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试论公路施工中软土路基的施工技术和处理方法

2019-01-24虞红霞

建材与装饰 2018年49期
关键词:软土承载力公路工程

虞红霞

(句容市交通工程有限公司 江苏句容 212400)

前言

在城市化建设的快速推进下,公路工程越来越多,随着施工范围的扩大,软土路基情况也逐渐增多。由于软土路基的自然基础承载力一般难以符合工程要求,要对其进行处理,从而满足工程承载条件。避免在工程建设后,因软土路基变形、位移等问题,引发公路不均匀沉降和表面开裂现象。因此,有必要对软土路基施工技术处理方法进行详细研究。

1 公路工程软土路基危害及施工特点

1.1 软土路基危害

公路工程软土路基如果未得到有效处理,可能给工程带来多方面危害,具体包括:①增加施工的安全风险,软土路基承载力不足,在路基不稳固的情况下进行上层结构施工,容易出现各种施工风险,引发沉陷和裂缝等质量问题,甚至导致工程施工无法进行;②影响公路正常施工,在公路工程交付使用后,车辆荷载较大,容易引发软土路基变形,进而导致路面出现各种各样的病害问题,道路平整度下降,容易增加行车安全隐患,引发交通事故;③影响公路使用寿命,在公路工程施工的前期未做好软土路基处理,会严重增加后期的运行维护负担,而且处理难度较高,容易加速公路折损、老旧,导致其无法达到设计使用寿命。这会严重影响城市公路建设规划,增加公路建设投资成本,引发多方面的后果[1]。

1.2 软土路基施工特点

在软土路基施工过程中,首先需要掌握软土路基的自身特点,具体包括以下几点:①土层承载力差,软土路基的土层结构松软,在外力作用下,容易出现变形和位移现象。而且地基抗剪能力差,会明显增加公路工程施工难度,路基的稳定性无法得到保证,需要对其进行更换或加固处理;②软土路基的含水量一般较高,在10~20%左右,临海临河路段的软土路基含水量更高,可能达到50%左右。如此高的含水量是导致其承载力不足的主要原因之一,在工程施工过程中,也需要采取有效的排水加固措施;③土壤孔隙比大,通常软土路基土壤孔隙比在1以上,而且含水量高,导致土壤容重非常小。此外,在土壤中存在大量腐殖质、可燃气体和微生物,可压缩性较大,一般采用路基压实技术,难以取得较高的碾压效果[2]。

总体而言,软土路基施工的难度系数较大,必须根据工程实际情况,采取有效的处理方法,否则会对工程施工质量造成严重影响。近年来,虽然我国公路施工技术水平已经得到大幅度的提升,软土地基处理技术也越来越多,但是受材料质量、工艺技术等方面的影响,软土路基处理效果还不够理想。一方面,缺乏完整的理论体系支撑,另一方面,目前许多施工企业的技术设备也较为落后,使用的施工方法单一,不是根据工程实际情况对处理技术方法进行选择,而是根据资金限制等进行选择。再加上施工过程中缺乏对施工技术质量的有效控制,导致软土路基处理效果较差,完工后仍容易出现上述病害问题。因此,在掌握公路工程软土路基施工特点的基础上,还需要做到对各种处理技术方法的正确运用[3]。

2 公路工程软土路基施工技术处理方法

2.1 工程案例

某公路工程总公里数为32.5km,部分路段临近河水,存在软土路基的情况。从前期的现场勘察结果来看,软土路基含水量较大,其承载力远远无法满足工程施工需求。根据工程设计要求,结合现场勘察数据,最终决定采用换填施工技术对软土路基进行处理。先对工程软土路基分段进行开挖使用,安排自卸车辆运送软土,然后合理选择填料,对砂石和矿渣质量进行检查,严格控制拌和过程中的用水量。在砂石垫层施工过程中,采用分层填筑及碾压方法,严格控制每层填筑厚度及碾压密实度,经过处理后,软土路基问题得到有效解决,能够满足工程承载力要求。

