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在我国的沿江和沿海地区,以及水域密集地区广泛分布着软土土壤。由于这些区域囊括了我国大部分沿海经济发达城市和市场化程度较高的地段,随着建筑工程的增加,软土土壤作为地基施工中不可避免的问题越来越成为关注焦点。在经济发达城市,运输的需求量比普通城市更大,因此路桥道路施工中必须要客服软土基地的影响,否则无法保障路桥工程的安全性和可靠性。我国的软土地基大多由淤积泥炭、粘土和粉土构成,蠕动性很强,稳定性较差,如果不经过处理就作为路桥工程的地基,往往会埋下安全隐患,使得路桥地基出现沉降现象,导致路桥主体出现裂缝,不但阻碍了路桥工程的建设,更延缓了发达地区交通运输事业的发展,亟待建筑施工单位引起高度重视,并采用行之有效的措施进行解决。本文针对软土地及的施工难点,提出了一些新技术和新措施,具体内容如下。
软土地基,指的是压缩量较高但强度较低的软弱土层,也代指那些由有机土、松软土和松散的砂土构成的稳定性极差的土层。软土地基的特点十分明显,首先是土质疏松,其次是固体颗粒含量较大,颗粒之间的空隙较大,压缩量高,且含水量高。正因为如此,软土地基达不到道路桥梁施工的土质标准,因此当路桥工程的路段无法避免软土地基时,会给施工造成如下几个技术难点:
(1)含水量高所导致的淤泥量较高。软土地基的其中一个特点就是含水量高,最低有33%,最高甚至能达到71%。由此可见,软土地基的下层基本上是由流动水体构成的,因此淤泥量较高,使得路桥施工的速度缓慢。施工前,要么及时处理这些淤泥,要么采用其他方案增加土质的稳定性,减少含水量,否则会不断拖延工期。
(2)渗水性能差所导致的缓慢固结速度。因为软土地基本身的含水量高,所以其渗水性能差,会导致加固工序中的固结速度缓慢,无法提高地基的稳定性。又因为软土地基中存在有机土,在使用通水管时很容易造成堵塞,从而无法及时排出水分,结果增大了软土地基的面积,容易引发路桥基体的下陷。
(3)压缩量较高所导致的地基塌陷。软土地基本身的压缩量较高,所以很容易导致路桥地基出现塌陷和漏洞,给路桥施工埋下了巨大的安全隐患。路桥施工过程中如果不能及时发现并采取有效的措施解决这个问题,对路桥工程的工期和质量影响极大。
针对上文所述的含水量高所导致的淤泥量较高、渗水性能差所导致的缓慢固结速度、压缩量较高所导致的地基塌陷这三大技术难点,笔者认为可以将如下新技术应用在软土地基的施工中,解决或弥补这些问题:
(1)土质置换技术。土质置换,指的是采用配比得当的优质土壤,置换软土地基。所谓优质土壤,一般来说指的是粗粒土,它们因为承受力较大、含水量较低比较符合路桥地基的土质要求,用其替换掉软土,能避免路桥地基的沉降,提高地基的稳定性。这种技术适用于淤泥量较大的软土层、暗沟地基,采取人为爆炸、挖掘的方法,因为施工简单,可行性强,能够在短期工程中取得较好的效果。
(2)软土表层处理技术。对于软弱程度较强的土地表面,应当进行相应处理,才能使其符合路桥地基施工标准,可采用排水、敷设材料、设置砂垫层、使用添加剂的方法,实现地面强度的提高,确保地基不变形。在采用这种技术时,要保证填土荷载较为均匀,以便能够使用机械施工。
①排水法。对土地表层进行排水,适用于含水量高但土质较好的软土地基。填土前,应当在土地表面挖出适当的沟槽,尽量排除表层水,降低软土层的含水量,进而保障施工机械能够在上面正常作业。其后,使用渗水性良好的碎石与沙砾进行回填,使用机械作业提高回填效率。
②敷设材料法。敷设材料适用于土层分布不均匀的软土地基,一旦发现地基有发生局部沉降或侧向变形的可能时,通过敷设材料,提高抗剪力和拉抗力,确保施工机械能够在上面正常作业,实现平均填土荷载、降低侧向变形几率和地基局部沉降率的目的。选用的敷设材料以土工布、化纤无纺布和玻璃纤维隔栅为主。
③设置砂垫层。设置砂垫层适用于上层含水量较高的软土地基,通过在软土地基上层设置一定厚度的砂垫层,达到加快软土层固结速度、增加排水层的目的。砂垫层还能够作为填土层的地下排水层来使用,实现填土层内水位的下降。与此同时,也要做好地基处理和回填的工作,保障施工机械能够在上面正常作业。
在设置砂垫层时,需要特别注意这样几个问题:在使用机械时,应根据机械的重量和轮胎承受力,对于地基强度进行考察,以此来确定该铺设多厚的砂垫层,确保施工机械能正常作业;若软土地基特别软弱,往往需要设置较厚的砂垫层,这会增加成本,因此可采用排水法作为辅助;铺设砂垫层的过程中,应敷设样板之后再施工;摊铺作业时,应尽可能地保证均匀分布。
④使用添加剂。添加剂适用于粘性土含量较高的软土地基,使用由生、熟石灰和水泥构成的添加剂,掺入粘性土当中,提高软土地基的稳定性、压缩量和强度,并确保施工机械可以正常作业。需要注意的是,生、熟石灰类应当现场进行搅拌,以此来降低软土层的含水量,达到改善土质的目的;因此固结的土壤会发生化学性固结反应,实现改善粘性土成分、提高稳定性的目的。
(3)粉喷桩加固技术。结合路桥施工的具体条件,可使用粉喷桩加固技术处理软土地基。这个技术具有承载力强、噪音小的特点。在粉喷桩施工的准备阶段,应当先清除干净软土地基中的淤泥和软土,再使用渗水性较好的砂土、砾石这类材料换填,其后进行碾压,保证土壤密实;施工机械作业过程中,应当使用碎石对土质不好的局部土层进行垫层,确保施工机械能正常作业;施工前应将所需要的技术资料例如粉喷桩布置图、地质报告、土工试验报告准备妥当;选择质量达标的水泥和生、熟石灰,粉煤灰等,保证生石灰的纯净度;检测并选择符合专业路桥施工标准的搅拌钻头、粉体发送器和其他施工机械。
施工过程中,施工人员需要按照图纸对桩位放样,标示出安装位置,确保桩位的偏差不大于4.5cm。应严格遵照相关工序和规范进行粉喷桩加固施工,例如要先调整好钻机平台的角度再使用钻机,依照由慢到快的原则启动钻机并进行钻机工作。
由于软土地基对于路桥施工的工期与质量存在较大影响,施工单位应当针对具体的软土地基,在路桥施工前采取相应的措施进行合理的处理,保障路桥施工中地基的稳定性,提高承载力,进一步保障施工的工期与质量。
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