談公路工程軟土地基處理的措施

杜文武

【摘 要】如果將公路工程軟土地基盡早處理能充分保證軟基沉降穩(wěn)定的時間，這樣能有效為工程的質(zhì)量提供保障，從而有效加快土方填筑施工的進(jìn)度。本文從以下兩個方面介紹軟土地基處理的方法：排水固結(jié)法、置換及拌入法。施工時可根據(jù)工程實(shí)際情況， 選擇切合可行的方法進(jìn)行軟土地基處理。

【關(guān)鍵詞】公路工程；軟土地基；處理措施

在我國公路建設(shè)過程中，往往會遇到諸如工程地質(zhì)不良的軟土地基問題。軟土地基主要具有以下特點(diǎn)：天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)慢等。軟土地基因這些特性給公路建設(shè)也帶來了不少麻煩，不僅增加了施工的難度而且嚴(yán)重影響了工程的質(zhì)量。若是在軟土地基上進(jìn)行公路修建則會很容易導(dǎo)致工程的質(zhì)量降低，還有可能會導(dǎo)致以下問題發(fā)生：地基抗剪強(qiáng)度不夠可能會造成路堤側(cè)向整體滑動，從而導(dǎo)致邊坡外側(cè)土體隆起。如果構(gòu)筑物與路堤銜接處產(chǎn)生沉降不僅會導(dǎo)致橋頭跳車及路面破壞等情況的發(fā)生，而且還會導(dǎo)致橫坡變緩，造成路面積水。由此看來，軟土地基處理作為公路建設(shè)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)對工程施工的質(zhì)量有著重要影響。進(jìn)行軟土基底處理不僅可以有效改善軟土地基的工程性質(zhì)還能有效滿足建筑物對地基穩(wěn)定和變形的要求，此外，對軟土地基進(jìn)行處理還有利于改善地基土的滲透性和變形特性，對于提高其抗剪強(qiáng)度和抗液化能力也有著重要作用。據(jù)此，本文從排水固結(jié)法和置換及拌入法這兩個方面著重探討了公路工程軟土地基處理的措施。

1.排水固結(jié)法

排水固結(jié)法主要可以解決穩(wěn)定問題和沉降問題，排水固結(jié)法通過有效增加地基土的抗剪強(qiáng)度來提高地基的穩(wěn)定性和承載力，因?yàn)楣肥菞l帶狀荷載，其受力面積在橫斷方面較小，施工時要特別注意其穩(wěn)定問題。排水固結(jié)法使地基在加載預(yù)壓期間進(jìn)行有效的沉降，使軟土地基在修筑路面之前都能完成沉降工作，這有利于路面在使用期間不會產(chǎn)生沉降問題，延長了公路的使用壽命。

排水系統(tǒng)的設(shè)置主要是在改變原有地基排水邊界條件的基礎(chǔ)上有效增加孔隙水排出的通道， 這樣就有效縮短了孔隙排水的距離。加壓系統(tǒng)是一種荷載，能起到固結(jié)的作用，能有效增加地基土的固結(jié)壓力，從而使地基產(chǎn)生固結(jié)。飽和軟粘土地基在荷載作用下有利于將孔隙中的水慢慢排出，慢慢減小孔隙體積從而使地基發(fā)生固結(jié)變形。此時，孔隙也會隨著超靜水壓力慢慢消散，這就使有效應(yīng)力逐漸得到了提高，從而使地基土的強(qiáng)度呈緩慢增長的趨勢。使土層發(fā)生固結(jié)的方式被稱為豎向排水固結(jié)。由固結(jié)理論可以得出：粘土固結(jié)所需的時間與排水距離的平方是緊密相關(guān)的，它們是成正比的關(guān)系，如果土層較厚則其固結(jié)的時間也較長，縮短土層固結(jié)時間的有效途徑就是增加土層的排水途徑、縮短排水距離。利用砂井、塑料排水板等豎向排水體就能有效提高土層固結(jié)的效率。

