齐宏市政工程建设(集团)有限公司黑龙江省齐齐哈尔市161000
摘要:近年来随着经济建设的飞速发展,基础设施建设力度加大,道路建设项目越来越多,但是无论城市道路还是高速公路,软土地基区域都是工程病害的多发地带和工程建设中的重点和难点。因此,在道路设计和施工中,如何处理好软弱土层是项目质量保证的一个重要因素。
关键词:城市道路;软基处理;方案
一、软基对城市道路的危害
随着我国城乡一体化建设进程的加快,城市道路工程的覆盖范围逐渐扩大,各地区的城市道路工程项目正在如火如荼的进行。各地区由于地址条件的差异,使城市道路工程在施工中很容易遇到软土地基问题,软土地基由于地质的特殊性,对城市道路的危害严重。所以有针对性的采用适当的处理技术才能够有效的解决软基问题。在实际施工中,如果施工技术方案选择不当,或者施工工艺控制不理想,就会导致城市道路在使用中出现由于软基处理不当而产生的沉降问题。另外,还有一种情况就是虽然在城市道路使用初期没有出现质量问题,路基的稳定性保持较好,但随着软土地基受到自然环境的影响,含水量不断提高,再加上后期保养维护措施不到位,也会出现沉降问题。城市道路是城市中主要的交通基础设施,大量的车辆和行人在其上通过,如果出现沉降或者损坏,就会给车辆和人员带来危险,严重的还会引发安全事故,增加城市道路的维修保养次数,甚至需要重建道路,这加大了城市道路的维护成本,造成了经济损失,对城市交通的发展来说会产生不利的的影响。
二、城市道路软土地基路基设计原则
1、路基在施工期间和完工后使用期间应是稳定的,不因填筑荷载、施工机械和交通荷载的作用而引起破坏,也不应给桥台、涵洞、挡土墙等构筑物及沿线设施带来过大的变形。
2、为避免路基沉降给涵洞、挡土墙等构筑物造成变形破坏,应首先考虑提前填筑路堤、在其充分沉降后再修建构筑物的方案。如同时施工,则需设置达到持力层的基础,以防止过大的位移和沉降。
3、为避免路面的变形破坏,以及连接桥梁、涵洞等构筑物的引路路堤产生不均匀沉降,应严格控制工后沉降。
4、在软土厚且长期发生较大沉降的地区及大范围的软土地区,有时候很难使工后沉降控制在要求的标准内,或者虽能控制但极不经济时,应考虑设置桥头搭板、铺筑临时性路面或分期修建路面等方案。
5、在没有一定厚度硬壳层的软土地基上,不宜修建填土高度小于2.0~2.5m的低路堤,这种低路堤在交通荷载作用下,可使路面发生较大的不均匀沉降,特别是当软土地基不均匀、重型车辆交通较大时更加明显。
6、为保证路基稳定或控制工后沉降,需采取相应的处理措施。在选择处理措施时应考虑地基条件、道路条件及施工条件,尤其要考虑处理措施的特点、对地基的适应性和效果,以确定符合要求的处理措施。
7、当软土地基比较复杂,或工程规模很大、沉降控制的精度要求较高时,应考虑在正式施工之前,在现场修筑试验段,并对其稳定和沉降进行观测,以便根据观测结果选择适当的处理措施,或对原来的处理方案进行必要的修正。
三、城市道路软基处理的方案选择
1、深层软基处理
对于深厚软基处理可采用排水固结及加复合地基法两种方案。排水固结法主要采用的处理方式有:塑料排水板堆载预压和砂桩堆载预压。复合地基主要采用水泥搅拌桩和CFG桩,利用水泥材料作为固化剂,通过机械搅拌作用将粉体与土体混合后形成支撑桩体,桩体与桩间土体共同形成复合地基。固结排水法最主要的是需要时间来完成固结,一般堆载预压要求不少于6个月,固结度达到90%方可卸载。
1.1水泥搅拌桩
水泥搅拌桩:利用水泥作为固化剂,通过机械搅拌作用将固化剂和软土形成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土,从而提高复合地基承载力。优点:无需固结时间,地基强度明显提高,施工工艺成熟,造价低。缺点:水泥搅拌桩处理深度有限,粉喷桩处理深度不宜大于12m,浆喷桩处理深度不宜大于20m。同时由于受桩身强度限制,采用搅拌桩处理软基时填土高度不宜过高,对于填土高度较高的路段,加固后路基复合地基难以满足要求,同时对于软基厚度超过理想处理深度的成桩困难。
