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试析软土地基施工技术在公路桥梁施工中的应用

2020-01-12熊国林谢忠良

黑龙江交通科技 2020年12期
关键词:砂砾垫层铺设

熊国林,谢忠良

(江西轶通建设工程有限公司,江西 抚州 344000)

1 软土地基表层处理技术

因软土地基的强度和刚度很低,所以公路桥梁工程所面临的的施工难度很大。为了提升地基的强度,应用软土表层处理技术就是对土质进行排水操作,在地基中加入砂垫层,随后铺设其他材料,确保施工质量。

对此,以下几点建议可供参考:(1)加强排水处理。对于含水量较高的软土地基,应在排水处理前在土地表层挖沟槽,排除地表水,随后使用具有吸水性能的砂砾填充地基,提升土地刚度。(2)科学处理砂垫层。该方法适合用在土层薄且含水量大的地基中,通过填充砂砾是地基表层增加1.2 m厚度的砂垫层,增强地基坚硬程度。(3)做好材料铺设工作。将材料均匀的铺设在软土地基中,结合工程施工造价选择铺设材料,根据地基下沉情况和侧向变形状态完成填土操作,从而保证地基稳定。对于软土地基处理过程中的常用材料,主要有砂砾材料、碎石材料以及土工合成材料集中。砂砾材料主要用来制作垫层,要求材料必须具有较强的透水性,且材料中不能含有任何有机质或者黏土块,砂砾的粒径不能超过53 mm,含泥量不能超过5%。碎石材料主要是经过岩石与砾石的轧制而生成,在施工时应保证碎石材料干燥整洁,且具有一定的强度,碎石材料外表有棱角,其中不能掺入软质石。碎石的粒径应保持在20 mm左右,最大不宜超过50 mm,碎石的含泥量应保持在10%以内。土工合成材料在应用时,应检查其是否具有足够的抗拉强度和握持强度,并按照相关技术标准选择适宜软土地基施工的土工合成材料。

2 粉喷桩加固处理技术

该技术就是借助水泥或者石灰等材料,以此作为固化剂提升软土地基的强度。将固化剂和软土混合,应用搅拌机将混合物搅拌在一起,将二者黏合在一起,从而形成拥有一定强度的地基。在淤泥与黏土质的地基中适合应用粉喷桩加固技术,该施工技术的造价成本较低,可普遍用于地基加固施工。某公路工程在施工时基坑的开挖深度达到了3.46 m,施工场地处于坡脚和海盆地边缘地缘,岩性变化大,土层中包含人工填土、粉质黏土、淤泥质粉质黏土等土壤,采用粉细砂加固土质,地下水位埋深为0.8 m。施工过程中,施工人员应用粉喷桩地基处理技术和基坑临时护壁方法,将地基下的工程桩按照梅花形科学布置,桩与桩保持着1.5 m的距离,置换率可达20%。复合地基承载力超过120 KPa,施工人员对柱下桩采用了加强措施,使软土地基的承载力提升到140 KPa,此时桩径为0.5 m。因为粉喷桩内没有钢筋,桩无法抵御过大的水平推力,而基坑单排支护工作无法满足支护设计要求。于是施工人员将支护桩设计成双排加劲的形式,桩径和排桩间距分别为0.5 m和1.6 m,在其中假设加劲桩与加固桩,应用水泥材料提升支护桩的水平支撑能力。

3 排水固结法施工技术

施工之前,要求施工人员先对地基中的水分超负荷预压,尽可能的排出水分,从而达到初步加固地基的效果。超负荷加压排水的关键在于设置垂直排水柱。施工时人们经常采用设置砂井的方式达到排水目的,比如袋装砂浆和塑料排水带等方式。在应用排水固结法进行软土地基的施工时,应当对砂井直径和最大排水范围有所掌握,科学分析施工工艺与排水距离,分析当前公路与桥梁工程的软土地基情况,及时调整砂井,使其能够与施工工艺相适应。在软土地基的表层位置铺设一层砂层,由于砂土层透水性能好,排水功能比黏土层强,砂土层的铺设可以将一部分积水转化为地下水,从而有效控制地下水位。为了进一步发挥排水固结法的应用效果,有必要增加软土地基的抗剪强度,控制砂垫层的厚度,使其保持在200 mm左右,尽可能的提升地基的承载能力。

