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摘要:软弱地基具有透水性较小、压缩性较高以及强度较低的特点,这样的特点就决定了其成为道路桥梁施工中的瓶颈问题。因此,在道路桥梁的施工中,应该充分结合当地的地质条件,对软弱地基采取人工的方法加以改变。尽可能的减少其对道路桥梁质量的影响,保证交通运输的安全性。本文主要对道路桥梁施工中的软弱地基进行分析研究。
关键词:道路桥梁;软弱地基;处理措施
一、软弱地基概述
软弱地基的定义各专业技术部门都不尽相同,国内外也均无统一的结论。公路行业在交通部《公路工程名词术语》中定义软弱地基主要是由含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土,并解释淤泥为“在静水或缓慢的流水环境中沉积并含有机质的细粒土,其天然含水量大于液限,天然孔隙比大于1.5;当天然孔隙比小于1.5而大于1.0时成为淤泥质土”。《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》中定义软弱地基是滨海、湖沼、谷地河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。《铁路工程设计技术手册》中,对软弱地基的解释为:“软土是指在静水或缓慢的流水环境中沉积,经生物化学作用形成的饱和软弱粘性土。”。
道路和桥梁是我国经济发展过程中离不开的重要载体。无论是从事生产活动合适人民进行基本的生活,都离不开道路和桥梁。而地基又是道路和桥梁的重要基础,地基的稳定与否直接影响着道路和桥梁稳定与否,又会间接影响该区域内的物质交流和经济发展。因为各种其他方面的重要因素,在某些地区必须在软弱地基上进行施工,所以必须对软弱地基进行改善。改善的原则是,尽量使用天然地基。特殊情况下如果是淤泥质土,则应当充分利用其上层较为稳定的土层作为地基持力层。而如果淤泥质土的上层稳定层较为薄弱的话,在施工过程中应当充分小心,防止对淤泥质土造成影响;如果是其他的建筑垃圾或者是工业废料的话,如果其较为稳固,可以对其进行处理后作为地基使用。处理软弱地基的目的就是通过各种方法,改善地基软土的物理属性,提高其承载能力。
一般来说是改善其渗透性和沉降性。一般改善软基要达到的目标是减少膨胀土的胀缩性,提高其抗震性,控制其透水性,阻碍其变形性,提高整体土地的强度和稳定性。
二、道路桥梁施工中的软弱地基处理措施
2.1渣土桩法
渣土桩法是一种渣土桩与周围的地基土一起作用形成的复合地基,起到增加地基的强度和缩减地基变形的作用。主要的作用机理:(1)改善周围土的排水系统,加快孔隙水的排出,空隙压力迅速消散,沉降速度加快,土体很快变密实,土的强度快速提高;(2)通过重锤夯击,产生巨大冲击力,这种冲击力向周围扩散对周围土体产生侧向挤压作用,起到加固作用,在侧向挤压的同时,增强了孔隙水的压力,形成了超静孔隙水压力。(3)加固柱体本来具有较周围土体要强的强度,它起到的作用是双重的,软土固结时充当的是排水体,同时还是基础的渣土桩。
2.2粉煤灰应用法
粉煤灰的特点是:渗透性好,静力条件下的抗剪强度较高,容量体积小,低压缩性、容易与碱性物质(例如石灰)发生水化反应产生凝硬性。上述特点有很多方面改善软土地基本身一些不足的特性,所以用粉煤灰来进行软土地基的处理,比较具有实用性。粉煤灰的应用中二灰桩、粉煤灰固结桩、粉煤灰混凝土桩是主要的三种方法,对于深层的软土地基是通过每种桩与周围的土体形成复合地基达到加固的效果。
(1)二灰桩法
二灰桩法的两个主要作用是软土地基的挤密和置换作用。软基处理采用此方法大幅度的提高了地基承载力:相对天然地基的承载力,复合地基的承载力提高了140%左右;桩间土的承载力提高了46%左右。石灰—粉煤灰桩的主要成分为石灰,生石灰比重大,具体的配比是生石灰:粉煤灰=7:3~9:1。此方法的主要作用是挤密、胶凝和置换,其中挤密作用可分有膨胀挤密、脱水挤密、成孔挤密。
(2)粉煤灰固结桩
粉煤灰固结桩的优点是:成型可靠,形状可任意选择,工程造价较低,抗变形的能力强,处理后的桩体密实度高,整体改良的效果好等。粉煤灰固结桩的具体原理及操作为:先加入适当的水将石膏、水泥、粉煤灰一起混合,再在加压的条件下把混合物注入尼龙袋中,此过程会对周围的土体产生挤压力进而达到挤密的作用,必要的时候注浆管需要上下反复进行二次压浆。在此方法中尼龙袋起到了充当模板、过滤脱水等作用。灌注是个加压排水的过程,灰浆从尼龙袋微孔向外渗出时,水只能单向的向外渗,同时外面的水被隔离于袋外,最终尼龙袋内形成了坚固的桩体。
(3)粉煤灰混凝土桩
该处理方法粉煤灰为主要组成成份,除粉煤灰外还有碎石,中粗砂,水泥三种材料。用粉煤灰混凝土桩处理软土地基时,钻孔压浆工艺的施工必须满足一些要求:混凝土塌落度140~180mm;碎石的最大粒径3cm;中粗砂需占到组成成份35%~45%,中粗砂作为细骨料才可保证桩的强度同时可以节省费用。该方法形成复合地基的机理是通过铺设在其上的褥垫层把粉煤灰桩与桩间土相互联系一起,这样可以在较大范围内调节承载力提高的程度,同时还有造价低、最终沉降变形小的优点。掺入粉煤灰后的作用是使桩体后期强度明显得到提高。由于桩身自身的强度高,因此处理的软土地基承载力很大。
2.3高压旋喷注浆法
高压旋喷注浆法主要运用的是钻机设备,将注浆管钻进预定位置后,通过喷嘴以20MPa左右的高压流体(浆液或水)对土体进行冲切,形成水泥土增强体。高压旋喷注浆法有单管法、二重管法、三重管法。喷射浆液时通过旋转、提升以形成定喷、摆喷和旋喷等形式方法,最终形成复合地基,有提高地基承载力、减少沉降的作用,也常用它形成防渗帷幕。本方法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。当土中含有较多的大块石,或有机质含量较高时应通过试验确定其适用性。使用的主要材料:水泥。使用的主要机械设备:钻机、高压泵、泥浆泵、空气压缩机、注浆管、喷嘴、流量计、输浆管、制浆机等。
2.4碎石桩法
碎石桩法,主要是利用管桩设备产生水平振动并在高压水流基础上边振边冲,在软弱黏土中成孔后,再在孔内分批次填入碎石、砂砾等质地坚硬的材料并制成桩体,由碎石桩体和桩间土组成复合地基,以达到提高地基承载力、减少沉降量的目的,这种加固地基技术叫作振冲置换或碎石桩法。这种方法主要的作用是将部分软土置换成类似于钢筋混凝土的柱状结构,并且能够避免地下水位的影响,同时造价低廉,方便对路基沉降进行有效控制,在建设中应用较为广泛也逐渐被重视起来。
结束语:
对软弱地基采取必要的处理措施,能有效降低软弱地基对道路桥梁工程质量的危害,切实提高道路桥梁工程质量,延长道路桥梁使用寿命。施工单位要重视技术实力,对道路桥梁技术处理方式方法进行深入分析,能够在不同情况下采取切合实际的软弱地基处理方法,以更好地满足当前多变的地质环境的技术要求,不断提升工程质量,保证道路桥梁使用寿命和通行安全,促进交通事业的不断发展。
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