路桥施工中软土地基施工技术研究

发表时间:2021/6/10   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:高亚辉
[导读] 摘要:路桥建立在地面之上,会受到地面的影响。
        湖南岳阳交通工程咨询监理公司  湖南岳阳  414000
        摘要:路桥建立在地面之上,会受到地面的影响。我国地域广阔,地形环境和气候环境复杂,施工单位在路桥施工过程中难免面临各种突发情况。软土地基施工问题便是施工单位在进行路桥施工过程中常见的问题。施工单位必须要处理好软土地基技术,才能保证路桥工程质量。本文就是针对软土地基施工技术进行的研究。
        关键词:软土路基;施工;技术
        1关于软土地基的概述
        在阐明软土地基的重要性和修建软土地基的必要性之前,我们首先要了解我国在软土地基施工方面的实际情况。当今社会这么看重软土地基施工技术,主要是因为处理好了软土地基,路桥施工项目也就有了保证。如果软土地基施工技术跟不上,那么路桥工程也不能正常投入使用,有可能还会引发大型的安全生产事故和交通人员伤亡事故。所以要想办法提高该项技术水平。和其他施工工程不一样的是,软土地基还有两个很特别的特点。一个是建设强度较低,一个是软土的压缩量相对很高。因此在施工过程中要把软土的结构作为重点关注对象,要保证地基稳定。软土地基的土质疏松,其土壤里面的水量成分也很多,土壤之间的空隙也很大,所以要选择有机物质含量多的软土层来修建地基。为了保证地基的强度和刚度,在施工过程中还要想办法提高地基的强度和硬度。
        2软基处理的具体作用
        如果不能在路桥工程的软土地基施工过程中及时处理好软土地基,那么软土地基可能就会达不到项目要求的承载物标准,当放置构造物在软土地基上面时,就不能很好地承载这些构造物,从而导致后期路桥工程修建不平整,路面出现沉降现象,还会导致构造物损坏等现象。所以在施工过程中一定要注意按照路桥施工项目的要求,解决好软土地基承载能力的处理,提高承载能力和稳定性。
        3路桥施工中的软土地基的具体特征表现
        3.1较差的渗透能力
        软土中含有大量渗透能力差的粘土。而往往在实际生活中,路桥往往要经过一大段软土区域。这样差的渗透能力难以通过技术手段来提高,因此也很难满足修建路桥地基的要求。
        3.2含水量高
        软土的含水量远远高出了能够修建路桥地基的土层含水量标准。直接在这种含水量高到超标的软土上修建的路桥的质量不会很高,基本不能够正常投入使用,即便投入使用了,在后期也会出现许多安全问题。
        3.3较强的压缩能力
        液限是土壤从流动状态向可塑状态转变的界限含水率。软土地基的液限和压缩强度之间的关系在一般情况下是正相关的。软土地基中的液限增加,那么它的压缩强度也会跟着增加。路桥建设要求的软土地基的压缩系数不能太高,所以这个特点也增加了建设的难度。
        3.4较低的抗剪能力
        抗剪能力低这个特点在软土地基中是很常见的现象。如果抗剪能力太低,那么路基的排水能力就会大打折扣。在施工过程中要注意采取有效的办法来适当提高软土地基的抗剪能力,让路基满足它应有的排水能力要求。
        4软土地基给路桥施工工程构成的影响
        4.1对路面造成的侵蚀影响
        由于路桥施工工程中的软土地基施工工程一直没有得到应有的重视,施工方在进行软土地基施工时也没能及时采用有针对性的办法来解决问题,所以经常在路桥修建中出现路面被侵蚀的现象,由此也爆发出了许多社会关注的质量问题。其实归根结底会出现这个现象的主要原因是处理不到位和考虑不够周全。在路桥施工过程中,难免会出现一些难以掌控的恶劣天气,工程中需要用的碎石和水泥等材料很容易受到天气的影响。当遇到下雨天气,施工单位没有及时采取措施保护施工现场,采用处理办法不当,也很容易造成雨水侵蚀,地基变形和沉降现象。施工单位不能全方位地考虑路桥建设项目需要注意和保护的具体事项,也容易让施工物料因为得不到应有的保护而受到风雨侵蚀,如果将这些受到侵蚀的物料再投入使用,那么项目的质量也得不到保证。
