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关键词:高速公路;软土;路基;处理
1软土路基的特点分析
淤泥及淤泥质土在工程上统称为软土,其成分主要由粘粒及粉粒组成,常成絮状结构,并含有机质,软土的天然含水量大于液限,有的可达200%。孔隙比在1-2之间,个别可达5.8,它具有较高的压缩性。软土强度低,粘聚力小,标准贯入击数N普遍很低,通常不大于5。其渗透性差,渗透系数一般小于10-5mm/s,固结速度慢,若软土层厚度超过10m,要使土层达到较大的固结度往往需要5-10年之久。并具有明显的结构性和流变性,灵敏度通常大于4,一经扰动,其絮状结构受到破坏,土的强度显著降低;在荷载的作用下,因缓慢剪切变形抗剪强度逐渐衰减,在主固结沉降完毕之后还可能继续产生可观的次固结沉降。我国沿海地区和内陆平原或山区都广泛地分布着海相、三角洲相、湖相和河相沉积的饱和软土,其厚度由数米至数十米不等。
2高速公路软土路基的常用处理方法
2.1高压喷射注浆法
高压喷射注浆法将带有特殊喷嘴的注浆管,通过钻孔置入到处理土层的预定深度,然后将浆液(常用水泥浆)以高压冲切土体。在喷射浆液的同时,以一定的速度旋转提升,即形成水泥土圆柱体;若喷嘴提升而不旋转,则形成墙状固结体。加固后可用以提高地基承载力,减小沉降,防止砂土液化、管涌和基坑隆起,建成防渗帷幕,适用于处理淤泥、淤泥质粘土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土等地基。
2.2冻结法
冻结法采用液态氮或二氧化碳膨胀的方法,或采用普通的机械制冷设备与一个封闭式液压系统相连接,而使冷却液在内流动,从而使软而湿的土进行冻结,以提高土的强度和降低土的压缩性。适用于各类土,特别在软土地质条件,开挖深度大于7-8m,以及低于地下水位的情况下是一种普遍而有效的施工措施。
2.3挤密法
挤密法是利用挤密或振动使深层土密实,并在振动或挤密过程中,回填砂、砾石、碎石、灰土、二灰或石灰等,形成砂桩、碎石桩、灰土桩、二灰桩或石灰桩,与桩间土一起组成复合基础,从而提高地基承载力,减小沉降,消除或部分消除土的湿陷性或液化性。砂(砂石)桩挤密法、振动水冲法、干振碎石桩法,一般适用于杂填土和松散砂土,对于软土地基经试验证明加固有效时方可使用。灰土桩、二灰桩挤密法一般适用于地下水位以上深度为5~10m的湿陷性黄土和人工填土。
2.4机械碾压法
机械碾压法是指挖除浅层软弱土或不良土,分层碾压或夯实土,按回填的材料可分为砂(石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等,它可提高持力层的承载力,减小沉降量,消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性,防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。常用于基坑面积和开挖土方量较大的回填土方工程,适用于处理浅层非饱和软弱地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、素填土和杂填土地基,这种方法简易可行,但仅限于浅层处理,一般不大于3m,对湿陷性黄土地基不大于5m;如遇地下水,对于重要工程,需有附加降低地下水位的措施;干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等;它可提高持力层的承载力,减小沉降量,消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性,防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。
3水泥土搅拌桩方法的应用
3.1泥土搅拌桩的概念
