基于軟土地基的公路橋梁施工關(guān)鍵技術(shù)研究

陳慶林

文章分析了公路橋梁施工過程中軟土地基的工程特性及作用，從施工現(xiàn)場勘測、表層水處理以及粉噴樁加固等方面，介紹了軟土路基施工技術(shù)，并闡述了軟土地基施工過程中需要注意的相關(guān)問題。

軟土地基;公路橋梁;施工技術(shù)

U416.1-A-08-024-3

0?引言

當(dāng)前，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，橋梁工程領(lǐng)域在近年來已取得了巨大的進(jìn)步，大量高技術(shù)難度、高施工標(biāo)準(zhǔn)的橋梁層出不窮。值得一提的是，在眾多的橋梁工程中，公路橋梁無論從地域覆蓋范圍還是施工人員數(shù)量等方面均占有很大的比重，這在一定程度上反映了我國公路橋梁施工技術(shù)相對成熟的現(xiàn)狀。公路橋梁軟土地基部分的施工一直以來都是業(yè)內(nèi)研究的重點(diǎn)工程問題，這是由軟土地基施工本身所具有的特殊難度決定的，毋庸置疑，軟土地基施工的規(guī)范程度對于公路橋梁的整體質(zhì)量具有重要意義。軟土地基之所以在公路橋梁中得以廣泛應(yīng)用，是因?yàn)槠渚哂兄T多優(yōu)良的工程特性，如：小滲透性、低抗剪度以及高富水量等，除此之外，軟土地基的天然孔隙相對較大，具有很好的壓縮性能，對公路橋梁的施工影響是多方面的。為此，相關(guān)的工程技術(shù)人員應(yīng)在公路橋梁的施工過程中充分重視軟土地基部分的施工，極大程度上保證公路橋梁的施工質(zhì)量以及竣工投運(yùn)后的使用年限。相反，如果在軟土地基的施工過程中沒有達(dá)到具體的技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)要求，將使公路橋梁的路面發(fā)生開裂以及沉降等各種病害[1-2]。

1?軟土地基作用分析

1.1?軟土地基特性

軟土地基最為顯著的一個特性就是形變程度較大，這是由于其富水量較高所致，水分不易揮發(fā)，進(jìn)而易發(fā)生形變，例如在淤泥中的軟土地基就是非常典型的情況。軟土地基另一個較為顯著的特性是其壓縮后的穩(wěn)定時間相對較長，由于軟土地基常以顆粒狀存在，因此其內(nèi)部的空間相對較大;另一方面，其孔隙間距又比較小，致使其透水性較差，且在各種不同荷載的情況下，不能迅速排出飽和土質(zhì)中的水分，使得最終的壓縮以及穩(wěn)定時間延長。此外，其側(cè)向的形變程度很大，即在同等的條件下，軟土地基的縱向形變要大于一般的土質(zhì)[3]。

1.2?軟土地基的作用

在公路橋梁的具體施工過程中，軟土地基承擔(dān)著保障工程整體質(zhì)量的重要作用，如果軟土地基的施工達(dá)不到相關(guān)的工藝標(biāo)準(zhǔn)，將會帶來嚴(yán)重的公路病害。例如假設(shè)基層位于軟土地基區(qū)域，當(dāng)重型車輛往復(fù)通過時將使路基被擠入到基層之中，路基會發(fā)生被迫沉降的現(xiàn)象，使路面發(fā)生形變及損壞。實(shí)際施工過程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)對地基中的富水量進(jìn)行詳細(xì)監(jiān)測，例如地基中的富水量偏大，則很可能因路面上的超重荷載的往復(fù)作用而損壞地基，并發(fā)生翻漿等現(xiàn)象，這些情況對于公路路面整體的穩(wěn)定性以及安全性都會帶來不同程度的潛在威脅[4]。

2?軟土地基施工核心技術(shù)要點(diǎn)

2.1?施工現(xiàn)場勘測

在軟土地基正式施工之前，應(yīng)對施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件、水文條件等進(jìn)行綜合性的評估與分析，掌握施工現(xiàn)場相關(guān)工程指標(biāo)及數(shù)據(jù)，進(jìn)而對施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況進(jìn)行全面了解。當(dāng)遇到施工現(xiàn)場條件較為復(fù)雜的情況時，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)對施工現(xiàn)場進(jìn)行區(qū)域性劃分，在不同的地質(zhì)區(qū)域中使用相應(yīng)的施工技術(shù)并分配特定的技術(shù)人員。在對施工現(xiàn)場進(jìn)行勘測的過程中，應(yīng)將所有地質(zhì)形態(tài)及構(gòu)造進(jìn)行記錄，為施工圖紙的繪制以及施工方案的制定做好準(zhǔn)備[5]。

2.2?表層水處理技術(shù)

