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目前随着基层处理技术的发展迅速,出现很多新的地基加固处理技术,其中一些地基加固的方法在实际运用中已经被证实具有良好的效果,但是仍有一些加固技术处于工程探索阶段,需要大量的工程实例检验去验证。本研究是基于自身工作实际基础上的总结,通过理论结合实际方法,总结市政道路软土地基加固施工技术。
判别软土时,可从外观颜色进行判断,其颜色主要为灰色,同时外观为细粒土。从进一步提高判别精度的标准出发,检测人员要对其天然含水量(液限)、天然孔隙比以及十字板剪切强度进行判断,具体应参照下表1。
表1 软土判别标准
软弱地基中多为软黏土,其中主要为淤泥地质,其含水量较高,一般可达到40%-120%。同时,软黏土在荷载作用下,表现出的固结作用反应较慢,且很难提高软黏土的强度,在抗剪强度方面表现较差,对地基施工提出的要求较高,在进行地基施工时,难度较大。
对软土地基的处理技术有很多,最终目的是确保处理后的地基必须满足强度、变形、动力稳定性和透水性要求,常用的处理方法主要有:
对软土地基进行处理时,要结合软土地基的深度选择合适的加固施工技术,若软土基地深度不超过3m,则常采用排水垫层或换填加固施工技术。若使用排水垫层施工技术,则要按照300~800 mm 的范围要求控制垫层厚度。排水垫层施工应选用碎石或砂砾,要确保上述材料具有较好的透水性。同时在进行排水垫层施工时,需注意铺设垫层时,要对路堤脚部位进行延伸,一般应延伸0.5~1 m。若使用浅层搅拌加固技术,则要控制厚度小于2m,将水泥和石灰掺入湿陷性黄土、非饱和软土、素填土中,提高土体整体强度。此外,对于较浅层的软土地基而言,工程人员还可使用换填法进行处理。施工人员要按照设计方案对软土地基部位进行开挖,并关注软土层的开挖深度,当与施工方案要求相符时,可将高强度的土体、砂砾等填入其中。完成上述操作后及时进行压实处理,确保处理后的软土地基强度和密实度达标。
静动力排水固结施工技术是一种优化整合的软土地基加固施工技术,即将动力固接法与排水体系进行整合,加强对软黏土地基的处理。在具体加固过程中,工程人员要设置排水体系,一为水平排水体系,主要为合理的设置盲沟,并在盲沟的交汇处设置集水井。二为竖向排水体系,主要应将塑料排水板合理的进行放置,此时土地层会受到适量的精力,同时会承受变化的动力荷载,当出现上述超载现象时,土地层中孔隙压力会出现升降变化,此时,孔隙水会从快速排水体系中排出,进而可改善土层的抗剪强度,并降低孔隙比,最终将显著降低工后沉降问题出现的概率,最终地基土将成为超固结土,可保证地基整体稳固性达标。在执行该施工工艺的过程中,主要从以下方面进行了施工细节把控:
一是分层填土。在进行填土处理时,以整个填筑土为核心,找出其中间厚度位置,并将约50cm 厚的石粉铺设在其中,对分层填土表面进行重力碾压,应分层进行,要求达到工面要求高程;二要全面振动压实铺设的中粗砂,确保达到90%这一基本要求。施工过程中,在淤泥土中会沉入部分砂体,且在排水体系的作用下,抽、排水操作将改善上部淤泥土体性质。上述操作完成后要等待10-15d 才能进行后续施工;三是要科学的对盲沟和集水井进行布置,做到及时排水,促使淤泥软土更快固结;四要进行地基清理,要以淤泥土层为基面进行土体清理,在清理的同时要将中粗砂填入其中,并控制填入厚度,基本为1.0m 即可。
采用合成材料加筋加固法进行市政道路软土地基的处理,工程人员要关注科学选用合成材料。在合理使用合成材料的基础上,可有效的对路基荷载进行分散,同时可起到排水、隔离、反滤以及加固作用。合成材料一般稳定程度较高,在抗压、抗拉、抗剪等方面都有较为优异的性能表现。使用合成材料可制作成强度和刚度较高的复合体,包括桩体、墙体等,将上述结构应用在软土地基中,即使路基塑性被破坏,土工合成结构也将有效控制破坏程度,降低沉降幅度,确保破坏程度在可控范围内。
粉煤灰碎石桩加固施工技术是当前较为常用的软土地基加固施工技术之一,在应用该技术时,施工人员要对施工材料质量进行控制,将选用的材料和水泥进行充分搅拌,提高材料整体强度,以掺入地基土层中,形成稳定度高的复合地基。结合工程实际经验可知,在应用在技术的过程中,工程人员要关注可能出现的堵管现象,要避免选择弯曲的泵送管,同时要选用半径较大的泵送软管,避免压力积聚导致出现提升速度不高的现象。
在进行软土地基加固处理时,填筑高度可能较临界高度高,此时,工程人员要建造反压护道,实现对填筑物的有效保护。在设置反压护道时,要按照小于路堤高度1/2 的要求进行护道高度的控制,以应对可能突发的软土地基失稳问题。