排水固結(jié)法對于加固軟粘土路基有著重要作用， 為有效保證排水固結(jié)法的效果應(yīng)從以下幾個方面入手： 首先將水平排水墊層鋪設(shè)好，其次將豎向排水體進(jìn)行有效設(shè)置， 最后進(jìn)行分層填筑路基施加固結(jié)壓力。施工人員在進(jìn)行塑料板施工的過程中，要特別注意塑料板濾水膜是否能有效保證排水通暢， 施工人員應(yīng)特別注意轉(zhuǎn)盤和打設(shè)工作的進(jìn)行以免破壞濾水膜， 濾水膜一旦受損則會很容易造成淤泥進(jìn)入板芯，這就會引起疏水孔被堵塞， 嚴(yán)重影響塑料板的排水效果。如果濾水板遭到損壞， 應(yīng)及時將濾水膜將破壞部分補(bǔ)好，待濾水膜補(bǔ)好后再進(jìn)行使用。為有效避免塑料板在提升的過程中斷開應(yīng)將塑料板牢固連接， 樁尖平端要與導(dǎo)管靴進(jìn)行有效配合， 這樣能有效避免錯縫等情況的發(fā)生， 這樣也起到了防止淤泥在打設(shè)過程中進(jìn)入導(dǎo)管的作用從而增大了對塑料板的阻力。施工人員在施工過程中要嚴(yán)格控制間距與深度，為有效減小板與導(dǎo)管阻力施工人員在施工的過程中最好采用濾水膜內(nèi)平搭接的方法， 應(yīng)將外部濾水膜重疊好，這樣能有效保證輸水通道的暢通無阻， 并且能保證足夠的搭接強(qiáng)度， 搭接長度應(yīng)大于20cm， 在進(jìn)行板頭的埋入工作時最好在當(dāng)天完成，這樣能有效避免排水通道阻塞，在排水板打好之后應(yīng)避免機(jī)械在砂墊層上通過， 這對于板頭的保護(hù)具有重要作用。當(dāng)排水系統(tǒng)完成之后就可以進(jìn)行下一步的工作，施工人員可以分層將路基進(jìn)行填筑， 施工人員對地基施加固結(jié)壓力，這時施工人員應(yīng)多多觀測地基的沉降變化，等到路基的填筑工作完成之后就可以開展施工工作了。

預(yù)壓法是在加壓系統(tǒng)中用填土等外荷載對地基進(jìn)行預(yù)壓的方式，這種方式通過增加總應(yīng)力能使孔隙水壓力有效消散從而增加有效應(yīng)力。

預(yù)壓法主要是通過增加外荷的方式來提高路基的壓實(shí)度的，此外，同時期地基內(nèi)部的抗剪強(qiáng)度不能小于其荷載產(chǎn)生的剪應(yīng)力，否則會造成路基不穩(wěn)定，地基被剪切損壞等情況的發(fā)生，這會給公路施工帶來極大的麻煩。因此，施工人員在使用預(yù)壓法進(jìn)行軟土地基處理的過程中應(yīng)使用勻速進(jìn)行加載，并對路基的沉降情況進(jìn)行及時有效的觀測，這樣能有效提高路基的穩(wěn)定性。真空預(yù)壓能使粘土層產(chǎn)生固結(jié)壓力，真空預(yù)壓是水位和電滲排水在總應(yīng)力不變的情況下增加有效應(yīng)力的方法，它是通過減小孔隙水壓力的方式來增加效應(yīng)力的，降低地下水位和電滲法特別適用于軟土地基的處理。砂井是在地基中設(shè)置豎向排水體的主要方法，由于袋裝砂有節(jié)省砂料， 連續(xù)性好，不致因地基變形而折斷以及施工方便的特點(diǎn)因而被廣泛用于我國的公路施工中。目前在豎向排水體中運(yùn)用得較多的是排水板，此種排水板帶有孔道在插入土中就形成了豎向排水通道，運(yùn)用排水板進(jìn)行施工的好處就是操作簡單便捷。塑料排水板的組成部分是芯板和濾膜，它不僅具有排水通暢的優(yōu)點(diǎn)而且還具有質(zhì)量高、耐性好以及強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。它的組成部分是芯板和濾膜，芯板兩面有間隔溝槽的板體，它可以由聚丙烯加工而成，或者使用或聚乙烯塑料加工而成。地基的有效排水需要過濾膜的滲透性好，過濾膜與粘性土接觸后滲透系數(shù)應(yīng)大于中粗砂， 從而保證排水溝槽的暢通。其中，塑料板發(fā)揮排水作用的關(guān)鍵問題是塑料排水溝槽斷面不因受土壓的作用而減小。

