橋涵軟土地基處理方法及施工措施

朱宏濤

摘要:本文介紹了常用軟基處治方法和施工措施。

關(guān)鍵詞:橋涵;軟土;地基;處理

1軟土地基的基本概念

公路行業(yè)在交通部《公路工程名詞術(shù)語(yǔ)》( JTJ002-87)中定義軟土主要是由含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土,并解釋淤泥為“在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積并含有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒土,其天然含水量大于液限,天然空隙比大于1.5;當(dāng)天然空隙比小于1.5而大于1.0時(shí)成為淤泥質(zhì)土”。軟土地基有極大的危害性,如果不處理或處理不當(dāng),就會(huì)造成地基失穩(wěn),使構(gòu)造物沉降過(guò)大或不均勻沉降,對(duì)構(gòu)造物造成不同程度的破壞甚至徹底報(bào)廢。對(duì)于不同的工程而言,軟土地基的軟或硬都是相對(duì)的,與土質(zhì)和工程性質(zhì)分不開(kāi)的。設(shè)計(jì)者和施工者都不應(yīng)過(guò)分拘泥于軟土的定義,只要構(gòu)造物及其荷載在地基上可能出現(xiàn)有害、過(guò)大的變形與強(qiáng)度不足等問(wèn)題,都應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行沉降和穩(wěn)定驗(yàn)算,根據(jù)不同的工程性質(zhì)和要求,采取不同的處置辦法,特別是應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)勘查與鑒別,決不能僅憑土名確定處治方案。一般來(lái)講,在工程設(shè)計(jì)與施工中,首先是通過(guò)調(diào)查,訪問(wèn),查詢資料等方法初步判別軟土地基的位置和類(lèi)別,再通過(guò)目測(cè),載重試驗(yàn)估測(cè)軟弱程度,最后實(shí)地取樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn),比較軟土鑒別指標(biāo),確定軟土地基的類(lèi)型及軟弱程度,進(jìn)而根據(jù)工期,投資的要求,選擇合適的處理方案。施工中也經(jīng)常用貫入法測(cè)定其承載力,或者用碾壓設(shè)備使土基承重,觀察其沉陷情況進(jìn)行判斷。

2 軟土地基的處置方法及施工實(shí)踐中的心得

2.1 常用的軟基處治方法

軟土地基處理時(shí),如果是有機(jī)質(zhì)含量較高的泥炭、泥沼,工程處理較容易,因?yàn)樗鼔嚎s性大,滲透性強(qiáng),受荷后能夠迅速固結(jié),一般采取拋石擠淤,排水板,換填,強(qiáng)夯等方法后,效果比較明顯;而對(duì)于淤泥質(zhì)粘土、亞粘土、亞沙土組成的軟基,就要根據(jù)不同的情況,采取相應(yīng)的辦法;而對(duì)于松散沙土、沖填土、雜填土、濕陷性黃土地基,雖然不屬于軟土范疇,也應(yīng)該按照軟土地基的處理方法進(jìn)行處理。

軟土地基的處理治方法有很多,特別是近年來(lái)新材料,新工藝不斷涌現(xiàn),但是不管何種處治方法,在方案選擇上要結(jié)合工程性質(zhì),工期和投資的要求;從技術(shù)角度,處治的結(jié)果都必須保證處治后的地基在強(qiáng)度和穩(wěn)定性滿足構(gòu)造物及其荷載的使用性能。

2.2 砂墊層法、置換填土法及井點(diǎn)降水的使用、拋石擠淤法

2.2.1 砂(礫)墊層

砂(礫)墊層適用于軟土層不厚,排水條件良好,且砂礫資源豐富、工期不緊的情況。砂(礫)墊層一般厚度為10-25CM,其基本原理是增加排水面,是軟土地基在構(gòu)造物荷載作用下加速排水固結(jié),提高軟土層強(qiáng)度,滿足穩(wěn)定性要求。砂礫墊層施工時(shí)應(yīng)選用潔凈中、粗砂,含泥量≤5%,筆者通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)5CM以下的天然級(jí)配砂礫排水固結(jié)效果很好,施工時(shí)要適當(dāng)灑水壓實(shí),基礎(chǔ)施工前要觀察砂礫表層,若表層濕潤(rùn)無(wú)松散即可進(jìn)行基礎(chǔ)施工。

