橋涵軟土地基處理方法及施工措施

朱宏濤

摘要:本文介紹了常用軟基處治方法和施工措施。

關(guān)鍵詞:橋涵;軟土;地基;處理

1軟土地基的基本概念

公路行業(yè)在交通部《公路工程名詞術(shù)語》( JTJ002-87)中定義軟土主要是由含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土,并解釋淤泥為“在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積并含有機質(zhì)的細(xì)粒土,其天然含水量大于液限,天然空隙比大于1.5;當(dāng)天然空隙比小于1.5而大于1.0時成為淤泥質(zhì)土”。軟土地基有極大的危害性,如果不處理或處理不當(dāng),就會造成地基失穩(wěn),使構(gòu)造物沉降過大或不均勻沉降,對構(gòu)造物造成不同程度的破壞甚至徹底報廢。對于不同的工程而言,軟土地基的軟或硬都是相對的,與土質(zhì)和工程性質(zhì)分不開的。設(shè)計者和施工者都不應(yīng)過分拘泥于軟土的定義,只要構(gòu)造物及其荷載在地基上可能出現(xiàn)有害、過大的變形與強度不足等問題,都應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行沉降和穩(wěn)定驗算,根據(jù)不同的工程性質(zhì)和要求,采取不同的處置辦法,特別是應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場的地質(zhì)勘查與鑒別,決不能僅憑土名確定處治方案。一般來講,在工程設(shè)計與施工中,首先是通過調(diào)查,訪問,查詢資料等方法初步判別軟土地基的位置和類別,再通過目測,載重試驗估測軟弱程度,最后實地取樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗,比較軟土鑒別指標(biāo),確定軟土地基的類型及軟弱程度,進(jìn)而根據(jù)工期,投資的要求,選擇合適的處理方案。施工中也經(jīng)常用貫入法測定其承載力,或者用碾壓設(shè)備使土基承重,觀察其沉陷情況進(jìn)行判斷。

2 軟土地基的處置方法及施工實踐中的心得

2.1 常用的軟基處治方法

軟土地基處理時,如果是有機質(zhì)含量較高的泥炭、泥沼,工程處理較容易,因為它壓縮性大,滲透性強,受荷后能夠迅速固結(jié),一般采取拋石擠淤,排水板,換填,強夯等方法后,效果比較明顯;而對于淤泥質(zhì)粘土、亞粘土、亞沙土組成的軟基,就要根據(jù)不同的情況,采取相應(yīng)的辦法;而對于松散沙土、沖填土、雜填土、濕陷性黃土地基,雖然不屬于軟土范疇,也應(yīng)該按照軟土地基的處理方法進(jìn)行處理。

軟土地基的處理治方法有很多,特別是近年來新材料,新工藝不斷涌現(xiàn),但是不管何種處治方法,在方案選擇上要結(jié)合工程性質(zhì),工期和投資的要求;從技術(shù)角度,處治的結(jié)果都必須保證處治后的地基在強度和穩(wěn)定性滿足構(gòu)造物及其荷載的使用性能。

2.2 砂墊層法、置換填土法及井點降水的使用、拋石擠淤法

2.2.1 砂(礫)墊層

砂(礫)墊層適用于軟土層不厚,排水條件良好,且砂礫資源豐富、工期不緊的情況。砂(礫)墊層一般厚度為10-25CM,其基本原理是增加排水面,是軟土地基在構(gòu)造物荷載作用下加速排水固結(jié),提高軟土層強度,滿足穩(wěn)定性要求。砂礫墊層施工時應(yīng)選用潔凈中、粗砂,含泥量≤5%,筆者通過實踐發(fā)現(xiàn)5CM以下的天然級配砂礫排水固結(jié)效果很好,施工時要適當(dāng)灑水壓實,基礎(chǔ)施工前要觀察砂礫表層,若表層濕潤無松散即可進(jìn)行基礎(chǔ)施工。

