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摘要:当市政道路基层位于软土路基之上时,经过重型荷载的反复作用,会出现路基变形、沉降等问题而导致路面破坏。因此,在市政道路施工中遇到软土路基,则需采用相应的加固技术,提升道路基础的稳定性能,保证道路工程的质量及使用功能。文章首先简述了软土路基的危害,针对常见软土路基加固技术中的排水预压固结技术、土工合成材料技术、水泥土搅拌法进行了详细研究,分析了其技术原理、特点及应用范围。
关键词:软基加固技术;市政道路;施工;应用
我国地域广袤,幅员辽阔,地质构造复杂多变,在市政道路施工中会遇到各种各样的地质情况。软土路基作为其中一种地质类型,在不同地区、不同位置呈现的状态是千变万化的。对于工程设计和施工来说,未知的软土地基,对工作的推进会造成一定的困扰,所以软基加固技术尤为重要。
一、软土路基的危害
相较于一般路基,软土路基具有含水量高、强度低、扰动性大等特点,它是在静水或缓慢的流水环境中沉积,经生物、化学等的作用形成的。若不加以处理,会影响到整个市政道路及附属设施的稳定性、可靠性。具体来说,软土路基的危害主要体现在以下两个方面:第一,沉降。由于软土路基含水量较高、孔隙大、压缩性高,当其长期受到车辆碾压时,孔隙就会变小、水分被挤出,从而导致路基沉降。第二,形变。软土路基在长期受到外力作用下会发生形变、抗剪强度降低,原有的路基结构受到破坏。当变形过大,造成路基坍塌、路面及人工构造物破坏,则会产生较大的经济损失及质量安全事故。总之,若软土路基稳定性欠缺,根本无法保证市政道路的施工质量,施工中应灵活采用软土路基加固技术,从而有效弥补软土路基的不足。
二、常见软基加固技术的分析
1.排水固结施工技术
排水固结施工技术的原理是:软基在上部预压荷载的作用下,通过设置砂井、塑料排水板和袋装砂井等竖向排水体,使土体中的孔隙水慢慢排出,孔隙比减小,加速软基固结,地基土体的强度有所增长,从而起到软土地基加固的作用。
常见排水固结施工技术有堆载预压法、真空预压法、真空堆载联合预压法、排水板预压固结法等【1】。
遇到深厚的软土地基,采用排水板预压固结法是比较技术和经济上的方法。排水板预压固结法常用施工工艺流程为:整平地面-摊铺下层砂垫层-机具就位-标定排水板位置-打设塑料排水板-拔除导管-割断塑料排水板-机具移位-摊铺上层砂垫层。排水板施工时,平面定位允许偏差不大于 50mm,排水板端头须折弯埋入砂垫层内,且用中粗砂填满插板时在板四周产生的孔洞,且砂垫层含泥量不得大于5%。打设排水板时回带一般不超过 500mm,回带根数不应超过总根数的 5%。排水板距离允许偏差范围为±150mm,竖直度允许偏差范围不超过1.5%。
由砂垫层和塑料排水板形成的排水系统,施工中应注意:当施工中遇杂填土时,插板困难可引孔。
2.土工合成材料技术
对于深度较大的软土地基来说,可采用土工合成材料对进行加固处理。土工合成材料是指以人工合成聚合物为原料制作而成的各种施工材料【2】。这种材料具有强度高、质量轻、不易腐烂等优点,将其用于软土路基中可以提升路基的稳定性。
土工材料加固软土路基的原理是:①反滤:由于土工材料的孔隙,将其放置到土层之间后,土粒会被阻隔,水分会通过土工材料排出,软土路基含水量下降,从而保证软土路基的稳定性。②加筋:将土工材料埋入土体中,使土体与土工材料结合在一起,土体应力会得到良好的扩散,拉应力则会被有效传递,从而使土体的抗剪强度得到加强,稳定性得到提升。
常用于软基的土工合成材料包括土工织料、土工格栅、土工膜等。其中土工格栅性能、功效最好,经常用作加筋土结构筋材。
