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關鍵詞:高速公路;軟土;路基;處理
1軟土路基的特點分析
淤泥及淤泥質土在工程上統(tǒng)稱為軟土,其成分主要由粘粒及粉粒組成,常成絮狀結構,并含有機質,軟土的天然含水量大于液限,有的可達200%。孔隙比在1-2之間,個別可達5.8,它具有較高的壓縮性。軟土強度低,粘聚力小,標準貫入擊數(shù)N普遍很低,通常不大于5。其滲透性差,滲透系數(shù)一般小于10-5mm/s,固結速度慢,若軟土層厚度超過10m,要使土層達到較大的固結度往往需要5-10年之久。并具有明顯的結構性和流變性,靈敏度通常大于4,一經(jīng)擾動,其絮狀結構受到破壞,土的強度顯著降低;在荷載的作用下,因緩慢剪切變形抗剪強度逐漸衰減,在主固結沉降完畢之后還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀的次固結沉降。我國沿海地區(qū)和內陸平原或山區(qū)都廣泛地分布著海相、三角洲相、湖相和河相沉積的飽和軟土,其厚度由數(shù)米至數(shù)十米不等。
2高速公路軟土路基的常用處理方法
2.1高壓噴射注漿法
高壓噴射注漿法將帶有特殊噴嘴的注漿管,通過鉆孔置入到處理土層的預定深度,然后將漿液(常用水泥漿)以高壓沖切土體。在噴射漿液的同時,以一定的速度旋轉提升,即形成水泥土圓柱體;若噴嘴提升而不旋轉,則形成墻狀固結體。加固后可用以提高地基承載力,減小沉降,防止砂土液化、管涌和基坑隆起,建成防滲帷幕,適用于處理淤泥、淤泥質粘土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土等地基。
2.2凍結法
凍結法采用液態(tài)氮或二氧化碳膨脹的方法,或采用普通的機械制冷設備與一個封閉式液壓系統(tǒng)相連接,而使冷卻液在內流動,從而使軟而濕的土進行凍結,以提高土的強度和降低土的壓縮性。適用于各類土,特別在軟土地質條件,開挖深度大于7-8m,以及低于地下水位的情況下是一種普遍而有效的施工措施。
2.3擠密法
擠密法是利用擠密或振動使深層土密實,并在振動或擠密過程中,回填砂、礫石、碎石、灰土、二灰或石灰等,形成砂樁、碎石樁、灰土樁、二灰樁或石灰樁,與樁間土一起組成復合基礎,從而提高地基承載力,減小沉降,消除或部分消除土的濕陷性或液化性。砂(砂石)樁擠密法、振動水沖法、干振碎石樁法,一般適用于雜填土和松散砂土,對于軟土地基經(jīng)試驗證明加固有效時方可使用。灰土樁、二灰樁擠密法一般適用于地下水位以上深度為5~10m的濕陷性黃土和人工填土。
2.4機械碾壓法
機械碾壓法是指挖除淺層軟弱土或不良土,分層碾壓或夯實土,按回填的材料可分為砂(石)墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等,它可提高持力層的承載力,減小沉降量,消除或部分消除土的濕陷性和脹縮性,防止土的凍脹作用及改善土的抗液化性。常用于基坑面積和開挖土方量較大的回填土方工程,適用于處理淺層非飽和軟弱地基、濕陷性黃土地基、膨脹土地基、季節(jié)性凍土地基、素填土和雜填土地基,這種方法簡易可行,但僅限于淺層處理,一般不大于3m,對濕陷性黃土地基不大于5m;如遇地下水,對于重要工程,需有附加降低地下水位的措施;干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等;它可提高持力層的承載力,減小沉降量,消除或部分消除土的濕陷性和脹縮性,防止土的凍脹作用及改善土的抗液化性。
3水泥土攪拌樁方法的應用
3.1泥土攪拌樁的概念
水泥土攪拌法按照施工工藝,可將其分為漿液噴射法和粉體噴射法兩種,前者形成的加固體稱為深層攪拌樁,后者形成的加固體稱為粉噴樁,二者統(tǒng)稱為水泥土攪拌樁。水泥土攪拌法是用于加固飽和軟粘土地基的一種新穎方法,它是利用水泥作為固化劑的主劑,通過特制的深層攪拌機械,在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液狀或粉體狀)強制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學反應,使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質地基。其所形成的加固體與樁間同承擔上部結構的荷載,從而提高地基的承載能力,減少沉降變形,采用干法(噴粉)或濕法(噴漿),主要取決于被加固土的土層含水量。一般當土層的天然含水量小于30%時宜采用濕法,大于50%時宜采用干法,而界于30%~50%之間時可視具體情況靈活選擇。
