淺議軟土地基的處理

余安閩

【摘 要】就軟土地基給公路工程帶來的危害進行了分析,介紹了噴粉樁法在軟土路基施工中的運用,詳細闡述了噴粉樁法的施工工藝、施工特點。

【關鍵詞】軟土 軟土地基施工 噴粉樁法

1 引言

在我國沿江、沿湖、沿海等處廣泛分布著軟土,而這些地區一般又是經濟發達地區,對公路交通需要迫切,尤其要發展高速公路。因而在高路堤、大型橋梁,大量的涵洞、通道處軟土都給它們帶來不同程度的危害。如路基的滑移,開裂,路面起伏不平,橋涵通道等人工構造物處的跳車顛簸……而使這些地區的公路建設者感到非常棘手,要花大量人力、物力、財力和時間,去進行勘察、測試、設計、科研和施工。若處理不好將會帶來極大的資源浪費。

2 軟土及軟土地基

2.1軟土

軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結系數小、固結時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質相差較大等特點。

2.2軟土地基

我國公路行業規范對軟土地基未作定義。日本高等級公路設計規范將其定義為:主要由粘土和粉土等細微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機質土、泥炭以及松散砂等土層構成。日本規范還對軟土地基做了分類,提出了類型概略判斷標準。在給出軟土地基定義時指出:軟土地基不能簡單地只按地基條件確定,因填方形狀及施工狀況而異,有必要在充分研究填方及構造物的種類、形式、規模、地基特性的基礎上,判斷是否應按軟土地基處理。

3 軟土地基在公路工程中造成的危害

(1)勘察設計不詳細或不準確,導致對應該作軟基處理的地段未作處理設計,此類工例不少,世界銀行貸款項目也存在此類現象。

(2)已知是軟土地基,但是未做好軟土地基處理,造成路堤失穩或危及線外建筑物。工例有:汕頭磊口大橋引道。由于高填土引起線外土地隆起,民房受損。路基難以穩定,只好增加橋梁長度,建成后一段時間,仍然出現錐坡不均勻下沉,又做了處理,現已改建新橋。

(3)雖然作了軟土地基處理,但是措施不力,施工不當造成路堤失穩。珠海南屏橋引道,經開挖分析,原因是地質資料不準確,填土速度過快,后加的反壓護道又阻塞了砂墊層的排水通道。最后采取了挖深邊溝排水(挖邊溝時,原路堤底有大量的水流出),用袋裝砂并(原先的砂并是無袋砂并)和捕土工布進行修復。

(4)堆料不當,未按規定分層填筑,填土過快,碾壓不當,造成路堤失穩。新會虎坑、大洞橋的引道,主要原因是堆料不當,未按規定分層填筑,也未作施工觀測,填土過快,碾壓不當。末作加固處理但按規定施工的路段,雖然后來沉降較大,但沒有發生破壞。

(5)擾動“硬殼層”或填筑不當,使“硬殼層”遭受破壞,導致路堤失穩。軟土地基上往往有一層強度比軟土高的土層,被稱為“硬殼層”。“硬殼層”可以起到承重和擴散應力作用,利用好“硬殼層”對于減少工程投資是有意義的。但若對“硬殼層”的勘察、利用工作做得不好,則達不到頂預想的效果。

(6)由于臺背填土使地基對結構物產生負摩阻力和縱向推擠作用,引起橋臺發生變位以至損壞。主要問題是:臺背填土引起橋臺向橋跨方向發生水平變位;先做橋臺,后做錐坡及臺背填土;錐坡沒有按設計圖紙做足,臺背填土時把輕型橋臺推壞;由于負摩擦力作用,引起橋臺下沉。

4 噴粉樁法在軟土路基施工中的應用

4.1目前我國軟土地基處理的現狀

在我國高等級公路的軟土地基處理中,常用的方法主要有粉噴樁、砂墊層法、豎向排水法(袋裝砂并、塑料排水板)、加鋪土工織物(土工布、土工格柵)、碎石樁、砂樁、深層攪拌、強夯等。采用最多的是砂墊層+袋裝砂井(或塑料排水板)土工布的處理辦法,可以得到比較經濟且效果較佳的結果。

4.2粉體攪拌樁在軟土地基處理中的應用

4.2.1粉體攪拌法

粉體攪拌法(簡稱粉噴法),是用特制的設備和機具,將加固劑粉體材料(水泥或石灰)通過壓縮空氣的傳送,與地基土強行拌和,使之產生充分的物理、化學反應后,形成一定強度的樁體(簡稱粉噴樁)。這是一種改善土質,提高地基強度的軟土地基加固方法,可以廣泛地適用于淤泥質土,雜填土,軟粘土等地基加固。

4.2.2水泥加固土物理力學特性

物理性質。容量:水泥與土攪拌后,基容量變化不大,僅比原土的容量增加5%;含水量:水泥加固土含水量略低于原土的含水量,約減少3%-7%.

水泥土力學性質。水泥加固土的抗壓強度,工程施工中一般采用 a=7-15%為宜;水泥加固土的強度隨齡期增長而增長,早期強度增長較快,7d齡期強度可達28d齡期強度的60%,一般情況下,齡期超過28d后,強度仍有明顯增加,3個月齡期強度可達到0.3-2.0MPa.

水泥加固土的抗拉強度。經試驗,當水泥土的抗壓強度在300-4000kPa時,抗拉強度為抗壓強度的15%.

4.2.3粉噴法加固軟土地基的特點

粉噴法加固軟土地基,是一項新的工藝,與其它軟土加固方法相比,具有較多突出之處;原理科學、費用低廉。加固成本低,每米材料成本費僅10元左右;樁身質量好;地基加固后無附加荷載。干法施工。施工不需要水源,不需要排污,場地干凈;樁體強度高。

4.2.4施工工藝

(1)施工程序。放樁位——鉆機就位——調平——送風——鉆至設計深度——送粉——提升攪拌——提升至地平——停粉——復攪1/3樁長——提升至地平——停風——鉆機移動——重復循環。

(2)施工中注意事項

①明確設計要求,了解地基的地質情況。

②開工前先打試驗樁,根據不同的地質條件,合理選擇鉆機的檔位,確定噴粉機壓力和噴粉量。

③嚴格控制鉆孔深度,噴灰時間及停灰時間,確保粉噴樁樁長,成樁應打入持力層50cm嚴禁在末鉆至設計深度及未噴灰的情況下鉆機提升作業。

④定時檢查粉噴樁的成樁直徑及攪拌均勻程度,對使用的鉆頭必須隨時檢查,其鉆頭磨損量不得大于l厘米。

⑤噴灰機必須配有水泥計量裝置,施工中及時記錄水泥的瞬時噴入量和累計噴入量。

⑥樁身上部1/3樁長范圍內,施工中應嚴格進行重復攪拌,使水泥和土充分拌和,提高上部樁身強度,使之符合荷載的傳遞規律。

⑦為防止水泥飛揚造成污染,當鉆頭提升到地面以下0.5米時,噴灰機應停止噴灰,并使鉆機迅速換檔下鉆,上部0.5米范圍內用人工回填粘土并壓實。

⑧施工中應認真填寫原始記錄。為保證機械設備完好及人身安全,嚴禁違章操作。