理工论文发表-城市道路软基处理与施工质量控制
发布时间：2013-08-08
摘要：由于市政建设在飞速发展，而道路建设中的软土地基有了软土特点，使得地基结构极为复杂。软土地基存在着抗剪强度低、压缩性很高、空隙比大，天然含水量高的特点。本文通过分析研究道路软基的关键处理技术，提出了相应的质量控制措施，以此来加固地基，使得地基的承载力提高，能够满足道路建设的基本要求。
我国地域辽阔,地质条件极为复杂,特别是在沿海地区及内地湖河沉积地区存在着许多复杂的软土地基,在这些地质条件下修建高质量的公路及建筑物都要进行软基处理,以增加地基的稳定性及减少沉降,软基处理方法的选择对工程质量、工期和经济效益均有重要的影响, 寻求使用较少的混凝土方量,以实现造价低、承载力高,并且地基的稳定性增加明显的新桩形成为岩土工程界的迫切需要解决的问题,正是考虑到实心桩及预制管桩的不足,工程实践中开发了高效经济的现场浇筑混凝土薄壁管桩软土地基加固技术和施工工艺, 且已开始在高等级公路中推广应用。 1 道路软基处理方法
通过观察了解软土地基的组成成分、结构以及特点，提出一些不同的针对性的处理方法，主要的方法有：
1.1粉煤灰碎石桩法
粉煤灰碎石桩(CFG)法是由碎石、石屑(或砂)、粉煤灰掺适量水泥加水搅拌后形成高黏结强度桩，桩与桩间土和褥垫层一起形成的复合地基。它的主要优点在于强度好，有良好的和易性、流动性以及混凝土灌注简便等，还能节省水泥及砂的用量，减少了对环境的污染。值得注意的是：本工艺在施工中出现的最多故障就是在泵送混凝土时中途堵管，压力过高时，输料管会发生爆裂。究其原因，主要有：提升速度太慢，混凝土不能及时排除;泵送软管的弯曲半径太小，混凝土的和易性不好造成流通不畅，局部出现堵管，压力积聚;泵送软管连接太长，混凝土的和易性不好造成流通不畅局部堵管，压力不够，一旦堵管需要重新成孔，这样既造成材料的浪费，又因地质不稳定再次成孔困难，还影响了施工进度，为此，在施工中应特别注意。
1.2 搅拌桩法。
在软土地基中设置好搅拌桩体，与周围的软土组合，形成复合地基，以此来增加地基的强度以及地基的承载力，使得地基的变形模量扩大，地基的变形沉降减小。搅拌桩桩底需打在地基的持力层上，才能有效地发挥作用。如果桩底没有嵌入持力层，变成悬浮桩，施工后沉降变形就较大，而且还被施工工艺条件限制作用，处理之后如果深度大于15m的话，就很难保障搅拌桩的强度。这种施工方法技术较成熟，容易控制施工进度，并且施工工期很短，对建设区域的环境污染也小。
1.3砂垫层法。
由于地基的软土层渗水性强，含水量较大，为了加固软土层，可以敷设砂垫层，达到上部排水的目的。另外，砂垫层还是地基的地下排水层，使得地基内的水位降低，在处理地基以及填土时，方便施工机械能良好地通行。
1.4 表层排水法。
道路表面在施工过程中会开挖沟槽，但是由于软土天然地基具有较高含水量，所以在进行填土前，先要将地表水排出。降低了软土地基中的含水量，就能保证施工机械进行作业摊铺。为了开挖的沟槽能够充分发挥效果，应该重新填上透水性较好的碎石或者砂砾。
2 工程实例
该市政公路建设项目位于某市经济开发区的软土地区,该地区地表为粘质土层,主要是由该地区的河流泛滥形成。公路全长2.4km,要求在施工前对地基进行排水固结处理。
2.1排水固结施工处理
1)砂井的作用
在对该工程地基进行排水固结处理时, 设置砂井作为竖向排水体。在受到外界加载条件的情况下,砂井能够使土体中的水沿竖向排水体排出,从而加速土壤固结和地基的沉降,并因此使地基强度增加。它能够在较短时间内解决以下两个问题:第一是软土地基的沉降问题, 砂井能够使地基在预压期间基本完成沉降,避免结构物在使用中产生沉降或差异沉降;第二是解决地基的稳定问题,沙井在预压过程中使地基的抗剪能力增强,从而提高了其承载力和稳定性。但是,在加压重量和速度上,必须根据软土地质条件进行验算确定,以避免因加载过大或过快导致软土地基破坏。
2) 砂井的选择以及施工过程
一是砂井的选择。砂井是以砂作为排水通道,在加载过程中,排水使软土地基的强度增强。一般有短密砂井、长砂井、袋装砂井以及用塑料排水板代替的砂井。其目的相同但是效果各异。根据本工程的具体工程特点,经研究决定选择短密砂井作为本次工程的排水砂井。短密砂井一方面能够对地基起到复合作用,另一方面可以缩短排水间距,加速排水。由于短密砂井要求的砂井间距和井深比一般的砂井都要小,因此本次工程设置的砂井间距为90cm, 井深为4m, 径间比为5。
二是砂井的施工过程。在对砂井进行施工前,首先要在地表上铺筑砂垫层。这样可以增加水平排水面,提高软土的承载力,以便机械摊铺砂垫层及造孔。该砂垫层的厚度应视软土表面的情况和所需承载造孔设备强度而定,本工程的砂垫层厚度被设定为18cm。另外,砂垫层所选用砂的渗透系数K为10-3cm/s,颗粒粒径要求应在0.074至0.84mm之间。在铺筑砂垫层时, 选用轻型载重自卸车,直接将砂料卸于待处置的地基上,并用一般通用的推土机予以摊平。之后在摊平的砂垫层上用显明的标记将沙井位置标出。砂垫层铺设完毕后需要对砂井进行施工,本工程采用了套管法。所谓的套管法就是将带有活瓣管尖或套有混凝土端靴的套管, 在振动机的作用下,沉到预定的深度, 然后在套管内灌砂并同时灌水,拔出套管,管尖或混凝土端靴随同所灌入的砂,留在所造的孔中,形成砂井。本工程共打短密砂井1459根,井径为20cm, 按梅花形布置井位,路基坡脚之外也打设了三排。
在造孔施工时,造孔设备采用了经改装的W 501挖掘机,其挖土设备部分改成直立式门架, 用振动锤将套管沉入软土中,待套管沉到设计高程时,同时灌砂注水,振动套管,慢慢提起套管,使管底活瓣式管靴张开, 砂便连续注入井中。砂的用量按密实度的百分之九十五计算,并且应事先准备好。在套管沉到设计高程时,砂通过套管事先准备好的剩沙漏斗,灌砂、射水、振动并提起套管。全井灌砂完成之后,在进行下一砂井的施工。但因为采用的W501挖掘机本身重量太大,软土承载力不足,在砂垫层之上还要垫以方木,以增强软土的承载力。当砂井施工完成后,修整好砂垫层, 并于其上添以较好的土壤,加以分层压实。所填土壤为风化碎砾石, 要求压密后的单位容量不小于18.7kN/m 3。
2.3 堆载预压
预压是砂井排水固结的最后一道工序,也是很重要的一道工序。能否达到预期的固结效果, 有赖于正确的预压措施。本工程采用真空预压法进行预压处理。
结束语
总而言之，在城市化建设进程进一步高速扩展的同时，于软土地基路段建设市政道路需要面临许多问题，因此，市政道路软土地基加固处理越来越体现出其不可忽视的重要性。近年来，市政道路软土地基加固技术的理论和实践发展都很快，很多工程在这方面都取得了良好的效果。因此，施工技术人员应结合工程的地质情况，合理的选择施工方案，对各个细节问题都务必考虑周全，才能保证施工不存在隐患，财产不受损失。
