淺談市政道路施工中軟基加固技術(shù)
2015-08-04
在市政道路建設(shè)中，不可避免地會(huì)遇到軟土基礎(chǔ)問題，為確保市政道路路基的穩(wěn)定性，目前常用的是軟基加固處理技術(shù)，而這勢必會(huì)對工程的質(zhì)量、工期和成本產(chǎn)生影響，為此，探索高效、低成本的軟基加固技術(shù)已成為巖土工程界迫切需要解決的問題
一、軟土地基的基本特征
1、含水量較高、孔隙比較大
軟土的水分程度高，因此土質(zhì)之間的縫隙很大，軟土的有機(jī)成分少并且主要由粘土粒和粉土粒組成，蒙脫石、高嶺石、伊利石是主要的粘土成分。該礦石的形態(tài)細(xì)小并且是薄片的形式，同時(shí)在表面還帶有負(fù)電荷，它會(huì)和周圍的水和空氣導(dǎo)電，變成極水分子，最后會(huì)吸在物體上，形成一個(gè)個(gè)的水珠，以其在不同的環(huán)境中沉積就會(huì)有不同的形態(tài)。
2、具有明顯的流變性
軟土在受力和受重的情況下，會(huì)因力量的作用，慢慢的變形，并被力量慢慢剪切，讓原有的抗剪切力量減弱，同時(shí)有可能在主體結(jié)構(gòu)坍塌之后再產(chǎn)生起次要結(jié)構(gòu)或輔助結(jié)構(gòu)的沉降。
3、低強(qiáng)度
根據(jù)軟土的性質(zhì)，軟土多半都是水分大的沉積土，自身的抗水抗壓力不到20kPa，有效范圍內(nèi)的摩擦角只有幾度甚至沒有。軟土土質(zhì)的抗壓能力和測試方法與它本身的排水條件有很大的關(guān)聯(lián)，要想增大軟土的抗壓強(qiáng)度指標(biāo)，就要采用固結(jié)快剪的方式，在軟土受力的情況下，假如軟土有完全的排水功能和抗壓力，那么它的土質(zhì)強(qiáng)度就能得到明顯的改善。
4、透水性差。軟土的滲透系數(shù)一般在1×10-6～1×10-8cm/s 之間，所以在荷載作用下固結(jié)速度很慢。當(dāng)?shù)鼗杏袡C(jī)質(zhì)含量較大時(shí)，土中可能產(chǎn)生氣泡，堵塞滲流通道而降低其滲透性。所以在軟土層上的建筑物基礎(chǔ)的沉降拖延很長時(shí)間才能穩(wěn)定，同樣在荷載作用下地基土的強(qiáng)度增長也是很緩慢的。
二、軟土地基的在市政道路工程的危害
1、地基抗剪強(qiáng)度不夠引起路堤側(cè)向整體滑動(dòng)，邊坡外側(cè)土體隆起；
2、人工構(gòu)造物與路堤銜接處產(chǎn)生差異沉降，引起跳車；
3、路堤的變形以及地下水位過高，將導(dǎo)致路面的破壞。因此，在軟土地基上進(jìn)行路基施工，都要求對軟土地基進(jìn)行處理。其處理的目的主要是改善地基土的工程性質(zhì)，達(dá)到滿足建筑物對地基穩(wěn)定和變形的要求，包括改善地基土的變形特性和滲透性，提高其抗剪強(qiáng)度和抗液化能力，消除其他不利的影響。
三、市政道路施工中軟基加固技術(shù)
1、表層處理法
表層處理法用于地表面極軟弱的情況。它是通過排水、敷設(shè)或增添材料等辦法提高地表強(qiáng)度, 防止地基局部剪切變形, 保證施工機(jī)械作業(yè), 同時(shí)盡可能把填土荷載均勻地分布于地基上。屬于這類處理方法的有: 表層排水法、砂墊層法、敷設(shè)材料法、添加劑法等等。
?。?）表層排水法。對土質(zhì)較好因含水量過大而導(dǎo)致的軟土地基, 在填土之前,地表面開挖溝槽, 排除地表水, 同時(shí)降低地基表層部分的含水率,以保障施工機(jī)械通行。為了使開挖出的溝槽在施工中達(dá)到盲溝的效果, 應(yīng)回填透水性好的砂礫或碎石。
?。?）砂墊層法。對于地基上部軟土層極薄且含水量大時(shí), 在軟土地基上敷墊厚0.5m-1.2m左右的砂墊層, 這樣可達(dá)到固結(jié)軟土層, 使砂墊層起到上部排水層作用; 同時(shí), 砂墊層又成為填土內(nèi)的地下排水層, 以降低填土內(nèi)的水位; 在進(jìn)行填土及地基處理施工時(shí), 為施工機(jī)械提供良好的通行條件。
?。?）敷墊材料法。對于地基土層不均勻, 可能發(fā)生局部不均勻沉降和側(cè)向變位, 可利用所敷墊材料的抗剪和拉抗力來增強(qiáng)施工機(jī)械的通行,均勻地支承填土荷載、減少地基局部沉降和側(cè)向變位, 以提高地基的支承能力。敷墊材料主要有化纖無紡布、土工布、玻璃纖維格柵等被廣泛采用。
?。?）添加劑法。對于表層為黏性土?xí)r, 在表層黏性土內(nèi)摻入添加劑, 改善地基的壓縮性能和強(qiáng)度特性, 以保證施工機(jī)械的行駛, 同時(shí)也可達(dá)到提高填土穩(wěn)定及固結(jié)的效果。添加材料通常使用的是生石灰、熟石灰和水泥。石灰類添加材料通過現(xiàn)場拌和或廠拌, 除了降低土壤含水量、產(chǎn)生團(tuán)粒效果外, 被固結(jié)的土隨著時(shí)間的推移會(huì)發(fā)生化學(xué)性固結(jié), 使黏土成分發(fā)生質(zhì)的變化, 從而促進(jìn)土體穩(wěn)定。
