一、前言
随着近年来由于道路桥梁施工技术管理的不到位,而引发的工程质量问题不时发生,这无疑更应该为我们关注施工技术及其管理活动敲响警钟,在道路桥梁施工中就要求我们对软弱地基处理方法及技术进行分析。
二、道路桥梁施工软弱地基的概述
随着经济的日益发展,加上土地资源日趋紧张的情况下,我们需要在许多沿海地区的软弱地基上兴建工程,并且这些建筑物的高度在不断增加,道路的等级、使用寿命也会随着社会的发展需求在不断的增长。
而这些地区广泛地分布着含水量高、孔隙比大、承载能力低、压缩性高、透水性差、覆盖层厚、呈软塑或流塑状态的软弱淤泥层,尤其是上海及周边城市即所谓的长三角地区是较为典型的软土地基,整个城市处在冲积层软粘土地层,因此要想在这些地基上建造工程首先就需要我们解决软弱地基问题。
目前软土地基的工程有很多不同的处理方法,而这些方法又有各自的机理和适用范围,所以选择某种方法在满足理论上可靠、技术上可行、经济上合理的三大原则的情况下需综合考虑它的地质条件、使用要求、上部结构类型、技术经济指标以及施工条件等因素。
三、道路桥梁施工软弱地基处理中存在的问题
1、未能因地制宜合理选用处理方法
在合理选用地基处理方法方面有时存在一定的盲目性。例如饱和软粘土地基不适宜采用振密、挤密法加固。根据工程地质条件和地基加固原理,因地制宜合理选用处理方法特别重要。在这方面,现在的问题是对几个技术上可行方案进行比较、优化不够。采用的不是较好的方法,更不是最好的方法。有时工程问题是解决了,但造价高和工期长。
2、不能正确评价每种地基处理方法的适用性
人人都承认每种地基处理方法都有一定的适用范围,但遇到具体问题就会盲目扩大其应用范围,对这种情况施工单位更应注意。
3、施工单位素质差影响地基处理质量
这方面最典型的例子是搅拌桩施工。几年前上海市建委发文禁用粉喷深层搅拌法,接着不少地区也采取类似措施。深层搅拌法不能满足地基处理要求并不是深层搅拌法工法本身不成熟,也不是深层搅拌法加固地基设计方法不对。影响施工质量主要是施工单位素质和施工机械两方面问题。先分析施工单位素质存在的问题。前些年,地基处理施工队伍的快速膨胀,造成绝大多数施工队伍缺乏必要的技术培训,熟练技术工人缺乏是普遍现象。除此之外,还存在偷工减料现象。其它地基处理方或轻或重也存在类似问题。
4、施工机械简陋影响地基处理水平和质量
近二十几年来,我国地基处理施工机械发展很快,许多已形成系列化产品。但应看到与我国工程建设需要相比较,差距还很大。还以深层搅拌法为例,不能很好保证施工质量不仅与施工单位素质有关,也与目前应用的施工机械水平有关。简陋的机械要保持稳定良好的施工质量是困难的。
四、道路桥梁施工软弱地基处理方法及技术
1、现浇混凝土管桩技术加固软基
现浇混凝土管桩技术吸收了预应力混凝土管桩、振动沉管桩和振动沉模薄壁防渗墙等技术的优点,施工工艺简单,可操作性强,便于质量控制、监督,单桩承载力高而造价相对较低,该技术采取自动排土振动灌注而成管桩,具体步骤是依靠管腔上部锤头的振动力将内外双层套管所形成的环形腔体在活瓣桩靴的保护下打入预定的设计深度,在腔体内现场均匀浇注混凝土,之后振动拔管,在环形域中土体与外部的土体之间便形成混凝土管桩。为了保证桩与土共同承担荷载,并调整桩与桩间土之间竖向荷载和水平荷载的分担比例以及减少基础底面的应力集中问题,在桩顶设置褥垫层。具体为待管桩中混凝土达到设计强度后,在桩顶铺设一层砂石,并在砂石垫层中放置土工格栅,使桩间土与管桩共同发挥作用,从而形成现浇管桩复合地基。
(一)、施工适用性
