浅谈道路桥梁工程中软土地基的施工处理措施

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

李杰

中国五冶集团有限公司 四川省成都市 610000

摘要

软土地基是指在一定的地质条件下,由于粘性土和粉砂质土等含水量较高、密度较低而具有一定压缩性的土层。这种地基会对道路桥梁建设施工质量造成影响,因此在进行道路桥梁工程施工过程中需要结合实际情况选择科学有效的处理方法来解决这一问题。本文首先分析了软土地基的特点及其对工程项目施工产生的危害,然后从整体角度出发探讨了软土地基施工处理技术应用,如静压排水固结法、真空预压法、强夯法、振冲法、堆载预压法、置换法以及复合地基法等,最后根据各处理方法的优劣势提出了对应措施,为提高我国道路桥梁工程建设施工质量提供参考。


关键词

道路桥梁工程;软土地基;施工处理

正文


引言

随着我国社会经济的快速发展,人们对生活环境有了更高的要求,交通运输作为城市发展和建设的重要组成部分,在社会生产生活中发挥着至关重要的作用。特别是公路、铁路等大型基础设施的不断增加,人们对交通出行提出更多需求。然而,受地质环境条件的影响,很多道路桥梁施工项目面临软土地基问题。软土地基是由天然软土层或人工堆填土形成,含水量高、密度低且强度差,其物理力学性质不符合设计规范要求,在施工过程中极易产生沉降变形问题,严重影响工程质量。因此,针对软土地基要采取相应的施工处理方法,保证工程质量,提高工作效率。

1工程概况

以某高速公路重点建设项目工程软土地基处理为例,该工程是一项跨江大桥工程,地处珠江三角洲地区,其路线总体走向为南北方向,从东往西横跨了东莞和广州两市,其中桥位中心点位于东莞市的麻涌镇境内,横跨珠江水道,东西走向长度约4km。该桥总宽为32m, 桥面宽度为31.5m, 共有20个桥墩,采用桩柱式桥墩结构设计,上部结构形式为连续梁,下部结构形式为钻孔桩基础。根据现场调查情况可知,在该桥所在的区域内存在着大量淤泥质土,最深处达17.6m。由于这些软土中含有丰富的孔隙和间隙水,所以,使得土质非常松软、密度较小,具有很大的含水量,通常会在自然条件下发生固结现象,当受到扰动后就会发生明显的沉降变形。另外,由于软土具有流动性,一旦外界环境发生变化就容易出现不均匀沉降现象,进而影响到道路桥梁的整体稳定性,甚至还会引起地面开裂以及塌陷等问题的出现。

为了保证施工质量,需要对上述软土地基进行处理,目前常见的施工处理方法主要包括换填法、强夯法以及挤密碎石桩这三种。具体而言:①换填法,即通过将软土挖除或者重新填埋来降低地 基承载力;②强夯法,即通过利用强夯设备对地基进行反复夯实来提高地基的承载力;③挤密石灰桩法,即通过设置混凝土管桩对地基进行加固。从实际应用效果来看,第一种方法虽然能够有效解决地基问题,但在施工效率方面并不理想,且成本投入较大,所以无法被广泛应用。第二种方法虽然可以满足施工要求,但需要耗费大量的时间,从而增加了施工成本,因此同样无法被广泛应用。第三种方法虽然能够加快施工进度,但却存在质量隐患,比如在施工过程中很难控制好挤密桩的质量,进而导致地基承载力不足的现象频繁出现。

2软土地基的特点与危害

在我国,软土地基主要分布于沿海地区、河漫滩和低缓的丘陵地带。软土含水量高、孔隙比较大,含水量大,孔隙比在1.0~1.9之间,饱和度一般大于95%,液限一般在35%~60%,塑限指数为13~30。通常把淤泥质土、软粘性土、湿陷性黄土地基总称为软土地基。软土地基的性质因地而异且不可预见性较大。

其中,在沿海地区出现的概率较大,因为该区域常年受海水侵蚀,土壤中的水分含量较高,因而形成了软土地基。这类地基的含水量一般都大于10%,而且密度较低,但是塑性指数却偏高,容易产生液化现象,强度较低。而在河漫滩和低缓的丘陵地带出现的软土地基,土质较为松软,且多为粘性土,与河流冲积物有关,其水分含量很高,但不会超过25%,并且砂粒含量也比较少。

