市政路桥施工中的软基加固技术研究 沈智涛

发表时间:2020/7/6   来源:《城镇建设》2020年第9期   作者: 沈智涛
[导读] 伴随国内社会经济持续的进步发展,市政路桥项目无论是在数量、还是在规模上均有所增长,市政路桥业发展趋势较为良好,但对各项施工技术工艺及手段实际应用要求逐渐提高。
        摘要:伴随国内社会经济持续的进步发展,市政路桥项目无论是在数量、还是在规模上均有所增长,市政路桥业发展趋势较为良好,但对各项施工技术工艺及手段实际应用要求逐渐提高。软基加固,属于市政路桥项目工程具体施工建设期间核心部分,对于整个项目的施工建设品质和效率均有着直接影响。鉴于此,本文主要采用文献资料检索手段,先检索国内与软基加固施工技术相关的研究报告、学术论文、图书杂志、文集文章等等,对相关研究成果进行系统化地梳理及总结分析,并围绕着市政路桥项目施工当中软基加固施工技术开展深入研究及探讨。本次课题研究可谓是横跨路桥工程、工程技术、市政等各个领域,需运用到各种学科手段、基础理论及成果,并从整体入手综合研究本课题,以保证本次课题研究的客观性及精准性,望能够为今后对于市政路桥项目施工当中软基加固施工技术有效应用相关课题的深入研究提供有价值的参考,更为今后市政路桥项目施工当中软基加固施工作业各项工作高效化实施起到一定的指导作用。
关键词:路桥施工;市政;软基加固;技术
前言:
        对于市政路桥项目施工建设来说,软基加固的施工效果和质量直接关系着市政路桥项目总体的施工建设效果和品质,更关系着市政路桥建设完成后期使用安全,这就决定了市政路桥项目施工当中软基加固施工技术有效应用的重要性。现阶段,因市政路桥项目施工环境及标准的不同,软基加固也有多种施工技术手段可供选择。因而,总结分析软土地基基本特性及其危害性,深入研究市政路桥项目施工当中软基加固施工技术,有着一定的现实意义和价值。
1 软土地基基本特性及其危害性阐述
1.1基本特性
        软土通常指的是缓慢流水或静力条件下以细颗粒作为主要成分近代的沉积物质。软土性质和地基土成层构造、发生沉积时期、成因类型等有一定关联性。年代与成因不同的软土,虽物理性质各项指标较为接近,但它作为路桥地基,在性质上会有较大的差异性,如下是对市政路桥当中软土地基基本特性详细阐述:
①较弱的抗剪能力
        软地基自身有着极弱的抗剪能力,因软地基有着过高含水量,土层内部还有较大空隙,以至于软土自身粘性差,如果遇到较大压力,则结构容易出现变形压缩问题,如果未能及时对软土地基实施加固处理,就直接开展施工作业,则路面容易有断裂或者塌陷问题出现,直接威胁着市政路桥安全。
②过多细小颗粒的粉土和粘土
        软土地基相比较普通地基,有着较高含水量和大孔隙特性,产生这一现象主要是因软土地基内有大量细小颗粒的粉土和及粘土,软土表面均携带负电荷,对水分吸引力极强,以至于土层内含水分过量,土壤粘性增强,空隙增大,最终导致土壤自身稳定性降低[1]。
③流变性明显
        软土处理过后,容易受重力和外力作用,经一段时间过后,软土容易变形,若未及时做好软基加固各项处理,则市政路桥后期使用期间软土流动现象会产生,市政道路容易出席坍塌情况,引发极为严重的安全隐患问题。
1.2危害性
①硬化
        软土地基自身坚固性与稳定性相对较差一些,具体施工作业期间,沥青和砼材料稳定性均相对薄弱,施工期间路面极易有硬化现象出来,影响着市政路桥实际使用性能,内部硬化问题会较为突出。
②侵蚀
        市政路桥项目施工作业期间,一般均以碎石和砼为主要施工材料。如果施工技术员未能够依据相关规范和标准开展施工作业活动,亦或者是施工作业基础条件并不理想,对于软土地基缺乏科学有效的处理,雨水、地下水等便会侵蚀路面。砼、碎石等抗侵蚀力不足,会影响到材料精密度,导致路面脱落或者结构松散等,威胁着市政路桥整体的施工安全和质量[2]。
③沉降
        路面沉降也极具危害性。集中表现在地下水对市政路桥的软土层所处过渡带产生冲刷作用后,大量的地基水土会被带走,软土地基自身强度会被削弱,市政路桥具体施工建设期间会有不均匀性沉降现象出现。路面在沉降过后,市政路桥路面自身稳定性会大大降低,行车安全性也大打折扣,路面甚至会有断裂可能性。
2 软基加固几种常用施工技术技术手段
2.1 排水固结施工技术手段
