张海泉,黄 文
(天津市市政工程设计研究院,天津 300051)
软土地基因其性质的特殊性,且较为常见,严重影响着我国道路施工的发展。不同的地区软土地基的性质差异较大;不同层次,软土地基的性质也不尽相同。软土地基的不可预见性极大,在施工前如果勘察不够严谨,极难发现。一旦未进行提前处理就开始施工,将严重影响施工质量,造成不可挽回的损失。
软土地基常出没在滨海、湖泊、河滩、或是降水量大、土质特殊的地方。软土层的含水量较高、属于半流体状态,故流动性极强。软土地基的压缩性高、抗剪强度极低,稳定性差,若随意进行道路施工,将严重降低道路的稳定性和使用年限。软土地基的辩识度较低,施工前若未进行严格的勘测,很难发现软土地基的存在。
软土地基对道路的影响较大,笔者整理相关资料后,总结出以下三点常见的危害:①路基沉降;②边坡坍塌;③路面破损。下面,笔者将对这三点危害一一进行论述。
①路基沉降:软土地基的孔隙较大,压缩性极高,若道路施工前未进行适当处理就开始施工,道路在使用的过程中,因汽车长期碾压极易出现路基沉降,进而产生路面裂缝等病害。这不仅给工程带来了不可逆转的损失,也可能危害往来车辆的安全。
②边坡坍塌:软土层的主要构成物为黏土、淤泥等,在未受到扰动时,尚存在一定的稳定性,能使表层保持稳固的状态。可是一旦受到扰动,土层结构迅速破坏,土层的稳定性将直线下降,进而出现侧向滑动等情况。所以,在此类软土地基上的道路也极易发生边坡坍塌现象,严重危害往来车辆的安全。
③路面破损:对于在软土路基上修筑的水泥混凝土刚性路面,或者具有刚性基层的沥青混凝土路面,在道路施工中如未及时对软基进行处理就开始施工作业,由于软土地基中黏土、淤泥较多,经过一段时间的地表水和地下水的侵蚀,路基中包含的软土将严重流失,将导致路基强度的严重下降。经过长期的车辆碾压后,必然会发生路面破损的现象。破损的路面不仅维护困难,还会给往来车辆带来巨大的安全隐患。
在道路的设计施工过程中,软土地基的加固一直是各方需着重考虑的问题。笔者在对资料进行搜集总结后,整理出以下三个能有效加固软土地基的措施:①排水固结法;②化学加固法;③地基换填法。接下来,笔者将对以上三点施工方法进行分析论述。
①排水固化法:前文已介绍,软土地基因含水量大、孔隙较多,才导致土层稳定性较差。若能降低土层的含水量,消除土层中的孔隙,将有效提高土层的稳定性。排水固结法就运用到了上述原理,对需进行加固的软土地基进行严密的勘测,分析土层流向,在土层内铺设塑料排水板(造价便宜,抗压性、抗弯曲性强)或是袋装沙井,再按土层流向于其内部挖掘一条适当口径的排水通道,并强化通道的抗压性和稳定性,最后,在土层上方铺设结构稳定的重物进行挤压,使软土层内的水分从排水通道内排出。若土层内孔隙较多,还需使用真空装置对土层进行排气处理。此方法可以有效排出软土层中的水分,减少软土层中的孔隙,以达到压缩土层,提高土层稳定性的目的。
排水固结法施工周期较长,在工程期限允许下才可实施。此方法一般运用在含水量较高的软土层地区。因软土层的主要构成物为黏土、淤泥,流动性较大,施工过程中需注意排水通道的畅通性,定时清除管道中的淤积物,以便排水工作的顺利展开。排水工作完成后需对土层稳定性进行勘测,待土层达到施工标准方可进行后续施工。
②化学加固法:部分沙土、粉尘、淤泥含量较多的软土层,因排水性较差等因素的影响,可以进行化学加固。化学加固法主要使用水泥、石灰等化学材料与软土层充分进行搅拌,使之与软土地基发生一系列化学反应,将软土内的水分吸收,并形成复合地基,以提高地基的强度和稳定性。根据施工要求的不同,添加的化学溶剂也不同。如果工期较短,工程资金多,则可以使用造价较高的硅化施工法对软土地基进行固化处理;如果软土层强度低、排水性较差,则可以考虑使用旋喷桩对软土地基进行固化处理;如果考虑到造价问题,可以采用低成本水泥搅拌桩处理法对软土地基进行固化处理。
化学加固法可以应对众多施工情况,适应范围极广。但需注意的是采用的化学添加剂需是无毒、无害、无腐蚀性的材料,以免危害道路周边环境,对往来行人和施工人员造成伤害。
③地基换填法:地基换填法的工程量较大,故一般运用于小范围的软土地基施工中。软土层厚度较浅时,可以采用人工挖掘法将施工范围内的软土层悉数挖除,并换填上稳定性高、强度较大的材料。软土层厚度较深时,则考虑采用机器挖掘法或是爆破清除法进行挖除处理,并换填上稳定性高、强度大的材料。
地基换填法因工程量、成本等因素,受限制较多。换填的材料应当确保无毒、无害、无腐蚀性,保证周边行人及居民的生命健康。对软土层进行挖除后需及时对废料进行处理,防止其因堆积从而堵塞下水道,污染地下水的情况。
除上述三种方法外,处理软土地基的方法还有:真空预压法、反压护道法、水泥搅拌桩法、强夯法、加筋路基法等,均可有效处理软土地基,提高道路质量,但因篇幅问题,笔者就不一一详述。
综上所述,软土地基因流动性强、强度低等因素,对我国道路施工的影响极大。若施工单位操作不当,将严重影响道路的质量,给工程带来不可逆转的损伤。虽然软土地基危害极大,但我国现在处理软土地基的方法有很多种。值得注意的是,在进行设计施工时,应当做到具体问题具体分析,按软土地基的实际情况和施工要求进行选择,保障施工安全,提高工程质量,从而增加道路的使用年限。
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