中交一公局集團有限公司,北京 100020
軟土路基強度非常低,同時壓縮量高,含有大量軟土層,且其中含有很多粉土和黏土等微小的顆粒,很難長期保持穩(wěn)定狀態(tài),這給路橋施工埋下了質(zhì)量隱患。如果不能提前處理軟土路基,路橋工程就會受到軟土路基影響,出現(xiàn)路面沉陷、橋梁塌陷等問題。因此,要想保證路橋施工質(zhì)量,避免質(zhì)量問題出現(xiàn),就要在路橋施工過程中運用正確的方法對軟土路基進行處理,從而提高路基的強度、減少沉降量,保障施工順利進行。
與正常地基相比,軟土地基的土質(zhì)中含水量非常大,內(nèi)部的空隙也更多。其原因在于軟土地層中黏土、粉土多,其中有大量負電荷,在空氣同負電荷接觸時,粉土可以將空氣中的水分吸收,使土層中水分增多,空隙也就增多、增大。
因軟土地基中含有大量水分,故軟土地基的硬度和強度也不高,如果有外力作用到軟土地基上則很容易造成地基的變形。因此,要想在軟土地基上進行路橋施工,必須提前對軟土進行加固處理,使其滿足路橋施工對于地基的最低指標(biāo)要求,這樣竣工后才不會因為地基流變性強而出現(xiàn)路面變形和橋梁坍塌的問題。
由于軟土地基土層的孔隙多且大,承受外力的能力弱,且壓縮系數(shù)高、反彈作用強,若施工前期沒有有效地處理軟土地基,則不能得到良好的加固壓實效果,會直接影響后期施工,使路橋壽命縮短,并提高路橋養(yǎng)護的難度[1]。
針對軟土地基的施工,剛開始施加荷載時,可能會因為孔隙中水壓力太高而導(dǎo)致地基強度降低的問題。實際施工中,如遇到軟土地基,必須清楚該類型地基的特點,即觸變性強、流變性強、沉降不均勻等。如果沒有做好對軟土層的處理,則后期地基土層受到持續(xù)荷載作用時可能會出現(xiàn)路面沉降、開裂等問題。軟土地基的結(jié)構(gòu)強度僅能夠在土壤沒有遭到破壞的情況下保持原有形態(tài),若有施工擾動,強度會迅速降低,表現(xiàn)稀釋狀態(tài)。另外,軟土層有很多粉細砂的透鏡體,不管是水平方向還是垂直方向都會出現(xiàn)非常明顯的差異,直接導(dǎo)致路基出現(xiàn)不均勻的沉降。
對于軟土地基的處理,如果前期沒有準(zhǔn)確勘查路況,或者有遺漏的地方,或者地面沉降的時間比較長,都可能導(dǎo)致施工后的地基強度達不到標(biāo)準(zhǔn)。實際施工中,軟土地基處理方法使用不當(dāng)會使路堤的穩(wěn)定性降低,嚴重情況下還會影響到外圍建筑物,降低整個施工項目的穩(wěn)定性[2]。例如,施工時沒能合理地進行分層或者填土速度過快、填充用料的質(zhì)量不高,都可能導(dǎo)致路堤失穩(wěn)問題。另外,進行到臺背回填施工時,會因為受到結(jié)構(gòu)物推擠作用和摩擦力的影響而導(dǎo)致橋臺變形。因此,必須針對路橋工程地基進行全面考察,加強前期的土層檢查,選擇合適的路橋施工技術(shù)對軟土地基進行處理,這樣才能更有效地確保處理效果,提高地基強度和承壓力。
針對路橋施工項目遇到軟土地基的情況,可采用粉噴樁施工技術(shù)進行處理。粉噴樁使用專用成樁設(shè)備,通過鉆孔方式把固化劑壓入地基中,此時需要給固化劑施加一定壓力,讓土壤里的水分與固化劑充分混合在一起發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而使土壤中天然含水量降低,并發(fā)揮固結(jié)劑的作用,進而提高土壤強度。運用此技術(shù)進行施工之前,需要詳細地勘查施工場地的地質(zhì)情況,測量工程所在地的高程數(shù)據(jù),并進行土工常規(guī)實驗,收集全部的地質(zhì)、水質(zhì)數(shù)據(jù)和信息,并進行詳細記錄。除此之外還應(yīng)注意,在粉噴樁施工技術(shù)的運用過程中,需要詳細對比各個參數(shù),找出最佳的粉噴樁施工參數(shù),同時還要依據(jù)施工實際情況調(diào)節(jié)參數(shù)比例,從而更有效地提高樁基礎(chǔ)的質(zhì)量[3]。
為更有效地保證粉噴樁的流動性,可以在噴樁的原材料中增加一些硫酸鈉或石膏,進而提高固結(jié)性能,構(gòu)成隱形的粉噴樁,極大地提升軟土地基承載力。在此基礎(chǔ)上可以鋪設(shè)合理厚度的沙土或黏性土,進而提高軟土地基路面的穩(wěn)定性和平整性。同時,仔細檢查粉噴樁直徑,依照規(guī)定時間攪拌噴粉原料,鉆機使用之前和之后都要檢查鉆機鉆頭,不能讓鉆頭磨損度超出2cm,這樣才能更有效地提高樁基礎(chǔ)質(zhì)量。