2.2.2 井點(diǎn)降水法

在地下水水位高的地區(qū),排水給施工造成了很大難度,我們經(jīng)過(guò)在福海至恰克爾圖公路工程和庫(kù)爾勒至尉犁縣公路工程的工程實(shí)踐比較不同的方法效果,認(rèn)為井點(diǎn)降水法是一種性價(jià)比較高的降水方法。對(duì)于降水深度大,土質(zhì)較差情況下,綜合比較井點(diǎn)降水法比集水坑法降水效果好,工期短,投資少;缺點(diǎn)是橋涵多,工期緊時(shí),要求的井點(diǎn)設(shè)備多,相應(yīng)增大了投資。下面結(jié)合庫(kù)尉公路橋涵軟弱地基的處理方案作一介紹:庫(kù)爾勒至尉犁縣公路工程公路第二合同段地質(zhì)屬于濕陷性黃土,地下水位高,地面以下80-150CM即見(jiàn)地下水,該地質(zhì)范圍內(nèi),設(shè)計(jì)小橋涵7座,其中有一道3米涵洞由于初步設(shè)計(jì)時(shí),地質(zhì)勘查過(guò)粗,橋涵基礎(chǔ)埋深均在地面3米以下,而且無(wú)軟基處理方案。施工時(shí)軟基處理方案定為換填軟弱土,增設(shè)片石砼基礎(chǔ),根據(jù)該工程地質(zhì)特點(diǎn)和工期要求,我們采用了環(huán)形布置的單層輕型井點(diǎn)設(shè)備,抽水設(shè)備為單級(jí)離心泵,按距基坑地面開(kāi)挖線1.5米布置總長(zhǎng)46米的集水總管,總管采用直徑10cm的無(wú)縫鋼管連接而成;井點(diǎn)管采用24根6米長(zhǎng)、直徑3.8cm的無(wú)縫鋼管,井點(diǎn)管間距2米,地面以下埋深5米;井點(diǎn)管下端1.5m范圍按梅花型設(shè)置直徑1.5cm的濾孔,濾孔外圍裹銅絲細(xì)濾網(wǎng),細(xì)濾網(wǎng)外圍裹塑料紗布粗濾網(wǎng),粗濾網(wǎng)外用鐵絲綁扎,最外邊纏繞粗麻;抽水機(jī)采用離心泵、射流器、循環(huán)水箱組成。

井點(diǎn)降水法施工的基本工藝流程如圖:

施工準(zhǔn)備——安裝井點(diǎn)系統(tǒng)——抽水——挖基——基礎(chǔ)施工——井點(diǎn)系統(tǒng)拆除準(zhǔn)備工作包括地表清理,施工放線,井點(diǎn)設(shè)備檢查,水電檢查,排水溝設(shè)置,尤其是井點(diǎn)設(shè)備要認(rèn)真檢查各部件銜接處是否嚴(yán)密。安裝井點(diǎn)降水設(shè)備時(shí),先挖出井點(diǎn)溝槽,再敷設(shè)總管,然后利用井點(diǎn)管邊沖孔遍布設(shè)井點(diǎn)管,同時(shí)灌填經(jīng)1cm篩子篩分的干凈粗砂作為濾層;然后用彎頭將總管、各井點(diǎn)管連接,最后安裝抽水設(shè)備。接通水電后,試抽,檢查系統(tǒng)漏水、漏氣情況,重新調(diào)試設(shè)備直至完好。抽水應(yīng)該連續(xù),一氣呵成,抽水時(shí)要注意觀察周?chē)孛娴淖兓?出現(xiàn)情況及時(shí)調(diào)整抽水量;正常情況下,出水的規(guī)律為先大后小,先濁后清,抽出的水排放時(shí)盡量結(jié)合周?chē)呐潘到y(tǒng)。如果施工地點(diǎn)周?chē)兄匾ㄖ?為防止建筑物沉降,可在其附近設(shè)置回灌井點(diǎn)。抽水進(jìn)行過(guò)程中,應(yīng)經(jīng)常試挖基坑一點(diǎn),以確定水位下降程度,當(dāng)水位降至施工水位時(shí),調(diào)整抽水馬力,如果土質(zhì)好,應(yīng)采用機(jī)械化施工,盡快完成挖基工作?；A(chǔ)施工要快速,減少抽水時(shí)間,施工后馬上回填?；A(chǔ)施工后,可拆除井點(diǎn)系統(tǒng),拆除時(shí)防止接頭處損傷,拆除后的井點(diǎn)管濾管要馬上拆除清洗,不能用的濾網(wǎng)一定要更換,總管和井點(diǎn)管應(yīng)及時(shí)用清水沖洗。

經(jīng)過(guò)施工實(shí)踐,我們認(rèn)為只要工期安排得當(dāng),井點(diǎn)降水法是處理構(gòu)造物軟基挖方一種較好的施工方法,除了在工期和效益上的優(yōu)點(diǎn)外,水位降低后,可以獲得基礎(chǔ)施工較高的質(zhì)量。

2.2.3拋石擠淤

在拜城公路工程中有五公里的軟基,該軟土層較厚,呈流動(dòng)狀態(tài),排水困難,在修建涵洞地基處理時(shí)采用拋石擠淤法。擠淤施工用料采用不易風(fēng)化石料,片石尺寸以大于30CM為宜。拋投的順序延橋涵中軸線,由中間到兩邊,使淤泥向兩旁擠出。片石擠淤穩(wěn)定后,要鋪設(shè)一層砂礫反濾層,再進(jìn)行基礎(chǔ)施工。拋石擠淤法施工簡(jiǎn)單、迅速、方便,但施工地點(diǎn)最好料源豐富,同時(shí)施工時(shí)盡量按次序排布,防止由于拋石厚度不一致,形成不均勻持力層?？紤]到成本和料源時(shí),也經(jīng)常采用鋼渣代替片石擠淤。

結(jié)語(yǔ)

軟土地基的處理方法很多,總之,軟土地基處理的目的是增加地基穩(wěn)定性,減少施工后的不均勻沉陷,所以施工的技術(shù)人員必須意識(shí)到軟土地基的危害性,堅(jiān)決以數(shù)據(jù)說(shuō)話,認(rèn)真測(cè)定基底的承載力,并根據(jù)不同的地質(zhì)情況,不同的投資和工期要求,采用切實(shí)可行的處理方案,同時(shí)一定要采集橋涵施工后的沉降數(shù)據(jù),積累經(jīng)驗(yàn),為今后的施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。