        排水固结施工手段,即为建筑施工作业前期处理地基节点,针对小渗透性、饱和性软粘土的地基,将软土内部孔隙水排出,做好软土固结处理,在实操期间软基内部需先将竖向与水平排水系统布置好,便于将排水路径缩短,地基软土在受振动、加荷、扰动、挤压多种作用之后,会有超静的孔隙水一种应力产生,随时时间不断叠加,孔隙水会从土体内排出,而超静水的压力会丧失,应力增强,缩小孔隙比,地基会有固结变形现象产生,地基土自身强度及承载力得以增强,由于软土有着塑性特点,经加载过后,因排水固结能够获取永久性加固效果。加固软基排水固结加载的方式以地下水位降低、真空的联合堆载、抽取真空、建筑物的自重、堆载等为主,在具体选用加载方式期间,务必要做好经济性、技术性及工期的对比分析,才可有效确定好具体所需应用的加载方式[3]。加固软基排水固结,依据所设计荷载和加固荷载关系来划分,包含着超载预压、等载预压、欠载预压,通常会选用前两种,后种现阶段基本上并不会使用。选用类型不同竖向的排水体及预压荷载,在地基加固基本原理方面均较为相似,但是加固处理方式、应用范围、质控等方面有所不同,需区别对待。
2.2 置换施工技术手段
        所谓置换,即为借助有优良物理力学特性岩土材料,对天然地基内部全部或者部分软弱土体实施置换操作,促使复合或者双层的地基形成,起到地基自身承载力增强、沉降减少作用。置换施工手段加固技术原理即为软弱地基置换处理,实操期间以等地、强夯置换、挤淤置换、换填垫层这几种技术手段为主。
①强夯置换手段
        强夯置换手段具体应用期间,注意是借助填碎石与强夯同步操作,促使地基内有碎石墩体能够形成,再由碎石垫层、墩间土、碎石墩等形成一种复合地基,以起到地基自身承载力增强、沉降减少等作用。
②换填垫层手段
        换填垫层手段实操,实则是挖除基地下面特定的深度范围内湿软土层,置换成较大强度砂、素土、碎石等,亦或者是无侵蚀特性土类,实施夯实处理。因不同换填材料,在应力分布上有差异性存在,但极限的承载力和沉降特点均较为之一,故通常可依照着砂垫层算法。

这种砂垫层应用后,可起到起到地基自身承载力增强、沉降减少作用,且还可使软弱土层排水固结加速,避免冻胀,将膨胀土涨缩作用消除,可实施暗穴处理。针对于路基来说,因不同的工程性质,排水固结及素土垫层处理后,湿陷黄土深度在3.0m范围湿陷性均可消除掉[4]。
③挤淤置换手段
        在挤淤置换手段具体应用方法,经回填碎石夯击或者抛石置换淤泥,可起到地基加固的作用,还可实施爆破挤淤泥置换手段。
2.3 加筋施工技术手段
        所谓加筋,即为地基内设如土工织物、土工格栅等各种大模量、高强度筋材,以起到地基自身承载力增强、沉降减少等作用,最终达到加固地基效果。
①树根桩手段
        在加筋施工技术手段当中,树根桩手段比较适合应用在人工填土、碎石土、砂土、粉土、粘性土、淤泥质土及淤泥等相关地基土上面所既有建筑物增层、修复、地下铁道穿越、整修古建筑等各种加固工程当中。对地基内部设特定直径树根桩微型的灌注桩,以起到地基自身承载力增强、沉降减少等作用。
②加筋土垫层手段
        加筋土垫层手段实操期间,主要是在地基土内,将金属板条、土工格栅、土工织物等各种大模量、高强度筋材铺设好,促使加筋土的垫层能够形成,对压力的扩散角起到增大作用,并将地基自身稳定性提升。
2.4 固化物灌入施工技术手段
        固化物灌入施工技术手段,即为把水泥拌入或者是灌注到土体内部,亦或者是拌入和灌注石灰、其余化学固化的浆材,促使地基内有增强体能够形成,起到处理地基良好效果。固化物灌入施工技术手段实操期间,以挤密灌浆手段、劈裂灌浆手段、深层搅拌手段、高压式喷射注浆手段为主,如下为详细的介绍分析:
①挤密灌浆手段
        受灌浆的压力作用,把浓浆液压入至土层内部,促使地基内有浆泡形成,对周边土体产生挤压作用。经压密及置换,对地基性能起到一定的改善作用。灌浆实操期间,受浆液挤压的作用,会有辐射状的上抬力形成,以至于地面会产生隆起现象。
②劈裂灌浆手段
        受灌浆压力的作用影响,浆液能够对地基土内抗拉强度、初始应力产生克服作用,扩张地基土内原有空隙及裂隙,借助浆液填充所形成新空隙及裂缝,对土体自身物理力学特性起到有效改善作用,最终达到一定的地基加固效果。
③深层搅拌手段
