压载抛石挤淤法在城市道路软土路基浅层处理中的应用

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

王大业

中冶建工集团有限公司

摘要

压载抛石挤淤法属于新型湿地基地整治技艺,在近些年的基建项目中被普遍采纳。该项技术主要是分批将石料填入湿软土层中,利用石料本身的重量连同施加的外部负荷,促进土壤沉降与加固,从而提升土壤的承受力与稳定程度。研究内容开篇先就该法的作用机理提供了解说,并针对层状填充、外部负载影响及沉降观测等核心部分进行了深入阐释。随后研究深入阐述了该技术与常规的软土基础加固手段相比的诸多益处,包括施工周期的缩减、适用范围的拓展、成本消耗的下降以及环境保护的效果的增强等多个层面。通过深度分析数个实际工程案例,进一步验证了该技术在现场应用的显著效能,并突出提出在软性土壤基础处理过程中,应特别关注地面沉降、载荷管理以及施工期间的监控。基于这些研究成果,提出了对压载抛石挤淤法进行完善和发展的未来方向,目的是为工程施工的实际操作提供科学依据和技术参谋。


关键词

软土路基;浅层处理;压载抛石挤淤法;沉降监测;施工工艺

正文


1 引言

在许多工程建设现场,软土层的出现几乎是不可避免的情形,尤其在交通设施、水利项目及城镇基础设施建设等多个方面尤为常见。软土因其较高的压缩率和较低的承载能力而频频导致建设项目中遇到挑战。虽然像堆载预压法、深层搅拌法这样的传统软土改良技术已广泛应用,它们在施工期限、费用以及适用性方面仍有着其固有的限制。鉴于此,探索并发展性能优越、成本效益高且适用性广的软土改良新技术,已然成为土木工程学科中的一个紧迫研究议题。压载抛石挤淤法作为一项新兴的施工方法,借由放置石块并施加额外负荷,有效增强了软土地基的承受能力,减少了工程建设的时长,同时也缩小了对周围环境的负面效应。这一技术由于其独到的益处,特别是在水域深厚、软土层较为厚实的场所,表现出极大的适应性。它的简便、低成本和高效率之特点,促使其在近些年得到了日益增长的应用实践。研究意在通过综合性分析压载抛石挤淤法的工作原理和优点,并通过实际案例探讨其在软基处理领域的应用前景,同时为技术的持续改良和发展提供理论基础和支持。

2 压载抛石挤淤法的原理与优势

2.1 压载抛石挤淤法的基本原理

2.1.1 分层抛填

分层抛填技术在压载抛石挤淤法中扮演着至关重要的角色。这项工艺采取逐级在软土表面铺设砾石,形成牢固的压实层,以此提升道路基底的承载力。常规操作中,每层砾石的高度都被严格把控在5060厘米范围内,这样的分层手法有助于确保砾石在软质土壤中均衡分布,避免由于层高过厚所导致的结构沉降不匀的问题。同时针对软土的独特性质,每层使用的砾石的重量和粒度也需要细致选择,确保它们有足够分量对软土产生有效的压实效果。通过分层填充,压载抛石挤淤法能够逐步将软土层中的水分和气体排出,并借助石料的重量促使软土产生沉降,同时逐层提升土体的稳定性。

2.1.2 外部荷载作用

施加外部荷载是压载抛石挤淤法中的关键步骤之一。在道路施工等工程中,为了提高砂石路面与下面软弱土层的贴合度并促其更加稳固,会利用如压路机等重型设备对已摊铺的石料表层施加挤压或震动的作用。在整个工程操作过程中,多次重复此类作用,不仅能促进石料的合理沉降,而且还能加强石料与软土的紧密接合,确保它们的联结更为牢固。这种施力作用不但有效实现了石层的压实,也帮助软土层进行了固结,逼出了其中的水分和气体,降低了土层的空隙率,提升了土层的密实性。通过这样的外力施加,软土层的承载力和稳定性都得到了显著提高[1]

2.1.3 沉降监测与调整

沉降监测与调整在压载抛石挤淤法的执行过程中占据着至关重要的地位。通过不断监测地基的下沉情况,施工团队能够保证每一层填充石料的稳定性都达到设计的要求。为了准确监控沉降情况,建筑工地通常需要布置若干监测点,这些点要均等分布在基础各个部分,特别是那些软土较多、下沉较为明显的地段。利用这些监测工具,施工人员可实时跟踪各个点的下沉数据并与设计规范进行比较,此举有助于判断下沉是否符合预期标准。一旦监测到有区域的下沉超出预设限度或下沉展布不均匀,施工队伍可以马上介入,通过增添石料或调节施加在这些区域上的压力来纠正问题。