水泥土搅拌法按照施工工艺,可将其分为浆液喷射法和粉体喷射法两种,前者形成的加固体称为深层搅拌桩,后者形成的加固体称为粉喷桩,二者统称为水泥土搅拌桩。水泥土搅拌法是用于加固饱和软粘土地基的一种新颖方法,它是利用水泥作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂(浆液状或粉体状)强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。其所形成的加固体与桩间同承担上部结构的荷载,从而提高地基的承载能力,减少沉降变形,采用干法(喷粉)或湿法(喷浆),主要取决于被加固土的土层含水量。一般当土层的天然含水量小于30%时宜采用湿法,大于50%时宜采用干法,而界于30%~50%之间时可视具体情况灵活选择。
3.2水泥土搅拌桩的制作工艺
(1)就位:对中、调平;(2)预搅下沉:下沉的速度可由电机的电流监测表控制,工作电流应小于70A(随机型不同而有差异);(3)制备水泥浆:下沉到预定深度后,开始制备水泥浆,并注入集料斗中;(4)喷浆搅拌提升:提升20cm,开启灰浆泵将水泥浆压入土中,边喷浆边旋转,同时严格按预定提升速度提升搅拌机;(5)重复搅拌下沉、提升:将搅拌机边旋转搅拌边下沉,到设计深度后再边搅拌边提升,直到升出地面;(6)清洗;(7)移位:对于单搅拌轴的深层搅拌施工机械,在预搅下沉时也有采用喷浆切割土体、搅拌下沉的工艺,以防止出浆口下沉过程中被堵,但要严格控制水泥总量和分布均匀性。
3.3水泥土搅拌桩的技术要点
(1)预搅下沉时,要严格控制下沉速度,使土体被完全切割破碎,以利于与水泥浆拌和均匀。特别是对于较硬的粘土夹层,如果在预搅下沉时下沉速度过快,土层不能被完全切割,造成很多游离的硬粘土块,在后续的重复搅拌过程中,不管如何加强复搅都无法将其消除,致使桩体中夹含大量的原状土块,降低了桩身强度和检测合格率。所以,为避免这种情况发生,在预搅下沉时,针对特殊的粘土硬层要适当放慢下沉速度,通过转速和下沉速度可以算出叶片每旋转一周的下沉量(即土体被切割后的最大粒径),然后反过来再控制转速,重复搅拌的下沉和提升速度也要控制转速;(2)制备的水泥浆不能离析,因而水泥浆应在搅拌机中不断搅拌,直至压浆时才可将其缓慢地注入集料斗中;(3)预搅下沉时,应尽量避免采用水冲下沉,只有遇硬土层下沉太慢时,才可适量冲水;(4)预搅下沉时就开启压浆,容易造成后来的涌浆和水泥浪费现象,也给桩头开挖和清理工作带来麻烦,应尽量避免;(5)为确保加固强度和加固体的均匀性,压浆阶段不容许出现断浆或停浆现象,输浆管道不能发生堵塞,并严格控制搅拌机的提升速度。当出现断浆现象时,应将搅拌头下沉0.5m后重新开启压浆泵开始压浆、提升,提升速度要通过试验来确定,以确保搅拌头提升至桩顶设计标高时压浆刚好完毕;(6)当桩顶设计标高与现场地面相近时,应特别注意桩头搅拌质量,可待搅拌头提出地面停机后,再利用其自身重量对桩顶加固土下压,以保证桩头的密实性;(7)水泥用量要采用单桩控制,一桩一清,确保灰土比例。
参考文献
[1]宁有满,管纪群.粉喷桩在处理软土地基中的作用[J].辽宁省交通高等专科学校学报,2005,(2).
[2]麦宏晃.浅谈潮汕一级公路软基处理技术[J].广东水利水电,2004.
软土路基施工技术及施工管理工作的探讨
常用软土路基处理技术软土路基具有强度低、股届满、变形大的特点,而这一特点使得其在公路建设过程中不能稳定的提供足够的支撑与承载,进而影响公路路基与路面结构的稳定性、影响公路工程建设施工质量及使用寿命。针对软土路基处理的重要性,我国及国际公路建设施工研究机构度软土路基的施工技术进行了深入的研究与分析。通过多年的施工经验积累以及相关实验表明,我国软土路基施工中更多的采用袋装砂井、复合地基以及钢渣换填等技术医进行处理。根据对我国公路建设过程中软土路基处理技术应用效果的分析以及相关文献的收集整理可以看出,软土路基处理方式的科学选用、有效的施工控制与管理是实现软土路基处理与施工目标的关键。