在处理市政道路软土地基时,工程人员要对多种加固结构做到科学应用。当前,土工编织物、格栅等成为软土地基加固的常用结构,其不易变形、抗老化性能强且具有一定强度,因而可以作为加筋材料进行软土地基的加固处理。在土工编织物和格栅等的科学设置下,将显著改善软土地基可能出现的不均匀沉降现象,路基整体承载力将显著提升。而在具体加筋施工过程中,工程人员要严格保护加筋材料,即在土工编织物或格栅上下铺设0.2~0.3m 厚的砂垫层。进行加筋处理时,也要分层和分期填筑,使用轻型压实机具进行第一层填料的压实处理,在压实处理厚度达到0.6m 后,要换成重型压实机械进行压实处理。
某工程为新建道路,为城市主干路,全长为 1563.365 米,设计时速为50Km/h,设计荷载BZZ-100,道路断面为三幅路型式,规划道路红线宽 50m。由于该地区长期受到各种因素的侵蚀,所以形成了特有的软土淤泥的地质条件。
3.2.1 施工前准备
提前做好软土基的施工准备,首先收集本工程的工程特征说明、土壤的检测报告、电缆光缆等铺设的详细资料和地下可能存在管道说明,同时详细研究相关的施工图纸。其次,编制好施工方案和施工组织设计,做好机械设备的调试、原材料、半成品、成品的检验等。
3.2.2 施工过程控制
本项目软土处理施工路段断面示意图如下1 所示:
图1 断面示意图
清表。将地面的废弃物、杂草等进行清理,整平地面。
测量放线。确定道路中线,根据中线和施工图纸,借助全站仪、水准仪等测量仪器测定出路基坡脚及两侧边沟、路基边线位置,并做好标记。
机械清淤。部分淤泥层淤泥的清理需要大型挖掘机与排废运输车配合一起清理,本工程的淤泥层厚度为500-600mm。
抛石挤淤。本项目淤泥较厚,积水严重,存在排水困难的问题,经过多方综合考虑,最终确定抛填片石措施进行处理。片石的直径控制大于300mm,抛填时从中间开始向两侧均匀摊铺,遇到横坡陡的,最低处向高抛填。完成挤淤后,用较小的石块将空隙填充,填充完毕后,使用重型压路机进行压实,其上铺反滤层,再进行填土。
淤泥填筑,首先明确坡角位置后,由淤泥边部向深处逐步填筑,填筑石块规格为 30cm 左右,不能使用过大石块或者腐殖石块。填筑完成,待石顶面高出水淤泥顶面 20cm 时可以通过填筑石屑完成初步的找平工作,通过压路机碾压将淤泥彻底挤出。满足设计标高要求后再次填筑石屑,进行最终找平,及时的检测填筑高度、摊铺的宽度和夯击压实是否都符合设计要求。确保这些工序合格后方可进行下一道工序。
铺设土工格栅。路面平整度验收合格后进行土工格栅的平行铺设,相接的两幅土工格栅确保满足200mm 以上的链接长度,沿着路基的方向对土工格栅连接部分用铁丝每隔1 米绑扎连接,在施工铺设过程中使用特制的钉子每隔两米将土工格栅固定于地面上。完成第一层铺设后,进行填充粗砂,粗砂运至现场后,将砂卸至路基边,禁止一切机械在无填充(粗砂)的土工格栅运行,使用用推土机摊铺粗砂,确保土工格栅铺设的平整度,确保施工过程中没有起鼓和起皱的现象。完成铺沙工作后,进行铺设面的平整度测量,确保填充厚度均匀,再用振动压路机静压。
3.2.3 软基处理施工后的质检
虽然在施工前期,结合项目特点和设计要求,确定了科学合理的软土地基处理技术方案,但是在具体的项目施工中,由于各种因素和条件的约束,造成在具体施工过程中实际施工效果与预期效果存在一定的偏差的工程也存在不少。因此,在进行软土地基改良加固处理过程中,除了要真正做好施工前的施工组织工作准备,加强施工现场施工技术把控,也要及时做好每个工序检验和施工后整个项目的质量检查。
软土地基处理后的观测及分析。从2019年8月10日软土路基开始施工,填筑起就要加强对软土地段的路基沉降与变形的观测,一直到整个工程的路面施工完成之前。本工程从软土地基处理工程在施工开始前,编写详细的施工组织计划并认真组织施工。详细记录完成的路基下沉的实测数据。通过监测可知,在初期观测阶段,出于对原始软土接受外加荷载力作用下初期的下沉期会偏大,所以在初期监测时间间隔相对设置较短。随着施工一段时间,在荷载作用下软土层逐渐固结,路基沉降量逐步平稳,因此,后期的观测间隔的时间可以适当设置延长,因为短时间内沉值不会出现很大的变化。本项目的累沉降值最大为187mm,符合相关规范允许的沉降量,也没有由于不均匀沉降过大导致路面开裂破坏的情况,证明本项目在软基处理改良中所采取技术能有效分布了上部路基传递的荷载,路基结构稳定性得到很大提升。另外本软基处理技术方法较为经济,项目处于工业园区,交通便利,项目所使用片石等材料来自附近地区,运输成本低。
在市政道路施工过程中,当涉及到软土地基时,工程人员要做好详细的地质勘测,了解地质结构,以针对性的制定软土地基加固施工方案。作为施工人员,要明确不同深度软土地基的加固处理要求,要加深对各种加固施工技术的了解,具体包括浅层软土地基加固施工技术、静动力排水固结加固施工技术、预应力加固施工技术等。同时在处理软土地基的过程中,要以实际工程条件为依托,以先进的技术手段为媒介,真正的提升市政道路软土地基的加固处理水平。