公路桥梁施工中软土地基施工技术分析
2018-01-24
(四川路桥盛通建筑工程有限公司, 四川 成都 610000)
1 引言
为促进我国经济社会发展及方便人们出行,现如今,我国对公路桥梁方面的建设投入越来越大,但由于我国领土面积广,地质条件差异大,公路桥梁建设施工项目在不同地基的施工方法存在差异,在软土地基上修建公路桥梁具有一定技术难度。软土地基是指那些呈软塑到流塑状态的软弱土层,主要是一些淤泥及淤泥质土。软土地基具有较高含水量、低渗透性、承载能力低、形变程度大等特点[1],而且软土地基的稳定情况还受到外界大气环境的影响。因此,为了保证施工质量、增长工程寿命,在施工过程中必须采用合适的技术手段,对软土地基进行有效处理,以防止出现地基下沉、地面开裂等问题。
2 软土地基对公路桥梁施工造成的影响
软土地基因其含水量高、渗透性低、承载能力低、形变程度大等特点,会对施工造成一定负面影响,因此,对工程项目采用的施工技术存在诸多要求,如未经恰当处理,在施工建设过程中就会出现很多问题。
(1)在软土地基上进行挖掘工作,会增大土层面压力造成土层松动,这样会使地基上的一些支撑装置发生滑动,也会对已建设完成的路面部分造成破坏,进而影响整个项目的稳定性,对施工进度和质量造成负面影响,在严重情况下极易出现公路桥梁施工危险现象。
(2)如果施工项目周围存在其他建筑物,若在建筑物四周进行挖掘工作,会对建筑物周边土质造成影响,极易导致建筑物发生倾斜,对施工人员及周围居民的生命财产安全造成威胁。
(3)软土地基固结速度慢且形变量较大,在公路桥梁的建设中,沥青和混凝土是施工所用的主要材料,但沥青和混凝的稳定性本就比较差,因此,若没有对软土地基进行有效处理,在路面内部极易出现硬化和开裂等现象,而且在重型车辆的反复行驶碾压下,路基也易挤进地基基层,地基被迫下沉,也会导致路面变形或出现裂痕。
(4)软土地基含水量较高且渗透性小,因此,若在较长时间的雨季阶段进行公路桥梁建设,会使公路桥梁长时间浸泡雨水中,雨水会侵蚀路面,使公路发生变形,最终影响工程质量。
因此,在公路桥梁项目建设过程中要对软土地基所引发的问题进行有效防范和处理。这就要求施工企业在施工前就要先做好勘察工作,对施工地点的地质情况进行全面了解,可根据地质条件差异对施工场进行合理划分,然后在不同区域根据实际情况制定合理的施工方案,从而保证公路桥梁建设项目的整体施工更加科学高效。
3 软土地基处理方法
通常情况下软土地基的压实度较低,这主要是因为软土地基中含水量较高。而地基压实度对公路桥梁建设的稳定性和耐用性具有重要影响,软土地基的低压实度不利于工程建设,因此,施工企业应采取先进的处理技术减少地基中的水分,进行科学高效施工。下面主要对工程实际中常用的几种软土地基施工技术进行介绍。
3.1 堆载预压法
一般在施工开始前,建设单位要对施工现场的路段进行预压处理,使软土地基得到有效加固,较为常用的预压方法为堆载预压法。堆载预压法是将大于或等于设计荷载的载物放置在预施工路段,使地基在压力作用下固结沉降,增大地基的强度,以减少地基在后续工序中的沉降。经过一段时间堆载预压处理,当强度指标达到设计需求值时再卸去荷载进行公路桥梁建设。该方法一般作为堆载的材料都是路堤填土,材料易得,成本较低,施工简单。但需要注意的是,宜采取分层分级的方法在不同的软土地基上施加荷载,以控制沉降速率,避免软土地基因过大负荷造成剪切破坏现象。
3.2 真空预压法
对于一些粘性较大的软土地基则可以选择使用真空预压法[2]。真空预压方法如图 1所示。在软土地基中需要安装一些垂直排水柱,砂井和纸板是当前最为普遍的垂直排水材料,这样可以快速提高排水速率,缩短排水时间。在地面表层需要铺设砂层,在砂层上面再加盖一层密不透气的塑料膜或橡胶布,以使软土地基表层与大气环境隔绝,再利用真空装置对埋设在砂层中的吸气管道进行抽气以排出膜内空气,在真空抽气的作用下膜内外将会产生较大的气压差,气压差会形成作用力加载于地基表面,再利用抽水泵将地基中的水分抽至集水槽中。该种方法不会对地基造成剪切破坏,相较于堆载预压法因没有堆载过程,不需要进行加载和卸荷,可以明显减少预压时间,而且所用设备及工艺简单,可以进行大面积施工。
图1 真空预压法简图
3 挖掘沟槽法
对于地表土质较好但水分较多的软土地基可以在正式施工前在地基表面开挖一定数量的沟槽,浅层地表水可以通过这些沟槽顺利排出,这种方法简单易行且成本较低,可有效较少软土地基中的水分,但需要注意的是,在施工过程中要在施工开始前向沟槽中回填一些透水性能较好且强度较大的材料,比如砂砾和碎石。
3.4 反压护道法
反压护道法也是一种常用的处理方法,该方法需要在施工路段两侧添加护道,以达到稳定路堤的目的。该方法应用的主要原理是通过加设护道起到抗滑作用,使产生的抗滑力矩能够平衡软土地基造成的滑动力矩。采用这种方法对软土地基进行处理不需要调控填土速率,可以利用机械设备较为快速地完成路基填筑作业,但是该方法具有用土量大、占地面积大等缺点。
3.5 置换土质法
要想加大软土地基强度,增大其载重能力,其实最直接的方法就是将一些承载能力强的土壤置换出那些不满足施工标准的软土。置换土质主要有爆炸法和人工挖掘法,但由于置换土质施工量很大,会极大延长施工工期,而且也会增加项目成本,因此,在我国软土地基上的公路桥梁施工建设中一般不会使用此种方法。但当施工范围较小,且软土层厚度较薄时,可以选择此种方法。可以挖出施工路段中软土地基表层,然后将一些机械强度较大的材料,如砂砾,换填到所挖除部位,并使填料层尽可能平整,以保证施工的正常进行,这种方法又称为砂垫法。在一般情况下,要将砂垫层厚度控制在20 cm 左右,砂垫层的施工材料需要选择清洁的粗砂,其中天然砂砾排水固结效果最好,而且要求砂砾含泥量小于5 %。
4 结束语
在软土地基上能否高质量顺利完成公路桥梁建设项目是对施工企业建造能力的一种考验。在软土地基上建设公路桥梁,应采取适当的处理技术增强软土地基的强度和承载力,以避免在一些问题的出现,进而保证施工进度、质量和人员安全。本文介绍了当前我国对软土地基的处理技术,希望能对施工单位在软土地基上施工建设公路桥梁有一定指导作用。
[1]徐小娟, 江君. 软土地基的特点与危害以及勘察处理方案[J]. 江西建材.2014(22)
[2]陈志刚. 公路桥梁软土地基施工工艺解析[J]. 城市理论研究(电子版).2013(20)
[3]金联群. 探讨公路桥梁工程软土地基施工处理工艺[J]. 城市建设. 2013(14)