4 挤密法软土地基加固技术

对于软土地基而言,应用挤密法就是在公路桥梁桩孔形成时,将灰土与土挤密桩,依靠侧向挤压的力挤压并硬化桩间土,在夯填桩孔时,使用素土使土层更加密实,从而带来良好的辅助加固效果。对于不同的土质,施工单位需采用不同的挤密方法,比如湿陷性黄土地基,可使用灰土桩挤密法。要求施工单位应用机械设备夯实并振密软土地基,并向土质中灌注填充物,经过加工是填充物成为桩体。由于石灰体内包含掺合料,在某种环境下掺合料会和生石灰产生化学反应,导致水分变化,生石灰的体积也会因此膨胀堵塞。应用振动与冲击的方法完成砂石桩挤密,依靠机械设备将碎小填充物填入地基的孔中,使其最终成为砂石桩体,提高地基强度。

振冲密实法就是应用一种振冲机械产生的水平振动与侧向挤压作用,逐步破坏软土地基的土体结构,增加孔隙水压力,此时土粒就会逐渐向低势能位置转移,导致土体从疏松转为密集。具体施工工艺如下:(1)平整公路桥梁施工现场,合理布置桩位,施工车振冲器与桩位对准。(2)启动振冲器,使设备进入软土地基层,记录设备经过各个深度时的电流值,提升振冲器到达孔口的位置,重复以上操作,使孔中的泥浆逐渐变稀。(3)在孔中加入填料,振冲器沉入填料,使填料被夯实,桩径被扩大,随时记录填料情况。振冲器提出孔口,对上节桩段继续施工,直到整个桩体都完成振动施工,再将振冲器移动到下一个桩位。(4)在施工现场提前预设排泥水沟,将制桩时产生的泥水集中到沉淀池,定期挖出沉淀池内的厚泥浆,再将其存放在指定位置,沉淀池上部的水能够充分使用。(5)挖出桩顶部的桩体,碾压并夯实垫层,此时软土地基的强度已经达到了公路桥梁的施工要求。

5 换填施工技术

在软土地基施工中有一种置换技术,就是根据工程施工标准,选用合适的土壤代替软土土质。通常情况下,施工单位会采用爆炸的方法大范围施工,或使用人工挖掘的方式进行小范围施工。对于换填施工技术的应用,可利用自卸运输车,将片石材料运输到公路桥梁工程的施工现场,根据填筑部位使用挖掘机完成摊铺施工。清理表层土后铺设片石材料,铺设的宽度控制在60 cm左右,随后在片石材料上部铺设厚度为30 cm的碎石,最后摊铺土工格栅即可。完成以上操作后应使用碎石土将下面几层材料压稳,在此基础上重复铺设三层土工格栅。对于施工用的换填材料,要求砂砾材料中的含泥量不能多于5%,砂砾的粒径应保持在5 cm之内,强度必须超过4级。填筑片石材料时应大面朝下,采用人工配合机械的方式施工,并在片石缝隙之内填入碎石,用压路机将路面压稳,。垫层的厚度应比路基边角厚度宽50 cm。地基加固之后,需要对施工质量进行检验。针对换填层的宽度,应在规定值基础上加宽一部分,检测频率是40 m/点,应用钢尺测量即可。如果换填层宽度低于9 m,建议按照200 m/2点的频率进行质量检测;如果换填层宽度在9~15 m之内,可以按照200 m/4点的频率进行质量检测;如果宽度超过了15 m,建议按照200 m/6点的频率进行质量检测,统一使用钢尺完成测量工作。

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