因為軟土地基最大的特點就是含水量高,所以要想加固軟土地基就需要采用科學(xué)的排水處理技術(shù),降低土壤含水量,減小土壤孔隙。從路橋施工實際出發(fā),選取與施工現(xiàn)場情況最為合適的排水技術(shù),使水從土壤中排出,以加強軟土地基穩(wěn)定性,提高路橋工程安全性。路橋施工中常用的排水技術(shù)是深層排水技術(shù)和表層排水技術(shù),兩種技術(shù)都是處理軟土地基時必用的技術(shù),極大程度上保障著排水的效果。
表層排水技術(shù)是將少量砂石鋪設(shè)在軟土地基之上,使軟土地基中含水量減少。鋪設(shè)砂石的方法結(jié)合壓力排水方法可以獲得更好的排水效果,此種方式排水量更大,也能促使軟土層的固結(jié)與沉降,提高軟土地基的安全性和穩(wěn)定性,并為后續(xù)的施工奠定堅實的基礎(chǔ)。
深層排水技術(shù)是把擠密設(shè)備設(shè)置到地基中,借助設(shè)備產(chǎn)生的強大壓力擠壓出土壤中多余的水分,同時利用排水井將水排出,地基失去水分后就會慢慢固結(jié)。在應(yīng)用此技術(shù)時,需要提前測量出軟土地基的含水量和地基厚度,依據(jù)測量數(shù)據(jù)布置擠壓設(shè)備及設(shè)計設(shè)備工作參數(shù),進而得到最佳的處理效果。
深層排水技術(shù)與表層排水技術(shù)存在著本質(zhì)上的區(qū)別,一般需要與排水井配合,這樣才能更好地完成軟土地基處理工作。
軟土地基的土壤組成中,粉土和黏土比重較大,這些都是微小顆粒,也就使得土壤土質(zhì)變得疏松,土壤內(nèi)部空隙大。針對此問題,可以使用強夯技術(shù)進行處理。路橋施工項目中,普遍使用強夯技術(shù),主要用于改變軟土地基的性質(zhì),可強有力地弱化軟土壓縮性,從而不斷提升其穩(wěn)定性。此技術(shù)的核心是利用地心引力讓一個重量超大的物體從高處落下砸到軟土地基,也就是直接打擊軟土地基,可使土壤孔隙縮小,以達到夯實地基的作用。強夯技術(shù)可以使地基變得更密實,荷載能力提高,進而提升地基安全性、穩(wěn)定性。使用強夯技術(shù)處理軟土路基時,不可以在居民聚集區(qū)域和鐵路附近進行施工,避免讓居民和鐵道受到重物落下產(chǎn)生振動的影響。
路橋施工很可能需要開辟通道和涵洞,同時此部分也是軟土路基,因而要合理運用通道及涵洞基底處理技術(shù)對軟土地基進行處理。通常使用旋噴樁技術(shù),使用特殊設(shè)備把噴頭和注泵管設(shè)置到軟土地基底部,使用高壓裝置通過噴罐方式把混凝土漿液噴注到軟土地基中,這樣不僅可以提高地基面的密度,還能提高地基荷載能力,保證地基穩(wěn)定性。使用旋噴樁時,漿液密度高,必須確保噴灌施工位置沒有障礙物,避免對其造成破壞。一般情況下,旋噴樁技術(shù)應(yīng)用過程中,需要把旋噴樁設(shè)置到橋臺和路堤位置,避免加固時橋臺或路堤發(fā)生不均勻沉降。但路堤非常高時,使用此技術(shù)會提高成本投入,因此可以依據(jù)實際情況選擇架橋橋梁的方式。
如果不處理好軟土地基,則一定會出現(xiàn)沉降和變形以及塌陷的問題,降低路橋質(zhì)量,影響車輛通行。因此,路橋施工中要運用合適的技術(shù)處理軟土地基,可以采用土質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù),提升地基穩(wěn)定性,增強土體荷載能力。在施工條件允許的情況下,可以提前將地基的軟土部分轉(zhuǎn)換成優(yōu)質(zhì)土質(zhì),用一些高質(zhì)量土壤填充。此方式適合于規(guī)模較小的市政路橋施工項目,如果是大型的路橋施工項目則不能使用此處理方法,一方面會讓路橋施工變得復(fù)雜,另一方面也會增加施工成本。
要針對路橋施工項目的路堤兩側(cè)填筑合適的護道,進而穩(wěn)定路堤,保持路堤平衡。通常情況下,護道填充高度是路堤填充高度的1/2或者1/3,這樣可以顯著提高路基穩(wěn)定性,也可以簡化施工工序。路橋施工項目的涵洞施工過程中,需要在路堤位置設(shè)置旋噴樁、粉噴樁、砂樁等,進而可以加固軟土地基。利用此類技術(shù)能夠避免橋臺和路堤間出現(xiàn)落差明顯的沉降,使路基更加穩(wěn)定。
綜上所述,在路橋施工中要提前勘查地基情況,如果是軟土地基,則需要運用合適的路橋施工技術(shù)對其進行處理,降低軟土地基中的含水量,使路基土壤變得更密實,進而提高地基荷載能力,提高穩(wěn)定性,這樣才能避免后期路橋的沉降和塌陷問題。