软土路基施工技术与质量控制探析

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软土路基施工技术与质量控制探析

1公路软土路基存在的一般问题

软土路基施工设计与处理应该以“安全实用、经济合理、确保质量、保护环境”为基本原则,在施工工艺明确之前应对施工区域的环境、气候和地质进行详细了解和分析,科学的对软土基进行处理。在软土路基的公路施工过程中,软土路基常出现以下问题:

(1)地基的承载力和稳定性差。

公路在使用过程中,由于受到静力和动力荷载的作用,地基承载力难以承受设计规定的道路负荷要求,软土路基的整体或局部将被剪切破坏,这种破坏极大影响着路面的平整性,威胁着公路的正常安全使用。

(2)沉降、位移问题明显。

在静力和动力荷载的作用下,公路道路也将会发生沉降或水平位移,当不均匀的沉降超过设计的允许范围时,路基将发生严重形变,甚至将道路整体破坏,从而严重影响道路的正常使用。

2软土路基的常用处理技术

软土地基处理方法的选择应注意结合施工场地的地质条件,以及周围环境影响进行综合考虑,例如雨量、日照时间、早晚温差等,综合考察所选技术的可操作性。为了使松软的土质变得比较坚固,软土基加固方法有换填、夯实、胶结、排水、加筋等措施。常见的施工方法主要分浅层处理法和深层处理法,这些方法不仅有效降低了工程成本,同时对提升软土路基的稳定性和承载力也具有非常显著的效果,提高软土路基的使用性能。

2.1施工前期准备

施工之前了解工程路段的地下水位和土质,这两个指标对施工工艺的选择影响较大,此外还包括道路等级等参考指标,道路等级条件决定了施工的规划、设计以及软土路基处理方案的确定,是科学、合理、有效进行施工的基础。对于施工路段的了解是为了做好道路施工区段与构造物之间的连接,避免因连接性能差而造成剩余沉降,进而引发安全事故。

2.2常用的软土路基处理技术

(1)软土层路基中对水的处理。

水对路基的影响因素非常大,因此在软土基路层施工之前必须对施工现场的水进行有效管理,减少软土路基的含水量。当软土路基的含水量不合适时,可以采用灰土密桩的方法进行处理:含水量过大,可以向内空填埋干粉或石灰粉,也可以采用快速浇灌成形的方法进行处理;含水量过小时,可以事先将加固土层浸润,根据浸润湿度选择时机进行填孔夯实。在施工过程中遇到积水时,施工现场可以采用垂直排水的方式将水从沙井中排出,也可以通过逐步分级加载的方法,将土壤空隙中的水排出。水的排出从而使得软土层地基不断沉降,最终达到路基加固的目的。

(2)软土路基的浅层处理方法。

①砂石回填。对于软土层厚度较小的路段,可以将浅层的软土挖出,使用碎石、干渣、煤粉作为垫层进行填回,并进行分层碾压和夯实,砂石回填处理的深度一般在4m以内。②铺设土工织物或加筋垫层。由于土工织物具有良好的抗拉强度和耐腐蚀性,在路基回填过程中也可以采用多层或单层的土工织物进行铺设,辅助垫层的铺设可以对路基起到排水、隔离的效果,降低路基的不均匀沉降。也可以使用多层或单层加筋材料组成的加筋垫层进行路基铺设,加筋垫层具有增大压力扩散角,加大压缩层范围内地基的整体刚度,减少不均匀沉降,增加地基稳定性等作用,适用于各种类型的软土地基道路。③冲击压实。冲击压实法指的是使用振动的、恒定重量的冲击设备对路基进行施工,这种方法可以明显提升路基的承压能力,具有非常明显的生产和施工效率。④EPS材料填筑。EPS材料又被称为聚苯乙烯板块,它是采用聚苯乙烯树脂加入发泡剂,同时加热进行软化,产生气体,形成一种硬质闭孔结构的泡沫塑料。具有密度小、力学性能好的优点,在进行一定深度的换填后可有效减小路堤自重,降低地基附加应力,减少软土地基沉降量。EPS自立性强,竖向受压后产生侧向压力小,对高边坡的稳定十分有利,在斜坡地段修筑EPS路堤可有效防止滑坡产生。在进行EPS路基设计的过程中应保证EPS的施工基准面与当地的最高地下水位之间有最小安全距离,在施工基准面作好隔水层。然后进行排水砂层的施工,砂层同时起整平作用,以利于EPS的铺设。同时应设置好横向排水通道,并可考虑在边沟以下设置纵向排水盲沟。在EPS路基的边坡及混凝土顶板下设置防水土工布,避免EPS长期吸水造成自重的增加。如有洪水侵入或其他不测水流入,必须采取措施迅速排水。⑤泡沫混凝土填筑。泡沫混凝土是采用机械方式将发泡剂制作成泡沫,再将泡沫混入到水泥基浆以及外加剂和集料组成的混合料中,按一定比例混合搅拌均匀后,浇筑凝固成型的含有大量封闭气孔的轻质混凝土。其具有自身重量轻、压缩性低和施工便利的优点。泡沫混凝土的干体积密度一般为300~1800kg/m3。在使用该方法处理软土基的过程中,首先需要控制泡沫混凝土原材料的质量,通过调整水泥的种类、掺量和气泡含有率,泡沫混凝土的强度可调节。施工时进行现场上料、搅拌、发泡并通过泵送系统经输送管直接送至施工基面。泡沫混凝土多用于填高6m以下的软土地基路堤,最小填筑厚度不宜小于1m。当填筑厚度大于3m时,与常规填土路基间的纵向、横向衔接面宜设置台阶过渡,沿路基纵向台阶宽度不宜小于2m,沿路基横断面台阶宽度不宜小于1m,地基十分软弱时,应适当加大台阶宽度。泡沫混凝土埋置在土层中时,封闭土层厚度不宜小于1m,地表宜采用绿化保护措施。泡沫混凝土填筑物的基础底部应适当设置排水盲沟、排水垫层或泄水孔,以避免地下水引起的附加应力增加。泡沫混凝土填筑体顶部、底部及其他特殊部位宜设置钢丝网补强,填筑体长度超过15m时,应按5m~15m间距设置沉降变形缝。

