摘要:本文基于对市政道路工程施工过程的简单了解,从应用软土的必要性出发,提出在市政道路工程中软土地基处理存在的相关问题,进一步对施工中应用的高压旋喷、粉喷搅拌、水泥搅拌桩加固等有效技术进行深入研究,确保市政道路工程的质量,为我国道路工程发展奠定良好基础。
关键词:道路工程;软土地基;技术分析
引言:在我国城市化进程不断推进的背景下,市政道路作为城市交通主要线路,对城市的经济发展起着至关重要的作用,因此,对市政道路需要进行合理的方案设计,同时保证施工质量。软土的应用以及针对其特性,更加需要进行高精密度的施工处理,避免出现安全事故,提高城市交通运行效率。
一、市政道路工程软土地基存在的问题
软土一般指软塑~流塑状态的粘性土,具有压缩性高、承载力低、天然含水量大以及抗剪强度很低等特性。软土的种类包括淤泥质土、泥炭质土、软黏性土、杂填土以及冲填土等。在市政道路工程中,应用软土地基中存在的问题主要有以下四个方面。
首先,软土具有较高的含水量,以及较低的透水性,且水分占据土体的30%-65%之间,使软土地基始终处于类似浸泡在水中的状态,使地基稳定性不足,极易使道路出现沉降现象,甚至出现路面裂缝,致使路面整体结构被破坏,为人们出行带来安全风险,并产生一定的经济损失;其次,在使用软土地基的基础上,由于其本质特性的承载能力弱,无法承受重载车辆的超大负荷,因此极易产生道路变形现象;再次,在多种构成物组成的软土地基中,构成物之间存在的孔隙较大,而且土壤中还存在着微生物、有机物、腐殖质或可燃性气体,这些元素都压缩在软土的结构中,因此,软土地基具有较高的压缩性能,但是如果此性能持续的时间较长,则不利于软土地基保持稳定状态,易产生安全威胁;最后,由于软土地基的软土层是由絮凝状沉积物构成的,所以在高强度挤压条件下会破坏其本身结构,导致原始状态的改变,因此,容易使软土基地整体出现侧向滑动、两侧挤出等现象,因此,在进行软土地基修缮之前,必须经过剪切试验得出准确的抗剪强度,才能有效保障软土地基的安全质量[1]。
二、市政道路工程软土地基处理技术分析
(一)换填技术
换填技术指的是将原有软土层的软土,用相比之下透水性更好、强度更佳、稳定性与抗剪性更强的优质土壤将其替换,这种技术手段只适合应用在软土层较浅的结构中。具体来说,在施工过程中遇到的软土层深度处于0.5-3m之间,则适合采用粗粒土、砂砾土等防水性能较好的土壤作为换填土进行有效替换。
在市政道路工程施工过程中,换填法主要有以下三种表现形式,分别为抛石挤淤法、爆破排淤法和开挖换填法。其中最常用的就是抛石挤淤法,且其常用于软土地基积水较多的低洼地带,能够有效处理工程排水问题,缓解积水压力。在运用施工时,应根据具体情况以及积水堆积的位置进行抛石,大部分都是出于路堤中间位置,有效排出洼地中的淤泥。如果软土出现横坡且淤泥的厚度与粘稠度较大,则需要先由高到低的进行抛石处理,同时采用爆破排淤法进行排淤处理。而开挖换填法的则适合用于地表软弱土层面的处理,针对具体问题具体分析,才能对施工工作进行有效开展。
(二)高压旋喷桩技术
高压旋喷桩技术的工作原理是在钻机设备充分搅拌运行的基础上,运用钻机的喷嘴将水泥浆进行高压喷射,进入软土地基中,使其与原有的软土进行搅拌混合并发生物理与化学的双重反应,比如水化、离子交换,以及混合凝结等,从根本上改变了原有土壤内在性质,对土壤结构进行了重新组合,从而有效增强了软土地基的稳定性,提升其承载力。
在实际施工过程中,需要根据实际情况对钻机的位置进行选择确定,同时凭借高压旋喷桩钻机具有重量轻、体积小、噪音低等优势,混合出的桩体也具有高强度的特性,但是其对环境的污染程度较大,投入成本也较高,只适用于对部分地质情况较好的地点进行施工。
