中圖分類號:TU7 文獻標識碼:A文章編號:2096-6903(2025)06-0014-03
0 引言
軟基處理施工技術是通過一系列的技術手段,改善軟土地基的物理性質,提高其承載力和穩定性,確保道路與橋梁工程的順利進行和長期使用安全。常見的處理技術包括強夯法、砂墊層法、排水固結法、置換法等,在具體的應用過程中,還需要結合項目中軟土的實際情況,選擇恰當的施工技術,以此來提高其軟土地基的可靠性和穩定性。因此,本文對道路與橋梁施工中軟基處理施工技術進行深入的分析和探討,通過分析軟土地基進行分析,歸納總結軟基處理施工技術的種類,提出了相應的應用策略。
1軟土地基的基本概述
根據公路行業規范,軟土地基通常指的是強度低,且壓縮量較高的軟弱土層,這類土層穩定性也比較差、易發生沉降的地基。強度低意味著其無法滿足道路與橋梁施工對地基承載力的要求。壓縮性高意味著當受到荷載作用時,容易產生較大的壓縮變形,影響地基的穩定性[1]。軟土地基含水量比較高,導致其固結速度慢,還常常伴有復雜的物理成分,如黏土、粉土等細微顆粒,這些都會對地基的物理力學產生一定的影響。
在道路與橋梁工程中,難免會遇到軟土地基,如果不及時采取相應的措施去處理,就會加大施工難度,因此需要采用特殊的技術對其進行加固,加固后才能進行施工,這樣不僅增加了施工難度,還增加了施工成本。由于軟土的壓縮性高,在荷載的作用下容易產生沉降和變形,影響道路與橋梁的平整度和穩定性。地基的不穩定可能導致道路與橋梁在使用過程中出現安全隱患,如開裂、傾斜等,因此必須要采取相應的處理技術,來保證道路與橋梁的施工質量。
2道橋施工中常用軟基處理施工技術
2.1排水固結處理技術
排水固結法處理技術主要是通過在地基中設置豎向排水體和加壓系統的方式,使土中的孔隙水被慢慢排出,加速地基土體的排水固結過程,提高地基的強度和穩定性[2]。其中豎向排水體包括砂井、袋裝砂井和塑料排水帶等,作用是改變地基的排水邊界條件,縮短排水距離和增加孔隙水排出。如堆載預壓、真空預壓等加壓系統,加速固結過程,縮短地基沉降的時間。
排水固結處理技術適用于處理厚度較大、透水性差、孔隙比較大的軟土地基,如各類淤泥、淤泥質土及沖填土等飽和粘性土地基,用于解決軟土地基的沉降和穩定問題。雖然該項技術是道路與橋梁施工中最經濟實用的技術,但是在具體的應用過程中,還需要合理的設計排水體的間距、深度和打設工藝,確保排水固結效果。
2.2強夯處理技術
強夯處理技術是指利用重錘從高空自由落下,對軟土地基進行強力夯實,通過壓縮土體中的孔隙,提高地基的密實度和承載力。其中重錘一般為 10~40t ,最高可達 200t,將其提到一定的高度(高度約為 8~40m ,最高可達 40m )。自由落下后,對地基施加巨大的沖擊能,從而提高軟土地基的強度,降低土的壓縮性,達到加固地基的目的[3]。
強夯處理技術適用于碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土及素填土等深度比較大、厚度也比較大的軟土基,處理的深度一般不會超過15m 。
在具體的處理過程中,需要做好施工前的準備,如清理并平整施工場地,確保施工機械能夠順利的進場。還需要布置夯點,包括間距和布局,具體參數需要結合土層性質、地基處理深度來進行確認[4]。要合理的控制夯擊的次數、夯擊的標準等,以確保夯實效果。該方法其優點在于加固效果好,施工簡單,施工周期短,缺點為噪聲大、適用范圍也有限,淤泥層采取此處理方式效果不佳。
2.3換填加固處理技術
換填加固處理技術,也稱為換土法或換填法,是道路與橋梁施工中常用的軟土地基處理方式。其基本原理是將地基中軟弱或不良土層挖除,然后回填以壓縮性低、強度較高、穩定性較好的材料,如砂、碎石、灰土、素土、礦渣等,并分層夯實至要求的密實度,其可以有效地改善地基的承載性能,減少沉降量,提高地基的整體穩定性[5。換填加固處理技術適用于地下水位較高、塑性指數大、壓縮模量小以及基礎厚度大的軟土地基。
