公路工程軟土路基施工技術

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摘要:結合實際工程案例,針對施工中存在的路基強度不足、穩定性差等問題,采用粉噴樁技術對軟土路基進行處理,對原來的軟土路基進行固化,使其強度和承載力都達到了施工標準,可為相關施工提供參考。

關鍵詞:公路;軟土路基;粉噴樁

1工程概況

公路工程項目位于浙江義烏市,總長度為5.5㎞,為雙向六車道,寬35m。路基土石方58.6萬m3,其中K28+256~K30+11路段為軟土路基,厚度在3~40m,需做加固處理。該地屬亞熱帶季風氣候,溫和濕潤,水資源豐富,本項目穿過河流、灘涂,周圍是養殖池。技術人員對軟土路段進行勘察,發現地基土自上而下有6層,分別為雜填土、細砂中粗砂、淤泥質黏土、亞砂土、粉砂、全風化片巖。綜合該地的地形、巖土、水文等因素考慮后,決定采用深層攪拌法中的粉噴樁法。

2軟土路基處理方案分析

2.1準備階段

在前期設計階段,提高工程施工標準,組織經驗豐富的設計人員,對搜集到的信息進行分析。技術人員嚴抓圖紙會審環節,結合工程量、工期等因素,合理編制施工指導書,制定可行的計劃,與施工人員技術交底。組織技術人員開會,明確劃分各自職責。檢查所需儀器設備是否齊全,嚴把材料的質量關,取樣送檢,確保材料符合標準后方能進入現場。多與施工隊伍溝通,加深對設計方案的理解,同時開展安全教育。

2.2施工流程

正式施工前,需找一試驗路段,對相關參數加以調整。在試驗時,施工隊伍對兩種方案加以對比:方案①為不復噴復攪,提鉆速度設為0.3m/min;方案②為復噴復攪2/3樁長,提鉆速度為0.5m/min。經計算,方案①在強度上較為勉強,故最終選擇方案②。施工流程大致包括施工準備、放線驗線、樁機就位、鉆進至設計深度、打開噴粉孔、提鉆噴水泥、復噴復攪、提鉆至地表幾個步驟。每個步驟都有嚴格的技術要求,比如樁機安裝與就位,操作者為老員工,能夠熟練操作,施工前進行全面檢查,確保底座水平,螺栓螺母無脫落,刻度盤指針設置規范。開啟預熱后先預攪預噴,所得樁位合格,誤差較小。接著樁機就位,鉆頭與標記點處于同一垂直線,緩緩鉆進,逐步穩定后可稍微提速。鉆進過程中,下部土層的阻力較大,操作員適當加壓。注意鉆進的垂直度,將偏差控制在允許范圍內,直至鉆進到設計深度。然后反鉆提鉆,啟動送灰機,大約1min后,水泥會被送至噴灰口,接著繼續勻速提鉆。提鉆的過程,也是噴粉攪拌促進硬化劑和軟土結合的過程。將鉆頭提出地表,比設計標高大約高0.5m,調整鉆頭正向旋轉,開始復噴復攪。最后成樁,清理鉆頭到下一樁位。

2.3過程控制

施工質量直接決定著后續作業以及整個工程水平,加強質量控制,尤其是關鍵工藝,盡量減少失誤。比如樁位和標高,樁位的設計分布是前提,需結合軟土路段及周圍環境來確定,以達到加固目的。技術人員通過全站儀、GPS技術等,精確標出道路中線,進行合理安排。標高同樣如此,該工程的標高超出樁頂標高50㎝左右,確保不影響施工車輛作業。粉噴樁法的本質是在軟土中適量摻入固化劑,令其與原土層充分結合,以提高原土層的強度。所以,固化劑的選擇非常關鍵,項目負責人和采購員除了水泥質量,還充分考慮了產地、運輸距離、成本投入等,確保投入施工的皆為合格產品。進入現場后,合理堆放,加強管理,施工人員在鉆機不遠處建起一個高臺,底層放方木,上面鋪塑料袋,水泥堆放其上,下雨時則用塑料布覆蓋。再有就是固化劑的用量,根據鉆機電子秤顯示的數字,將固化劑的用量定為每延米(50±5)kg。噴灰量不足,起不到固化作用;噴灰量過多,會導致資源浪費。樁長和提鉆速度是影響處理效果的另外兩個因素,如果樁長不夠,必然會影響穩定性,進而降低加固效果。鉆機就位后,將鉆頭停在樁頂標高處,安排人員在鉆桿上量出樁長,并于鉆塔和塔機相對應的位置做好標記,以此方法確定樁長。粉噴樁法通過攪拌水泥、石灰等進行加固,直到形成柱狀固化體。鉆進速度和提鉆速度不宜太快,且盡量保持勻速,使得各處的固化效果無明顯差異。鉆進到設計深度后開始提鉆,計算從提鉆時到最高點所用的時間,根據樁長便可計算出速度。在施工過程中,本項目還采用了堆載預壓法。因為本路段是分段填筑,而中間逢雨天,進度不一,導致路基有裂縫、沉降等病害出現。填筑較早,粉噴樁施工后自然沉降時間不足,淤泥流變性較大,一旦受到外部荷載作用,極易引起上層填土位移。施工隊伍則選擇堆載預壓法,在該路段加載1m厚的土方,加快其沉降速度,沉降穩定后將加載土移開,并對裂縫加以處理。