以常用软土路基施工技术特点为基础进行施工管理体系的完善作为影响软土路基施工质量的关键,施工管理体系是否完善将决定施工管理工作能够有效开展、决定预定施工质量管理目标的实现。现代公路工程建设施工企业应针对软土路基处理施工基础的应用情况以及特点进行施工管理体系的完善。针对软土路基施工技术特点,施工企业应明确管理体系中各部门施工过程中的管理内容以及技术要求。同时,施工企业的质量管理部门还要针对软土路基施工所采用的处理技术进行质量控制点的设置。通过对施工过程中各部门管理工作内容、重点的明确,促进软土路基施工管理工作的开展,保障软土路基施工质量。注重施工管理材料控制与管理,保障软土路基施工质量在现代公路工程建设施工中,软土路基施工用材料是影响施工质量的重要因素,是现代软土路基施工管理工作的重要内容。公路工程建设施工企业应以软土路基施工所采用的技术为基础,结合施工材料的需求进行材料控制与管理。首先,应注重材料供应商的资质审核。确保供应商能够根据工程施工需求进行材料的供应。在此基础上,施工企业还要对进场材料进行检验与复核。通过进场检验确保进场材料能够符合软土路基处理施工需求。同时根据袋装砂井、钢渣换填等施工技术要求在施工前对材料进行复核,确保施工用材料能够满足设计需求。以材料控制为基础确保软土路基施工用材料满足设计要求,实现软土路基施工管理工作的目标。以技术管理为重点开展施工管理工作为了实现公路工程软土路基施工质量管理目标,公路工程施工企业应在招投标阶段即开展技术分析与技术管理重点的探讨工作。通过对公路工程实际情况、软土路基实际情况的分析与探讨明确施工过程中的技术管理要点与重点。结合工程实际施工中所采用的技术方式,如袋装砂井技术特点、钢渣换填技术特点等进行技术管理工作。将技术控制与管理作为管理工作的重点,保障软土路基施工质量。为了实现软土路基施工技术管理的目标,施工企业还应加强现代公路工程软土路基处理与施工技术的了解与熟悉。根据工程实际情况选择适宜的处理方式,保障路基稳定性与承载力。针对软土路基施工重要性强化施工质量控制与管理针对现代工程建设过程中机械化水平日益提高的现状,现代工程建设施工企业应认识到机械设备管理对施工质量、施工管理工作的重要性。针对软土路基处理所采用的技术以及施工进度安排,科学的开展设备养护与管理。以科学的设备养护工作避免设备因素对软土路基施工质量的应用、以严格的专人操作管理以及设备操作技术控制保障软土路基施工质量。通过强化施工质量管理实现公路工程路基基础稳定性、路基承载力的提高,为促进我国公路工程基础建设奠定基础。
注重企业综合技术力量的提高,促进软
1.1公路形状
在选择公路工程软土路基施工技术时,应参考公路形状这一因素。公路的形状与路堤设计有着紧密的联系,而路堤高度与宽度的不同,又决定了应使用哪种施工技术。例如:当路堤高度较低、宽度较大时,不应使用换填法,因为在此种情况下,使用换填法很容易导致公路发生局部破坏。除此之外,路堤的高度与宽度越大,给路基施加的压力也会越大,处理不当时,发生路基沉降的程度也会越高。因此,在选择公路工程软土路基施工技术时,必须参考公路形状这一因素。
1.2路基状况
在选择公路工程软土路基施工技术时,应参考路基状况这一因素。在软土路基中,主要有两种土质,一是黏性土,二是砂性土。在公路工程中,对于不同的土质应采用不同的施工技术,以使施工技术对路基的影响尽可能小,对于黏性土,应采用压实法,对于砂性土,应采用挤实砂桩法。除此之外,软土路基的软土层厚度也有所不同,根据厚度的不同也应采用不同的施工技术进行表层处理。因此,在选择公路工程软土路基施工技术时,必须参考路基状况这一因素。
1.3公路条件
在选择公路工程软土路基施工技术时,应参考公路条件这一因素。公路是分等级的,根据公路等级的不同,应采用不同的施工技术与施工流程。对于等级较高的公路,应采用专门的沉降处理方法进行处理,而对于等级较低的公路,则不需要采用特殊的沉降处理方法,而是等到公路的沉降过程自然结束之后再进行路面铺设。因此,在选择公路工程软土路基施工技术时,必须参考公路条件这一因素。
