碎石桩在软基处理中的应用

发表时间:2021/7/21   来源:《城镇建设》2021年第4卷第6期   作者: 谢海生
[导读] 近些年,我国社会经济发展水平的逐渐提高,其对于建筑行业的影响也非常大。
        谢海生
        上海建工一建集团有限公司,上海 200120
        摘要:近些年,我国社会经济发展水平的逐渐提高,其对于建筑行业的影响也非常大。在建筑工程施工过程中,其施工技术在不断的创新、优化,这会给整个工程的施工质量和安全都会起到重要的影响。特别是软土地基技术的应用,它会对整个后期工程的施工安全和上部结构的稳定性带来重要的影响,在软土地基技术处理过程中需要在设计前期对施工现场进行严格的勘察以及土质的分析,确保施工现场是否适合建筑工程施工,一旦发现现场的土质疏松或粘性较大,即被确定为软土地基,需要制定相应的软土地基施工方案,保证整个建筑工程的稳固。
        关键词:建筑工程;软土地基;处理技术
        1引言
        当前我国居民生活水平的提高对于建筑工程的使用功能以及安全性提出了更高的要求。为了确保城市基础建设水平的提高,就需要合理地解决建筑工程施工中遇到的各种问题。软土地基是道路工程建设中肯定会遇到地质问题,有效地处理才能保证工程建设的整体质量。随着我国基础建设的加快,在工程建设中不仅要重视速度,更要注重实用性和持续性,所以针对软基路段的道路工程施工要重视处理技术的应用,减少后续问题的发生,保证高质量地完成施工建设,符合标准。软基处理技术的应用要从实际情况出发,以不同地质情况选择合适的技术,并在施工的过程中加强监测管理和技术评价,以确保施工质量满足工程建设需要。
        2工程概况
        环天府新区快速通道(G245至G213连接线)位于天府新区南部边缘,起于眉山市彭山区青龙镇,穿过仁寿县视高镇,止于简阳三岔湖旅游环道。工程全长48.650公里,为一级公路,设计时速80公里/小时。本工程总共划分为四个标段同时进行施工。其中K0+000~K13+055为四工区、K13+055~K21+375为一工区、K21+375~K37+140为三工区、K37+140~K48+652为二工区。
        全线特殊路基主要表现为软弱地基,由于部分沟谷中残坡洪积低液限粉土、低液限粘土,厚度较大,加之纵坡平缓,排水不畅,而使得沟谷常年积水,这使得表土含水量高,承载力和抗剪强度低,从而形成软弱地基。土体普遍具有颗粒较细、结构松软、天然含水量高、透水性差等特点。路线经过丘间谷地时,地势低洼,多为水田,地表水长期排泄不畅。其间沉积的低液限粉质粘土,多呈软(可)塑状,地基承载力一般为0.05~0.10MPa,这类土体以饱和度高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高和沉降固结慢为其主要特征。
        3软土地基的特点分析
        3.1含水率及孔隙大
        含水率及空隙大是软土地基最明显的特征之一,如果在道路施工中不重视这一问题,势必会影响道路建设的顺利进行,甚至可能会引发较大的安全事故。
        3.2流变性及触变性较强
        流变性及触变性较强也是软土地基的特征体现,在道路施工中,如果不能针对性地使用施工技术,就会导致软土出现较大的松动,进而出现严重的道路坍塌的情况出现,严重影响人们的安全出行。为此,在道路施工中,需要按照实际的施工情况施工,且有必要进行软土地基的加固处理,这样才能够减少安全事故的发生,才能够保障人们的出行及财产安全。
        3.3压缩系数强、抗剪能力差