(3)软土路基的深层处理方法。

对于厚度较大的饱和软土路基,应当使用深层的软土处理方法。首先需要进行的预处理手段是改善路基的排水条件,通常情况下,施工方可以使用加压抽气和抽水的措施来达到提高土体强度和加固地基的目的,常见的排水方式有真空预压、堆截预压等,但是需要注意的是,这种排水方法不适合在渗透性较低的土壤(如泥炭土质)中使用。①水泥搅拌桩加固。水泥搅拌桩加固是利用固化剂和土体之间的化学反应,对深层软土的强度进行改善。使用深层搅拌机械对道路软土层喷射和灌入水泥,与此同时,搅拌机不断进行上下搅拌,搅拌将加速水泥和土之间的水解反应,进而形成胶凝体并最终形成结构稳定的整体,这种胶凝体能有效提高结构的整体强度、承载力和稳定性。但是实际施工过程中,由于土体搅拌不充分,桩体设计不合理等原因,深层搅拌法经常出现搅拌不均匀,受力不合理以及浆液上冒的现象,其中土体搅拌不均匀会导致桩体的强度减弱,桩径如果不能根据地基应力状态进行合理的桩形设计,同样也不能保证桩身的强度。而施工过程中,如果在土壤压力、孔隙水压力和喷浆压力的共同作用下,现场出现水泥浆液体沿钻杆上冒至地面的现象,会导致桩身上部水泥含量过高,这些质量问题的出现对水泥搅拌桩构成了极大的危害。目前有效的解决途径是使用钉形双向水泥土搅拌桩进行施工,这种设备具有双向搅拌的特点,阻断了水泥浆上冒途径,其搅拌叶片可以在地面以下的任意深度处伸缩,生成上下不同截面的桩身,因此特别适用于深层搅拌改善软土基结构的施工场合。②薄壁筒桩加固。薄壁筒桩是软土路基深层处理的另一种常见方法,该方法采用自动排土振动灌注而成,类似于沉管灌注桩技术,因此施工工艺简单,质量也较容易得到控制。薄壁筒桩的直径可以大于1m,并且可以通过放置钢筋笼的办法增加路基的水平极限承载力,从而可以充分发挥大直径桩基稳定性和强度高的特点,具有挤土效应小、单桩承载力高、可以连续灌注的优点,这种方式同时也适用于软粘土、砂砾土及风化严重的岩层的施工,具有良好的普及效应。

3软土路基的施工质量控制

(1)原材料的质量管控。

施工原材料供应商应提供相关资质证明和质检报告,供应商对进场的原材料承担所有质量责任,项目监理和施工方对来样的材料需做取样处理并进行相关实验。此外,原材料进场后,施工单位应设立专职的看管人员,进行统一的堆料场地规划,并做好标示和检验状态等相关信息。

(2)施工过程的质量控制。

监理和施工单位应严格按照上道工序不合格或未验收则停止下道工序施工的原则对施工过程的质量进行把控。此外,工程中的人、机、料、方法等因素也将纳入全面监督范围之内,全面强化质量体系建设。

(3)施工关键工序的质量控制。

不同的软土基处理方案,其施工中的关键工序也不一样。施工前应列出关键工序控制点,明确关键工序的质量控制措施。

4结语

综上所述,我国在公路建设过程中对软土路基的处理方法积累了大量的宝贵经验。针对具体的工程项目,要结合项目实际情况,从环境、工期、造价等方面进行对比,找出科学合理、经济适用的软土路基处理方法和措施。尽量达到较少的路基沉降量,提高路基的稳定性和强度的目的。

作者:李治潼 单位:绵阳市川交公路规划勘察设计有限公司