摘要:路基是道路重要组成部分,是路面的基础,它与路面共同承受行车荷载的作用,它的强度和稳定性是路面强度和稳定性的先决条件。本文以某市政道路工程为例,对其软基加固施工技术展开了详细的探讨,并提出了施工要点及质量控制措施,以保证路面的整体质量。
关键词:市政道路;软土路基;加固技术
前言
道路对于城市区域经济的发展有着重要的促进效用,在我国经济高速发展的今天,市政道路的建设规模也在越发增大,而在道路建设的过程中难免会遇到软土路基。由于软土路基在极大程度上影响着市政道路工程的建设质量,因此,在施工中务须采取相应的有效措施予以处理,以使得路基的承载力足以满足工程建设需求。
1.工程概述
某市政道路工程在城市的郊区,其长度是27.2km,是整治城市交通环境的重要工程。其工程所在地质环境较为复杂,沿线路基土质有几段是由表面杂填土或素填土、以下为淤泥土质和粉质黏土、中砂层组成,淤泥层覆盖深浅不一。在实地勘察和专家的论证之后,该工程非常适合用开挖换填法和深基坑软基处理法对路基展开施工。
2.软基加固施工技术
2.1浅层软土层(淤泥层)加固技术
对于部分路段,其软土层(淤泥层)覆盖深度在3m以下,一般采用软土层换填法。即用挖掘机把表面杂填土、素填土和软土层挖除运走,挖至粉质黏土层(持力层)之后放入中粗砂或砂砾进行分层压实作业。在施工的过程中要选择强度大、性能较稳的砂砾、砂等材料。路基填砂原材料的要求有:①填砂路基材料含泥量宜为3%~8%,且不应结团集中;②填砂路基材料有机质含量不应超过5%;③填砂路基材料应以中砂和细砂为主,细度模数在1.8~3.2;④填砂路堤填料的最小强度(CBR)要求≥7%。砂砾中碎石的含量一般为70%,粒径20~40mm,含泥量≤5%。每层填砂或砂砾都要碾压、夯填密实,其密实度经试验要达到设计要求,换填后的地基处理承载力也要达到规范要求。
2.2深基坑软土层(淤泥层)加固技术
部分地段道路的软土层分布厚度较大,一般厚度在3m以上,这种情况应该从整体出发,对深基坑软土层进行加固处理,加固处理技术方案有。
1)水泥搅拌桩复合地基处理。搅拌桩桩身胶凝剂采用P.O42.5普通硅酸盐水泥,设计初定的胶凝材料掺灰量≥加固土体重量的15%,水灰比宜采用0.45~0.55,要求立方体试块90d龄期强度≥1.8MPa,施工前必须采集工点最软弱土层试样进行室内配比试验,测定不同胶凝剂与外加剂掺入量情况下水泥土的强度,从而确定合适的配合比,施工现场先清除地表的杂草、树根、耕植土、块石等障碍物,整平地表。在开始大面积施工前应进行工艺性试桩,数量不得少于9根,同时对工艺性试桩的质量进行检验,试验桩检测在30、60、90d各取3根进行检测一次,确定施工参数、成桩效果、工程桩检测时间。施工流程为:水泥搅拌机械就位,调平→预搅下沉至设计深度→喷浆搅拌提升至停浆面→重复搅拌下沉至设计深度→重复喷浆搅拌提升至孔口→关闭搅拌机械并移位。水泥搅拌桩要求处理至贯穿软土层、进入持力层地质1m处。桩基施工质量及其复合地基承载力检验达到设计要求或有关规范标准后,应在桩顶铺设50cm的砂砾加筋垫层,以提高抗变形能力。
2)强夯的技术。这个技术主要按照自由落体的原理,把具有一定重力、重量的物体从一定的高度自由落下,落在软土层里,软土层受到巨大的作用力,使其物理结构有所改变,从而降低孔隙率,土体中的颗粒物可以紧密接触,提高土体的牢固程度。这一技术大多用于对砂质土或者碎石土的夯实过程里,其中最为常见的强夯技术是单点夯击技术,在实际的应用中应该掌握单点的个数,根据填土的高度H来确定单点的个数。在H<3m时,运用4~8个单点,H>3m时,则用9~10个单点,同时,要注意方法的使用过程。如图1所示,表明了夯击次数和夯沉量的关系。强夯技术能够提高路基的承载能力,改善不均匀的沉降情况。
图1夯击次数与夯沉量间关系图
2)排水固结法。其可以再分为:塑料板排水法、砂井排水法、砂垫层法等。其中,砂垫层能够促进软弱土层的排水固结,阻止路基沉降,提升路基的承载力。在实际应用中要根据工程的实际情况放置样桩,同时让自卸的汽车和推土机对砂垫层展开分层摊铺作业,在作业的过程中保证摊铺均匀。砂井排水法指的是在软土路基里设计一个垂直的排水砂井,让路基中的水及时顺利排出,在减少固结的时间里提高路基的承载力。塑料板排水的方法主要是用插板把具有通槽的带状塑料的排水板放在软土里,在之后的施工过程中把路基中的水排出来。