1.2PTC管桩
PTC桩即预应力混凝土管薄壁管桩,为刚性桩,单桩桩基需进入持力层或根据桩侧摩阻力确定桩的承载力,从而提高复核地基承载力。优点:施工快,试桩工艺简单,质量和处理效果更容易保证。缺点:价格比其他桩型昂贵,多用于建筑地基加固。
1.3CFG桩
水泥粉煤灰碎石桩:由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和,用各种成桩机械制成的具有一定强度的可变强度桩。CFG桩是一种低强度混凝土桩,可充分利用桩间土的承载力共同作用,并可传递荷载到深层地基中去,桩体与地基土形成复合地基,提高地基承载力。优点:桩体具有较好的技术性能和经济效果。桩身强度较高可以提供较高的单桩承载力从而满足复合地基承载力要求,并且对于施工挤土敏感区域,采用长螺旋钻施工可减少挤土影响。缺点:对现场施工工艺和技术要求较高。
2、软基处理方案确定
综合上述几种常用软基处理方案进行分析:方案一:水泥搅拌桩工艺成熟,处理效果显著,但是项目区域内淤泥厚度较深,平均处理深度达24m,超过水泥搅拌桩的理想处理深度,质量难以保证,因此不予推荐。方案二:PTC管桩为刚性桩,施工快效果好,但填土高度不大,对复合地基承载力要求相对不高,PTC管桩造价过于昂贵,因此也不予推荐。方案三:CFG桩强度高,施工速度快,无需固结时间,对于处理20m以上的深厚软土层的加固效果显著,桩顶设置钢筋混凝土桩帽+碎石垫层,最大程度的保证了路床的压实度和稳定性。况且项目周边建筑和结构物密集,CFG桩的长螺旋钻施工方法可最大可能的减少软基施工挤土对周边构造物的影响。CFG桩处理方案解决了软基处理的两个主要问题,而且造价相对也比较经济。因此目最终确定CFG桩为软基处理推荐方案,CFG桩桩径0.5m,间距2~2.5m,正方形布置,桩顶设置C30钢筋混凝土桩帽+0.5m碎石垫层。
3、粉喷桩技术
城市道路工程软土地基处理技术中,施工比较复杂的是粉喷桩技术,这种施工技术需要专业的施工机械设备完成,在软土地基结构中进行钻孔,然后通过孔洞将软土地基中注入固化剂,从而改善软土层结构,提高其稳定性。粉喷桩技术所采用的固化剂主要材料一般是水泥和石灰,这类材料施工成本较低,对于软土地基处理的效果也能够符合施工要求。粉喷桩技术应用过程中很关键的一点就是粉喷桩位置的确定,需要对施工现场进行全面的勘察,并进行严格的计算确定粉喷桩的数量和位置,从而确保软土地基整体的稳固性。根据软土地基中土质的情况在进行施工过程中还要添加一定的外加剂,为城市道路工程提供良好的基础。除此之外,对于施工设备的选择也至关重要,务必要确保施工设备的质量,尤其是钻机的质量,同时控制好粉喷高程的范围,从而使施工范围内的软土地基得到有效的处理,施工现场要有专业的技术人员进行指导,严格监督机械设备的运行以及施工人员的操作符合工艺要求。
结束语
软弱土是一种常见的不良路基土,处理效果对路基的稳定有着至关重要的作用,要彻底消除或者降低软土路基的压缩沉降及对路基稳定的影响是一项长期又艰巨的任务。设计上我们不断优化地基处理方案,选择合理的处理形式,选用良好的路基填料;施工中我们严格按照规范要求的工艺施工和检测,强化工程管理、提高施工质量。除此以外我们还应不断创新,选用新材料、新工艺,不断的实践,各监管单位也应一起配合,希望通过各方的共同努力和学习,不断的总结经验,吸取教训,从而在软基处理问题取得更大突破。
参考文献
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