3.2水泥土攪拌樁的制作工藝
(1)就位:對中、調平;(2)預攪下沉:下沉的速度可由電機的電流監(jiān)測表控制,工作電流應小于70A(隨機型不同而有差異);(3)制備水泥漿:下沉到預定深度后,開始制備水泥漿,并注入集料斗中;(4)噴漿攪拌提升:提升20cm,開啟灰漿泵將水泥漿壓入土中,邊噴漿邊旋轉,同時嚴格按預定提升速度提升攪拌機;(5)重復攪拌下沉、提升:將攪拌機邊旋轉攪拌邊下沉,到設計深度后再邊攪拌邊提升,直到升出地面;(6)清洗;(7)移位:對于單攪拌軸的深層攪拌施工機械,在預攪下沉時也有采用噴漿切割土體、攪拌下沉的工藝,以防止出漿口下沉過程中被堵,但要嚴格控制水泥總量和分布均勻性。
3.3水泥土攪拌樁的技術要點
(1)預攪下沉時,要嚴格控制下沉速度,使土體被完全切割破碎,以利于與水泥漿拌和均勻。特別是對于較硬的粘土夾層,如果在預攪下沉時下沉速度過快,土層不能被完全切割,造成很多游離的硬粘土塊,在后續(xù)的重復攪拌過程中,不管如何加強復攪都無法將其消除,致使樁體中夾含大量的原狀土塊,降低了樁身強度和檢測合格率。所以,為避免這種情況發(fā)生,在預攪下沉時,針對特殊的粘土硬層要適當放慢下沉速度,通過轉速和下沉速度可以算出葉片每旋轉一周的下沉量(即土體被切割后的最大粒徑),然后反過來再控制轉速,重復攪拌的下沉和提升速度也要控制轉速;(2)制備的水泥漿不能離析,因而水泥漿應在攪拌機中不斷攪拌,直至壓漿時才可將其緩慢地注入集料斗中;(3)預攪下沉時,應盡量避免采用水沖下沉,只有遇硬土層下沉太慢時,才可適量沖水;(4)預攪下沉時就開啟壓漿,容易造成后來的涌漿和水泥浪費現(xiàn)象,也給樁頭開挖和清理工作帶來麻煩,應盡量避免;(5)為確保加固強度和加固體的均勻性,壓漿階段不容許出現(xiàn)斷漿或停漿現(xiàn)象,輸漿管道不能發(fā)生堵塞,并嚴格控制攪拌機的提升速度。當出現(xiàn)斷漿現(xiàn)象時,應將攪拌頭下沉0.5m后重新開啟壓漿泵開始壓漿、提升,提升速度要通過試驗來確定,以確保攪拌頭提升至樁頂設計標高時壓漿剛好完畢;(6)當樁頂設計標高與現(xiàn)場地面相近時,應特別注意樁頭攪拌質量,可待攪拌頭提出地面停機后,再利用其自身重量對樁頂加固土下壓,以保證樁頭的密實性;(7)水泥用量要采用單樁控制,一樁一清,確保灰土比例。
參考文獻
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[2]麥宏晃.淺談潮汕一級公路軟基處理技術[J].廣東水利水電,2004.
軟土路基施工技術及施工管理工作的探討
常用軟土路基處理技術軟土路基具有強度低、股屆滿、變形大的特點,而這一特點使得其在公路建設過程中不能穩(wěn)定的提供足夠的支撐與承載,進而影響公路路基與路面結構的穩(wěn)定性、影響公路工程建設施工質量及使用壽命。針對軟土路基處理的重要性,我國及國際公路建設施工研究機構度軟土路基的施工技術進行了深入的研究與分析。通過多年的施工經(jīng)驗積累以及相關實驗表明,我國軟土路基施工中更多的采用袋裝砂井、復合地基以及鋼渣換填等技術醫(yī)進行處理。根據(jù)對我國公路建設過程中軟土路基處理技術應用效果的分析以及相關文獻的收集整理可以看出,軟土路基處理方式的科學選用、有效的施工控制與管理是實現(xiàn)軟土路基處理與施工目標的關鍵。以常用軟土路基施工技術特點為基礎進行施工管理體系的完善作為影響軟土路基施工質量的關鍵,施工管理體系是否完善將決定施工管理工作能夠有效開展、決定預定施工質量管理目標的實現(xiàn)。現(xiàn)代公路工程建設施工企業(yè)應針對軟土路基處理施工基礎的應用情況以及特點進行施工管理體系的完善。