘探，構(gòu)建軟土地基處理技術(shù)的應(yīng)用方案，保證公路工程承載能力符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。