        由于软土地基的强度较低,内部有许多空隙存在,因此其压缩系数强、抗剪能力较差。此种情况不仅会严重影响道路施工顺利进行,也会降低道路的使用寿命,很大程度上增加了道路施工的复杂性和难度性,最终影响道路的施工质量。因此,作为施工单位,在道路施工中,有必要根据现场情况使用科学的方法进行软土地基的加固,确保后续施工顺利进行,进而保证施工质量。
        4道路施工中软土地基加固处理的重要性
        软土地基加固处理是道路施工期间的重要施工内容,软基加固的效果将会直接影响道路工程的质量及使用,因此加强重视软基加固处理非常重要。具体体现在以下三个方面:第一,软基加固技术的运用,能够有效避免软基沉降等问题发生。软基沉降是道路施工中较为突出的一个施工问题,这一问题可能会导致路面出现变形,进而影响道路的正常通行和使用。而软基加固技术的运用,能够有效解决这一问题,避免路基出现不均匀沉降的问题。第二,软基加固技术的运用,能够有解决软基渗漏问题。在道路施工中,如果遇到雨天天气,使得软基长期浸泡在水中,雨水就会顺着软基中的孔隙渗透至路面底部,从而降低路基的稳定性,这将会对道路施工后续路基使用造成不利影响。而软基加固技术的运用,通过采取有效的排水措施,及时将软基中的水分排出,可有效解决软基渗漏问题,进而保证道路施工的质量。第三,软基加固技术的运用,能够有效提升软基自身的承载力。在道路施工中,软基承载力是道路承载力的重要基础,通过运用软基加固技术,能够有效提升软基自身的承载力,从而保证道路使用的安全性。换而言之,若想要保证道路整体的施工质量及安全,就需要重视道路软基的加固处理,从而提升软基的承载力,使其能够满足道路建设的要求。
        5道路工程软基加固施工中的碎石桩技术
        5.1施工设备
        施工过程使用率最高的当属振动沉管打桩机。该设备由起重机、振动机、套管以及料斗等组成,其中料斗和套管连接在一起构成一个整体,并与振动机紧密连接。起重机分为行走系统、塔架、卷扬机。起重机的电机功率通常为45kW,设备荷载为25N。振动机内设一对横轴,以及加固在横轴上的偏心摆重,电机功率是60kW。
        5.2施工工艺流程及参数
        施工工艺流程如下:
        1)布桩型式:本次设计处理路基属于较大宽度的处理断面。为确保处理均匀,因而采用梅花型布桩型式,通过与设计单位反复核对验算,设计桩径为0.5m,桩间距为1m,三角形布置,桩深深入中砂层1m。通过验算,承载力与沉降均能满足道路使用要求。
        2)施工准备:全面勘测定位,确保机械设备正常运行。
        3)检测并设计套管所处位置。


        4)启动振动机,将套管深入土中,控制振冲机的速度为2.0~4.0m/min,振冲机缓缓下落,直至深度符合设计标准。
        5)套管深入土中之后,其临近的土体会被挤密,此时将料斗套入桩管,并投入一定量的碎石到桩管内,当碎石到达套管高度的0.8倍高时停止投入,待碎石桩停留约2min,将振动管拉回至指定高度,压缩空气可将桩管内部的碎石挤压排出。
        6)当套管振动反插至规定深度时,要求碎石桩继续停留约2min,在此期间振动操作持续进行,目的在于压实排除的碎石,且碎石会重新挤压临近的土。
        7)将振动提管拉至沉管整体高度的1/2部位时,可继续展开二次填料操作,要求填料没过桩管,后期桩管的拔出速度需要保持在约1.3m/min。
        8)上述的压管、拔管继续重新操作约6次,直至打到地面变为碎石桩。
        9)操作结束后将沉管抽出,同时将施工设备挪离该施工点,到达另一需要碎石桩操作的施工点,继续重复以上操作。
        10)成桩顺序:考虑其挤密程度存在天然上限,为了便于路基中心段施工,拟采用由路基两侧向路基中心进行的施工方法,确保中心碎石桩能顺利下桩,且不会由于砂土密实而导致造孔失败。同时,由于本场地软土抗剪强度极低,为避免振冲过程扰动桩间土使其强度进一步降低,采用跳桩工法进行施工,确保振冲器的影响范围不会干扰到隔桩的桩间土。