在應用前,要先進行現場勘察,了解地基土層的分布、厚度、性質等情況,然后根據勘察結果和設計要求確定換填的范圍、深度和材料。按照設計要求進行基坑開挖,將軟弱土層全部挖除,開挖過程中還應注意保護周邊建筑物和地下管線等。基坑開挖至設計深度后,還應對基底進行清理和平整處理,確保基底無雜物和積水。選擇適當地換填材料,如砂、碎石、灰土等,并進行分層回填,每層回填厚度一般不超過 30cm ,并應逐層夯實至規定的密實度[。加換填施工完成后,應進行檢測,檢測的內容主要包括換填層的厚度、密實度、承載力等,檢測其是否符合設計要求。
該方法能夠顯著提高地基的承載力和穩定性,加固效果顯著。施工工藝相對簡單,不需要特殊的施工設備和技術,適用于各種軟弱土層的處理,適應性比較強。缺點是當軟弱土層較厚或分布范圍較廣時,換填法的工程量較大,成本也會很高,容易受環境的影響,尤其是在雨季或地下水位較高的地區施工時,還需采取降水或排水措施以防止基坑坍塌或積水。
2.4水泥攪拌樁技術
水泥攪拌樁技術是通過特制的深層攪拌機,將軟土和水泥(或其他固化劑)強制攪拌,使水泥與土發生一系列物理化學反應,從而使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的水泥土樁。這種技術能夠顯著提高地基的承載力和穩定性,減少地基沉降,是道路與橋梁施工中應用比較廣泛的軟基處理施工技術。
水泥攪拌樁技術適用于含水量較大,強度較低,壓縮模量小,基底厚度大的軟土地基。在應用之前,需要做好施工前的準備工作,如清理路基表面的雜物和碎石,對路基進行濕潤處理,檢查施工設備,如旋挖鉆機、水泥漿拌和機、灰漿泵等,是否正常運行。根據設計提供的坐標、處理范圍、樁距和排距,對樁位進行實地放樣,將鉆機移至樁位,調整鉆機平臺、導向桿,使鉆機傾斜小于規定值,鉆頭正對樁位中心。鉆孔填充水泥漿液流程如下:啟動攪拌機上下進行反復的攪拌,使土壤與水泥充分混合,攪拌完后,將鉆機提升出地面,繼續注入水泥漿體,使樁身達到預定設計高度。最后對成樁進行養護,保持樁體濕潤,避免外力干擾,養護時間一般為 7~14d[7]
2.5擠密法
擠密法是道路與橋梁施工中軟基處理的一種方式,其主要是通過向地基土體內插入預制樁的方式,使得土體發生位移和擠壓,從而使得地基更加的緊密性,提高了地基的承載能力和穩定性[8。其原理就是依靠樁管打入地基中對土產生橫向擠密作用,在擠密過程中,土粒彼此移動,小顆粒進入大顆粒的空隙,顆粒間彼此靠近,空隙減少,使土變得密實,這種密實作用不僅增強了地基土的強度,還提高了其承載能力。
根據填入孔中的材料不同,擠密法還可分為砂樁、砂石樁、石灰樁、灰土樁等多種類型,不同類型的擠密樁具有不同的特點和適用范圍。其中,砂樁適用于處理松砂、雜填土和普通的粘性土。石灰樁是利用生石灰的吸水、膨脹、發熱及離子交換作用,使樁體硬化,改善原地基土的性質,并減少因周圍土的蠕動所引起的側向位移[9]
灰土樁以素土或灰土作為夯填材料,通過擠密作用提高地基土的密實度和承載力,其具有原位處理、深層擠密及就地取材等優點,在濕陷性黃土、厚度大的填土地基處理中較為常用。在具體的應用過程中,要先清理施工區域、確定樁位、準備施工設備和材料等。采用振動或沖擊等方法在軟土層中成孔,孔深和孔徑需根據設計要求確定,然后將砂、石、土、石灰、灰土等材料填入孔中,采用夯實設備對孔中的材料進行夯實處理,使其形成密實的樁體,并對成樁質量進行檢測和驗收工作,確保樁體滿足設計要求。
2.6加載法
加載法是通過在地基上施加一定的荷載(如填土、堆載等),使地基土中的孔隙水被擠壓排出,減小土粒間的空隙,增大土粒間的接觸面積,從而產生固結壓縮。這種固結壓縮作用可以提高地基土的密實度和承載力,減少地基沉降。
根據加載方式的不同,加載法可分為預壓法、等載 預壓法和超載預壓法等,不同類型的加載法具有不同的 特點和適用范圍。其中預壓法是在橋梁或道路結構物施 工前,先在地基上施加預壓荷載,使地基土提前完成部 分固結壓縮,其可以減少施工后地基的沉降量,提高地 基的穩定性。等載預壓法是通過施加的預壓荷載與結構 物自重相等,其可以較為準確地模擬結構物建成后的實 際受力情況,但預壓時間較長[10]。