2.2 压载抛石挤淤法的优势

相较于传统软土处理方法,压载抛石挤淤法展现出显著的优势:

2.2.1 工期短

与传统的堆载预压法相比,压载抛石挤淤法在施工周期方面展现出了显著的优势,通常情况下,只需要几天到一周的时间就可以完成整个工程的竣工。这种方法的核心在于通过逐层抛填石料,并施加外力进行压实,从而能够迅速地提升软土层的承载能力。这种技术特别适合于那些对时间要求非常紧迫的工程项目,因为它能够有效地缩短施工时间,提高工程效率。

2.2.2 经济性强

压载抛石挤淤法是一种经济高效的施工技术,它主要利用片石作为填充材料。这种方法的成本相对较低,因为它不需要昂贵的材料,同时施工过程中所需的设备也相对简单,不需要复杂的机械装置。因此与堆载预压法等其他施工方法相比,压载抛石挤淤法的整体造价显著降低。此外这种方法在控制施工成本方面表现出色,尤其适合那些预算有限的工程项目。它不仅能够有效减少工程开支,还能在保证工程质量的前提下,加快施工进度,从而为项目节省更多的时间和资源。

2.2.3 适应性强

压载抛石挤淤法特别适用于厚度为35米的软土层,尤其在水位较低的区域效果显著。此项技术利用外界加载作用,提升了土壤沉降表现,对软质土层的完善展现出卓越的调适能力,同时显着增强了软土的支撑力。

据前文分析,利用压载抛石挤淤法施工,不论是在工期控制、费用投入还是施工的适应能力上,都明显展示了其突出的优越性,尤其对那些急需竣工的基础建设项目来说,极其适宜。而在地基土质较为松软、且厚度不大的市政道路建设领域,该技术更是彰显了其巨大的运用价值[2]

3 压载抛石挤淤法的施工工艺

3.1 施工准备

在启动压载抛石挤淤法压紧造土作业之前,开展细致而周到的筹备工作极为关键。首先,须要进行深入的地质调查工作,以准确掌握软土层的具体厚度、剪切承载力和水位等核心参数,目的是确保此项工艺与现场的土壤状况匹配。选料方面,常规的做法是挑选直径范围在0.31米的碎石,这样的材料能促进有效地实现压实和增强地基稳定性,并且避免因选用尺寸不当的石料导致施工上的麻烦。确保石料拥有较优的抗压能力,且在作业过程中能够与软土层达成良好贴合也是重要的材料选择标准。除此之外,在动工之前,必须先进行表面清理工作,将施工现场内的废弃物、树根和其他的障碍彻底清理干净,确保石子材料可以直接触及下方的软土,以便达到最优的排泥效能。

3.2 分层施工

在建设过程当中,石料需逐级投散,各层间隔的厚度要控制在五至六十公分。每级石料铺垫就绪后,应当运用重型压实机械进行压缩工序,确保石料能够深入软土并与其紧密结合。采取层层施工的做法,能有效避免因立即填料偏厚而引起的沉降不均问题。在每一层工序完成后,须通过监测沉降情况以评估该层工作的沉降效果能否达到设计要求,由此保障路基的稳固性与承受力。

3.3 沉降与稳定性监测

在施工过程当中,须设置专门的沉降观测点,进而对各个层次的沉降情况进行实时跟踪。通过分析这些观测数据,施工团队可以适时地调节投放的石料数量、压实作业的力度或是调整施工的步骤,以确保路基的沉降水平均衡并且达到设计标准。除此之外,这些监测数据还为评价路基稳定性和承载力提供了重要参考,保障道路基底在建成后能够持久稳固地承载交通压力[3]

4 工程实例分析

4.1 工程概况

位于福建省龙岩市新罗区的富溪连接线道路项目,包含两段长度分别为160米和170米的软土路基段,其软土层厚度介于34米。鉴于该项目的建设周期紧迫且预算有限,选择合适的路基处理方法时必须综合考量工期、成本及施工效果等多重因素。为确保施工进度并控制成本,项目管理方最终决定采用压载抛石挤淤法作为处理软土的技术方案。