例如:恒筑基业工程公司对软地基加固——高压旋喷桩技术进行介绍共享,表明高压旋喷桩技术是建立在传统的水泥加固地基的基础上,在软地基的淤泥中通过旋转桩机将制作好的浆液喷入软土层中,与此同时通过气压和水压将其进行充分混合制成凝结物,进一步达到加固地基的作用。但是在此之前,需要对地质环境进行有效勘测,首先运用相关设备进行钻机引孔下管,继而进行喷射混合,从而有效保障施工质量。
(三)粉喷搅拌桩技术
粉喷搅拌桩又被称为加固土桩,其运作原理是采用粉体状固化剂对软土地基进行深层搅拌加固的一种处理形式。通过放置样品、搅拌喷粉、控制钻机的下钻深度等施工措施,继而将粉状固化剂运用钻机喷口喷入软土地基,并进行混合搅拌,以此达到增强软土地基的承载力和稳定性的目的[2]。
粉喷搅拌技术应用于市政道路工程软土地基处理中,占据着很大的优势。其中包括:第一,由于采用的是粉状喷射的方式,所以其喷射面积均匀,能够使固化颗粒更容易被软土层吸收,使二者能够充分接触,进一步促进化学反应发生的完全性和高效性,将软土地基的密度发展到最大限度;第二,应用钻机喷射出的喷粉颗粒具有凝固速度快的特点,能够有效提高施工效率;第三,应用粉喷搅拌桩技术,能够使施工工序更加简单便捷,施工流程也相对较短;第四,在原有施工的基础上,提高了土地资源的利用率,有效缓解了地面沉降现象,同时减少对施工周围环境的污染,有利于保护环境工作的持续发展。
在使用该项技术的过程中,需要根据实际情况选择其适用范围,并且需要与相关应用规范相结合,例如:一般需要的钻进速度在0.8-1.0m/min,在此基础上提升速度也在0.8-1.2m/min范围内;内钻杆与外钻杆的速率分别不小于40r/min和70r/min;在钻进过程中,钻机喷粉的压力最好取0.2-0.7MPa,能够有效避免压力过小,没有产生良好的效果,以及压力过大导致粉量过多,进而拖慢施工速度。
(四)水泥搅拌桩加固技术
水泥搅拌桩加固技术是在市政道路工程中应用的一种常见的技术手法,其操作原理是利用水泥作为固化剂注入软土地基中,经过由下而上的逐步搅拌,使地基中的软土与注入的水泥二者进行物理和化学反应,使原来松软的土体固结硬化,从而加固形成加固土桩体,以此来提高软土地基的承载力、强度以及稳定性。在实际施工过程中,在确定水泥材料的选用与比例后,需根据实际情况对搅拌桩的具体情况进行设定。
第一,想要达到预期中的效果,计算出“最佳桩长”,一般采用二分法,约取0.2的置换率来进行计算,并根据不同位置的深度进行换算;第二,同时需要将沉降的情况考虑进去,通过不同置换率来设定出最短桩长的实际标准,并将沉降的置换率与水泥用量绘制出关系曲线图,反映出施工道路软土地基应用情况,在两者处于同一坐标系时,其交点处代表着水泥的用量适中,而桩长与置换率则处于最佳取值状态;第三,在确定桩径与桩间距时,需要根据前面叙述的置换率进行相应置换,但是当采用三角形布桩与正方形布桩时,则需要在固定换算基数的基础上进行换算,能够有效提高对软土地基的高质量处理。
结论:总而言之,市政道路工程应用软土地基是社会发展的必然趋势和必要选择,软土地基的合理处理对于市政道路工程具有深远影响,因此,针对软土地基稳定性差,承载力低等不良因素,进一步提高相关技术手段,保障市政道路工程的质量,促进我国道路工程走可持续发展之路。
参考文献:
[1]黄伟,赵百磊.市政道路工程软土地基处理技术分析[J].交通世界,2020(10):20-21.
[2]刘春霞.市政道路工程软土路基施工处理技术分析[J].农业科技与信息,2019(23):121-123.