王益鋒
浙江交工國際工程有限公司,浙江 杭州 310000
(1)含水量較高,孔隙較大。按照實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,軟土自身含水量一般處于35%~80%,孔隙比值為1~2。
(2)抗剪強度較低。按照土工試驗實際結果分析,我國軟土天然不排水抗剪強度通常不超過20kPa,其實際變化范圍一般控制在5~25kPa;固結不排水剪內摩擦角處于12°~17°,正常固結軟土層不排水抗剪強度,與地表深度成正相關,加速軟土層固結速率,是進一步改善軟土強度特性核心舉措。
(3)壓縮性較高。通常正常固結軟土壓縮系數(shù)約為α1-2=0.5~1.5MPa-1,最大可高達α1-2=4.5MPa-1,壓縮指數(shù)約為0.35~0.75。
(4)滲透性較小。軟土自身滲透系數(shù)一般為1×10-6~1×10-8cm/s。
(5)自身流變性較強。受外界載荷的影響,軟土承受剪應力作用形成緩慢剪切力,并增加抗剪強度衰減風險,主固結沉降完畢之后,還可能持續(xù)性產生第二次固結,各類軟土地基相關指標[1]如表1所示。
表1 各類軟土地基相關指標
碾壓與夯實作為地基加固最直接、最常用的處理方式之一,通過對其系統(tǒng)性處理,可進一步促使填土或地基表層疏松土孔隙體積減小,密實度提高,進而降低土的壓縮性,保證其自身抗剪強度和承載力滿足相關要求?,F(xiàn)階段,我國公路工程中常用機械碾壓、振動壓實、重錘夯實及強夯法等進行軟土路基施工。
(1)機械碾壓法。機械碾壓法主要是應用壓路機、平碾、振動碾等機械達成地基土壓實目標,一般針對公路軟土路基中土質為黏性土,每層鋪土厚度控制在200~300mm,最終保證碾壓效果以壓實能量、最佳含水量為準,壓實系數(shù)與多個因素密切相關,與最大干密度成反比,與施工中控制土的干密度成正相關,一般將其控制在0.94~0.97。
(2)重錘夯實法。重錘夯實法主要是利用起重機械將夯錘提升至一定高度,一般高度應控制在2.5~4.5m,之后保證錘做自由落下動作,并循環(huán)重復性實施該動作,持續(xù)性夯實以此達成地基加固目標。錘重量通常需超過15kN,通過持續(xù)性夯實之后,地基表層土體密度會不斷呈上升態(tài)勢,進而保證公路路基承載力滿足施工需求。針對濕陷性黃土,重錘夯實可減少表層土的濕陷性;雜填土可減少其不均勻性。
(3)強夯法。強夯法應用基本原理是利用起重機械將80~300kN的夯錘將其起吊至一定高度之后,促使其自動下落,對地基土產生較大的沖擊,促使地基土形成較強的振動和較高的動應力,將夯實面以下一定深度土層夯實,進而保證地基實際承載力和土體自身結構穩(wěn)固性[2]。
換土墊層處理方式適用于淤泥、淤泥質土、濕陷性黃土等,其處理深度建議不超過3m,具有良好的經濟性。該處理方式的核心目的在于有效提高地基承載力同時,減少地基實際沉降量,加速軟弱土層排水固結等,該處理舉措優(yōu)勢在于取材較為便捷,施工簡易,無須使用特殊的機械設備,不僅可有效提高施工效率,還可降低整體項目造價。
現(xiàn)階段公路軟土地基處理過程中,應系統(tǒng)考量經濟實用、施工簡易的方式,排水固結作為首選方式之一,其主要是在軟土地基增設相應的排水體,有效改善原有地基邊界條件,一般正常處理過程中,袋裝砂井和塑料排水板聯(lián)合含砂墊層,最終達成上述目標。此軟基處理方式范圍廣泛,應用具有一定的成熟性,施工設備簡易,成本費用支出較低。排水固結法應用原理是軟基受外界載荷作用下,土體中孔隙水持續(xù)性排出,進而減少孔隙體積,地基出現(xiàn)一系列形變固結,地基強度予以保證。此方式應用過程中,需實施一定的預壓載荷,且耗損預壓時間較長,針對施工周期時間緊迫、缺乏壓載條件項目無法應用。降水預壓示意圖如圖1所示。
圖1 降水預壓示意圖
振密擠密為處理軟基的重要方式之一,其主要包含以下施工內容。首先,振沖擠密。振沖法主要是利用相應的工具,如振沖器,其與混凝土振搗器較為相似,直徑通常為0.2~0.45m,長度控制在2~5m,利用振沖器可形成水平向振動力,并將其作用于周圍土體,同時從端部及側部進行射水和補給水,其振沖施工過程如圖2所示。其次,砂樁。此加固方式主要是指依托水沖、振動等方式,在軟弱地基中成孔后將砂擠入土中,最終產生直徑較大的密實砂樁加固方式。此種加固方式在粉土、黏性土等地基中具有良好的應用成效。
圖2 振沖施工過程示意圖
(1)振沖置換。振沖置換法主要是應用振沖器或沉樁機,在處于軟弱的黏土地基中進行成孔,并按照一定批次將碎石等材料填入,最終形成完整的樁體。樁體和原有黏性土形成完整的復合地基,進而增強地基實際承載力,減少壓縮性。碎石樁最終實際承載力與周圍軟土對其自身形成作用力,若軟土過于軟弱,對其產生的作用力不佳。此方式針對不排水抗剪強度超過20kPa的黏性土、粉土等地基。
(2)深層攪拌。深層攪拌法屬于一類化學加固方式,其主要通過專用機械,沿深度將固化劑與地基土強制進行攪拌,充分發(fā)揮固化劑自身價值,促使其與地基土間形成一系列物理、化學反應,進而保證地基土固結成為完整的復合型樁體,保證軟土路基實際承載力滿足要求。此方式適用條件不一,當天然含水量不超過30%時,可選用噴漿法;地基自然含水量超過30%時,可選取噴粉法。
(3)高壓噴射注漿。高壓噴射注漿主要是應用高壓射流技術,將化學漿液噴射于地面,將原有地基破壞,促使土體與化學漿液充分融合,最終形成加固體,最終達成處理軟弱地基方式。一般依照注漿噴射形式不一,可將其劃分為多種形式,如旋轉噴射注漿、定向噴射注漿等[3]。
為保證軟土路基施工質量可靠性,可采取以下質量控制措施。
(1)全方位認知軟基處理狀況。軟基處理針對技術選取正確性要求較高,應按照施工現(xiàn)場實際狀況,以合理方式把控工藝,全方位確保施工質量達標。管理人員應全方位掌握各方式基本特征,選取合適的檢測方式,保證施工質量可靠,立足管理層面嚴控各施工環(huán)節(jié)。
(2)建立完善的管理制度。公路工程建設水平較高,工藝與機械升級頻率較高,對現(xiàn)場施工管理水平要求較高。此環(huán)境背景下,軟土路基施工中應建立完善的管理制度,為全施工周期建設質量管控為導向,保證施工質量達標。
(3)加強現(xiàn)場監(jiān)督及檢查。施工單位應積極成立現(xiàn)場管理小組,按照工程實際狀況,分配相關工作質管理人員,全面貫徹相關責任。
公路作為我國基礎設施構成,其施工質量與后續(xù)道路使用的安全性密切相關。路基作為公路核心承載結構,實際施工過程中難免會遇到軟土地基,為滿足施工標準,施工單位必須按照實際狀況,選取科學、合理的實施措施,增強路基結構承載力,保證施工質量達標。