当软土地基用作道路桥梁建设项目的基础时,就会对工程质量带来巨大的危害。如果采用天然地基承载力进行计算的话,会发现其地基承载力范围仅有30%~70%左右,因此需要采取相应措施来提高地基承载力。但如果不进行处理的话,就会导致建筑物出现下沉或倾斜等情况,影响到使用安全。同时,软土地基还会引起地下管道损坏,导致地基下沉,影响排水能力。此外,如果将软土地基作为路基填筑材料,也会引发严重的沉降问题。根据相关调查研究显示, 如果软土地基厚度达到2m以上,那么当上部荷载发生变化时,就会出现明显的沉降。当沉降超过4cm时,就会出现开裂甚至断裂的现象,从而引起路面塌陷、坑洞、沉降缝错位以及桥面下沉等,使道路无法正常通行。可见,软土地基对我国道路桥梁工程施工质量具有重大影响,需要积极开展软土地基施工处理工作。

3软土地基施工处理措施

随着科学技术的发展,越来越多的新技术及新方法都应用到软土地基的处理中。目前软土地基处理常用的方法有静压排水固结法真空预压法强夯法振冲法堆载预压法等方法。

(1)静压排水固结法:其主要特点是不需要任何辅助设备,只需在路基上开挖一定深度的基坑,然后将水泥土或碎石颗粒等材料混合搅拌后倒入其中。接着进行夯实处理,最后对地基进行排水固结处理就能达到预期效果。这种方法不仅可以降低软土地基的承载力,而且还具有操作简单、经济合理的特点。

(2)真空预压法:它适用于大面积软土层地基中。该方法利用真空泵不断抽取地基内空气,使其体积缩小,从而导致土体产生一定的压缩变形,从而提高地基承载力。由于此方法要求施工现场较为平整,所以对于地形起伏较大的地区并不适用。

(3)强夯法:此方法的优点在于施工工艺相对简单,并且成本较低,但同时也存在着质量难以保证,后期维护困难等缺点。因此,为了解决这些问题,必须要对施工环节进行严格控制,使施工质量得到保障。

(4)振冲法:此方法的优势在于施工速度快,并且能够有效处理含水量过高的土层,但是对于砂土和卵石层则不能使用。此外,此方法只能作为一种临时措施,无法从根本上消除软土地基。

5)堆载预压法:其实质就是利用重车持续碾压软土,从而达到加固地基的目的。通过这种方式不仅可以增强地基稳定性,而且还能改善地基变形情况。

4软土地基施工注意事项

在对软土地基进行处理时,应充分考虑其所处的地理环境和自然条件等因素,因地制宜地选择合适的处理方法。
    3.1 合理安排工期与顺序:由于软基处理是一项长期而复杂的系统工程,所以必须要做好科学规划,合理安排工期,做到先易后难,循序渐进,才能保证最终的施工效果。另外,在此过程中,一定要注意不同类型软地基的具体处理方法,尽量采取一种或几种相结合的处理措施,使工程顺利开展。

3.2 加强现场监管力度:为提高软土地基施工质量,监理部门应派专人对施工现场进行严格监督,及时发现并制止各种不规范行为,必要时还可组织人员进行全程旁站,以确保施工工序符合相关要求。
        3.3 重视填筑材料检测:在软土地基填筑前,需提前取样做试验,测试土样的力学指标,以此确定填料种类、级配、含水量及压实度等参数,再根据试验结果选择适宜的填料,确保路基填筑质量。

3.4 软土地基检测:在路基施工完成后,应及时进行沉降观测,若出现超量变形或裂缝现象,则需及时对软基进行再次处理。此外,在实施检测工作时,还应结合地质资料与钻探数据,全面掌握地基土层的分布状况,了解地基承载力及内部结构,从而为进一步分析病害成因提供有力依据。

3.5 完善竣工验收工作:在路基填筑完成后,监理人员还应联合建设、施工等各方,组成竣工验收小组,对路基进行细致检查,对存在问题及时提出整改意见,避免造成二次返工,切实保障道路通行安全。