2、置換
置換是指用物理力學(xué)性質(zhì)較好的巖土材料置換天然地基中部分或全部軟弱土體，以形成雙層地基或復(fù)合地基，達(dá)到提高地基承載力、減少沉降的目的。加固原理主要屬于置換軟弱地基的處理方法有：換填墊層法、擠淤置換法、強(qiáng)夯置換法、等地基處理方法。
?。?） 換填墊層法
換填墊層法，即將基地下一定深度范圍的濕軟土層挖去，換以強(qiáng)度較大的砂，碎（礫）石、灰土或素土，無侵蝕性的土類，并予以夯實(shí)。換填材料的不同，其應(yīng)力分布雖有所差異，但其極限承載力比較接近，而且沉降特點(diǎn)亦基本相似，因此大致按砂墊層的計(jì)算方法。
砂墊層的作用，可以提高承載力，減少沉降量，加速軟弱土層的排水固結(jié)，防止凍脹，消除膨脹土的漲縮作用，亦可處理暗穴。砂墊層的作用，因工程性質(zhì)有所不同，對路基而言，主要是排水固結(jié)，素土（或灰土）的墊層，可以消除濕陷性黃土3.0m 深度范圍內(nèi)的濕陷性。
?。?） 擠淤置換法
通過拋石或夯擊回填碎石置換淤泥達(dá)到加固地基目的，也可采用爆破擠淤置換。
（3）強(qiáng)夯置換法
采用邊填碎石邊強(qiáng)夯的方法在地基中形成碎石墩體，由碎石墩、墩間土以及碎石墊層形成復(fù)合地基，以提高承載力，減小沉降。
3、水泥攪拌樁加固技術(shù)
水泥土攪拌樁技術(shù)適用于加固飽和軟土地基，它的原理將水泥作為固化劑通過特制的攪拌機(jī)械，在地基深處將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌產(chǎn)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)而形成一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基來提高承載力和增大變形模量。其具體施工方法有：首先，放好攪拌樁樁位，移動(dòng)攪拌樁機(jī)到達(dá)指定樁位，對中、調(diào)平（用水準(zhǔn)儀調(diào)平），采用經(jīng)緯儀或吊線錘雙向控制導(dǎo)向架垂直度（垂直度小于1.0%樁長）；其次，在攪拌機(jī)預(yù)攪下沉的同時(shí)，后臺拌制水泥漿液，在壓漿前將漿液放入集料斗中。選用普通硅酸水泥拌制漿液，水灰比控制在0.45～0.50 之間，按照設(shè)計(jì)要求每米深層攪拌樁水泥用量不少于50 kg；啟動(dòng)深層攪拌樁機(jī)轉(zhuǎn)盤，待攪拌頭轉(zhuǎn)速正常后，方可使鉆桿沿導(dǎo)向架邊下沉邊攪拌，下沉速度可通過檔位調(diào)控，工作電流不應(yīng)大于額定值；啟動(dòng)深層攪拌樁機(jī)轉(zhuǎn)盤，待攪拌頭轉(zhuǎn)速正常后，方可使鉆桿沿導(dǎo)向架邊下沉邊攪拌，下沉速度可通過檔位調(diào)控，工作電流不應(yīng)大于額定值；下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，開啟灰漿泵，通過管路送漿至攪拌頭出漿口，出漿后啟動(dòng)攪拌樁機(jī)及拉緊鏈條裝置，按設(shè)計(jì)確定的提升速度（0.50～0.80 m/min）邊噴漿攪拌邊提升鉆桿，使?jié){液和土體充分拌和；攪拌鉆頭提升至樁頂以上500 mm高后，關(guān)閉灰漿泵，重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計(jì)深度，下沉速度按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行；下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，噴漿重復(fù)攪拌提升，一直提升至地面；最后，施工完一根樁后，移動(dòng)樁機(jī)至下一根樁位，重復(fù)以上步驟進(jìn)行下一根樁的施工。其主要特點(diǎn)：干燥的固化材料能吸收一部分軟土地基中的水分而達(dá)到更好的效果；固化材料在攪拌過程中能依靠軟土水分的黏性黏附到空隙內(nèi)部達(dá)到均勻分布，提高地基土強(qiáng)度的效果；固化材料主要是水泥、生石灰等來源廣泛的材料通過1∶1 的混合而成，其適應(yīng)性較廣，適合于大多數(shù)工程；且固化材料在取料到施工過程中能夠避免粉塵外溢，不會(huì)對環(huán)境造成污染。