现浇管桩:属于刚性桩,桩身强度较高,可达到c20~c25,桩径可达1.5m,采用边振动边加压的沉管方式,处理深度大于25m;粉喷桩:属于柔性桩,桩身强度低,桩径小,一般0.5m左右,处理深度小,目前国内现有粉喷桩机最大处理深度15m左右,且深度大于10m以后,下部压力增大,喷灰困难,粉喷桩固结往往较差。
(二)、施工质量控制
现浇管桩:施工工艺简单,过程清晰,便于质量监督管理,可操作性强,混凝土现场质量易控制;粉喷桩:水泥灰量输送由高压气流控制,实际施工时,土层变化大,造成送灰压力不均匀,因而喷灰量分布不均匀,极易出现搅拌不均匀,局部固结差,施工隐蔽性强,现场质量监督管理困难。
2、水泥搅拌桩加固软土路基
水泥土搅拌桩是一种用于加固饱和软土地基的常用软基处理技术,它将水泥作为固化剂与软土在地基深处强制搅拌,由固化剂和软土产生一系列物理化学反应,使软土硬结成一定强度的水泥加固体,从而提高地基土承载力和增大变形模量。水泥土搅拌桩从施工工艺上可分为湿法和干法两种。湿法是利用深层搅拌机将水泥浆与地基土原地搅拌,干法是利用喷粉机将水泥粉与地基土就地拌和。经过搅拌后形成柱状水泥土增强体,可提高地基的强度,减少路基沉降,增强路基(堤)的稳定性。
3、强夯法加固软基
强夯法加固非饱和土的过程,就是土中的气相被挤出的过程。在重复夯击作用下土体中产生裂纹,土中部分吸附水变成自由水,随着孔隙水压力的消散,土的抗剪强度和变形模量不断增长。单纯的强夯由于竖向裂缝的产生并非规则的和连续贯通的,因而在孔隙水和气体排除过程中并非很畅通,这就造成在施工过程中孔隙水压力消散缓慢,从而影响到加固的效果和施工进度,效果不佳。采用排水固结法结合强夯,当土体受到冲击荷载时,土中孔隙水压力增加,孔隙水可渗透到袋装砂井中,沿袋装砂井直接排到地表,这样缩短了排水距离,加速了孔隙水压力的消散过程和地基沉降的发展,而达到加固的目的。
(一)、必须关注如何降低孔隙水压和增大有效深度。
增加加固深度,要求增加能量,而增加能量,按常规工艺会增大孔压。当前软黏土地基强夯处理效果不佳的原因有三个方面:一是由于夯击能量不足,有效加固深度不够,下部土体未完成固结沉降;二是由于强夯使上部软黏土结构性破坏,不仅降低了强度,还大幅度降低了渗透性;三是当前规定的强夯工艺不适应软黏土地基强夯特点,导致地基中孔隙水压力居高不下而形成“橡皮土”。针对上述原因,可以采取适应强夯加固的有效排水系统,采用了适应软黏土地基的“先轻后重、逐级加能、少击多遍、逐层加固”的夯击方式,确立了以不破坏土体宏观结构为原则的收锤标准,形成了能够有效抑制孔压上升,加速孔压消散,防止土体液化,增强强夯效果,降低能耗的一整套强夯新工艺。
(二)、强夯法宜用于要求施工期短缺少预压时间、或者缺少预压荷载、软土层较浅、宽大场地排水不易等情况,特别是在上覆杂填土或大块石的地基。对于一般在正常条件下处理的软基,强夯法由于同样需要结合砂井及垫层,所以处理费用比普通填土预压措施要贵,但它比复合地基便宜,施工也方便。
五、结束语
从实践出发,对当前道路桥梁施工软弱地基中所遇到的问题以及措施等相关知识,进行了粗略的分析和研究。综上分析,对施工技术进行分析可以促进施工质量的提高。
参考文献
[1]朱铃华.软土地基处理方法研究[J].建筑与工程,2009
[2]张晓青.浅谈几种软土地基处理的方法[J].山西建筑,2009
[3]刘巍巍.高速道路桥梁施工软基处理技术对比应用研究[J].黑龙江交通科技,2010
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