市政道路工程软土地基处理技术措施研究
2019-02-17钟伟文
钟伟文
(福建鹏伟建设工程管理有限公司,福建 龙岩 366300)
0 前言
软土地基的含水量较大,具有稳定性弱、强度低、压缩性强等特征,易受外界因素影响,导致市政道路出现塌陷、崩裂等现象,加大工程施工难度,引发质量通病。就此,为保障施工质量,延长市政道路的使用寿命,施工单位需选择合理技术措施,提升软土地基的稳定性与强度。
1 市政道路工程软土地基处理技术措施
1.1 土质置换技术
土质置换技术是指利用强度较大的岩土材料与软土地基中的土体置换,提高软土地基的承载力,避免沉降。常用的土质置换技术包括换土垫层法与挤淤置换法。
在换土垫层法中,施工单位可将软土地基开挖至某一深度,选择压缩性地、强度大的材料,进行分层回填。该技术成功应用的关键在于垫层材料,常用灰土、砂石或碎石等材料。在选择多种垫层材料配合使用时,施工单位需合理设计不同垫层的厚度与宽度,避免垫层强度不足或向两侧挤出,影响软土地基施工。如果软土地基的深度低于3m,可直接挖出软土层,全部换填;如果软土地基深度大于3m,需在垫层下方配置竹笆,用作垫层材料的持力层,再进行换填。在软土地基处理中,换土垫层法的材料可获得性较强,施工效率高,适用于工期短、成本投入小的市政道路工程。
在挤淤置换法中,施工单位向软土地基中抛投片石,对淤泥造成挤压作用,使其转移到基底范围外,在施工区域地基中产生强度大的墩体,避免地基出现压缩变形问题。该方法适用于以大面积淤泥为主,或施工机械难以进入施工现场的软土地基中。施工单位需结合施工现场的淤泥稠度,选择相应粒径的片石,保障施工质量[1]。通常来说,稠度低的淤泥地基,选用的抛投片石粒径需低于30cm。抛投过程中,施工人员需从地基底部的中间开始,向前推进后,再沿着两侧抛投,确保淤泥向基底范围外移动。如果淤泥底部存在横坡,施工人员需按照从高到低的顺序抛投片石。抛投片石露出水面的高度需控制在50cm 内,并通过重型设备压实,压实后需铺设一层反滤层,再进行回填施工。
1.2 复合地基技术
复合地基技术是指利用固化材料制作的土桩,加固软土地基中软土,提高软土地基的强度,降低其含水量,避免软土地基出现压缩变形,加大地基承载力。根据固化材料的不同,复合地基技术被分为高压旋喷桩技术、碎石桩技术及水泥搅拌桩技术等。复合地基技术常用于淤泥或粘性土为主的软土地基处理中,具体施工原理如下:
第一,高压旋喷桩技术。在施工中,利用高压旋转喷嘴向软土地基中喷入水泥浆,通过土体和水泥浆的混合,形成加固体,提高软土地基的强度。该技术具有噪音低、施工便捷等优势,但易对环境造成污染,施工单位需在施工现场配置完善的废水、废浆处理系统,实现绿色施工。同时,由于高压旋喷桩施工的工艺指标较多,如孔位、孔径、孔深、开喷深度、喷射方向、喷射压力与水泥浆配比等,施工单位需在施工前选择与施工现场条件类似的区域,开展现场试验,明确各项施工参数,保障施工质量。
第二,碎石桩技术。在施工中,利用振冲器产生的水平方向振动,向软土地基部位进行冲刷,使其在振动下出现若干个小孔;再向小孔内填充碎石,通过振冲器的振动,提高石料的密实度,配合土壤的拥挤作用,产生振动咬合力,为软土地基提供支撑。对于以粉土或砂土为主的软土地基,碎石桩主要产生置换和挤密作用;对于以黏性土为主的软土地基,不仅产生置换作用,还可促进排水固结。
