高速公路软基处理中的复合地基施工技术

发表时间:2020/8/20   来源:《建筑实践》2020年9期   作者:薛浩
[导读] 随着经济的日新月异及科学技术的深入变革,中国的城市基础建设越来越规范,
        摘要:随着经济的日新月异及科学技术的深入变革,中国的城市基础建设越来越规范,这加快了道路领域的进步,亦为中国市政道路建筑领域注入一剂强心针。事情都有两面性,道路建设的相关品质问题愈发突出,在道路建设中要面对的艰难险阻有很多,软基处理占很大一部分。这给市政道路建设体系的发展产生了极大的压力。在本文中,笔者就这一问题做出了理论与工程实践的深入探讨,并总结现有常见的道路基常用的软基处理方法。
        关键词:市政道路;软基处理;复合地基
        引言
        当前,我国经济良好发展,也进一步推动了高速公路的发展,在高速公路实际建设过程中,其覆盖面持续扩大,这必然会遇到软土地基施工问题。尽管工程人员做出了大量的努力,但此问题依然没有得到有效的解决。因此,有必要对软土地基这一施工环境展开探讨,提出一些可行的施工技术,进一步增强高速公路的耐用性。而复合地基施工技术能够显著增强高速公路工程的整体质量,为道路建设事业创造更多的可能。
        1软土工程特性分析
        1.1软土定义概述
        软土以细颗粒为主,受缓慢流水环境作用而形成,其比重约占土样重量的50%,直径不大于0.1mm,其内富含大量有机质,液限小于天然含水量,孔隙比值在1以上。当天然孔隙比介于1~1.5之间时,将其称之为淤泥质土。在道路工程中,把各类淤泥质土、充填土、含水饱和性黏土、泥炭土等全部统称为软土。软土地基则是以土壤中的大量软土为主,与泥炭、淤泥质土或粉砂等土层交互构成的地基,其厚度介于几十米至几百米之间。
        1.2软土特性分析
        调查资料显示,不同成因及不同年代的软土在物理性质方面差别不大,若作为道路工程地基使用,其工程性质则可能千差万别。现简要介绍一下工程软土的主要性质。1、高压缩性。土质压缩性质受天然含水量影响,根据土质调查结果显示,正常情况下固结的软土层,其压缩系数大约在1.5MPa,最大系数可达4.5Mpa。通常,天然软土层状态大约为正常固结的,但也有超固结状态存在。因此,在探讨软土变形沉降特性时,需首先明确软土组织属于何种固结状态类型。2、高含水量。由于软土多由粉土颗粒与粘土颗粒构成,含少量有机质,导致孔隙比值偏大。通常情况下,粘粒土内矿物成分多为细晶粒、表面带负电荷、状如薄片的伊利石、高岭石等构成,在阳离子与水介质的相互作用下,容易吸附水分子,故而含水量偏高。3、抗剪强度低。受排水固结因素影响,软土组织抗剪强度不高,在未进行排水剪切时,其内聚力约为22Kpa。根据道路工程施工试验结果可知,自然状态下不排水的软土组织的抗剪强度一般在20Kpa以上,且其剪切强度会根据表层深度变化而变化,两者为正比关系。地基在荷载作用下,若能够进行排水固结,则会使软土强度产生极大地变化,其固结速率越慢,软土强度增加速率越慢。
        2复合地基施工技术
        2.1粉喷桩法复合地基处理要点
        综合考虑到工程要求以及所在区域的地质条件等多方面的因素,经商讨后决定选用粉喷桩法,由此实现对复合地基的处理。借助于粉喷桩法,能够充分发挥出压缩空气的作用,在指定搅拌设备的作用下对所得到的孔洞进行处理,将水泥以及砂石等材料喷射到指定区域。关于粉喷桩法的运行机制,其主要以雾状的方式展开,加之充分搅拌以及压缩等工艺流程,可以有效地吸收存在于软土中的水分,这一过程会伴随着物化反应的发生,从而得到固结软土层,地基的承载能力得到了显著的提升。基于粉喷桩法,所得到的桩体稳定性较好,软土路基的整体稳定性得到了全面的保障。在粉喷桩施工过程中,受预压时间较短的影响,对软基的含水量提出了相应的要求,要想提升粉喷桩法的应用效果,要求其含水量最佳值应达到30%。经实地检测后得知,本工程中软土层所带来的含水量达到了29.6%,非常接近上述标准,因此,具备粉喷桩法的施工条件。


