开云体育 开云官网开云体育 开云官网在公路工程施工过程当中时常会遇到软土区,软土区处理不当,会对该段路的整体质量产生很大影响。为了提高软土区施工成效,软土地基的处理技术和施工质量控制非常关键。本文以此为主题,分析了不同的软土基地处理技术,阐述了其优缺点及适用范围,并对软土基地事前、事中的质量保证措施进行了深入探讨,提出了有效的软土地基施工质量控制流程,保证公路工程整体施工质量。
公路工程相比于其他工程具有覆盖范围广、施工环节复杂以及参与单位多等特点,因此对公路工程进行质量控制具有一定的难度,需要对每个路段进行严格管理。在公路工程施工过程中时常遇到软基,软基在行车荷载和路基自重作用下,轻则产生路基不均匀沉降,重则由于基底滑移引起路基失稳破坏,一旦公路工程施工出现质量问题,不但会造成直接经济损失,还可能会对交通安全造成严重的威胁。因而,需采取合理的软基处理措施及施工工艺,加强质量控制,尽量减少差异沉降。
对于软基来说,和普通土层相比,具有高天然含水率、大孔隙比、低抗剪强度、高压缩性等特性,其承载力和稳定性不符合公路工程施工要求,所以软基处理也就成为施工中的重难点。剖析软基工程特性有如下几方面:第一、软基具有触变性,流变性显著,若无有效的加固处理,在后续施工或者持续荷载下,其下方的土层会出现流动问题,造成空洞区而出现路面毁坏的情况,同时还有可能引发滑塌事故;第二、软基具有天然孔隙比大、天然含水率高的特性。孔隙比大会导致施工区域中天然含水量会逐渐增加,同时由于软土中带有粉土粒和黏土,根据研究可知,软基中这些细粒土的表层会带有负电荷,从而还会不断地吸收空气中的水分和存水,会直接导致粘结性降低,进而导致软基流失【1】。第三、在软基路段施工过程中,由于软基具有压缩性高、抗剪强度低的特性,导致地基承载力不足,路堤填筑荷载引起压缩形变地基不均匀沉降,破坏其稳定性,在公路工程施工过程中可能会出现塌陷,这种问题会造成返工以及直接经济损失,甚至还会引发安全生产事故。
在软基施工过程中,受多方面影响而出现质量问题,所以要明确软基不均匀沉降的主要原因,以此制定预防措施。从目前公路工程建设情况来看,造成软基不均匀沉降的主要因素有以下几个方面:
在公路建设中,经常会出现沉降问题,甚至还出现过因路基不均匀沉降而引发的严重交通安全事故。在对这些问题研究时发现,未进行详细的勘察,地质钻探布孔数目过少、钻探深度不足以及软土物理力学性质判断措施等软基路段地质勘探资料不完善是主要原因。除此之外,在公路工程的设计过程中,由于所使用的软基处理理论计算失误或者相关参数不符合施工实际情况,就会导致施工设计方案存在问题,进而引发施工质量问题。
施工前准备直接关系到后期的施工进度和公路工程施工质量,所以施工准备工作尤为重要。在软基施工开始前,要对施工区域现场进行处理,而在填筑区和换填区周边要做好排水处理,未建立临时排水系统就会导致施工区域出现积水问统,严重影响施工质量。在软基施工过程中,施工作业人员对于施工技术的掌握和运用能力偏低,所以在质量控制方面并不能按照施工要求开展工作,也会导致施工过程中出现质量问题,进而造成软基的不均匀沉降【2】。
在路基填筑过程中,受到施工材料、人员技术、机械类别、施工流程等因素的影响会导致软基过程控制不达标。这种情况会直接导致软基出现不均匀沉降问题。如果这类问题未得到有效的处理,在公路投入使用之后,经过大量的车辆碾压,这个位置的路基就会出现塑性变形,进而出现严重的破损、沉降。同时,气候、地质等因素也会加快沉降的出现【3】。
软基处理技术对于公路工程来说起到决定性的作用,所以施工单位在开展公路建设的过程中要重点做好软基处理技术,根据公路工程的整体要求和施工区域的地质情况合理地选用软基处理技术,进而提高公路施工质量,这也是保证施工质量的关键。针对目前主要软基处理技术,现作如下分析:
根据工点特点、软土赋存及物理力学性质进行相应处理,对赋存深度小于 3m的软土,采取浅层置换软基处理方法。在实际应用中,施工人员要利用施工机械来清理需要更换的软弱土层,随后根据施工要求选择透水性和级配较好碎石或者砾类土、砂性土等粗粒土进行换填,回填应分层铺筑,均匀压实,取其最佳含水量压实。在填筑时同时辅以铺设土工合成材料,用于削减持续荷载作用传递的应力,以增大路基的整体固结作用及抗剪强度,防止出现反射裂缝,在施工时使用搭接法来施工,要注意搭接宽度不能超过半米,而上下层的土工格栅也要注意距离,做好固定【4】。
另外,如有必要基底则采用冲击式压路机碾压密实补强处理,保证压实度。当地下水发育且地形有条件引导排走时,设置碎石盲沟及时排除地下水及路面下渗水。浅层置换法使用范围广泛,施工工艺简单,质量容易控制处理效果好,可以有效及时将上层的荷载传递至下层,以此来使地基的承载力达到公路工程的建设要求,对环境影响也不大。
因就地固化处理方法可以将软土有效地固化,凝结成具有整体性,处理效果明显等特性,所以应用较为广泛。就地固化处理技术主要是通过设备向需要处理的软土层中注入主要成分为水泥及含少量稳定剂的固化剂,对淤泥或软土进行整体搅拌,使混合更加均匀,将土壤中的水以结晶水的形式固定下来,完成凝结固化。施工时需处理路堤坡脚向外延伸2-3m宽度,进行超宽处理,施工完成后,以自然段落或一个区块,可采用固化土的动力触探和荷载板试验等方法检验固化土的强度,并采用标贯试验,轻检测处理范围及深度是否满足设计要求。此技术适用个别路基外侧为鱼塘、水沟,清淤换填方案开挖时支护困难的路段,其淤泥含量较大,压缩性高,土质力学指标差,则可采用就地固化方案。就地固化方案能够从节约资源和保护环境出发,减少开挖弃土和换填材料,符合环保绿色理念。
预压排水固结法是对在软土地基中设置竖向排水体(袋装砂井或塑料排水带)等先行加载预压,使土体中的孔隙水排出,逐渐固结,达到较好的固结效果,使沉降提前完成,并加速地基土抗剪强度的增长,以保证地基的稳定性。采用沉管式打桩机按正方形或等边三角形布置将套管垂直打入软土地基,插入竖向排水体。采用真空-堆载联合预压时,应先按真空预压的要求抽真空,当真空压力达到设计要求并稳定后,再进行堆载并继续抽气,直至到达设计要求的指标。需注意的是,堆载时应在密封膜上铺设土工布等保护材料。预压排水固结法由真空预压和堆载预压产生的有效应力迭加在一起,具有加荷速度快、加荷中不出现地基失稳现象等优点,最终使土体产生垂直压缩变形、强度增长。
复合地基法方案是目前软基处理技术中应用最为广泛的一种,同时其效果也是较为出色。对于工期紧、施工场地狭窄,有时还需维持既有道路交通正常运营等情况,则采用复合地基(如水泥搅拌桩、CFG桩、素砼桩、管桩等)以提高地基强度,可以将软土凝结成具有整体性、水稳定性以及具有良好强度的优质地基,满足路堤地基工程承载力和变形要求。施工时将施工区域布置成三角形或者正方形,根据应用设计规范对桩径进行控制,同时还要保证桩间距离。根据软土条件、填土高度等情况复合地基的处理形式有多种,用于复合地基处理方法应符合两个条件:首先应为工后总沉降小,其次施工工艺成熟,易于控制工程造价。
(1)当淤泥、淤泥质土层层底埋深3m≤h≤10,应根据软土条件、填土高度等情况,通过计算,采用双向水泥搅拌桩复合地基方案,即对于一般路段,采用水泥搅拌桩方案。对于软土性质较差、搅拌桩无法成形路段,可采用管桩复合地基方案。
(3)当淤泥、淤泥质土层层底埋深h≥10时,采用管桩复合地基方案。对于个别路段软基性质相对较好的,软土层底埋深15m内也可采用水泥搅拌桩方案【5】。