相關(guān)的施工技術(shù)人員可通過在表層黏土中加入添加劑的方式來提高填土的穩(wěn)定性，可在某種程度上改善軟土地基的壓縮性能和強(qiáng)度。軟土地基的墊砂層位于地基的上部，含水量豐富且土層較薄，墊砂層也具有排水層功能，可有效降低填土中的水位，進(jìn)而為施工創(chuàng)造有利條件。假設(shè)軟土地基土層分布不均，則通常會發(fā)生土層局部失穩(wěn)以及沉降等各類現(xiàn)象。當(dāng)此種情況出現(xiàn)后，應(yīng)使用相應(yīng)的敷墊材料進(jìn)行處理，通過抗剪力以及抗拉力來使沉降問題得以改善，使軟土地基的支撐力增大，對于施工設(shè)備的平穩(wěn)通過也具有一定的好處[6]。

2.3?粉噴樁加固技術(shù)

粉噴樁加固的處理方法可保證施工現(xiàn)場地面的平整并可以清除路面障礙，為公路橋梁的施工奠定基礎(chǔ)。對于地勢比較低洼的施工環(huán)境而言，可采取黏性土回填的措施，但應(yīng)注意的問題是，在使用粉噴樁進(jìn)行加固處理時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)勘測報(bào)告以及初始地質(zhì)勘測資料、土質(zhì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)等進(jìn)行綜合分析，工程技術(shù)人員應(yīng)確保所有資料中的數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠[7-8]。粉噴樁施工工藝流程如圖1所示。

3?軟土地基施工注意事項(xiàng)

3.1?加載措施

通過加載措施能夠增強(qiáng)軟土地基的強(qiáng)度，進(jìn)而有效減少路面回填后的各類不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生，并使軟土地基之間的間隙水壓力有效提升，此措施主要依靠的是大氣中的壓力。在軟土地基具體的施工過程中，頂部及中間的砂層地基對于地下水位的降低十分有益，工程技術(shù)人員可在施工現(xiàn)場區(qū)域設(shè)置鋼板以進(jìn)行維護(hù)，有效降低地下水位，對周邊的施工環(huán)境不會產(chǎn)生較大的影響。使用加載措施時要充分注意沉降時間、荷載重量等參數(shù)和指標(biāo)[9-10]。軟土地基荷載與沉降關(guān)系數(shù)據(jù)分析如表1所示。

3.2?土質(zhì)置換

軟土地基通常具有穩(wěn)定性差、抗壓性弱以及承載能力差等缺點(diǎn)，為此，在減少土層沉降并提高基層的穩(wěn)定性和承載能力方面，應(yīng)采取相應(yīng)的土質(zhì)置換措施，將各種承載能力的土質(zhì)進(jìn)行交錯使用，以使軟土地基達(dá)到一定的承載能力并具有相應(yīng)的特性。在土質(zhì)置換過程中，最為簡便的方法是人工開挖法和爆炸法兩種。與此同時，土質(zhì)在置換的過程中常伴隨有巨大的工程任務(wù)和工作量，致使最后的工期在不同程度上延長，并且增加了工程的成本預(yù)算，所以在使用此方法的過程中應(yīng)充分考慮工程的實(shí)際預(yù)算，對所達(dá)到的工期要求和施工質(zhì)量進(jìn)行全面評估[11-12]。

3.3?拋石清淤

為增強(qiáng)軟土地基的強(qiáng)度，可采取拋石清淤的措施來實(shí)現(xiàn)，即通過科學(xué)、合理的計(jì)算過程，可將碎石等填料回填至軟土地基底部的適當(dāng)位置，進(jìn)而將淤泥清出軟土地基底部。此施工方法簡便、安全，對于常年積水的洼地以及排水不便、表層松軟的軟土地區(qū)較為適用，尤其是對于碎石在淤泥內(nèi)沉降范圍不大的軟土地區(qū)則更為適用。拋石清淤的措施可大大降低工程的成本預(yù)算，有效整合施工現(xiàn)場的可用資源并合理控制工期。因此，拋石清淤方法在當(dāng)前的軟土地基施工中較為常見[13-14]。

4?結(jié)語

本文對基于軟土地基的公路橋梁施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析和研究，通過對軟土地基的成分和性能進(jìn)行討論，總結(jié)實(shí)際施工過程中需著重注意的一些問題，如加載措施、土質(zhì)置換以及拋石清淤等，并歸納了一些當(dāng)前國內(nèi)常見的軟土地基施工技術(shù)，包括施工現(xiàn)場勘測技術(shù)、表層水處理技術(shù)以及粉噴樁加固技術(shù)等。本文所研究的有關(guān)軟土地基施工的相關(guān)技術(shù)可為同類工程的設(shè)計(jì)、施工與實(shí)踐提供相應(yīng)的理論參考，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。本文僅對軟土地基在具體的施工環(huán)境中的主要技術(shù)和注意事項(xiàng)進(jìn)行討論，而對軟土地基在施工過程中所存在的風(fēng)險(xiǎn)因素以及產(chǎn)生這類風(fēng)險(xiǎn)的原因未作過多討論，這部分的研究內(nèi)容將在今后的工作中進(jìn)一步深入探討。

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