公路工程施工中软土地基问题及处理技术探讨

发表时间:2020/6/16   来源:《城镇建设》2020年3月第7期   作者:夏汝训1 邵楠楠2
[导读] 综合施工要求,从强夯法、换填垫层法、真空预压加固法、深层水泥搅拌法及塑料板排水法中,选择一项合适的处理技术,确保施工效果,提升地基强度与稳定性。
        【摘要】软土地基是指含水量大、压缩系数高、承载力及抗剪强度较小的地基形式,一般是淤泥土被水长期冲刷、浸泡后形成的,结构复杂,稳定性较差,公路工程施工中遇到这一问题,若不有效处理,将导致公路路面沉降,原有结构遭到破坏,工程使用寿命较短。当前,软土地基处理技术多种多样,施工单位需根据公路工程施工现场实际情况,综合施工要求,从强夯法、换填垫层法、真空预压加固法、深层水泥搅拌法及塑料板排水法中,选择一项合适的处理技术,确保施工效果,提升地基强度与稳定性。
【关键词】公路工程施工;软土地基问题;处理技术

        我国国土广阔,区域经济发展不均衡,公路的建设,实现了不同地域的连接,促进了不同地域间物资的流通,推动了区域经济的交流,疏通了国家经济发展的脉络,促进了国民经济的整体均衡化发展[1]。公路工程施工环境复杂,常遇到软土地基问题,软土地基是指含水量大、压缩系数高、承载力及抗剪强度较小的地基形式,一般是淤泥土被水长期冲刷、浸泡后形成的,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被破坏,公路沉降,路面开裂,应予以重视,分析软土地基特征,及其对于公路工程施工质量的影响,采取科学合理的处理技术。

1.软土地基对于公路工程施工质量的影响分析
        软土地基是公路工程施工中常遇到的一个难题,其基本特征如下: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;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,使用年限短[2]。
        在公路工程中,软土地基危害极大,具体影响如下:①公路路面沉降。软土地基问题未得到有效解决,待公路工程投入使用,地基长期遭受地下水冲刷,一部分泥土被带走,地基流失,而软土地基区域结构薄弱,遭受外界负荷,就会出现不均匀沉降的现象;②损害路面原有结构。软土地基本身稳定性就比较差,在雨水冲刷腐蚀、外部荷载等因素的作用下,地基结构发生变化,继而导致路面结构遭到破坏;③缩短公路工程的使用寿命。在地基稳定的情况下,如若施工质量达标,公路工程使用年限是比较长的,如若路面、路基出现损坏,及时维护即可,而在软土地基上建设的公路工程,由于地基由松散砂、松软土、大孔隙泥炭等土层结构组成,渗透性小,承载能力弱,抗压性较差,无法承受应有的交通压力,随着使用时间的延长,会出现明显的压缩,路面沉降,难以有效维护处理,公路使用寿命短。

2.公路工程施工中软土地基问题的处理技术分析
2.1强夯法
        强夯法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。为了保障软土地基问题处理效果,在应用强夯法时,应精确计算重锤质量及下落高度,一般来说,需使用超过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,让软土地基土壤达到最佳密实度[3]。强夯法操作简便,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,常用于砂质土壤、黏性土、湿陷性黄土、碎石土等类型软土地基问题的处理中。


2.2换填垫层法
        换填垫层法在公路工程软土地基问题处理中应用率较高,这些技术能够将软土地基中一定范围内含水量较高的软土,替换成承载能力强、抗腐蚀性好、结构相对稳定的材料。这项技术具有施工效率高、成本低的优点,不过在技术实施细节上,要求较高,需要提前展开施工现场勘察,掌握软土地基的基本信息,包括地基土壤结构组成、基本参数等,再根据地基承载要求,制定科学合理的施工方案,就近选择合适的换填土壤,计算换填密度,人工或机械碾压、夯实换填土壤,确保地基土壤置换后,密实度、抗剪强度达标,提升公路工程施工质量。
2.3真空预压加固法
        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。
2.4深层水泥搅拌法
        除了置换土壤及排水方法外,还可以在软土地基中加入生石灰、水泥等粉体状固化剂,充分搅拌混合,使软土地基土壤成分及结构改变,提升地基强度与稳定性。其中较为土体固结方法,为深层水泥搅拌法,以水泥为固化剂,应用深层搅拌机械充分拌合地基中的土壤、固化剂,令软土地基硬结,强度提升。在施工过程中,应根据软土地基性质,选用合适品种的水泥,优化原材料配合比设计,精确控制水泥强度,在施工过程中,严格控制深层搅拌机械运行参数,确保施工效果,保障施工安全。
2.5塑料板排水法
        平整土地,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,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,从地基上部施工预应荷载,从而使得软土地基孔隙中的水经由塑料板通槽排出至上层摊铺的砂垫层及排水管中,将水排出,令地基更为稳固。塑料排水板法排水性能优良,且排水板强度高,延展性能耗,排水效果佳,是软土地基问题中常用的处理技术,且常与堆载预压、超压施工等联合应用[5]。

3.结语
        地基是公路工程施工的基础,发挥着荷载的作用,而软土地基多由富含黏土粒、粉土粒的有机土、松软土组成,含水量大,粘性强,存在较多大孔隙,长期荷载公路交通压力,将发生明显的沉降现象,导致原有的路基、路面结构被破坏,影响到交通流畅度与安全性,危及过往行人的生命财产安全,应采取科学措施有效处理。当前,公路工程软土地基问题的处理技术有多种,为了保障地基处理的有效性,应该全面展开地质勘察,掌握软土地基的基本信息,基于公路工程建设质量、进度要求,选用经济、可行的处理技术,加强施工质量管控,确保软土地基处理效果,保障公路工程施工质量。
【参考文献】
[1]王永刚,王琛,陈策策.中、法软土地基水平位移监测与计算差异研究[J].公路交通科技(应用技术版),2019,15(12):179-181.
[2]高江平,刘雯支,杨继强.基于三剪应力统一强度理论的硬壳层软土地基承载力公式[J].岩土工程学报,2019,41(12):2331-2337.
[3]王少林.软土地基公路桥涵构造物路基过渡段的施工与质量控制[J].交通世界,2019(15):84-85.
[4]许萌.强夯法在处治公路深层软土地基工程中的新思路及应用[J].现代物业(中旬刊),2019(03):229.
[5]韦秋杰,罗振华.换填法和加筋法结合处理软土公路路基的仿真分析及应用研究[J].公路工程,2019,44(01):145-149.
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: