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摘要:在几十年的路桥工程建设中,软土地基是经常碰到的不良地质问题。对软土地基的处理不当直接影响到整个工程的施工进度与施工质量,并且对桥梁道路的使用埋下安全隐患,因此要加强对路桥施工中软土地基的加固处理。
关键词:道路桥梁;软土地基
前言
无论是道路还是桥梁工程,基础稳定性对于提高结构的承载能力有较明显的作用。然而在路桥施工过程中,由于自然沉积和人工堆积构成的软土地基,不能当做天然基础使用。软土地基的处理不仅增加了路桥施工的成本,且增大了路基施工难度,严重时影响路桥施工的正常进行。因此,在路桥施工中,要加强对软土地基的处理,最大限度延长路桥的使用寿命。
1软土地基施工概述
1.1软土地基概念
软土地基指的是以淤泥为主或软弱粘性土为主的地层,有时也会具有一些泥炭层或腐泥。在习惯上,常常将软粘土、淤泥质土、淤泥统称为软土。
1.2软土地基的危害
软土地基是道路桥梁工程施工过程中常见的病害之一,它会导致路基的压实度达不到规范和设计要求。早期路面由于车辆荷载的重复施加,将会出现不均匀沉降,比如在路基的半填半挖接缝位置出现裂缝。雨水通过路面裂缝处渗人到路面的承重结构基层,对路面面层及以下的路面基层造成严重的危害,这是路面裂缝的主要危害。如此反复作用,将带来路基滑移、开裂、路面起伏不平、沉陷等危害,以及桥涵通道等人工构造物处的跳车颠簸等。另外,雨水较长时间地浸泡软土地基,将会带走软土地基中的小颗粒物质,如粉质土等。这时候,软土地基内部会形成很多细小的空洞,进而降低路基的承载能力,在上部荷载的作用下,将会造成软土地基的沉降。
因此,在道路桥梁的施工中,应该充分结合当地的地质条件,采用相适应的加固方法,使路基达到最好的稳定性。尽可能的减少其对道路桥梁质量的影响,保证交通运输的安全性。
2软土的一般工程特性及软土地基常见病害分析
2.1软土的一般工程特性
软土地基具有承载力低、沉降量大、固结完成时间长等不利的工程特性。在软土地基上修筑高速公路,潜在的工后沉降会对交通运输造成相当大的危害,因此要对地基的沉降进行较为准确的预估。深入探讨软土地基的沉降发展规律,利用有限的沉降实测数据,选取合理的预测模型及方法预测地基的后期沉降,对于控制施工进度,指导后期的施工组织与安排,具有重要的理论与工程实际意义。
2.2软土地基常见病害
软土地基导致的常见病害主要有两种,一种是沉降,一种是不稳定。这与《公路路基设计规范》中的表述是一致的。
首先是沉降。沉降是软土地基最容易出现的问题,这是因为无论是哪种软土,其土颗粒之间的孔隙都是较大的,并且软土中水的含量较高,作为公路和桥梁的荷载的话水分会不断消散,进而土颗粒之间的密实程度增加,造成道路桥梁的沉降。对于桥梁来说,沉降往往出现在桥体与道路连接的地方,这是因为桥梁一般都是桩基础,沉降较小,而与道路的连接部位往往荷载压力极大,沉降量也会变大。其次是不稳定。我们分析软土地基容易沉降是基于土层立体的自上而下的结构而分析的。事实上,软土地基绝不仅仅受到路面和桥梁的压力,也不会仅仅因为重力作用向下沉降,由于软土本身的不稳定性,其土颗粒在受到荷载作用的时候会根据实际情况的不同可能向任意一个方向变形。在现实生活中经常出现裂缝、土块的移动情况。
其实究其根源,这两种病害其实是类似的,都是因为软土本身的孔隙比大、含水量高造成的,二者的区别仅仅在于土体移动的表现形式是垂直向下还是面向随机方向。但是无论是哪种病害,都会给车辆行人的正常行使带来严重的危险,这些病害不能及时处理,日积月累必将成为更加严重的问题。
3常见软土地基处理措施
在软土地基处理之前,必须要做好勘察工作。因为不同的情况下软土地基的处理方法是不一样的,没有实地的勘察数据根本不可能得出科学的处理方法。当然,勘察工作也需要根据相应的技术规范进行。具体来说,勘察工作应当包含以下几方面的内容:第一是软土的范围、整个待建区域以及周边区域的地形地貌、软土附近有无明暗河流塘沟等等水域;第二是勘察软土的具体类型和形成原因,进一步分析软土的具体厚度和深度;第三是本地的水文情况,无论待建区域时都有水,都要把握整个地区的水文情况,应当精确地测出地下水位、流量等信息;第四是施工各阶段对于软土的影响,例如开挖回填工作对软土物理特性的影响等等;第五是本地区类似道路桥梁工程或者是建筑工程的基本经验。根据上述工作,应当得出以下的结论:软土的基本物理特性和指标;软土自上而下多层的力学指标;水文情况等等。
基于上述的勘察工作,可以灵活采取不同的方法对软土地基进行处理。常见的方法有以下几类:
第一类是密实法。密实法顾名思义就是借助外界物理力量,将软土尽可能地压缩密实,将土体内部的孔隙处理地较为紧密并且将土体中的水分拍出来。这种方法一般都是用物理力量进行的,常见的是两种方法,一是强夯,一是加桩。前者是用重达几十吨的重锤垂直落下,利用重力作用将软土地基进行夯实,而后者则是采用各种方法在软土地基中设置碎石桩,用桩体来对软土进行挤压。但是密实法也具有一定的限制,因为重锤强夯必将造成很大的噪音,会影响周围的环境,所以不宜在闹市区进行。另外强夯法不适用粘性较大的软土。
第二类是置换法。这种方法是将一定深度一定范围内的软土层完全挖除,再填充以碎石、砂等等孔隙比较小的材料,使其在一定层次上形成较为稳固的地基。一般来说置换法有部分置换和全部置换两种形式,这种形式施工难度并不大,需要的机械设备也很常规,成本也较为低廉。但是这种方法同样存在天然的缺陷就是它只适用于软土较浅的地区,如果软土较深的话换填成本过高。
第三类是复合法。其实严格来说复合法只是灵活运用密实法和置换法而已,以弥补两种方法单一使用存在的缺陷。复合法与密实法中的加桩区别在于复合法所设置的桩体不局限于桩体,也可能是体积较大的增强结构体,但是原理是一样的,用桩体或者其他结构体与土体相结合,避免土体受到荷载作用时向周围方向的挤压。
第四类是排水法这种方法不适用于较为干燥的粉尘类土,也不适用于泥炭类土,这种方法适用于土体中水含量较高的软土,例如淤泥。排水法其实不仅仅是要将土体中的水分排出,还要求水分排出的同时土颗粒之间的缝隙不断变小,进而慢慢固结成型。具体来说,排水法包括砂井预压法和加载预压法。前者是用砂井作为排水通道,后者则是在软土地基上进行与在家。由于条件的限制和成本的高昂,这种方法在道路工程中较少使用,但是在桥梁工程中常常会遇到。
第五类是加筋法。这里的“筋”并非是建筑工程中常见的钢筋,否则其就应当归入加桩法类型中。加筋法最常见的“筋”是土工织物,也就是一般人工制造的合成纤维纺织品以及土工隔栅。加筋法的使用限制比上述的四种方法还要大,并且因为其成本问题,在处理软土地基之外更加适合边坡稳定、护岸护坡等工程。
第六类是灌浆法。这种方法在处理软土地基工程上较常使用。这种方法是运用各种不同的物理方法将填充物也就是“浆”挤压或者喷射到土体中,等浆水凝固之后,就与周围土体融为一体,形成较为坚固的地基。这种方法之所以被广泛运用是因为它除了能够有效解决软土本身孔隙大的问题,还能有效地防止渗水,这对于道路桥梁工程来来说是一举两得的。
第七类是化学法。这种方法的原理与灌浆法并无二致,区别是其向土体内注射的并非灌浆材料,而是化学药剂。这种方法的优点是其凝结的时间更短,其凝结后地基的稳定性也更强,防渗漏的特性也更好。其缺点则是其成本非常高昂,并且化学操作需要一系列专业的人员进行,在当前各地软土地基处理方面不具有广泛推广的可行性。
第八类是护道法。这种方法原理是“曲线救国”,并不花大力气解决软土本身的问题,而是在道路两侧修筑护道,从而使底部的软土向两侧移动的趋势得以控制。这种方法的优点是施工方法简单,成本低廉,缺陷是占地面积太大、养护工作不易进行并且其知识治标不治本的解决方法,这种方法施工后只能缓解软土层的问题,而后期的沉降情况是极为严重的。
4结语
随着我国经济社会的快速发展,基础设施建设进入髙峰期,道路桥梁作为基础设施建设的重要组成部分,其质量好坏直接关系着国家和群众的生命财产安全,因此,必须重视软土地基施工中存在的问题,采取科学的施工方法,切实提高施工工艺,保证整个道路桥梁工程的质量安全。
参考文献:
[1]秦建平.道路桥梁工程软土地基施工技术概述[J].施工技术,2014(25)
[2]周解蓉.道路桥梁工程软土地基施工技术探讨[J].建筑与发展,2013(8)