2.置換及拌入法

除了排水固結(jié)法外，還有一種有效處理軟基的方法是置換及拌入法，施工時使用這種方法的目的是提高原土的利用率，將軟基經(jīng)過有效的處理之后來承受相應(yīng)的外荷載。置換及拌入法通常使用的方法有脫水、壓密、固化、加筋等。深層攪拌法是置換拌入法的一種， 它主要用于對飽和軟粘土地基進(jìn)行加固，深層攪拌是通過深層攪拌機(jī)械進(jìn)行的，這種機(jī)械具有特殊性，它能在地基深處對軟土和固化劑進(jìn)行強(qiáng)制攪拌， 從而使固化劑和軟土產(chǎn)生物理反應(yīng)以及化學(xué)反應(yīng)，這樣就能使軟土硬結(jié)成優(yōu)質(zhì)地基，這種地基具有整體性、穩(wěn)定性的特點(diǎn)。水泥系深層攪拌能有效將水泥攪拌形成水泥土樁， 這種水泥樁樁徑0.5m， 長度在10-18m 左右，它能有效加固各種成因的飽和軟粘土。目前，我國有以下幾種土質(zhì)是使用深層攪拌法進(jìn)行加固的，如淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土以及亞粘土等。通常情況下，如果粘土礦物含有高嶺石、多水高嶺石、蒙脫石等，其軟土加固效果要更好一些。

粉噴樁的施工機(jī)械主要由以下幾個部分組成：鉆機(jī)、粉體發(fā)射器、空氣壓縮機(jī)以及攪拌鉆頭。鉆機(jī)作為粉體樁機(jī)械的重要組成部分對機(jī)械施工的效果有重要影響，將鉆機(jī)及桅桿架安裝在載體上可以有效提高運(yùn)輸?shù)男剩@頭的直徑一般為500mm，鉆頭的提升力較大，具有正向鉆進(jìn)， 反轉(zhuǎn)提升功能，并能有效實(shí)現(xiàn)機(jī)械均速提升，為工程質(zhì)量提供有效保證。粉體發(fā)射器能夠定時、定量為施工機(jī)械發(fā)送粉體材料， 粉體發(fā)射器作為加固軟土地基的施工機(jī)械中的關(guān)鍵設(shè)備對于樁體的質(zhì)量有著關(guān)鍵影響?？刂妻D(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速能有效控制粉體的輸出量，其主要的一個缺點(diǎn)就是受加固工程地質(zhì)條件和加固深度的控制。粉體噴射攪拌法是通過機(jī)械強(qiáng)制攪拌的方式將水泥攪拌成型， 因此，粉體噴射攪拌法不需要將所用空壓機(jī)的壓力設(shè)置較高，此外，空壓機(jī)的風(fēng)量也應(yīng)適當(dāng)調(diào)整，不宜過大。

換填法就是將一些穩(wěn)定性較好的土代替一些軟弱土質(zhì)，并將基礎(chǔ)地面以下不太深的軟弱土層挖去，公路施工中通常采用的是開挖換填天然砂礫，就是用挖掘機(jī)挖除地面不太深的影響地基穩(wěn)定的淤泥軟土，一般要將挖掘的深度控制到2米以內(nèi)，挖掘動作完成以后再用天然砂礫進(jìn)行填筑，一般所采用的施工方法是分層填筑、分層壓實(shí)、分層檢測壓實(shí)度。這能有效改變地基的承載力特性，對于抗變形和穩(wěn)定能力的提高也大有幫助。在進(jìn)行砂礫填換的過程中，為了有效保證填換的效果，施工時應(yīng)充分考慮換填的天然沙礫中石頭的粒徑、含量和級配，在進(jìn)行填換前，有必要對其進(jìn)行試驗(yàn)檢測，從而有效避免沉降問題的發(fā)生。

為了有效提高地基的加固效果，施工單位有必要事先對地基施工進(jìn)行設(shè)計，根據(jù)地基的實(shí)際情況設(shè)計出有效的施工方案，然后再根據(jù)設(shè)計方案的要求打試樁， 將施工中的各種參數(shù)確定下來。為了有效保證樁的質(zhì)量，施工人員在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制施工中的各種參數(shù)。在進(jìn)行粉噴樁施工的過程中， 如果因?yàn)榈乇韺佑矚ぬ《荒艹惺苁┕C(jī)械重量， 則需要在地表層上鋪填砂、礫石進(jìn)行墊層， 這樣有利于機(jī)械正常施工， 減少了鉆頭施工的困難。

3.結(jié)束語

軟土地基處理方法多種多樣，每一種處理方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，不同的土類需要使用不同的方法進(jìn)行處理。施工時必須根據(jù)工程的實(shí)際情況來選定施工方案，選擇一種技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工可行的方案，在對地基進(jìn)行處理的過程中既可以采用單一的地基處理方法，也可以采用綜合處理的方法。排水固結(jié)法與置換及拌入法各有優(yōu)劣，排水固結(jié)法通常情況下所需時間較長， 粉體噴射法則可以較快提高地基的強(qiáng)度， 一般在工期緊迫時常采用此種方法。為了有效提高地基的加固效果，施工時不僅要使用正確的處理方法還應(yīng)提高自身的施工技術(shù)。

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