3軟土路基的填筑及觀測

3.1方案選擇

填筑之前,先在200m長的試驗路段上施工,以確定各項參數。填筑分土方和石方填筑兩種,土方填筑試驗見表1,設計了三套方案,對比后決定采取方案②。石方填筑試驗見表2,同樣設計三套方案,對比后決定采用方案。

3.2填筑施工

粉噴樁施工結束后,使用推土機將樁頭整平,接著用壓路機靜壓,然后自下而上分層填筑。用到的其他機械設備還有挖掘機、裝載機等,將土均勻攤鋪在粉噴樁區。加強攤鋪過程中的質量控制,攤鋪厚度、填料寬度等都要符合標準。隨著高度提升,路基兩側各增加60㎝寬度。由于并非同時作業,每一處的施工,前后隔著一段時間,對于相鄰段,一處結束后需留置坡度適宜的臺階。繼而開始整平工作,路基頂端保持1.5%的坡度,主要用于排水。碾壓環節極為關鍵,本工程使用振動壓路機靜壓兩次,碾壓順序從兩邊向中間移動,注意控制重疊寬度。除了碾壓質量,含水量也會影響到壓實效果,含水量過多或過少都不合適,該項目的含水量在8%左右,效果最佳。如果含水量太多,可翻松晾曬,過少時則可進行灑水。石方填筑前同樣需要試驗,各項參數見表2。按照施工圖紙進行施工,使用挖掘機、裝載機等機械設備鋪填石塊。大石塊放在下層,使其緊密靠攏,對于縫隙之處,可用小石塊或石屑填補。往上逐層填筑,每層石塊的厚度控制在50㎝以內,同時保證石料的強度、尺寸均符合要求。隨著填筑工作的結束,使用重型壓路機予以壓實,在壓路機的荷載下,石塊之間必然會有移動,注意及時填補縫隙,直至石塊不再轉動、位移,說明已經最緊密地靠攏。碾壓和壓實時,應確保表面的平整,按照從兩側朝中間的次序進行壓實。最后,全面開展檢測工作,確保質量合格。

3.3觀測工作

在粉噴樁作業結束后,填筑路基之時,就應開始觀測點的布置,主要用于觀測工程的沉降和位移。其中,沉降觀測點多選擇現場淤泥層較厚處、高填方路段等高處,以保證視野開闊,既方便觀測,又能對容易發生沉降之處進行監測。施工隊伍自己制作沉降標,使用一根直徑2㎝的鋼管作為直桿,三塊小直角梯形鋼板把鋼管垂直焊接在沉降板中心,直桿可以接長。工程一共布置沉降點40個,放在成樁上扶直,撒土壓住沉降板,當整平和碾壓作業到此附近時,安排專人看護,以免沉降標被撞倒。在施工過程中,沉降點的觀測非常關鍵,可從中發現地基是否變形,是否存在安全風險,只有根據觀測信息分析后,才能具體安排下一步工作。施工人員每三天都會測一次,每次觀測3遍,取平均值。位移觀測是另一重要內容,施工隊伍發現現場有兩處的淤泥流變性明顯比其他地方大,因此予以橫斷面沉降觀測,另外還布置了30個位移觀測點。觀測時,先把水準點和導線點引至離觀測位置較近的路基范圍外的固定位置,從埋設當天起開始觀測,每五天觀測一次,每次三遍,取平均值,十五天為一個周期,第二個周期將觀測頻率調整為每十天觀測一次。通過三個周期持續觀測,發現各個觀測點的位移和沉降量都在允許范圍內,可以正常開工。在路面面層施工后,又按相同的方法在路面頂層埋設了位移觀測點,觀測頻率與路基的觀測頻率相同,經過三個周期的持續觀測,也沒有發現位移現象。

4結語

關于軟土路基施工的具體方法很多,但都各有優勢、各有局限,需結合實際情況考慮,選擇最佳技術。粉噴樁復噴復攪是深度攪拌的一種,需保證樁位、樁長、固化劑使用、提鉆速度等關鍵參數極為精確,才能達到良好的處理效果。

參考文獻:

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[3]陳東亮.公路工程軟土路基施工技術探討[J].交通世界,2015(12):74-75

作者:王芳 單位:鞍山市公路勘測設計院有限公司

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