        深层搅拌手段,即为借助深层次搅拌装置,把水泥粉、水泥浆与地基土实施原位搅拌操作,促使连续墙、格栅状、圆柱状等水泥土的增强体和复合地基能够形成,起到地基自身承载力增强、沉降减少等作用。同时,还可促使水泥土的防渗帷幕形成。深层搅拌手段,其在实操期间还包含着两种不同技术手段,即为喷粉搅拌、喷浆搅拌。喷粉搅拌,即为借助深层粉体专用喷射搅拌装置,把石灰粉、水泥等各种粉状的加固料,通过压缩空气直接喷射至地基的深部,借助搅拌装置回转钻头的叶片,确保原位软土能够合加固料充分混合,经就地搅拌操作,促使具备较大强度、优良水稳性和整体性桩体能够形成,让桩体内部软土和加固料能够有物理化学各种反应产生,实现软土硬结,让桩间土和桩体可构成一种复合地基,起到地基良好加固效果;喷浆搅拌,即为以水泥浆为固化剂,借助特制深层搅拌的机械设备,在加固的深度范围内,就地充分的拌和水泥浆与软土,让软土硬结所形成水泥土具备较大强度、良好水稳性及整体性[5]。
④高压式喷射注浆手段
        高压式喷射注浆手段,即为以化学注浆方法为基础,由高压水的射流切割科学技术发展而形成。高压式喷射注浆手段,即为借助钻机钻孔,在土层所预定位置上面插入带有着喷嘴注浆管,再借助高压装置让浆液能够成为>20MPa高压的射流,自喷嘴内喷射出后对土体产生冲击破坏作用。能量速度加快,且呈现着脉动状喷射动压已超出了土体结构情况下,土体上面会有土粒被剥离。细小土料便会伴随浆液逐渐冒出于水面,剩余土粒会喷射流所产生重力、离心力、冲击力等各种作用,和浆液混合搅拌到一起,依据浆土一定比例,重新实施规律性排列。待浆液凝固之后,土内所形成固结体会和桩间土构成一种复合型的地基,以起到地基自身承载力增强、沉降减少等作用,最终达到加固地基效果。借助高压的喷射流,对土体所产生冲击破坏作用后,土和浆液会通过全置换或者半置换等凝固作为固结体高压的喷射注浆手段,从具体的施工技术操作及加固质量、适用范围等,均区别于静压注浆手段,但相比其余地基处理手段,高压式喷射注浆手段应用优势较为突出。
2.5 振密和挤密施工技术手段
        振密和挤密施工技术手段,即为通过挤密、振动方式,让地基土自身密实度可达到地基自身的承载力增强、沉降减少等作用。振密和挤密施工技术手段以石灰桩、灰土桩、土桩、爆破挤密、砂石桩挤密、振冲密实、强夯、压实表层原位等方法为主。
3 结语
        从总体上来说,软土地基自身具有着较弱的抗剪能力、过多细小颗粒的粉土和粘土、流变性明显这些基本特性,有着硬化、侵蚀、沉降等危害,市政路桥项目施工当中软基加固施工技术实操期间以排水固结施工技术手段、置换施工技术手段(内含强夯置换、换填垫层、挤淤置换)、加筋施工技术手段(内含树根桩及加筋土垫层手段)、固化物灌入施工技术手段(内含挤密灌浆、劈裂灌浆、深层搅拌、高压式喷射注浆)、振密和挤密施工技术手段为主,不同施工技术手段均有着自己优势及适用范围,需要广大施工技术员们能够结合市政路桥项目施工当中软基加固施工相关标准和要求等,予以合理化选用,促使软基加固施工的技术手段实际应用优势得以有效发挥,确保市政路桥项目施工当中软基加固施工部分能够高效顺利的实施,为市政路桥项目总体施工建设品质和效率提供有效保证。
参考文献
[1]曾凯. 软基加固技术在市政道路施工中的应用[J]. 江西建材, 2018,27(10):210-211.
[2]何海彬. 软基加固技术在市政道路施工中的应用研究[J]. 中国建设信息化, 2018,19(09):312-313.
[3]张晓诚. 市政道路工程建设中的软基加固施工技术[J]. 珠江水运, 2019,33(15):904-905.
[4]郜晋生. The practice and exploration of soft soil foundation reinforcement construction technology in road construction%软基加固施工技术在道路施工中的实践与探索[J]. 山西建筑, 2017, 20(012):165-166.
[5]黄文生, 李红丹. 市政路桥过渡段软基路基路面施工探究[J]. 黑龙江科技信息, 2016,17(05):200-201.
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