中国集体经济

市政道路软土路基处理技术简析

作者:田长春 来源:中国集体经济 202022期 时间:2020-09-13

摘要:在当前背景下,市政工程受到了社会各界的广泛关注,一些高新技术也应用在其施工建设中。在其建设中软土路基属于关键,通过借助相应的技术,可避免其出现下沉现象。文章主...

  摘要:在当前背景下,市政工程受到了社会各界的广泛关注,一些高新技术也应用在其施工建设中。在其建设中软土路基属于关键,通过借助相应的技术,可避免其出现下沉现象。文章主要探讨的是市政道路软土路基的处理,从技术解析入手,接着阐述其可能引发的病害,分析技术总结其应用策略,文章所得结论仅供参考。

  关键词:市政工程;软土路基;常见病害;应用策略

  市政道路建设过程中,软土路基处理属于核心组成部分。通过借助各类先进的技术或专业的处理技术,可延长道路的使用寿命。通过分析可发现,一旦道路出现质量问題,将会影响其使用年限,同时损失道路建设中的经济效益。

  一、市政道路软土路基处理技术解析

  (一)概述

  软土路基常集中在沿海、多雨地区,主要的由黏土、淤泥、粉土构成,土质颗粒比较细微。这类路基土质松软、含水量较多、空隙较大、整体稳定性较差。我认为,软土路基可归集为永久/外部符合加载在路基上,出现大变形、强度破坏,使得道路影响范围内的建筑物出现异常(下沉、沉降)或其他破坏形式。

  (二)特点

  该处理技术具备较强的承载能力,应用的CFG桩长度可达20m,这类桩具备较好的侧阻力,可最大程度提升复合地基的承载力。同时,这类桩的可调节性比较大,针对天然地基过高的情况,若上部荷载较小,可选择短桩。就具体土层情况及其承载力要求,可选择长短桩交叉设置的方式。桩体的排水效果较好,在桩施工结束后就可形成一个较好的排水系统,主要是因为该桩应用期间,会将其中的砂土、饱和粉土去除,在成桩震动过程中,砂土会变成流体形态,这些土会产生液体压力,将其中的水通过孔隙排出,且在排出过程中不会影响桩体。

  二、市政道路软土路基处理不当引发的病害

  就实际情况而言,软土路基处理不当将会引发各类病害,这也是导致道路故障的主要原因。不仅如此,各类病害还会造成不良经济影响与不良社会影响。一般情况下,软土路基处理不当将会引发以下几种病害。

  (一)路基沉降

  路面长时间受到碾压、震动等,或长时间承受大荷载车辆通行,影响路基强度,导致其发生沉降。

  (二)路堤失稳

  施工阶段若处理不当,比如:土量使用超标、压实度不够等。洪水、地下水侵蚀、渗透等,会掏空路基内部,汽车荷载超过运行标准,造成路基失稳。

  (三)路面开裂

  一旦处理不当会影响道路强度,路基变形还会导致路面开裂。一旦降水会导致路面渗水,水进入到路基。在高温干旱天气,又会蒸发掉路基内的水分,路基成本收缩导致其开裂。

  三、市政道路软土路基处理技术

  通过工程实践可得知,目前有很多的软土路基处理技术。结合实际施工经验,在相关学者研究成果基础上,归纳总结该处理技术类型。

  (一)换填垫层法

  针对土层厚度不大的软弱土层,可将处理范围内的软弱土层全部移除,换填一些稳定性较好,强度较高的材料,这就是换填法/垫层法。换填后能够将路基压缩性降低,切实提升工程特性,降低道路沉降量。这类方法不宜应用在厚度过大的软弱土层,主要是因为换填处理产生的弃方、取土施工成本较大。该类方法最佳处理深度为2.0m~3.0m。该类技术处理之后成效明显,且施工工艺较为简单,但成本相对较高。按照材料可将其划分为干渣垫层、碎石垫层、灰土垫层、砂砾石垫层、粉煤灰垫层。

  (二)路基加固法

  在路基内埋入强度较高、韧性较大的土工复合物,或借助拉筋、受力杆件等方法加强土基自身的强度,以此增加地基抵抗变形沉降的能力。这类技术适合应用在软弱岩体、软弱土体的路堤中。由于土工复合物的种类较多,在排水固结、加筋补强作用上比较显著。该类技术的主要加固方法包括:树根桩法、土钉墙、加筋土路基、土层锚杆、土工聚合物。

  (三)抛石挤淤法

  该方法通过将直径在30cm以上的碎石从中间向两侧抛掷,将其固定在软土层中,并将其中的软质淤泥挤压出路基范围外,以此实现路基强度的提升。相比换填方式,这类加固技术的操作比较便捷,且施工成本较低,不会污染地基,可实现施工效率的提升,以此全面保障施工质量。实际应用过程中,抛尸高度与下沉深度属于核心问题,要着重考虑,这类技术主要应用在表层无硬壳的土体,多应用在软土厚度3.0m~4.0m中,多集中处理湖面地址或池面地址。

  (四)化学加固法

  在土体内注入水泥材料或其他化学材料后,其与土体会发生化学反应,吸收/挤出土中部分的水、空气会形成承载力较高的符合地基处理方法,这就是化学加固方法。该技术主要应用在砂土、粘土、粉土、粉质粘土层、一般填土、淤泥质粘土中,也可处理裂隙岩石体,或加强建筑物地基。该技术的重要特点为加固速度快,但造价较高,不适用在渗透系数较小的土层内,且施工工艺比较复杂,要借助专门的机械设备,且对材料掺入比例要求较高,机械设备运行参数调试难度较大。主要加固方法:水泥搅拌法、硅化法、注浆、粉喷法、旋喷法。