        4.2路面沉降现象带来的影响
        出现沉降现象的原因很多,其中处理不好软土层是最为突出的一环。这些现象都会影响到项目结构的稳定性,造成不好的影响。在进行项目施工的时候,很多施工单位经常会犯不按规定的要求先进行地质勘查的错误。没有进行勘查也就得不到实际有效的数据情况。没有了准确的数据材料,那么就难以制定出针对性很强的有实效的工作方案,也就影响到了施工单位的指挥能力和施工效率,影响整个路桥施工项目的施工质量。地基修建出现了沉降现象也就加大了路桥工程的安全隐患系数,加大了路桥施工建设和投入使用的风险。此外,在路桥之间的过渡段位置设计方面,一些施工单位的设计能力和设计实用性都很差,达不到交通运输标准,影响驾驶员的驾车体验。如果路面桥面出现了断裂,桥面过渡段出现断裂,那么后果肯定是大量的人员伤亡。不能按照图纸要求,不能按照国家有关施工要求来施工,同样也会影响桥体的质量,同样也会产生不好的影响。
        4.3路面硬化造成的影响
        路面出现硬化现象的一个主要原因是在软土地基施工过程中对软土地基采取了不合理不恰当的处理办法。路面硬化不利于路桥施工项目的顺利开展。主要表现为两个方面。一个是由对施工混凝土物料处置不妥当带来的影响。在施工过程中,施工人员可能会忽视混凝土的总体质量水平,在搅拌物料时候没有严格掌握添加量比例,从而导致在铺设路桥时发生路面沉降或者结构膨胀,严重影响施工项目的安全性。一个是路面出现硬化了以后,路桥事情项目各项工程的实际质量都达不到原先设定的标准,在实际投入使用中就会出现各种各样的质量问题。施工单位更要按照国家有关施工要求的规定,结合施工现场的实际要求,认真处理好施工过程的每一个步骤。
        5软土地基施工技术在路桥施工过程中的应用
        5.1强夯地基法的应用
        强夯地基法在软土地基施工技术中的应用表现为对重力的应用,利用重物和高空疾速坠落产生的巨大重力来让原来疏松的土质变得严实。其所需要的主要工具是一个拥有巨大重力的锤子。其原理是强制提升土壤密度。这种操作方法最为简单,得到的效果也最为直接。而且随着现代施工技术和机械技术的升级提高,施工行业生产出了较为专业的打夯机来进行强制性的地基夯实作业。有了这项打夯机技术,施工效率提高了,需要投入的人工成本也相应的减少了。只是这种技术在实际操作过程中还是会遇到问题。因为要运用这项强夯地基法,首先要保证很好的土壤条件,最好是砂性土壤,或者是非饱和粘性土。北方平原的土壤成分恰好是砂性土壤和非饱和粘性土,所以在北方平原修建路桥是多数会采用这项技术。
        5.2石灰块硬化地基法的应用
        在进行软土地基处理过程中,将生石灰块和所有的辅助掺合料都填入到地基中,充分发挥石灰能吸水,吸水以后会发热的化学特征,让钙离子和软土土质里面的离子充分交换,然后渗透到地基里面,化作石灰块复合地基,大幅度提高软土地基的物理力学性能,让软土地基的下沉距离变少,这个过程就是所谓的石灰块硬化地基法的应用。在自然环境的作用下,深入到地基里面的钙离子可以经过化学反应生成一个满是碳酸钙硬质的保护层。这个保护层对杂填土的路段和带有一些粘性土的软土路段都起到良好的作用。但是这种处理办法毕竟是通过化学反应得来的,所以在一定程度上会破坏到良性土壤的土质结构,影响到土壤的使用。所以在农田周围一般是不建议采用这种软土地基处理办法的。


        5.3土质置换法的处理和应用
