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道路桥梁施工中的软弱地基处理探讨

2015-07-14 133 0

一、道路桥梁软弱土地基处理的必要性
　　我国的软弱土分布较广，软弱地基的存在给包括道路桥梁工程在内的很多工程施工都带来了极大的影响。软弱地基主要是指其地基结构是由杂填土、淤泥土、冲填土或高压缩性土层等构成。这类地基的透水性都较差，压缩性也较强，而且强度较低，不适合直接作为道路桥梁的地基。但是有时为了满足道路工程的要求，不得不在软弱地基进行修建道路桥梁，这就必须对软弱地基进行处理，以提升地基结构的透水性和强度，使其符合道路桥梁工程的施工要求。如果道路桥梁施工时，没有对软弱土地基进行必要处理，不仅施工时可能会由于地基沉降而导致道路桥梁结构受到破坏，而且道路桥梁建成后也会给道路桥梁结构的安全性和稳定性埋下隐患，甚至造成严重的安全事故。因此，在道路桥梁施工时，一定要高度重视对软弱地基的处理，以确保道路桥梁地基的稳定性，控制好道路桥梁地基的沉降问题。
　　二、道路桥梁施工中软弱地基的影响表现
　　关于道路桥梁施工中的软弱地基，在施工过程中容易受到桩侧泥皮、桩端沉渣和其他因素等的影响，从而影响道路桥梁工程整体的质量水平。这些影响主要体现为以下几点：
　　（一）桩侧泥皮影响
　　软弱地基条件下，桩基在成孔期时，利用优质泥浆护壁，以提高孔壁的稳定性，其中由泥浆颗粒吸附形成的泥皮，起到重要的作用。然而，泥皮有碍于混凝土与周围土体的黏结，使得桩侧的摩阻力大打折扣。经实验，分别确定了泥皮的含水率、天然密度、液塑限等，发现其含水率在液限之下，为软塑状态，而其不均匀系数在5之下，属于级配较差的均匀土，相比于桩间土，前者的抗剪强度和黏聚力指标都比较小。
　　（二）桩端沉渣影响
　　泥浆护壁钻孔桩施工时，由于是以泥浆作为冲洗介质，因此无法彻底清除桩端的沉渣，而沉渣能够改变桩端土的持力层性质，使得钻孔桩的承载力被削弱。譬如某道路桥梁工程的灌注桩间，存在330mm厚的沉渣，检查发现灌注桩受到沉渣影响，承载力已经降低了约30%左右，亟需将桩底填充的沉渣清除。
　　（三）其他因素影响
　　首先是成孔期间，桩端和桩侧在浆液侵蚀影响下，摩阻力下降，某些桩孔里面，泥浆液体无法全部排出，使得桩基土层被浸泡而逐渐松软，同时降低了土层的抗压强度；其次是水下混凝土施工期间，灌注导管里面的混凝土出现离析情况，使得桩底的混凝土强度降低，这对单桩承载力也有一定程度的影响；再次是混凝土硬化期间，其体积变小的同时，桩基的混凝土与孔壁之间的间隙，导致侧摩阻力减小，而单桩承载力也会随着降低。
　　三、道路桥梁施工中软弱地基的处理措施和方法
　　（一）换填土处理法
　　当应有的承载力和稳定性在道路桥梁地基上不能得到满足，而且软土层的厚度并不大，在软土层上进行采挖，之后在考虑实际情况的基础上，分层填充如炉渣、粉煤灰、砂石和灰土等稳定性较好的材质，再对材质进行强夯打压，从而使地基密度加大，地基承载力得以提高，而沉降量下降，使软土地基的排水固结加快，从而让改造后的软土地基符合建筑施工中的设计要求，以此来确保施工过程的安全。上述方法就被称为换填土处理法。土层的附加应力分布规律是换填土处理方法依据的原理，在排水性较差且土质不均匀的软土地基上，这种方法被广泛应用。
　　（二）管桩加固法
　　（1）碎石粉煤灰混凝土桩
　　这种管桩主要是采用锤击力、振动力以及静压力等方法，将一端暂时封闭的无缝钢管沉入地基当中，然后通过无缝钢管向地基中灌注入水泥混凝土，边灌注混凝土、边缓慢拔出钢管，以此来形成钢筋笼与混凝土共同作用的桩柱。这种方法目前在桥梁软弱土地基处理中应用较为广泛，在施工配比时，可以结合具体要求，掺入适量的粉煤灰来提高混凝土的和易性与工作性；在碎石粉煤灰混凝土桩施工时，需要对施工场地进行合理布置。
　　开工之前还需要进行成桩试验，以此来判断各项施工措施是否能够符合工程需要，同时对机械设备的性能及使用情况进行检验。对搅拌机、料场的位置进行合理安排，尽量缩短混凝土出料到沉管加料口的时间；在混凝土浇筑过程中，应该缓慢、稳定的拔管。当沉管在拔管至地面2m左右时，应该放缓拔管的速度，以提升桩身直径与桩身混凝土的密实度；为了避免对刚施工完的桩造成扰动，可采取跳打桩的方法来进行施工，即每隔1条～2条桩施工1条桩，下一桩施工必须在邻桩达到设计要求强度后开始。施工完成后，需要对桩身进行必要的保护，在混凝土还没有到龄期之前，不可采用重型机械进行局部碾压，也不可进行填土加载；碎石粉煤灰混凝土桩施工完成后，必须进行严格的质量检测，在质量检测时，需要加强抽芯检测与小应变检测，检测频率为抽芯检测1%～3%，小应变检测15%～30%，最后根据桩的总数量与检测成本来确定检测频率，同时还要对检测结果进行总结分析，以不断提升碎石粉煤灰混凝土桩的施工质量。
