市政道路施工中的软基加固施工技术的应用探讨

发表时间:2020/6/8   来源:《建筑实践》2020年第39卷2月4期   作者:王云飞
[导读] 软土地基多由富含黏土粒、粉土粒的有机土、松软土组成,结构复杂,含水量高,空隙多,流变性、触变性强,压缩系数高

         【摘要】软土地基多由富含黏土粒、粉土粒的有机土、松软土组成,结构复杂,含水量高,空隙多,流变性、触变性强,压缩系数高,抗剪强度低,稳定性较差,容易发生沉降现象,导致地基上建设的道路、建筑物被破坏。在市政道路施工中,若遇到软土地基,应合理应用相关加固技术,比如说强夯加固技术、真空预压加固技术、砂井排水加固技术、塑料板排水加固技术、水泥粉煤灰碎石桩加固技术、现浇混凝土管桩加固技术、预应力管桩加固技术等,提升地基稳定性与承载力,确保道路完成建设后,地基稳固,避免道路塌陷问题,保障交通安全。

         【关键词】市政道路施工;软基加固施工技术;应用

         近年来,随着社会的不断发展,我国的综合国力不断提升,人们的生活水平也在不断提高,为了满足人们的生活需求,在城市建设的过程中,需要建设大量的公共基础设施,其中,就包括市政道路工程[1]。市政道路工程施工线路常,期间常遇到软土地基,这种低级强度低、压缩量高,若不经有效处理再进行施工,将埋下安全隐患,导致道路投入使用后出现路面塌陷的问题,危及交通安全。
        
1.软土地基特性分析
         软土地基多由富含黏土粒、粉土粒的有机土、松软土组成,结构复杂,稳定性较差,一旦地质环境改变,或地下水位上升,将发生不同程度的沉降,导致地基上建设的道路、建筑物被破坏,是市政道路施工中常见的一个难题。
         整体而言,软土地基呈现以下特征:①含水量高,空隙多。软土地基中有大量细微颗粒状粉土、黏土,土粒上分布大量负电荷,会将空气中的水分吸附之表层,使得土壤含水量较高,土壤粘性增加,待含水量增大至一定程度,土粒结构粘结度变化,出现较多大孔隙;②流变性、触变性强。软土地基在遭受外界作用力时,会发生形变,软土地基流动,继而导致地基上方道路或建筑坍塌,造成经济损失及人员伤亡,危害甚大;③压缩系数高,抗剪强度低。由于软土地基中含有大量水分及孔隙,其压缩系数较高,抗剪强度较低,承载力较弱,使得上方道路无法承载应有的交通压力,无法正常使用,及时短期能够使用,也容易发生问题,维护成本高,使用年限短[2]。

2.市政道路施工中软基加固施工技术的应用分析
2.1强夯加固技术
         强夯加固技术是软土地基加固中常用的一种技术,应有大型机械设备,让重锤从设计高度自由落体,利用重力作用不断捶打软土地基,原有地基结构被破坏,土壤在重锤重压之下被夯实,孔隙消除,密实度提升,稳定性增强。在应用此项技术时,必须使用超过10t的重锤,重锤落下高度应大于10m,垂直砸下,方可获得理想效果。施工过程中,可根据软基加固需求,在地基中填充碎石等物质,通过夯击形成全新置换介质层或碎石挤压桩,优化加固效果。与这种方法较为类似的,有挤淤泥技术,这项技术以朝软土地基中抛石的方式,借助石头自身重力挤压地基中的淤泥,将淤泥清理出来,实现地基土壤置换,提升地基承载力。强夯加固技术操作简便,对施工设备及环境无明显要求,适用范围广,施工成本低,加固效果好,适用于砂质土壤和混杂性填土的软基加固处理中,在市政道路施工中,若软土层范围广,且工期较为紧张,一般会采用这项技术[3]。不过,强夯加固技术也存在一定缺点,比如说施工过程中会产生大量粉尘,产生较大噪音,不适用于居民区施工,或者应避开居民休息时段施工。