5软土地基处理技术应用中存在的问题

(1)施工人员的综合素质有待提高。部分施工企业在对软土地基施工处理技术进行应用时,只是单纯地考虑到该技术可以降低成本、缩短工期等因素而忽略了施工质量和安全问题,使得在施工过程中出现不合格的现象。例如,在对软土地基进行处理时采用的是重锤夯实法,但是由于施工人员对其施工原理掌握不全面,致使在实际操作中未能严格按照要求实施,最终影响了地基稳定性,从而导致了道路桥梁的质量问题。

(2)设计方案的科学性较差。部分施工单位在开展道路桥梁工程施工之前并未充分了解当地的地质条件,而是根据以往经验制定相应的施工方案,这就容易造成施工项目与实际施工条件不符的情况发生,从而给后期工程的顺利开展带来隐患。

(3)机械设备的先进性不足。当前,我国多数施工企业仍处于手工作业阶段,不仅生产效率低下,而且很难保证产品的精度,从而无法满足现代化施工建设的需求。以软基处理技术为例:传统的静压固结法会消耗大量人力物力,并且在施工中需严格控制沉降变形值,否则将会对整个工程项目的质量造成影响;而真空预压法虽然可有效提升承载力,但却存在造价高的问题。因此,在分析研究不同地基处理方法优缺点的基础上,要从多角度选择适合施工现场的先 进机械设备,进而推动我国道路桥梁工程发展进程。

6软基处理质量控制措施

针对软基处理过程中的质量控制工作,施工单位要严格按照规范要求进行,并对整个施工过程 进行全过程控制。具体措施如下:

(1)在施工前应编制《软土地基处理方案》,且还要向相关部门上报审核通过后才能执行。此外,还需要根据工程实际情况,拟定出适合的施工计划和技术措施,以便提高工作效率。

(2)做好进场材料、设备的质量检测工作。如果发现不合格的材料,那么必须立即停止使用;若材料已经被使用,则要将其从现场清理干净,然后再重新购置符合标准的材料。
        (3)做好施工机械、施工人员的质量控制工作。比如对于施工机械而言,应先进行全面检查,如果存在问题的话,就需要更换新的;而对于施工人员而言,则需要建立健全管理制度,加强对他们的教育培训,促使他们能够明确各自的岗位职责,进而避免出现违规操作现象。此外,还应定期对施工机械、施工人员进行维护保养,确保其性能正常。

(4)做好施工测量及放线工作。在软土地基施工过程中,难免会出现一些边角区域,这就需要施工人员在放线时尽可能地做到准确无误。此外,还可以利用全站仪等先进仪器来辅助完成。另外,为了减少人为因素造成的影响,也可以在工地上设置几个固定点,方便随时测量。

(5)做好围堰、基坑排水处理工作。由于地下水的存在会导致软土含水量不断增加,此时如果没有有效的排出措施,就会使得地基发生沉降,严重影响到道路桥梁的安全性。所以,在施 工过程中必须要做好基坑排水工作,比如在开挖基坑之前先进行降水,然后再开挖基坑。

结束语

在道路桥梁工程施工过程中,由于施工区域内土质较为松软,因此会产生较大的沉降。这不仅 会降低道路桥梁整体质量,而且会对周围建筑物和环境造成影响。针对这种情况,应选择合理的施工处理方法,保证施工质量符合相关标准要求。本文重点分析了常见软土地基施工处理方法的应用优势及存在的问题,并结合具体工程实例对静压排水固结法、真空预压法、强夯法、 振冲法、堆载预压法、置换法以及复合地基法等进行了探讨。其中静压排水固结法是目前使用最为广泛、效果最好的处理方法之一,它能有效改善软土地基稳定性不足等问题。真空预压法也能够在很大程度上解决地基沉降问题,但需要注意设备的安装以及运行管理。强夯法处理效果显著,但适用范围有限;振冲法可用于软土层厚度不超过15m 的地基,但必须保证振动时 间符合规定。堆载预压法一般用于地基承载力大于20kPa且无地下水或地下水位较低的情况,置换法主要适用于加固深度小于8m的软土地基,而复合地基法则适用于各种类型的软土地基。

 

参考文献

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