3.软基加固技术的施工要点和质量控制
为了保证施工的质量,首先要严格把握砂的材料质量符合设计和规范要求,砂应为中粗砂,所含泥量及杂质应在允许范围内;其次保证砂的密实度符合设计要求,既要运用适当的灌水震动方法,又要确保砂分层铺设的厚度合理,严格按照规范的要求逐层展开压实工作。砂的具体分层厚度要按照振动设备的大小决定,在施工过程中,当完成下层的压实工作之后,要进行压实度检测,检测合格后方可进行上层砂回填压实工作;最后,换填砂顶标高的确定,应填砂至地下水位以上至少0.5m处才能回填路基土方,确保地下水位下为透水性材料,不致遇水软化。
3.1施工准备
1)在没有地表水或地表水可以疏干的时候,按照现场的状况选择垫层土,压实的厚度≥25cm,压实度达到90%,并可以形成≥2%的排水横坡;当地表水不能疏干的时候,要将填砂至高于水≥50cm,整平以后再压实,压实的密度应该要达到90%,并且形成≥2%的排水横坡。
2)在施工之前,要通过对设计材料和地质资料了解当时的地质、水文情况,土层土质状况,根据文件和施工组织计划的要求制定合理的施工方案。
3.2施工技术要求
1)水泥土搅拌桩施工顺序宜从中间向外围进行,或由一向边另一边施工。
2)施工采用两喷四搅工艺,施工过程应控制钻头下沉速度和提升速度,确保加固深度范围内土体任何一点均能经过20次以上搅拌。
3)搅拌桩施工时,停浆(灰)面应高于桩顶设计高程500mm。在基础或边坡开挖时应将桩顶以上土层及施工质量较差的桩段,采用人工挖除。
4)施工过程应保持搅拌桩桩机地底盘的水平和导向架的竖直,保证桩位偏差<桩径的20%,搅拌桩的垂直度偏差<1%;且要求成桩直径和桩长不得小于设计值。
5)在施工的过程中,需要使用过筛后的水泥,准备好的浆液不可以离析,泵送浆应连续进行。记录拌制水泥浆液的罐数、水泥和外掺剂用量以及泵送浆液的时间。
6)搅拌桩喷浆提升的速度和次数应符合工艺性试桩确定施工工艺参数要求,并设专人进行记录。
7)在水泥浆液到达出浆口之后,应该搅拌喷浆30s,在水泥浆液与桩端土充分搅拌之后,再进行提升搅拌头。
8)在施工成桩过程中,如果因为一些原因而停止工作,首先应该把搅拌头下沉到停浆点之下0.5m的地方,等待恢复供浆时,再将喷浆搅拌提升;如果停机超过了3h,那便要拆卸管道并且进行清洗工作,然后在原桩位旁边补桩。
9)对于有搭接单桩施工,相邻桩的施工间隔不得超过12h,若因故施工间隔超过12h,则应在桩位附近补桩,保证桩体连续性。
10)水泥搅拌桩施工完成28d内不得有任何机械在上面行走。
3.3质量检验
水泥搅拌桩的质量检测应该贯穿于整个施工过程,在施工过程中,一定要随时检查施工记录与计量记录。检查的重点是:水泥的用量、桩的长度、搅拌头的转速以及提升速度、停浆处理方式等。在成桩7d之后,运用浅层开挖桩头展开检查工作,开挖的深度应该超过停浆面下0.5m,目测检查搅拌桩的均匀程度,并且量出成桩的直径,检查数量为总桩数的5%。在成桩28d之后进行载荷实验是最合适的,根据工点的实际情况分别用单桩承载力和复合地基承载力载荷试验,试验的检测数量分别是桩总数的0.2%,同时每一个工点不可以低于3根。在成桩28d后进行钻孔取芯实验,用双管单动的钻机比较合适,在桩径方向1/4的地方钻孔,按照钻芯的情况判断桩的完整与均匀程度。在钻芯的上、中、下之处,每个部位取至少一段进行无侧限抗压强度的试验。钻芯与无侧限抗压强度试验数量要求为施工总桩数的1%,同时每一个工点不应该少于3根。
结束语:
总而言之,市政道路软土路基的加工处理工作是市政道路工程施工的最重要组成部分,在实际加固施工的过程之中,要结合路基的实际状况,确保使用合理的加固技术进行施工,同时也应该注意每类加固技术的特征和使用特点,按照取长补短、趋利避害的基本原则进行施工的工作,进而提升市政道路工程施工的质量与技术。
参考文献:
[1]吴边.公路软土路基施工中强夯法实践[J].四川水泥,2019,41(6):38-39.
[2]张伟.市政路桥施工中的软基加固技术[J].建材与装饰,2018,14(41):266-267