2.2 换填施工技术处理方法

类似于上述工程案例,在许多公路工程中,如果存在软土路基情况,都会选择换填施工技术进行处理。这种软土路基施工处理技术使用十分广泛,在施工过程中,先将软土层去除,然后用其他硬质材料进行填充,可以从根本上解决软土路基问题。在换填施工技术的应用过程中,实际处理效果主要与填充材料及填筑施工技术有关。一般要求使用硬度较大的砂石材料,而且要具备一定的抗侵蚀能力,具体为砂石、碎石等。完成填充料摊铺后,可对其进行碾压后夯实,形成一个坚硬的垫层,改变软土路基状况。但由于这种施工技术需要先进行开挖施工,将软土层去除,因此施工量较大,一般适合在软土路基较浅的情况下使用。随着换填施工技术的研究和发展,除了挖填法外,还有抛石法,这种施工方法相对简单,而且在地势较低、排水能力差的路段特别适合使用,其施工示意如图1所示。

图1 换填施工技术中的抛石法

2.3 挤密桩施工技术处理方法

挤密桩施工技术通过桩孔提供侧向挤压力,对桩间土进行挤密,然后采用灰土回填桩孔,并进行夯实,可以达到较好的软土路基加固效果。目前该方法在黏性土、松软砂土路基处理中都得到了一定应用。在其处理过程中,首先要进行成孔施工,然后将灰土或砂石等填料填入桩孔,对其进行捣实。形成的桩体可以提供横向挤压力,达到对软土层进行压实的目的。在此情况下,软土路基的密实度、承载力都能够得到显著增加,从而满足工程实际需求,防止出现沉降和变形等问题。在具体施工过程中,应对工艺技术进行合理选择和控制。在成孔和填料施工中,采用砂桩能够避免基底出现振动液化现象。石灰的优点则是吸水性好,而且吸水膨胀后可提高较大的侧向挤压力,提升施工效果。此外也可以采用强夯法进行施工,无论采取哪种方法,都需要对工艺流程进行严格控制,确保最终的挤密施工效果。

2.4 排水固结施工技术处理方法

由于软土路基的含水量较高,在施工处理过程中,也经常需要使用到排水固结技术。该方法主要是通过在软土路基中设置排水管道,通过建立竖井等方式,将软土地基中的水量排除,让土体固结沉降,达到对土体加固的目的。一般在施工过程中,还需要进行预压处理,尽可能多的排除土壤孔隙水,增强土体强度、压实度。在工程中使用较多的是袋装砂井排水方法,也可以使用塑料排水板进行施工。相比之下,袋装砂井施工方法操作较为简单,可以按照梅花形布置,根据实际需要,适当增加荷载,达到较好的排水固结效果。在施工过程中,需要在软土路基中打孔,利用打桩机将钢管打入路基中,然后将粗砂灌入孔洞,形成砂柱。完成施工后,还需要在软土路基上填铺砂垫层,并使用薄膜封盖,采用抽气泵将排水管道中的空气抽出,从而让软土层水分可以在大气压力下不断排出。

2.5 深层搅拌施工技术处理方法

如果在公路工程中,软土路基的埋深较大,无法使用换填法等处理技术,一般需要选择深层搅拌技术对软土路基进行加固。这种施工处理技术也能够提升软土路基强度,在应用过程中,主要采用注浆法对软土路基加固。需要使用到高压设备,将制备好的胶结型浆液,通过高压设备注入路基底部。在浆液的填充和扩散过程中,软土路基底部强度会逐渐提升。灌注的浆液则起到固化剂的作用,并通过使用深层搅拌机,让浆液与土壤充分混合,确保公路路基能够满足施工条件。

2.6 真空堆载预压施工技术处理方法

最后介绍一种真空堆载预压施工技术,该技术的预压力主要由真空荷载承担。随着预压力的增加,软弱路基附加应力值会得到提升。该技术实际是真空预压技术和推在预压技术的联合使用。对于软土路基公路工程而言,一般软土层在7d内,应力值能顾超过80kPa,施工效果较为显著,而且不需要进行分级施工,效率较高。目前该方法也在公路工程中得到了一定应用,从实践情况来看,真空堆载预压施工技术能够在路基沉降期间,快速提升路基强度,解决路基沉降问题,达到有效的加固效果。从经济角度来看,该方法施工成本低,在施工操作过程中,不会产生侧向变形和路基剪切破坏等问题,能够有效减少后期公路维护负担,经济效益较为突出。但在其施工中,要做好路基表面处理和排水工作,从而保证施工效果。

3 结束语

综上所述,软土路基会对公路工程施工产生多方面影响,通过对其施工特点进行分析,可以为施工处理技术的选择提供依据。在此基础上,根据工程实际情况,灵活选择软土路基施工处理技术,并做好施工技术质量控制,可以有效提升软土路基处理效果,确保其能够达到工程设计要求,避免在后期引发公路病害问题。

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