針對軟土路基施工技術特點,施工企業(yè)應明確管理體系中各部門施工過程中的管理內容以及技術要求。同時,施工企業(yè)的質量管理部門還要針對軟土路基施工所采用的處理技術進行質量控制點的設置。通過對施工過程中各部門管理工作內容、重點的明確,促進軟土路基施工管理工作的開展,保障軟土路基施工質量。注重施工管理材料控制與管理,保障軟土路基施工質量在現(xiàn)代公路工程建設施工中,軟土路基施工用材料是影響施工質量的重要因素,是現(xiàn)代軟土路基施工管理工作的重要內容。公路工程建設施工企業(yè)應以軟土路基施工所采用的技術為基礎,結合施工材料的需求進行材料控制與管理。首先,應注重材料供應商的資質審核。確保供應商能夠根據(jù)工程施工需求進行材料的供應。在此基礎上,施工企業(yè)還要對進場材料進行檢驗與復核。通過進場檢驗確保進場材料能夠符合軟土路基處理施工需求。同時根據(jù)袋裝砂井、鋼渣換填等施工技術要求在施工前對材料進行復核,確保施工用材料能夠滿足設計需求。以材料控制為基礎確保軟土路基施工用材料滿足設計要求,實現(xiàn)軟土路基施工管理工作的目標。以技術管理為重點開展施工管理工作為了實現(xiàn)公路工程軟土路基施工質量管理目標,公路工程施工企業(yè)應在招投標階段即開展技術分析與技術管理重點的探討工作。通過對公路工程實際情況、軟土路基實際情況的分析與探討明確施工過程中的技術管理要點與重點。結合工程實際施工中所采用的技術方式,如袋裝砂井技術特點、鋼渣換填技術特點等進行技術管理工作。將技術控制與管理作為管理工作的重點,保障軟土路基施工質量。為了實現(xiàn)軟土路基施工技術管理的目標,施工企業(yè)還應加強現(xiàn)代公路工程軟土路基處理與施工技術的了解與熟悉。根據(jù)工程實際情況選擇適宜的處理方式,保障路基穩(wěn)定性與承載力。針對軟土路基施工重要性強化施工質量控制與管理針對現(xiàn)代工程建設過程中機械化水平日益提高的現(xiàn)狀,現(xiàn)代工程建設施工企業(yè)應認識到機械設備管理對施工質量、施工管理工作的重要性。針對軟土路基處理所采用的技術以及施工進度安排,科學的開展設備養(yǎng)護與管理。以科學的設備養(yǎng)護工作避免設備因素對軟土路基施工質量的應用、以嚴格的專人操作管理以及設備操作技術控制保障軟土路基施工質量。通過強化施工質量管理實現(xiàn)公路工程路基基礎穩(wěn)定性、路基承載力的提高,為促進我國公路工程基礎建設奠定基礎。
注重企業(yè)綜合技術力量的提高,促進軟
1.1公路形狀
在選擇公路工程軟土路基施工技術時,應參考公路形狀這一因素。公路的形狀與路堤設計有著緊密的聯(lián)系,而路堤高度與寬度的不同,又決定了應使用哪種施工技術。例如:當路堤高度較低、寬度較大時,不應使用換填法,因為在此種情況下,使用換填法很容易導致公路發(fā)生局部破壞。除此之外,路堤的高度與寬度越大,給路基施加的壓力也會越大,處理不當時,發(fā)生路基沉降的程度也會越高。因此,在選擇公路工程軟土路基施工技術時,必須參考公路形狀這一因素。
1.2路基狀況
在選擇公路工程軟土路基施工技術時,應參考路基狀況這一因素。在軟土路基中,主要有兩種土質,一是黏性土,二是砂性土。在公路工程中,對于不同的土質應采用不同的施工技術,以使施工技術對路基的影響盡可能小,對于黏性土,應采用壓實法,對于砂性土,應采用擠實砂樁法。除此之外,軟土路基的軟土層厚度也有所不同,根據(jù)厚度的不同也應采用不同的施工技術進行表層處理。因此,在選擇公路工程軟土路基施工技術時,必須參考路基狀況這一因素。
1.3公路條件
在選擇公路工程軟土路基施工技術時,應參考公路條件這一因素。公路是分等級的,根據(jù)公路等級的不同,應采用不同的施工技術與施工流程。對于等級較高的公路,應采用專門的沉降處理方法進行處理,而對于等級較低的公路,則不需要采用特殊的沉降處理方法,而是等到公路的沉降過程自然結束之后再進行路面鋪設。因此,在選擇公路工程軟土路基施工技術時,必須參考公路條件這一因素。
1.4環(huán)境因素