  (五)深层密实法

  通过夯实、震动及挤压处理,或在其中加入抗剪力强度较高的材料,以此振密/挤密深层的软弱土层,这类地基加固方式又称之为深层密实法。该技术主要应用在中厚层软土、或分布区域较广的软土加固中,加固深度为3.0m~30.0m。主要加固方式包括:砂石桩、旋喷桩法、强夯、石灰桩、振冲置换法、水泥桩、CFG桩等。

  (六)排水加固法

  在软土路基上加压,配合内部排水,可加速软土路基的排水速度,加速软土的固结速度,这就是排水加固方式。该技术适用在淤泥或淤泥质粘土、饱和粘性土地基中。在附加荷载下,软土地基会逐渐将孔隙内的水排出,减小孔隙比,产生固结变形。该技术的排水固结操作简单、便捷,施工环保,在其使用过程中课余其他技术搭配使用,能够发挥叠加协同的作用。这类技术仅适用在含水量较高的土质中,但处理周期较长,个别项目需要经历数年的处理周期,在路基施工前还需要进行二次处理,以此保障设计强度指标的合理性。该技术的主要加固方法包括:塑料排水法、堆载预压法、真空预压法、砂井法、降低地下水位法、袋装砂井法、电渗排水法。

  比如:若软土路基的含水量较大,且土质较好,则选择表层排水法进行处理。在道路路基填筑前,先在地表开挖沟槽,将地表水排除以此降低地基表层的含水量。为发挥沟槽的作用,可使用透水性较好的沙砾回填。水沟布置要综合考虑其与土质之间的情况,保障排水的畅通性。

  (七)注浆处理施工

  软土路基施工阶段,注浆施工方式应用范围较广。一般情况下,在软土路基加固技术施工阶段,注浆处理技术的应用,需要合理控制水泥浆与水灰比,一般控制在0.5:1.0。需要注意的是,就水灰比控制,需要基于设计要求基础上,综合考虑施工验收要求,以此保障软土地基加固技术施工的规范性与合理性。虽说在国家规定的比例上,增加水灰比可加速施工进程,但会影响软土地基加固质量。若水灰比低于国家标准值,将会影响地基稳定性,严重影响软土路基施工质量。

  四、市政道路软土路基处理技术应用策略

  (一)保障材料质量

  施工质量中,施工材料属于重要保障,工程团队在请施工前,需要合理选择供货商家,确保原材料购入的合理性与科学性。多选择信誉较好的厂家,就进货渠道严格监控,坚决抵制劣质材料进入施工现场,坚决防止一些劣质材料由人为因素投入到施工中。针对选定的材料,需要做好保管工作,避免天气原因影响材料。在日常工作中,要做好材料监管,及时进行路基检验。

  (二)换填法技术

  在对路基进行施工处理过程中,换填法技术应用较为广泛,这类技术能够巩固路基。软土路基内含有一些性质不稳定的软土,通过借助该技术更换软土,换填高性质稳定的硬土,改良土壤质量,以此改善道路性能。以此避免土质问题引发的路基破坏或道路沉淀,切实保障道路质量。

  (三)水泥搅拌桩技术

  同其他同类技术相比,该技术具备独特的性质,施工阶段该技术能够加固饱和软土路基,开展相应的处理,等水泥凝固之后就可达到最为坚固的效果,以此实现软土路基承载力的提升。这类技术在施工中的应用,需要借助特定的机械设备或水泥加工,设备在内搅拌,将搅拌好的水泥注入到软土中,依靠水泥与软土的反应,实现对路基加固的最终目的。该技术应用阶段,需要充分计算与校验搅拌樁所处的位置,细致开展调换工作。

  (四)夯实施工技术

  软土路基中的软土具备较强的分散性特点,会对道路使用产生不良影响,借助这类技术可有效改变这一现象。该技术主要是借助外力作用,对软弱部位的软土进行夯实处理,以此增强软土路基的密实度。这类技术本身的应用成本较低,施工操作简单,施工便捷,可有效预防软土路基沉降。

  五、工程案例

  以某工程为例,道路长度为5.7公里,设计城市快速公路,路面宽度为60.0m,双向10车道,其平面如图1所示。

  本工程地质主要由素填土、淤泥、中砂、填砂、吹填土、粉质粘土组成,原设计方案考虑选择水泥搅拌桩路基处理技术。在常规单向水泥搅拌桩试桩之后,出现了严重的冒浆现象,难以成桩,表明原设计方案不适用实际场地条件。结合专家组给出的意见,综合选择对比各项备用方案,最终选择双向水泥搅拌桩湿喷法处理本段路基,在实际应用取得了显著的效果,其工艺流程如下图2所示。

  其中(a)代表的是定位下沉;(b)代表的是深入到设计要求的深度;(c)代表队是喷浆、搅拌、提升;(d)代表的是重复搅拌下沉;(e)代表的是重复搅拌提升;(f)代表的是搅拌完成,加固成桩。

  该技术在应用过程中,可促使浆液始终集中在两组叶片之间,避免冒浆现象的出现;能够促进浆液充分融合,提升成桩质量;可抵消叶片搅拌时产生的相互剪应力,切实减小土地扰动程度。

  六、结语

  综上所述,市政工程开展阶段,通过依据路基特征、制定针对性策略,可切实发挥技术作用,明确该技术应用优势及不足之处,保障市政道路建设质量。相关人员要加强该技术研究,不断完善处理技术,推动我国公路建设事业的持续发展。

  参考文献:

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  [6]陈永照.市政道路软土路基处理技术浅析[J].价值工程,2019(28).

  (作者单位:西宁正华建设投资控股有限公司)

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