但在应用土工格栅时需注意以下要点:要以充分发挥合成材料加筋效果为原则;合成材料之间的联结应牢固,且联接位置的强度要高于材料本身的设计抗拉强度;合成材料铺设应拉平直顺,无扭曲、褶皱等现象,并预留足够的锚固长度;采用搭接法,搭接长度应不超过90cm;采用缝接法,缝接宽度不超过5cm;若合成材料破损,应立即修补;合成材料上下层接缝应错开,且错开部位的长度必须大于50cm。
3.水泥土搅拌法
水泥土搅拌桩技术原理是以水泥为固化剂,用对应的搅拌机械在软基深处将软土、固化剂均匀搅拌在一起,从而使软土、固化剂产生一系列反应,使软土得以硬化,且水稳定性、强度得以提升【3】。
某新建道路工程全长 1036.907m,新建跨河桥梁 2 座。道路等级为城市次干路、路面设计基准期15 年。道路某处桥接坡路段采用水泥搅拌桩进行软基加固,设计桩径 50cm,采用正三角形布置,桩间距为1.2m,桩长为11m,水泥掺入量50kg/m,水泥标号采用强度等级42.5级,设计水灰比0.5,桩体28天强度不小于0.55Mpa。
现场搅拌桩施工工艺程序为:清表整平-桩位放样-钻机就位-钻杆下沉钻进-制配水泥浆-喷浆搅拌、提升-重复搅拌下沉-重复搅拌出孔-钻机移位。首先开动灰浆泵,待浆液喷出后启动桩机,施工采用单轴搅拌机,钻杆转速不小于 45r/min,提升及下沉速度不大于 1.0m/分钟,搅拌轴开始转动并向下切土钻进。钻头到达设计深度后开始喷浆,喷浆搅拌30秒,水泥浆与桩底部位的土体充分搅拌后开始提升,钻杆自桩底以60r/min的转数将搅拌头提升至原地坪下300~500mm时,原地搅拌30秒后再次向下钻进搅拌。重复钻至桩底高程、再搅拌提升到地坪。成桩后,清水洗净管路中残余的泥浆液,并清除附着在搅拌头上的泥土、浆液。
为确保搅拌桩施工质量,提前确定了各项指标:水泥浆配合比、钻杆提升速度、泵送时间、搅拌次数、喷浆、停浆时间。现场严格控制桩长垂直度偏差小于1.5%h,单桩中心偏差不超过50mm。水泥土搅拌桩养生一个月确认其达到设计强度后,进行了路基填筑。
质量检测:现场施工28 天后进行了钻孔取芯,取总桩数的2%进行抗压强度检测,现场采集每根检测桩水泥土芯样三个(上、中、下),制作70.7mm*70.7mm*70.7mm的水泥土立方体试块检测无侧限抗压强度,检测结果均达到 0.60MPa 以上。每根检测桩体沿桩深度方向2m以下每隔1.0m进行了标准贯入度试验,按照设计要求标贯击数平均值不小于16击,各项检测结果均符合要求。
针对该工程产生的问题做了如下总结:1.搅拌施工中发生断浆:水泥土搅拌桩施工出现断浆,必须补浆,与断浆处搭接长度应大于 50cm,以保证后续成桩的连续性。2.打桩施工中发现了泵管堵塞:应立即停泵,处理完后将钻具上提或下沉1.0m后再注浆,注浆30秒后恢复搅拌施工,防止断桩发生。3.施工中速度失稳:对机器及时进行检修,未发现问题时,查看机组人员是否操作得当,做好机组作业人员的教育培训和班前交底及工作。
通过对三种软基加固技术的分析,相较而言排水板预压固结法、土工合成材料技术工艺简单、可操作强、经济性好。水泥土搅拌法对技术要求较高,工艺流程更为复杂,造价也相对较高【4】。
三、结语
针对不同地质情况、自然地理环境的市政道路软土路基,需采用不同的加固方法。同时,考虑到软土路基的特点,还需结合相关技术标准,灵活调整、优化加固技术工艺,并采取有效的技术管控措施,确保施工技术能有效落实,且技术应用效果符合工程质量要求。
参考文献
[1]相宏宇.关于软基加固技术在市政道路施工中的应用[J].建材与装饰,2020(10):243-244.
[2]李少岚.对于市政道路施工中软基加固施工技术的相关研究[J].绿色环保建材,2020(02):140-141.
[3]杨丽丽.软基加固施工技术在市政道路施工中的应用研究[J].江西建材,2019(11):179-180.
[4]陈亚东.软基加固施工技术在市政道路施工中的分析[J].建材与装饰,2015(12).