轻质路堤是一种当前的路基处理的新工艺、新材料、新技术,因其具有超轻质特性、路堤自重小,实用性较强,目前被广泛使用。其原理是采用轻质的填料代替传统的砂土填料,将制备的气泡群按一定比例加入到由水泥、水及可选添加材料制成的浆料中,经混合搅拌、现浇成型的一种微孔类轻质材料方式【6】。
气泡混合轻质土在实际应用过程中包括泡沫制备、轻质土混合料制备、浇注成型、养护、检验,需要注意的是,气泡混合轻质土浇筑成型应按设计厚度垂直填筑完成后,合理控制竖向填筑速度,且当下填筑层终凝后方可进行上填筑层填筑。浇筑过程中采用优质高效发泡剂压缩气体发泡方式,可掺加适量的膨胀水泥、促凝剂,减小气泡混合轻质土的收缩,使气泡混合轻质土迅速凝结硬化,提高气泡混合轻质土的性能。气泡混合轻质土具有土体结构自重轻,良好的自流平特性、水硬性、施工性及经济性等特点,能有效解决旧路改造的桥台背路基换填,道路扩建中的加宽路基填筑,采空区、熔岩区、建筑基坑、隧道垮塌形成的空洞及地下管线周边空隙,有效解决软基路段预压不充分遗留的工程沉降问题,进而保证提高软基的稳定性能达到公路工程的建设要求,应用前景非常广阔。
对于软基施工来说,施工材料是决定性因素,应从源头抓质量,严把材料质量关,结合地质情况、技术要求、工艺技术等多个方面,对施工材料进行管控。第一、在软基施工开始前,明确所使用的软基处理技术,并对所使用的材料性能、参数提出明确的要求。要根据施工进行询比价,严格把控购进的材料质量;第二、要根据施工现场的整体环境做好施工材料的储存,需要注意将不同性质的材料分类储存。施工材料的重要性不言而喻,所以施工单位必须进行严格管控,以此来保证软基施工技术可以有效地应用;第三、对于一些砂石材料,要严格控制粒径,以此来保证软基施工技术可以有效地有效地应用【7】。
为保证软基路段施工质量,要做好施工准备的质量控制措施,对施工区域的地质情况、水文条件以及气候特点进行详细的勘察,完善软基路段地质勘探资料,施工阶段再进行施工前补充勘察,可采取静力触探和十字板剪切试验等原位勘察措施,逐段优化调整处理方式、设计参数,进一步完善软土的物理力学指标,同时加强稳定性验算。另外,针对工程特点选用经验丰富的施工作业人员,并进行质量教育培训,强化质量意识。技术准备时施工图纸交底、书面安全技术交底纵向到底,横向到边,进而确保施工的顺利进行和施工质量。另外,要在施工开始前对施工现场进行处理,建立临时排水系统来排除积水,随后对施工区域土层含水量进行检测,避免因地下水或降雨积水而影响软基施工技术的应用。
施工将严格按照设计要求及公路工程相关技术规范实施,质量控制贯穿整个过程,严格施工工序,积极开创先进工艺、施工方法和先进技术,同时加强过程监控量测,确保试验及测量技术指标准确、正确,一旦发现作业存在质量问题,必须要对其进行技术处理,防止给后续施工造成影响,而引发质量问题。如根据软土路基的实际情况来进行试验,采用浅层置换方案,一般情况下换填厚度要控制在四十厘米之内,可以采用分层压实的方法来进行路基处理。在这个过程中要把压实厚度控制在标准范围内,注意施工流程要符合要求。另外,在压实之前,要对填料进行检测,尤其是含水量的检测。如果填料含水量过多,则可以通过翻晒、换填法排除填料多余的水分,以此来保证压实质量。
软基是影响公路工程质量的主要内容,也是质量管理的关键。除了施工单位进行严格的质量管控之外,还需要使用科学的施工技术来做好保证建设质量。这也是解决软基对公路工程影响最直接的措施。通过科学的软基处理技术,使公路工程达到建设要求,进而给社会提供更加安全和稳定的公路。
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[6]严燕娟, 董蕃宗, 刘华根. 气泡混合轻质土在驳岸工程中的应用[J]. 城市道桥与防洪, 2015(8):3.开云 开云体育开云 开云体育