軟土路基施工技術與質量控制探析

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1公路軟土路基存在的一般問題

軟土路基施工設計與處理應該以“安全實用、經濟合理、確保質量、保護環境”為基本原則,在施工工藝明確之前應對施工區域的環境、氣候和地質進行詳細了解和分析,科學的對軟土基進行處理。在軟土路基的公路施工過程中,軟土路基常出現以下問題:

(1)地基的承載力和穩定性差。

公路在使用過程中,由于受到靜力和動力荷載的作用,地基承載力難以承受設計規定的道路負荷要求,軟土路基的整體或局部將被剪切破壞,這種破壞極大影響著路面的平整性,威脅著公路的正常安全使用。

(2)沉降、位移問題明顯。

在靜力和動力荷載的作用下,公路道路也將會發生沉降或水平位移,當不均勻的沉降超過設計的允許范圍時,路基將發生嚴重形變,甚至將道路整體破壞,從而嚴重影響道路的正常使用。

2軟土路基的常用處理技術

軟土地基處理方法的選擇應注意結合施工場地的地質條件,以及周圍環境影響進行綜合考慮,例如雨量、日照時間、早晚溫差等,綜合考察所選技術的可操作性。為了使松軟的土質變得比較堅固,軟土基加固方法有換填、夯實、膠結、排水、加筋等措施。常見的施工方法主要分淺層處理法和深層處理法,這些方法不僅有效降低了工程成本,同時對提升軟土路基的穩定性和承載力也具有非常顯著的效果,提高軟土路基的使用性能。

2.1施工前期準備

施工之前了解工程路段的地下水位和土質,這兩個指標對施工工藝的選擇影響較大,此外還包括道路等級等參考指標,道路等級條件決定了施工的規劃、設計以及軟土路基處理方案的確定,是科學、合理、有效進行施工的基礎。對于施工路段的了解是為了做好道路施工區段與構造物之間的連接,避免因連接性能差而造成剩余沉降,進而引發安全事故。

2.2常用的軟土路基處理技術

(1)軟土層路基中對水的處理。

水對路基的影響因素非常大,因此在軟土基路層施工之前必須對施工現場的水進行有效管理,減少軟土路基的含水量。當軟土路基的含水量不合適時,可以采用灰土密樁的方法進行處理:含水量過大,可以向內空填埋干粉或石灰粉,也可以采用快速澆灌成形的方法進行處理;含水量過小時,可以事先將加固土層浸潤,根據浸潤濕度選擇時機進行填孔夯實。在施工過程中遇到積水時,施工現場可以采用垂直排水的方式將水從沙井中排出,也可以通過逐步分級加載的方法,將土壤空隙中的水排出。水的排出從而使得軟土層地基不斷沉降,最終達到路基加固的目的。

(2)軟土路基的淺層處理方法。

①砂石回填。對于軟土層厚度較小的路段,可以將淺層的軟土挖出,使用碎石、干渣、煤粉作為墊層進行填回,并進行分層碾壓和夯實,砂石回填處理的深度一般在4m以內。②鋪設土工織物或加筋墊層。由于土工織物具有良好的抗拉強度和耐腐蝕性,在路基回填過程中也可以采用多層或單層的土工織物進行鋪設,輔助墊層的鋪設可以對路基起到排水、隔離的效果,降低路基的不均勻沉降。也可以使用多層或單層加筋材料組成的加筋墊層進行路基鋪設,加筋墊層具有增大壓力擴散角,加大壓縮層范圍內地基的整體剛度,減少不均勻沉降,增加地基穩定性等作用,適用于各種類型的軟土地基道路。③沖擊壓實。沖擊壓實法指的是使用振動的、恒定重量的沖擊設備對路基進行施工,這種方法可以明顯提升路基的承壓能力,具有非常明顯的生產和施工效率。④EPS材料填筑。EPS材料又被稱為聚苯乙烯板塊,它是采用聚苯乙烯樹脂加入發泡劑,同時加熱進行軟化,產生氣體,形成一種硬質閉孔結構的泡沫塑料。具有密度小、力學性能好的優點,在進行一定深度的換填后可有效減小路堤自重,降低地基附加應力,減少軟土地基沉降量。EPS自立性強,豎向受壓后產生側向壓力小,對高邊坡的穩定十分有利,在斜坡地段修筑EPS路堤可有效防止滑坡產生。在進行EPS路基設計的過程中應保證EPS的施工基準面與當地的最高地下水位之間有最小安全距離,在施工基準面作好隔水層。然后進行排水砂層的施工,砂層同時起整平作用,以利于EPS的鋪設。同時應設置好橫向排水通道,并可考慮在邊溝以下設置縱向排水盲溝。在EPS路基的邊坡及混凝土頂板下設置防水土工布,避免EPS長期吸水造成自重的增加。如有洪水侵入或其他不測水流入,必須采取措施迅速排水。⑤泡沫混凝土填筑。泡沫混凝土是采用機械方式將發泡劑制作成泡沫,再將泡沫混入到水泥基漿以及外加劑和集料組成的混合料中,按一定比例混合攪拌均勻后,澆筑凝固成型的含有大量封閉氣孔的輕質混凝土。其具有自身重量輕、壓縮性低和施工便利的優點。泡沫混凝土的干體積密度一般為300~1800kg/m3。在使用該方法處理軟土基的過程中,首先需要控制泡沫混凝土原材料的質量,通過調整水泥的種類、摻量和氣泡含有率,泡沫混凝土的強度可調節。施工時進行現場上料、攪拌、發泡并通過泵送系統經輸送管直接送至施工基面。泡沫混凝土多用于填高6m以下的軟土地基路堤,最小填筑厚度不宜小于1m。當填筑厚度大于3m時,與常規填土路基間的縱向、橫向銜接面宜設置臺階過渡,沿路基縱向臺階寬度不宜小于2m,沿路基橫斷面臺階寬度不宜小于1m,地基十分軟弱時,應適當加大臺階寬度。泡沫混凝土埋置在土層中時,封閉土層厚度不宜小于1m,地表宜采用綠化保護措施。泡沫混凝土填筑物的基礎底部應適當設置排水盲溝、排水墊層或泄水孔,以避免地下水引起的附加應力增加。泡沫混凝土填筑體頂部、底部及其他特殊部位宜設置鋼絲網補強,填筑體長度超過15m時,應按5m~15m間距設置沉降變形縫。