在選擇公路工程軟土路基施工技術時,應參考環(huán)境因素。每一條公路的周邊環(huán)境都會有所不同,而周邊環(huán)境對公路施工的影響是非常大的,例如:有些公路周邊地下水較多,施工人員就應考慮到地下水的變化對公路的影響,然后再采用最適合的施工技術進行施工。除了地下水這一因素之外,該地區(qū)的氣候、空氣濕度等環(huán)境因素都會對公路產(chǎn)生不同的影響。在多變的周邊環(huán)境下,施工人員必須根據(jù)周邊環(huán)境的特性,選擇使用合適的施工技術。
1.5地形因素
在選擇公路工程軟土路基施工技術時,應參考地形因素。前文已經(jīng)談到軟土路基主要出現(xiàn)在內陸平原、盆地山澗、海濱平原等地區(qū),顯而易見,軟土路基所處地區(qū)的地形會有所不同。地形的不同就會影響到整個公路的設計,公路設計應與地形相協(xié)調,在地形比較復雜的地區(qū),軟土路基的處理也會變得麻煩,為使施工效率變高,就應盡量避免在地形較為復雜的地區(qū)進行公路施工,當不得不在此處進行施工時,應根據(jù)地形的特征選用合適的施工技術。因此,在選擇公路工程軟土路基施工技術時,必須參考地形因素。
2公路工程軟土路基施工技術
2.1深層水泥攪拌樁的處理技術
在進行公路施工之前,應先進行一系列的準備工作,深層水泥攪拌樁的施工工藝控制就是其中較為重要的一項,本文將著重對此進行介紹。深層水泥攪拌樁的施工工藝控制主要包括四個方面:第一,懸掛吊錘,為保證水泥攪拌樁的垂直度符合標準,應將吊錘懸掛在主機上,然后再對水泥攪拌樁的垂直度進行調整;第二,質量檢查,即對水泥攪拌樁進行質檢,其中對水泥用量的檢查尤為重要;第三,攪拌配合比,即水泥攪拌的配合比,對此,應嚴格按照相關標準進行水泥攪拌;第四,二噴四攪,這是在軟土路基中常用的水泥攪拌施工工藝。
2.2排水砂墊層技術
在軟土路基中,最為常見的路基狀況就是土層非常薄、含水量非常大,針對此種情況,應使用排水砂墊層技術。排水砂墊層技術是指在軟土路基上鋪一層砂墊層。砂墊層可以使軟土固結,并且與排水層的作用較為類似,除此之外,砂墊層還可以作為地下排水層,降低填土內的水位。顯而易見,排水砂墊層技術可以有效解決軟土路基土層非常薄、含水量非常大這兩大常見問題。
2.3軟土路基施工的機械碾壓
前文已經(jīng)講到軟土路基主要有兩種土質,其中,最為常見的就是黏性土。對于黏性土,必須進行路面壓實,在科學技術高速發(fā)展的現(xiàn)代,則可以使用機械碾壓進行路面壓實。由于軟土路基較為復雜的特性,軟土路基的軟土分布一般都比較分散,表層土的厚度也有很大的差別,導致公路施工的難度變得更大,而使用碾壓機對軟土路基進行碾壓就可以有效解決這一問題,從而保證路面的平整。
2.4高壓噴射注漿施工技術
高壓噴射注漿施工技術也就是壓密注漿技術。高壓噴射注漿技術源自日本,隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,我國與外國的經(jīng)濟往來也越來越頻繁,高壓噴射注漿技術也在上世紀七十年代傳入我國,并在我國得到了改進與發(fā)展。高壓噴射注漿技術是指通過高壓噴射出水泥漿液,借助高壓噴射形成的巨大沖力進行混凝土攪拌,并最終形成混凝土圓柱。高壓噴射注漿施工技術可以對軟土路基進行有效的加固,還可以防止路面出現(xiàn)滲漏問題,從而提高軟土路基的土層密度,加強路基的承載能力,保障公路的路面質量。
2.5回填土軟土路基施工技術
回填土軟土路基施工技術是對軟土路基進行系統(tǒng)施工的技術。回填土軟土路基施工技術主要包括四個步驟:第一步,挖除軟土路基的軟土部分,施工人員按照設計要求將軟土部分挖除,然后再進行分層回填;第二步,使用裝載機平整路面,在路面平整之后,再使用壓路機進行壓震,并反復進行八次;第三步,使用回填土進行回填,回填土主要為粗砂與碎石;第四步,定期進行軟土路基沉降觀測,觀測人員應使用標準儀器進行定期觀測,并依照觀測數(shù)據(jù)進行路面維護。
2.6擠實砂樁技術
前文已經(jīng)談到對于軟土路基中的砂性土應采用擠實砂樁技術進行施工。擠實砂樁技術是指采用振動或沖擊的方式,強行將回填土填入軟土路基之中的施工技術。擠實砂樁技術可以使原本松軟的砂性土變得較為牢固,并使砂性土能夠與周圍的土層較好地融合到一起,加強整個土層的牢固性。
3總結