超載預壓法是指施加的預壓荷載大于結構物自重,其可以加速地基土的固結壓縮過程,縮短預壓時間,但需注意控制超載量,避免對地基造成過大損害。其施工流程包括清理施工區域、確定加載范圍、準備加載材料(如砂、石、土等)和施工設備等,并根據設計要求將預壓材料逐層填筑在地基上,控制填筑速度和加載速率。在加載過程中,還需進行沉降觀測和穩定性監測。在預壓荷載作用下,地基土逐漸固結壓縮,當地基土達到一定的固結壓縮量后,可逐步卸載預壓荷載,卸載后需進行地基沉降和穩定性的最終驗收工作。
3道路與橋梁施工軟基處理案例
3.1工程概況
某道路工程項目的土質比較松散,經檢測自上而下分為3個地質層,即雜填土層、粉質粘土層、強風化花崗巖層。其中,雜填土層由粘土和巖塊組成,厚度為1.2~7.8m ,CBR值為 15% ,比較松散,屬于高壓縮性土。粉質粘土層厚度為 1.5~4.0m ,黃褐色,為壓縮性土。強風化花崗巖為混土狀,肉紅色,厚度為1.3~5m ,為軟巖。該工程由于深度比較大,且土質為雜填土,經過對比分析,決定采用強夯法來對軟土地基進行處理。
3.2 強夯地基處理設計
該工程軟土地基需要處理的面積約為 34496m2 選擇 20.0t 的重錘來進行夯實,重錘落距 19m ,單擊夯擊能為 3800kN?m ,可以加固深度為 7~10m ·,重錘落距 12.5m ,單擊夯擊能為 2 500kN?m ,可以加固深度為 4~7m 該工程進行了4遍夯實,詳見表1,每一遍都有夯點的布置、位置、間距、次數等,第三次和第四次的平均夯沉量要小于 50m ,最后一遍的滿夯要進行兩次的夯擊,錘印搭接1/3左右,單擊夯擊能力為 1500kN?m
表1強夯地基處理
3.3強夯地基處理施工工藝
強夯地基處理之前,該工程就對場地進行了清除,清除了原地面含有機質的土層,以保證場地的平整,然后進行了鋪砂(該工程鋪設了一層砂石,厚度為 ),,測量夯前的高程、繪高程圖(夯點編號)、放點(試夯),以上為強夯地基處理之前的準備工作。進行4遍強夯處理,第一遍和第二遍的流程一樣,即推平、碾壓、檢測、測繪高程圖、放點。第三遍為推平、碾壓、檢測、測繪高程圖、補夯、推平。第四遍為推平、測量高程、檢驗以及竣工驗收,驗收合格后就進入了排水管道等設施的施工。
4結束語
軟土地基主要由淤泥、黏性土等松軟土層構成的地基,其具有壓縮性高、透水性差、強度低等特點,會導致軟土地基在承受荷載時易發生沉降、變形等問題,嚴重影響道路與橋梁的穩定性和使用壽命。軟土地基的處理方式有很多,在選擇軟基處理施工技術時,應根據地基的實際情況、工程要求、經濟性等因素綜合考慮。在施工過程中應加強質量控制和監測工作,確保各項技術指標達到設計要求。隨著科技的不斷進步和工程實踐的不斷積累,軟基處理施工技術也在不斷創新和完善中,應密切關注新技術、新工藝的發展動態,以便更好地服務于道路與橋梁工程的建設。
參考文獻
[1]陳正佳.軟基處理技術在市政道路路基工程施工中的應用分析[J].建材發展導向,2024,22(17):101-104.
[2]王書強.道路橋梁施工中路面防水處理技術研究[J].運輸經理世界,2024(24):139-141.
[3]趙久敏,鄭桔慶.道路橋梁施工中軟土地基施工技術處理措施探討[J].建材發展導向,2024,22(12):73-75.
[4]李東.道路與橋梁施工中的軟基處理施工技術要點分析]城市建設理論研究(電子版),2024(13):161-163.
[5]和玉亮.道路橋梁施工技術中的細節問題及處理對策探究J].建材發展導向,2023,21(20):90-92.
[6]張源.道路橋梁施工中路面防水處理技術研究[J].運輸經理世界,2023(27):118-120.
[7]黎梓峰.軟基加固技術在道路橋梁施工中的應用分析[J].運輸經理世界,2023(23):67-69.
[8]韋鋒.道路橋梁施工中軟土地基施工技術處理研究[J].運輸經理世界,2023(3):119-121.
[9]漆亮,朱賢榮.道路橋梁施工技術中的細節問題及處理策略].城市建設理論研究(電子版),2022(35):80-82.
[10]戚洪連,張建才.道路橋梁施工中軟土地基施工技術處理分析[].城市建設理論研究(電子版),2022(29):121-123.