第三,水泥搅拌桩技术。在施工中,施工单位将水泥喷入软土地基的土层,并进行搅拌处理,使水泥与软土出现物化反应,硬结软土,提高软土地基的稳定性与强度。由于水泥搅拌桩利用水泥与软土的物理、化学反应实现软土固结,施工单位需在施工前进行软土地基土层的理化性质检测,如pH 值、地下水运动规律及有机质含量等,为施工提供全面参考资料[2]。
1.3 加筋技术
加筋法是指在软土地基中铺筑加筋材料,在土层中构建加筋垫层,提高软土地基的承载力与稳定性。常用的加筋材料为土工合成材料,如土工织物或土工格栅等,在软土地基中铺筑,可发挥加筋、隔离、排水、防护等作用。其中,加筋作用是指加筋材料可传递软土地基中的各类应力,如拉应力、扩散应力等,提高加筋材料和土体的摩擦力,避免土体出现侧向位移,提高稳定性。在市政道路工程软土地基处理中,施工单位常将加筋法与换土垫层法配合使用,在垫层的底部配置加筋材料,使软土地基内的土体、垫层和加筋材料产生较大摩擦,逐渐形成一个整体,用于分散软土地基的上部荷载,避免下沉或压缩变形等问题。通常来说,垫层厚度超过1m 时,需按照每0.5m 配置一层加筋材料的原则,开展施工,保障其加筋、隔离等作用的有效发挥。
2 市政道路工程软土地基处理案例分析
2.1 工程概况
本文以某园区的主干路为例,阐述软土地基处理要点。该市政道路的长度为2.8km,道路设计横断面总宽度为34m。道路的南线路段跨越鱼塘和虾池,土质以淤泥为主,属于软土地基,施工单位结合施工工期与现场状况,选择换土垫层法与加筋法配合的施工方案进行软土地基的处理。
2.2 软土地基处理要点
在该市政道路工程中,施工单位首先开展清表施工,对施工区域进行打坝、抽水与清淤处理,直至露出原状土,再铺筑两层竹笆与一层土工格栅,竹笆的宽度需大于坡脚2m;然后回填山皮土,厚度为60cm,铺筑一层土工格栅,以反包锚固方式,提升地基强度,再回填5%灰土,直至路面结构下方80cm 的位置;最后,回填碎石垫层,厚度为40cm,采用土工格栅反包2m,再回填8%石灰土,回填厚度为40cm,完成地基处理。在该施工流程中,各环节的要点如下:
第一,竹笆铺筑要点。施工单位选择新鲜、无破损或腐蚀现象的原材料,采用人工铺设方式,不同竹笆由细铁丝连接,要求不同竹笆的间距相同,且不同层的竹笆需相互垂直,避免竹笆出现侧向滑移,影响垫层质量。
第二,土工格栅铺筑要点。施工单位选择聚丙烯土工格栅,该材料的拉伸强度不低于30kN,延伸率低于13%。施工单位采取横向铺设方式,在铺设完成后立即使用上层填料覆盖,避免土工格栅在阳光曝晒下出现质量问题。相邻土工格栅间的交叠长度需超过15cm。
第三,山皮土回填要点。施工单位选择中风化强度以上的开山石料为原材料,粒径低于30cm,强度低于15MPa。在施工时,自卸车卸料后立即铺筑,粒径较大的碎石置于下部,用石屑与石渣填充结构空隙。在填筑厚度达到60cm 后,应用碾压机进行平碾压实处理。
第四,碎石垫层回填要点。碎石垫层选择洁净石料,不可含有泥土或树皮等杂物,粒径低于5cm,强度大于15MPa。施工单位选择分层压实施工方式,单层压实厚度控制在20cm。
第五,石灰土回填要点。石灰土选择Ⅱ级生石灰,由于施工所用石灰土配比要求5%和8%,施工单位在施工前进行配比试验,并利用拌合机处理石灰土原料,确保拌合质量符合要求后,再开展摊铺,保障施工质量[3]。
3 结论
综上所述,市政道路工程软土地基处理技术措施较多,施工单位需结合施工现场与工程要求合理选择。借鉴某市政工程的成功经验,施工单位在应用换土垫层技术时,需注重垫层材料的选择,并规范各垫层施工,保障软土地基处理质量,提高市政道路工程施工水平,促进其可持续发展。