2.2排水固结技术
         排水固结技术方法多种多样,包括真空预压加固法、砂井排水法、塑料板排水法等。其中,真空预压加固法较为常用,施工时,先在软土地基表面铺设密封膜,应用专业真空设备抽空膜内空气,在真空压力作用下,砂垫层中的水气流体排出,真空度提高,与下部土体将形成压力差,表层土体内的水气流体在压力差作用下,经由塑料排水板流至砂垫层,随即从与真空泵相连的排水管道中抽出。在此过程中,砂垫层内与土体中的垂直排水通道内均形成负压,水气流体迅速排出,使得土壤固结,压缩系数降低,抗剪强度增加。软土地基本身渗透系数低,水源补给速度远远不及地下水抽出速度,同时地下水位也会逐步下降,期间土体中将产生负的超静孔隙水压力,由于水气流体排出,这个压力逐步消散,使得土体有效应力逐步增强,土体加固效果良好[4]。这项技术适用于固淤泥、淤泥质土构成的软土地基中,这类软黏土满足形成负超静水压力边界条件。应用砂井排水法时,应用推土机、自卸汽车等设备,在软土地基表层摊铺一层0.6至1.7m厚的砂垫层,再按照正方形、梅花形方案,在土体中布设垂直分布的排水砂井,排出土壤中的水分,可实现软基的迅速固结,提升其承载力。应用塑料板排水法时,应该先平整土地,再进行砂垫层摊铺处理,确保摊铺作业的均匀性,首层利用低比压,第二层应用中比压,施工机械设备到位后,依靠插板机装置将通槽内的带状塑料排水板插进到软土地基中,进行载预压处理,让土体水分经由塑料板通槽排出,达到加固效果。
2.3桩基加固技术
         在市政道路软基加固中,常应用桩基加固技术,让道路路面受到的荷载力经由桩基传递到持力层上,提升道路工程的承载力。目前,常用的桩基法有以下几种:①水泥粉煤灰碎石桩。将水泥、碎石等按一定比例混合后,加入适量水,充分搅拌,制作成石桩体,然后将之与软土地基混合,形成复合地基,有效提升软土地基承载力,确保道路稳定性,是一种经济效益极高的软基加固方法;②现浇混凝土管桩。施工前,展开地质勘察,掌握地基性状,设计混凝土配比,反复实验对比确定最佳配比,按照要求配置、搅拌混凝土,提前设置预埋件,直接在软土地基中浇筑混凝土,这项技术操作简便、科学适用性强、经济性能优良,应用广泛;③预应力管桩。基于软土地基区域地质勘察结果,确定软土地基类型、结构、土壤组成及软土层深度,制定科学合理的预应力管桩加固方案,应用机械设备,采用从中心到两侧的施工方法,按照对称施打、逐排顺序施打的方式,将预应力管桩置入软土基地中,来提升地基承载力,期间应该确保预应力管桩放置位置的合理性,以合理的施工顺序设计,来控制沉桩现象,确保桩间土质的密实度达标,施工时加强地基及周围环境监测,保障施工安全[5]。

3.结语
         综上所述,市政工程是政府基于责任与义务在管辖范围内建设的建筑物与公共设施,包括路桥工程、给排水工程、燃气管道工程、给排水工程等,为了满足人们日益增长的交通需求,政府大力建设市政道路项目。为了保障市政道路施工质量,确保城市交通的流畅度及安全性,应该重视施工中遇到的软土地基问题,基于经济、技术、环保等角度,选用合适的软基加固施工技术,提升地基的稳定性与承压能力,延长道路使用年限。
【参考文献】
[1]张崇旗,丁建文,万星,赵轮,贺智江.真空联合堆载预压加固长江漫滩相软基孔压测试分析[J].防灾减灾工程学报,2019,39(06):954-960.
[2]冯忠居,何静斌,董芸秀,冯凯,朱彦名.刚性长短桩软基预处理对堆载邻近桩基的变位影响分析及处理效果评价[J].公路交通科技,2019,36(08):67-77.
[3]孔纲强,刘大鹏,傅钧义,周杨,文磊.化学电渗法加固软基位移场观测透明土模型试验[J].岩土工程学报,2019,41(S1):149-152.
[4]侯平,谢晓飞,张胜利,李宏欣,宾明文.土工织物散体桩加固盐渍土软基的方法及施工工艺[J].公路交通科技(应用技术版),2019,15(07):53-54.
[5]谢立全,李洋,梁鑫.真空预压-注气增压加固软土地基的孔压增长与消散机制现场试验[J].结构工程师,2019,35(03):243-251.
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