(3)軟土路基的深層處理方法。

對于厚度較大的飽和軟土路基,應當使用深層的軟土處理方法。首先需要進行的預處理手段是改善路基的排水條件,通常情況下,施工方可以使用加壓抽氣和抽水的措施來達到提高土體強度和加固地基的目的,常見的排水方式有真空預壓、堆截預壓等,但是需要注意的是,這種排水方法不適合在滲透性較低的土壤(如泥炭土質)中使用。①水泥攪拌樁加固。水泥攪拌樁加固是利用固化劑和土體之間的化學反應,對深層軟土的強度進行改善。使用深層攪拌機械對道路軟土層噴射和灌入水泥,與此同時,攪拌機不斷進行上下攪拌,攪拌將加速水泥和土之間的水解反應,進而形成膠凝體并最終形成結構穩定的整體,這種膠凝體能有效提高結構的整體強度、承載力和穩定性。但是實際施工過程中,由于土體攪拌不充分,樁體設計不合理等原因,深層攪拌法經常出現攪拌不均勻,受力不合理以及漿液上冒的現象,其中土體攪拌不均勻會導致樁體的強度減弱,樁徑如果不能根據地基應力狀態進行合理的樁形設計,同樣也不能保證樁身的強度。而施工過程中,如果在土壤壓力、孔隙水壓力和噴漿壓力的共同作用下,現場出現水泥漿液體沿鉆桿上冒至地面的現象,會導致樁身上部水泥含量過高,這些質量問題的出現對水泥攪拌樁構成了極大的危害。目前有效的解決途徑是使用釘形雙向水泥土攪拌樁進行施工,這種設備具有雙向攪拌的特點,阻斷了水泥漿上冒途徑,其攪拌葉片可以在地面以下的任意深度處伸縮,生成上下不同截面的樁身,因此特別適用于深層攪拌改善軟土基結構的施工場合。②薄壁筒樁加固。薄壁筒樁是軟土路基深層處理的另一種常見方法,該方法采用自動排土振動灌注而成,類似于沉管灌注樁技術,因此施工工藝簡單,質量也較容易得到控制。薄壁筒樁的直徑可以大于1m,并且可以通過放置鋼筋籠的辦法增加路基的水平極限承載力,從而可以充分發揮大直徑樁基穩定性和強度高的特點,具有擠土效應小、單樁承載力高、可以連續灌注的優點,這種方式同時也適用于軟粘土、砂礫土及風化嚴重的巖層的施工,具有良好的普及效應。

3軟土路基的施工質量控制

(1)原材料的質量管控。

施工原材料供應商應提供相關資質證明和質檢報告,供應商對進場的原材料承擔所有質量責任,項目監理和施工方對來樣的材料需做取樣處理并進行相關實驗。此外,原材料進場后,施工單位應設立專職的看管人員,進行統一的堆料場地規劃,并做好標示和檢驗狀態等相關信息。

(2)施工過程的質量控制。

監理和施工單位應嚴格按照上道工序不合格或未驗收則停止下道工序施工的原則對施工過程的質量進行把控。此外,工程中的人、機、料、方法等因素也將納入全面監督范圍之內,全面強化質量體系建設。

(3)施工關鍵工序的質量控制。

不同的軟土基處理方案,其施工中的關鍵工序也不一樣。施工前應列出關鍵工序控制點,明確關鍵工序的質量控制措施。

4結語

綜上所述,我國在公路建設過程中對軟土路基的處理方法積累了大量的寶貴經驗。針對具體的工程項目,要結合項目實際情況,從環境、工期、造價等方面進行對比,找出科學合理、經濟適用的軟土路基處理方法和措施。盡量達到較少的路基沉降量,提高路基的穩定性和強度的目的。

作者:李治潼 單位:綿陽市川交公路規劃勘察設計有限公司

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