        5.3施工质量控制关键点
        施工质量控制关键点包括以下几方面:
        1)桩位控制。该工序需要专业人员进行设计操作。保障整个放线过程严格遵循施工标准,同时做好桩位的复核记录。
        2)机具就位。要求振冲器和桩的中心高度一致,确保振冲器稳固安装,同时桩位偏差小于100mm。
        3)碎石桩安装前的质量检测。原材料的检测指标主要包括:碎石粒径≤5cm,泥土含量≤5%。
        4)碎石桩施工的质量检测。要求派遣专业管理人员对施工过程进行监控,并对应做详细记录,确保碎石桩安装的高质量。
        5)事后质量监控。首先,对施工过程使用的机械装备进行全方位打扫,确保再次使用时的入孔质量;其次,做好数据整理工作,对施工过程中出现的事故原因进行分析记录,保障工程的高质量。
        6软土地基其他常用处理方法
        6.1换填法
        换填法是将软土地基部分或全部挖除,然后再换填透水性较好的材料。这种方法施工工艺简单,容易操作,质量也容易保证,通常换填厚度在1~2m。换填法施工主要以机械施工为主,人工为辅,采用机械设备将软土地基全部挖除,并回填强度高、承载力强、稳定好的填料,碾压密实后在进行上部构造物的施工。通常,采用换填法处治的软土地基深度不超过3m,换填厚度过大会增加工程造价,影响经济性。常用的换填材料有碎石、二灰土、砂砾材料等,这些材料不仅仅自身强度高、稳定性好,对周边土体的影响也较小。进行换填施工前要制定科学合理的施工方案,综合考虑路基截面形状、工程地质条件、承载力要求、材料供应和施工人员的技术水平等因素。另外,还需要注意保证换填的厚度和宽度,以防止在车辆荷载作用下产生剪切破坏,保证土体结构稳定。压实质量是软土地基换填施工控制的关键,不仅要做好机械设备的选配和组合,还要建立试验段确定压实施工参数。另外,在施工过程中必须做好压实质量检验,确保压实质量合格。
        6.2排水固结法
        在道路软土地基处治中,排水固结法是最常用的方法之一。这种处治方法的原理是在软土地基处治之前,采用砂袋、塑料排水管等措施设置的排水通道,排出地基内部的多余水分。软土地基内部多余的孔隙水被排出,可提高土体的密实度,降低土体的孔隙比,进而达到提高土体强度的作用。这种方法广泛应用在淤泥质或者粘土性质的软土地基中,排水效果较好。也可采用竖向排水体,排出软土地基内部的水分提高地基承载力。在排水固结施工中,可以采用加载的方式(如真空预压法、砂井预压法等)提高排水速度。采用排水固结法,可以逐步排出地基内部多余的水分,使土体慢慢固结,达到提高土体强度的目的。排水固结施工中,软土地基会出现不同程度的沉降,这是由于水分排出造成的。另外,水平铺设砂垫层配合排水固结法进行施工,可以提高软基处治效果。
        6.3化学加固法
        化学加固法是利用化学浆液注入软土中,并借助压实的方法将松散的土体固结为一个整体,这种方法适用于粉土、砂土、粘性土及人工杂填土的软土地基。常用的化学加固法有单液硅化法或碱液法,通过浆液与软土中的化学物质反应,生成稳定的胶结体。
        7结论
        软基地质对于公路工程施工质量的影响较大,需要重视软基技术的有效应用,针对不同的地质情况选择技术方案,做好技术应用的现场管理,强化检测评价,保证技术的应用能够有实效性,提高公路工程的建设质量。同时,施工过程中要做好技术的总结,不要程式化地做技术理论应用,以标准为根本,让技术应用能够灵活的施工,保证软基处理的效果,也让软基处理技术能够在实际施工中得到有效发挥。
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