1.4环境因素
在选择公路工程软土路基施工技术时,应参考环境因素。每一条公路的周边环境都会有所不同,而周边环境对公路施工的影响是非常大的,例如:有些公路周边地下水较多,施工人员就应考虑到地下水的变化对公路的影响,然后再采用最适合的施工技术进行施工。除了地下水这一因素之外,该地区的气候、空气湿度等环境因素都会对公路产生不同的影响。在多变的周边环境下,施工人员必须根据周边环境的特性,选择使用合适的施工技术。
1.5地形因素
在选择公路工程软土路基施工技术时,应参考地形因素。前文已经谈到软土路基主要出现在内陆平原、盆地山涧、海滨平原等地区,显而易见,软土路基所处地区的地形会有所不同。地形的不同就会影响到整个公路的设计,公路设计应与地形相协调,在地形比较复杂的地区,软土路基的处理也会变得麻烦,为使施工效率变高,就应尽量避免在地形较为复杂的地区进行公路施工,当不得不在此处进行施工时,应根据地形的特征选用合适的施工技术。因此,在选择公路工程软土路基施工技术时,必须参考地形因素。
2公路工程软土路基施工技术
2.1深层水泥搅拌桩的处理技术
在进行公路施工之前,应先进行一系列的准备工作,深层水泥搅拌桩的施工工艺控制就是其中较为重要的一项,本文将着重对此进行介绍。深层水泥搅拌桩的施工工艺控制主要包括四个方面:第一,悬挂吊锤,为保证水泥搅拌桩的垂直度符合标准,应将吊锤悬挂在主机上,然后再对水泥搅拌桩的垂直度进行调整;第二,质量检查,即对水泥搅拌桩进行质检,其中对水泥用量的检查尤为重要;第三,搅拌配合比,即水泥搅拌的配合比,对此,应严格按照相关标准进行水泥搅拌;第四,二喷四搅,这是在软土路基中常用的水泥搅拌施工工艺。
2.2排水砂垫层技术
在软土路基中,最为常见的路基状况就是土层非常薄、含水量非常大,针对此种情况,应使用排水砂垫层技术。排水砂垫层技术是指在软土路基上铺一层砂垫层。砂垫层可以使软土固结,并且与排水层的作用较为类似,除此之外,砂垫层还可以作为地下排水层,降低填土内的水位。显而易见,排水砂垫层技术可以有效解决软土路基土层非常薄、含水量非常大这两大常见问题。
2.3软土路基施工的机械碾压
前文已经讲到软土路基主要有两种土质,其中,最为常见的就是黏性土。对于黏性土,必须进行路面压实,在科学技术高速发展的现代,则可以使用机械碾压进行路面压实。由于软土路基较为复杂的特性,软土路基的软土分布一般都比较分散,表层土的厚度也有很大的差别,导致公路施工的难度变得更大,而使用碾压机对软土路基进行碾压就可以有效解决这一问题,从而保证路面的平整。
2.4高压喷射注浆施工技术
高压喷射注浆施工技术也就是压密注浆技术。高压喷射注浆技术源自日本,随着我国经济的不断发展,我国与外国的经济往来也越来越频繁,高压喷射注浆技术也在上世纪七十年代传入我国,并在我国得到了改进与发展。高压喷射注浆技术是指通过高压喷射出水泥浆液,借助高压喷射形成的巨大冲力进行混凝土搅拌,并最终形成混凝土圆柱。高压喷射注浆施工技术可以对软土路基进行有效的加固,还可以防止路面出现渗漏问题,从而提高软土路基的土层密度,加强路基的承载能力,保障公路的路面质量。
2.5回填土软土路基施工技术
回填土软土路基施工技术是对软土路基进行系统施工的技术。回填土软土路基施工技术主要包括四个步骤:第一步,挖除软土路基的软土部分,施工人员按照设计要求将软土部分挖除,然后再进行分层回填;第二步,使用装载机平整路面,在路面平整之后,再使用压路机进行压震,并反复进行八次;第三步,使用回填土进行回填,回填土主要为粗砂与碎石;第四步,定期进行软土路基沉降观测,观测人员应使用标准仪器进行定期观测,并依照观测数据进行路面维护。
2.6挤实砂桩技术
前文已经谈到对于软土路基中的砂性土应采用挤实砂桩技术进行施工。挤实砂桩技术是指采用振动或冲击的方式,强行将回填土填入软土路基之中的施工技术。挤实砂桩技术可以使原本松软的砂性土变得较为牢固,并使砂性土能够与周围的土层较好地融合到一起,加强整个土层的牢固性。
3总结