        2.2CFG桩复合地基法
        针对软土路段通常运用CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)的形式加以地基固化处置。CFG桩桩径是50公分,桩距2.0米,标准矩形结构;CFG桩运用长螺旋法形式,为切实体现CFG桩当作刚性桩的效果,随的载重多多益善,缩小桩间土的压缩值,桩顶设定为120公分×120公分×25公分的钢筋混凝土托盘,桩顶要延伸到托盘不小于10厘米。CFG桩实际施工长度根据现场地质情况通过试桩确定,桩尖要求穿过淤泥层,进入持力层100cm,桩最大桩长控制在20m以内,桩顶设置一层50cm厚的砂砾垫层,垫层顶面铺设一层土工格栅,协调地基土变形。土工格栅采用在低应力条件下就能较高程度发挥其抗拉强度的钢塑土工格栅。CFG桩桩身混合料的成桩强度不应低于C15。CFG桩采用长螺旋法工艺进行施工,施工前先施打袋装砂井,待砂井施工完毕后再施工CFG桩,注意避开构造物基础,施工时要求从路中心向两侧施工,且需间隔跳打,以避免对已成桩造成伤害施工过程中注意设置临时排水边沟,做好排水工作CFG桩28d单桩承载力不小于250kN,复合地基承载力不小于120kPa。
        2.3碎石桩法复合地基处理要点
        在展开碎石桩法复合地基处理工作时,对施工区域的地质条件进行了全面的勘察:其路段地下水位较高,同时,上部含有大量的亚砂土,对应厚度普遍介于1.1m耀1.5m区间内,中部的黏粒含量达到了10%甚至更多,而下部为大量的亚黏土,对应厚度介于3.2m耀3.7m范围内。为了满足该地质条件,在施工过程中需要注重如下几点内容:前期准备工作必不可少,需要安排人员对现场进行整平处理,排除对测量放线的影响因素,将桩机精准置于指定的位置上,有必要对桩管做以矫正处理。当进行桩管长度检验时,需要严格遵循“由外向里”的原则进行。对于相邻桩位而言,必须做好间隔性跳打振捣工作。伴随着施工的持续进行,如果软土层的淤泥含量较高,为了避免其对工程施工造成不良影响,则需要暂停施工作业,制定出针对性处理措施。在打桩过程中,必须遵循隔行跳打的原则进行,此举可以控制土体的变形程度,同时也能够避免出现斜孔问题。
        2.4置换法:置换法又称为换填法,
        该方法适用于软土厚度小、地基承载力未达标的工程中。利用置换法施工时,首先需挖出原地基软土,挖掘深度以2m内最佳,而后把稳定性相对高、强度大、防侵蚀效果较好的材料填筑在换填区域,根据设计密度要求,对其进行分层夯实。使用置换法进行软土地基加固时,要仔细检查换填材料中的颗粒粒径及水分子含量,以增强压实效果。一般情况下,换填土层容易受挖掘深度的影响,地面以下5m以上为深层,其上则为浅层,浅层换填处理要以道路地基土质的物理性质为依据,综合考虑荷载承受力后进行处理。
        3复合地基技术应用效益分析
        当结束高速公路建设工作后,并且经过了多次雨水浸泡,基于连续性监测得知,在经过3a的使用后,高速公路路面总体上依然具有高度的平整性,软土地基的稳定性较为良好,无论是桥头还是涵头处都没有出现明显的地基下沉现象,并且跳车现象也得到了良好的控制。因此,复合地基技术所创造的工程质量较为良好,可以兼具粉喷桩法以及碎石桩法二者的基本特性,经过长期的使用后依然可以满足工程所提出的各类需求。
        结语
        综上所述,在当前社会经济稳中求进的大背景下,高速公路的建设规模进一步扩大,此时对高速公路的整体质量也提出了更高的要求。为了推动高速工程事业的持续发展,必须做好对施工质量的控制工作,当面对软土地基环境时,复合地基施工技术具有较高的可行性,其能够有效地避免沉降等不良问题,进一步提升工程整体质量。
参考文献
[1]黄胜.软基处理技术在通平高速公路的应用分析[D].长沙:湖南大学,2014.[2]谭辉.CFG桩复合地基在柳南高速公路软基处理中的应用及优化[D].南宁:广西大学,2017.
       
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