        土质置换法的处理和应用和它的字面意思相同。在实际施工过程中就是在需要修建道路和桥梁的路段,用机器把这个路段的软土都挖出来,然后把运过来的优质土壤全部填充进去。通过两种土壤的互换来提高预备修路路段的土壤质量。因为修建路段的土壤都换成了优质土壤,所以更容易投入建设,所修建的地基也会较之更为稳定,不容易发生沉降的现象。用于填充的优质土壤也有相应要求,首先必须是拥有强大承载力的土壤,其中包含的粗土粒要有较高的稳定性。在实际运用中,在暗沟区域和暗洪区域,还有拥有淤泥质土的区域,都可以优先选用土质置换法。土质置换法在实际操作中操作简单,没有很高的技术要求,一些工期不长的工程就特别适用于这种软土地基处理办法。但是在施工中需要投入挖掘机和卡车运输等成本较高的投入,所以这种处理办法的成本也相对比较高。
        5.4软土表层处理办法的应用
        由于软土表层处理施工工艺的针对性比较强,所以在具体实施过程中发挥的效果也非常好。软土表层处理法在软土地基中的运用能够很大程度地提高土表的强度,对地基发生变形也能起到很好的预防效果。在具体操作中可以表现为排水和砂垫层等。在地基均匀地分布填土能够让机械施工速度更快。这项施工工艺主要有。
        5.4.1采用敷垫材料法
        使用了敷垫材料法之后,路面或者桥面的承压能力会得到提升,机械在上面通行也会更加顺畅。一般会在有沉降现象和局部位移的土层上使用这种施工工艺。因为它不仅能够让土层拥有更好的承压能力,还能较好地解决土层出现的分布不均和土层位移等问题。在施工过程中,施工人员会通过往土壤中添加专门的添加剂,例如水泥或者石灰等,来提高区域地基的强度。
        5.4.2采用砂垫层法
        这种方法主要应用在一些拥有较好排水性能且土层厚度也比较小的,资源又相对优良的施工区域,一些施工进度相对缓慢的工程也适用这种处理办法。应用的时候需要注意把砂垫的厚度控制在二十厘米左右的范围,只有这样才能保证拍水面的高度,才能保证其能以很快的速度凝结。只有这样才能提高地基的质量。砂垫一定要选择干净的砂垫,它的含泥量不能超过百分之五,需要严格监管砂砾表层质量,保证它一直处于湿润状态,只有这样才符合施工标准。在施工中,施工人员还要洒水压实软土地基。
        5.5粉喷桩加固处理技术的应用
        该项处理技术虽然有效但是工艺复杂,所以在进行施工前要做好相应准备。要提前掌握好包括道路桥梁施工场地的土质质检报告和施工检验标准等在内的施工技术材料,粉喷桩桩位设计图和材料混合配比实验报告也要提前准备好。准备好上述所有材料以后,还要及时清理施工现场,主要包括平整施工地面和软土地基的处理。需要软土置换的要提前置换好。经过相应的技术处理后就是检查好粉喷桩加固处理技术需要的硬件设备设施是否齐全、各项零件是否完好,是否能够正常投入使用等。应用前一定要按照国家配比的标准进行准备,不然会影响到粉喷桩加固处理技术的投入使用效果。
        5.6加载技术的投入使用
        跟上文所述,软土地基的透水性很差,慢慢地,软土层里就积了很多水在里面。随着水分的累积和流动,土壤会慢慢被侵蚀掉,然后流失掉,土壤的结构也随之发生改变。所以,软土不能承受重物,在软土上建的地基也不能承受重物。在这个时候,我们再在地基上修建路桥,水泥和钢筋随时都会压垮地基,让路面和桥面下沉或断开。车辆在这种路面上自然也不能够正常行驶了。但是如果把加载技术运用在这项施工项目中,可以有效解决这个问题。在应用该项技术之前,就应该提高软土地基的承载能力和抗压缩能力,只有这样才能保证加载技术的正常使用。一般情况下可以通过地下水加载技术和填上加载技术两种形式来应用该项技术。一般在含砂土层比较多的软土地基区域采用地下水加载技术,通过相应调节地下水的水位来平衡软土地基的自然沉降现象。而填上加载技术主要应用在软土地基施工结束之后。通过实时监控路桥表面沉降数据,控制沉降的合理范围,借此来预防路桥路面出现坍塌或者损毁现象,延长路桥的使用寿命。
        5.7深层石灰搅拌桩技术的应用
