苑 翔 罗多福
(重庆中设工程设计股份有限公司,重庆 400020)
根据我国的地质条件,我们可以从地理位置上大致将软土分为海洋沿岸堆积淤土和内陆平原山地淤土两种。通过实践,我们能够总结出软土的以下特性。
(1)疏松多孔。在同等比率的垂直压力下,纯天然未经过加固的软土通常是疏松多孔,容易松动的,而重塑土的空隙则相对小很多。
(2)富含水分。承载力较低的软土通常是富含水分的,其含水量和承载力往往呈反比,这是由于土壤的压缩性的结构强度通常由其在自然状态下的含水量决定。
(3)不易渗透。由于其含水量高,软土的固结速度通常很慢,因此其相对的强度提升速度也很慢,由于土中的有机成分较多,在有机质分解产生气泡的情况下,土壤中的空隙就会被堵塞,使土壤中的水分不易渗透。
(4)压缩性高。土壤在自然状态下含水量的增加,能够使淤泥质土壤和淤泥的压缩系数随之增加。
(5)抗碱力低。软质土壤的排水与固结条件,极其加荷载速度都与软土的抗碱强度有关。
(6)有触变性。当软土的土体强度随着静置时间长而增长后,如果受到扰动则强度会重新降低。
(7)有流变性。在软土的固结沉降过程结束后,其本身还可能产生面积较大的次级固结沉降。
(8)有矿物成分。软土中除了来自生物的有机成分以外,其主要起固结作用的物质是其中的粉粒状矿物成分。
可见,由于软土路基具有疏松多孔,不易固结,容易变形的特点,如果没有经过妥善处理,则进行路基修筑时可能会导致路基沉降或差异沉降过大,出现以下隐患问题。路堤整体发生侧滑且边缘外侧土体出现隆起情况。或路堤连接处频繁出现路面沉降现象,使该区域内路面变形乃至完全毁坏。因此,在进行市政道路施工前对软土地基进行处理,本质上是使该处地基土壤的特质获得改变或稳固,使其能够满足进行道路施工的要求,从而尽量控制软土路基的变形对整体工程带来的负面影响。
在进行软土地基处理前,我们应当综合考虑施工条件及可能影响施工的客观因素,其中影响因素可以分为地基情况,公路性质和周边环境三种。
(1)地基情况。在进行软土地基施工时,我们首先必须考虑当地土质条件可能给工程造成的影响,由于粘性土壤的流变性和压缩性较高,在进行施工时最好采取压实法,以将施工对地基的干扰降到最低程度。砂性软土则具有经过扰动后土体强度大大降低的特点,因此为了使随时可能出现液化现象的砂性土进行稳固,应采取震动压实法和挤实砂桩法进行处理。在地表软土层较薄时,可以运用表层处理法进行简单处理,而在软土层较厚的情况下,应采取开挖换填法等其他操作方法配合表层处理法进行施工,开挖换填法可以适用于较为重要的工程路段。
(2)公路性质。在对软土地基进行处理之前,应根据公路所需求的建设等级进行分别处理,若该公路等级较低,则在施工中可先铺设简易的公路路面,待地基沉降结束后再铺标准的常规路面,以达到节省工程资金的效果。若公路等级要求较高,则应当采用更加行之有效的软土地基加固方法,以达到路面平整耐用的需要。此外路堤高度较低且宽阔时,易从局部出现溃散,因此在采取压重法的时候易使路堤更加不稳定,采取换填法则是较为合适的。此外路堤设计的越宽越高,深处粘土层的沉降也越大。
(3)周边环境。在对市政道路工程中的软土地基处理施工前,应当谨慎结合周围环境进行设计,因为公路施工中不可避免的将影响到周边环境,在施工遇到公路路堤较高,且地基不够稳固的地段时,公路地基周围可能会由于施工而出现规模较大的地面隆起或地面沉降情况,影响施工进度及周边环境,居民生活等。
我国在大力借鉴国外已有的高效软土地基处理加工方法技术的同时,也根据国情发展出了诸多符合我国地理条件及地质情况的施工中软土地基处理加固方法。
(1)强夯法。常用于对饱和度较低的杂填土,碎石沙土,素填土,粘性土等软土地基进行加固,在我国使用较早,于60年代便进行引进并广为使用了。其具有效果明显,经济实用,不需要投入过多人力物力便能快速起效的特点。
(2)排水固结法。排水固结法又称作预压法,通常运用于淤泥质土壤、淤泥等水分含量较大的粘性软土地基,在荷载压力时,含水量较大的软性黏土中的空隙和气泡将被压缩,水分被挤出,以此达到提高土质有效应力,使土质强度增加的效果。然而至今为止,建筑学界对排水固结法的有效加固深度始终持有不同观点,其在不同土质下的有效预压深度还需要经过进一步的检测,然而随着建筑技术的发展,近年来非理想井的工程技术极其固结理论已经得到了一定的发展。
(3)深层搅拌法。深层搅拌法能够作用于淤泥质土等水分含量较大的地基,以及承载力特征值小于120kPa的粘性软土地基。操作方式是以工程机械按照一定深度,将固化剂与地基土壤混合搅拌,使其在原地凝固以达到加固地基的效果,当使用石灰等粉状固化剂时,又可称之为粉体喷射搅拌法。
(4)高压喷射注浆法。这种加固方法与深层搅拌法具有相似之处,但能够运用于淤泥、粉状土、沙土、黄土、碎石土、人工填土等多种类型软土地基的加固,其操作方式是通过具备特殊喷嘴的注浆管,从土层计划深度喷出高压喷射固化剂流,使其与土体充分混合硬化,达到加固地基的效果。
(5)静动力排水固结法。这是最近几年新出现的软土地基加固方法,利用原有排水固结法中的排水技术,与强夯法中的夯击器具相结合,创造出对含水量极高的软黏土地基的有效加固方法,获得了较好的施工效果。
(6)加筋地基法。加筋地基法中必不可少的就是土工合成材料,地基处理施工材料可以由土工合成材料来充当,当工程要求中的钢筋埋设方式和数量达到满足时,就可以极大的提高软土地基的承载能力。
本文结合我国已经进行的的地基处理,施工加固技术及其发展过程进行宏观上的探讨,工程实践中经验的积累与理论研究的突破,将会是软土地基处理技术发展的关键。软地基处理方法和技术在工程应用中有着广阔的发展前景。