2.2.2 井點降水法

在地下水水位高的地區(qū),排水給施工造成了很大難度,我們經(jīng)過在福海至恰克爾圖公路工程和庫爾勒至尉犁縣公路工程的工程實踐比較不同的方法效果,認(rèn)為井點降水法是一種性價比較高的降水方法。對于降水深度大,土質(zhì)較差情況下,綜合比較井點降水法比集水坑法降水效果好,工期短,投資少;缺點是橋涵多,工期緊時,要求的井點設(shè)備多,相應(yīng)增大了投資。下面結(jié)合庫尉公路橋涵軟弱地基的處理方案作一介紹:庫爾勒至尉犁縣公路工程公路第二合同段地質(zhì)屬于濕陷性黃土,地下水位高,地面以下80-150CM即見地下水,該地質(zhì)范圍內(nèi),設(shè)計小橋涵7座,其中有一道3米涵洞由于初步設(shè)計時,地質(zhì)勘查過粗,橋涵基礎(chǔ)埋深均在地面3米以下,而且無軟基處理方案。施工時軟基處理方案定為換填軟弱土,增設(shè)片石砼基礎(chǔ),根據(jù)該工程地質(zhì)特點和工期要求,我們采用了環(huán)形布置的單層輕型井點設(shè)備,抽水設(shè)備為單級離心泵,按距基坑地面開挖線1.5米布置總長46米的集水總管,總管采用直徑10cm的無縫鋼管連接而成;井點管采用24根6米長、直徑3.8cm的無縫鋼管,井點管間距2米,地面以下埋深5米;井點管下端1.5m范圍按梅花型設(shè)置直徑1.5cm的濾孔,濾孔外圍裹銅絲細(xì)濾網(wǎng),細(xì)濾網(wǎng)外圍裹塑料紗布粗濾網(wǎng),粗濾網(wǎng)外用鐵絲綁扎,最外邊纏繞粗麻;抽水機采用離心泵、射流器、循環(huán)水箱組成。

井點降水法施工的基本工藝流程如圖:

施工準(zhǔn)備——安裝井點系統(tǒng)——抽水——挖基——基礎(chǔ)施工——井點系統(tǒng)拆除準(zhǔn)備工作包括地表清理,施工放線,井點設(shè)備檢查,水電檢查,排水溝設(shè)置,尤其是井點設(shè)備要認(rèn)真檢查各部件銜接處是否嚴(yán)密。安裝井點降水設(shè)備時,先挖出井點溝槽,再敷設(shè)總管,然后利用井點管邊沖孔遍布設(shè)井點管,同時灌填經(jīng)1cm篩子篩分的干凈粗砂作為濾層;然后用彎頭將總管、各井點管連接,最后安裝抽水設(shè)備。接通水電后,試抽,檢查系統(tǒng)漏水、漏氣情況,重新調(diào)試設(shè)備直至完好。抽水應(yīng)該連續(xù),一氣呵成,抽水時要注意觀察周圍地面的變化,出現(xiàn)情況及時調(diào)整抽水量;正常情況下,出水的規(guī)律為先大后小,先濁后清,抽出的水排放時盡量結(jié)合周圍的排水系統(tǒng)。如果施工地點周圍有重要建筑物,為防止建筑物沉降,可在其附近設(shè)置回灌井點。抽水進(jìn)行過程中,應(yīng)經(jīng)常試挖基坑一點,以確定水位下降程度,當(dāng)水位降至施工水位時,調(diào)整抽水馬力,如果土質(zhì)好,應(yīng)采用機械化施工,盡快完成挖基工作。基礎(chǔ)施工要快速,減少抽水時間,施工后馬上回填。基礎(chǔ)施工后,可拆除井點系統(tǒng),拆除時防止接頭處損傷,拆除后的井點管濾管要馬上拆除清洗,不能用的濾網(wǎng)一定要更換,總管和井點管應(yīng)及時用清水沖洗。

經(jīng)過施工實踐,我們認(rèn)為只要工期安排得當(dāng),井點降水法是處理構(gòu)造物軟基挖方一種較好的施工方法,除了在工期和效益上的優(yōu)點外,水位降低后,可以獲得基礎(chǔ)施工較高的質(zhì)量。

2.2.3拋石擠淤

在拜城公路工程中有五公里的軟基,該軟土層較厚,呈流動狀態(tài),排水困難,在修建涵洞地基處理時采用拋石擠淤法。擠淤施工用料采用不易風(fēng)化石料,片石尺寸以大于30CM為宜。拋投的順序延橋涵中軸線,由中間到兩邊,使淤泥向兩旁擠出。片石擠淤穩(wěn)定后,要鋪設(shè)一層砂礫反濾層,再進(jìn)行基礎(chǔ)施工。拋石擠淤法施工簡單、迅速、方便,但施工地點最好料源豐富,同時施工時盡量按次序排布,防止由于拋石厚度不一致,形成不均勻持力層。考慮到成本和料源時,也經(jīng)常采用鋼渣代替片石擠淤。

結(jié)語

軟土地基的處理方法很多,總之,軟土地基處理的目的是增加地基穩(wěn)定性,減少施工后的不均勻沉陷,所以施工的技術(shù)人員必須意識到軟土地基的危害性,堅決以數(shù)據(jù)說話,認(rèn)真測定基底的承載力,并根據(jù)不同的地質(zhì)情況,不同的投資和工期要求,采用切實可行的處理方案,同時一定要采集橋涵施工后的沉降數(shù)據(jù),積累經(jīng)驗,為今后的施工打下堅實的基礎(chǔ)。