　　（2）水泥粉喷桩
　　水泥粉喷桩就是指利用水泥、石灰等材料，来作为主要固化剂。利用特定的搅拌机械将软土与固化剂均匀搅拌在一起。利用固化剂与软土在搅拌期间所产生一系列反应，使软土固化为硬土，形成一种整体性强、稳定性高的地基结构。水泥粉喷桩在提升软弱地基承载力方面具有非常明显的效果，且其不存在对环境的污染问题，施工时不用采用大型的施工器械，施工的振动噪声也较小，因此，这种方法在桥梁软弱地基施工处理中应用较为常见；粉喷桩大多采用的桩径为50cm，其桩长必须保证能够穿透软土层，并达到持力层内部50cm以上，同时还需要对桩距进行合理控制。桩身应呈平面三角形或矩形来进行布置，以提升桩基的稳固性；为了保证水泥粉喷桩的质量，必须对原材料进行有效控制，尤其要控制好水泥的质量。
另外，还要对施工机械进行严格检查，并做好施工记录，对于检查中出现的问题，应该及时反映，并采取措施进行有效处理；水泥粉喷桩的检测主要是检测桩位、桩长、喷灰量、复搅长度等各项指标是否符合要求。桩位偏差必须控制在5mm之内，垂直偏差必须控制在1.5%之内。桩的检测工作应该在成桩一个月之后方可进行，可采用钻芯检查的方法。在检验合格后，方可进行下道工序。
　　（三）密实加固法
　　（1）排水挤密加固法。在江河湖海和含水量较高的沼泽等周边的软土地基都能运用排水挤密加固法。显而易见，这种方法采用某种独特的方式排水和吸水，例如在软土层中插入机械将塑料排水板，水分经过预压负荷，沿着塑料板渗透到砂垫层，从而使软土地基的承载力得以加固。排水挤密加固法作为一种新兴的技术和工艺，从以往不同的角度对软土地基进行加固，在道路桥梁施工中得到广泛应用，具有施工简单，加固处理效果好等优点。
　　（2）深层密实加固法。采用挤压、爆破等特殊方式进行软土地基的
　　固结和加密的方法就是深层密实加固法。这种方法虽然与浅层加固使用的机械设备不一样，但是方式的相同的，而且应用范围更广。在多种
　　软土地基，如素填土、杂填土、粘土中都能应用深层密实加固方法。
　　（3）动力固结法或强夯法。为了使地基承载力得到提高，一般在8m～20m的高空，采用8t～30t的重锤进行地基的强夯打压加密，从而使砂土抗液化条件得到改善，并且使压缩性能减少、地基强度提高、地基得到加固，这种方法就是动力软土地基加固法，也称为强夯法。这种方法在饱和性粘土地基中适用，将传统动力固结的置换方式加以延伸，在地基中利用外部夯打力打入强度较高的材料，施工过程中会形成碎石墩，它和原有地基共同组成具有新的承载力的强调复合地基，使地基承载力在很大程度上得以提高。
　　（4）高压喷射注浆法。类似于动力固结方法，高压喷射注浆法将固结性和强度较高的材料如粉煤灰、水泥等通过高压喷射机械向深层软弱地基进行注浆，从而使地基强度提高。在道路桥梁施工中，目前高压旋喷桩处理的最大深度为30m，深度较大。该方法在粉土、粘土淤泥等含水量较多的软土地基中都能使用。
　　（5）水泥土搅拌法。在粘土、淤泥等软土地基中混入水泥等材料，进行机械搅拌，从而使含水量降低，地基强度提高，地基承载力增强的方法称为水泥土搅拌法，或深层搅拌法。
　　（四）加筋处理技术
　　在挡墙或人工填土的路堤内对土工合成材料进行铺设，或碎石桩（见前面的介绍）、将土钉等打入边坡，从而使软土地基的承载力得以提高，地基土的稳定性和密实度得以增强的方法称为加筋处理技术。
　　结语
　　由于我国经济的迅速发展，对软弱地基处理技术的改善和提高要加强重视，这对于我国道路桥梁的工程建设有着很重要的意义。随着科学技术水平的不断提高，设备工业的发展，使得地基处理理论可以更好的在现实中得到良好的运用。新材料，新工艺的更新发展也必然会带来更多对软地基的处理方法。而新方法的推广和使用在道路桥梁施工方面更是发挥着重要的作用。
　　参考文献：
　　[1]唐鹏.道路桥梁施工中对于软弱地基的处理措施[J].城市建筑.2014（02）
　　[2]李敏.道路桥梁工程中软土地基的施工处理措施分析[J].科技创新与应用.2014（01）
　　[3]王曦.道路桥梁施工中的软弱地基处理探讨[J].科技资讯.2013（25）

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