        深层石灰搅拌桩技术可以应用在可塑性指标较高的软土地基的施工过程之中。操作办法就是利用石灰和软土的化学反应效果来提高软土的强度和稳固性指标。这种办法能够大幅度提高软土地基的承载能力。软土地基的承载能力提高了,路桥路面在使用中出现沉降或者坍塌的现象也会大幅度减少,安全性能也会得到提高。这种办法成本低,操作简单,有三种应用方法。一个是砂土和砂砾石头的铺填法。这种办法可以适用在哪些施工区域土层表层硬壳比较薄弱的区域。砂石要在施工之前就要铺设好了,最好是充分考虑好砂石铺设的层次,方便施工机械进出施工场地,提高施工效率。一个是对大型机械的装配。在施工过程中,必不可少要准备好搅拌钻头和粉体发送器等机器装备,空气压缩机也需要准备好。最后一个是对掺灰量的设计。可以结合施工现场的实际情况,通过在施工现场的土质进行样本取样,然后加入石灰进行测试的方法进行掺入量的反复测验、分析和计算,得出最合适的搅拌量范围。
        6工程案例剖析
        6.1工程的基本情况
        某个路桥工程需要修建的路桥总长度为5.6公里,需要五百六十四根桩基,其中最深的有八十米深,最浅的有四十五米深。施工单位在开展施工工作之前就对施工现场进行了地质勘查。结果是软土地基。经过综合分析后决定用粉喷桩加固技术来处理软土地基,施工效果显著。
        6.2粉喷桩加固的工艺技术
        其工艺流程可以依次体现为对桩位进行放样,然后安排钻机就位,随后进行桩基调平机体检验,接下来根据原先设计图纸已经设计好的深度来钻地,用高压把气送过去,随后打开喷粉孔,反钻提钻,喷射水泥到五十厘米的高度。停止喷粉作业之后就要开始搅拌作业,同时开展喷粉作业,以及反钻提钻到地表等作业,实现成桩了以后就可以移机了。
        6.3具体施工过程
        清除干净软土地基中的软土是施工前施工单位必须要先完成的。然后就要将砂砾石头和砂石等填充物填充到地基里,随后用机器进行充分碾压。把碎石铺设在土层较差的部位,借此才提高机械通行的便利。要提前准备的材料有地质报告和土工试验报告等,以及粉喷桩施工方案。进行施桩位放样的时候要把桩位清楚的标识出来,桩位的时机偏差要控制在4.5米以下。施工材料和施工所用的各项设备要提前做好选择和准备。在质量方面,粉煤灰和石灰等施工要用的材料都要采购质量好的,石灰的纯度要高。就像是搅拌要用的钻头,还有搅拌机的动力机构,以及粉体发送器等搅拌桩必须的设施设备要经过严格而认真的选择和运用,在运用时还要及时做好检查,把控好这些设施设备的性能和安全性。同时用于喷粉和停粉标高的设施设备要格外注意喷入量和喷气压力等的把控,搅拌速度和钻进速度等各项参数会影响到其实施效果,控制不当会出现标不准或者卡顿中断等现象,影响路桥施工工程质量和施工进度。要根据施工图纸文件和有关的控制要求,控制好喷粉桩的实际长度和深度。可以通过观察喷粉机钻进过程中发生的电流变化情况来掌控喷粉的深度。
        7结语
        我国的道路桥梁施工技术随着社会经济和科技实力的发展也得到不断的提高,创新技术也层出不穷。作为路桥施工过程中一道老大难的问题,解决好软土地基在施工过程中出现的问题对我国的路桥建设具有十分重要的现实意义。结合丰富的路桥软土地基施工工程经验,对软土地基施工工程进行客观的分析研究,得出有效的应对处理办法并在实际的施工过程中加以运用,可以提高我国路桥工程的质量水平。
        参考文献:
        [1]刘长茂,吴年超.高速公路软土地基的施工处理措施[J].交通世界,2016,(01):38-39.
        [2]阎岩.道路施工中软土地基处理技术探析[J].工程技术研究,2016,(08):75-76.
        [3]杨长勤.软土地基处理技术在市政工程中的应用分析[J].中国新技术新产品,2017,(06):100-101.
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