该技术方案不仅满足了项目对工期的要求,而且能有效减少软土的沉降现象,并显著降低工程总体造价。鉴于软土层厚度较大,采用传统的软土处理方法如堆载预压法可能无法在限定时间内完成施工任务,而压载抛石挤淤法的快速施工特性使其成为该项目的理想选择[4]。因此项目的成功实施为类似工程提供了一个切实可行的软土处理方案。

4.2 计算与设计

在设计阶段,针对富溪连接线道路项目的软土路基,设计团队运用土力学分析及相应公式进行了计算,从而确定了所需抛石的高度与宽度。具体的计算公式如下:

其中,

经由代入上述参数进行精确计算,得出所需抛石高度为4.06米,以确保满足既定的沉降要求。计算结果揭示,所需求的石料高度能够有效地促进软土层的沉降,并形成稳定的持力层,进而为道路路基提供充分的承载力。该计算为施工提供了科学的依据,确保了施工方案的可行性和可靠性[5]

4.3 施工效果与监测

在施工过程中,项目方精心布置了12个沉降监测点,这些点位涵盖了路基中线及路肩两侧。这些监测点的作用在于实时记录路基的沉降状况,确保施工期间软土层的压实效果达到设计规范。施工结束后,对所有监测点的数据进行了详尽的汇总与分析。分析结果显示,12个沉降监测点的累计沉降量介于63.985.5毫米之间,这一结果完全满足城市支路一般路段的沉降标准,并且沉降量分布均匀,未发现任何异常沉降现象。

此外,为确保路基整体稳定性,项目方特别设置了八个边桩水平位移监测点。监测数据表明,边桩位移累计值介于6.715.3毫米之间,显著低于既定的警戒阈值,从而证明路基稳定性良好,未出现由施工活动引起的不均匀沉降或位移现象。

借助沉降与位移监测数据的反馈,施工团队得以及时调整施工方案,确保了工程的质量与安全。总体而言,压载抛石挤淤法在本项目中的应用已达到预期效果,证实了其在处理软土路基方面的有效性和经济性[6]

5 软土路基处理方法对比

全方位地审视压载抛石挤淤法的益处,研究对多个通用的软质土壤路基施工手段进行了细节对照,涵盖了施工期限、预算开支、操作复杂度和使用环境等诸多要素。经由这样的比较研究,可以更加清晰地认识各种方法的适用性及其各自的优缺点。

1 软土路基处理方法对比

处理方法

施工工期(天)

造价(万元/m

施工复杂度

适用条件

垫层法

57

0.45

适用于薄软土层、较小承载力要求

堆载预压法

180-210

0.22

适用于厚软土层,但工期较长

灰土换填法

57

0.17

对软土层较薄的情况有效

压载抛石挤淤法

35

0.25

适用于中厚软土层,尤其是水位较低地区

加筋路堤法

57

0.3

适用于要求较高的承载力及稳定性

经由比较分析所呈现的数据表格,可以清楚地发现,在若干方面,压载抛石挤淤法都展示出了其突出的优势。最为关键的是,在施工周期这一点上,它与堆载预压方法相比大大减少了所需时间,通常只需35天完成,极为适宜那些工期紧迫的项目。再来看成本问题,该技术不仅成本效益显著,而且施工操作的复杂程度相对较低。在比较加筋路堤和堆载预压方法时,可以发现压载抛石挤淤法的应用更加广泛,特别是在水位不高的中等厚度软土层的情况下成效卓著[7]。在软土层较薄的地区,它也能够快速有效地增强路基的承载力。所以,采用压载抛石挤淤法在施工周期、花费成本和施工方便性等方面较之其他工法显现出突出的优越性,尤其适用于中等规模城镇街道建设和紧急基坑救援等建筑工程。

6 结束语

综合评估结果显示,利用压载抛石挤淤法在增强软土地基方面展现出了较大的优越性。这项技术通过层层投放石料与外加荷载共同发挥作用,有效提高了软土层的载重能力和稳定性。与常规软土改良方法相较,压载抛石挤淤法策略在施工时间、适用范围、经济效益及环保效果等多个方面都具有较为显著的优点,尤其在软土厚度大、含水量高的地带,其实用性得到了极大的凸显。虽然情况如此,但在具体的实施过程当中,依旧应当注重对沉降指标的管控、合理分配负荷,以及对施工阶段的实时跟踪,确保治理成效的稳定可信。展望前景,随着科技的持续进步与革新,利用压载抛石挤淤法挤出泥浆以加固土质的技术预计将在更多建设项目中得到普遍运用。建议未来研究应更加深化该技术的优化手段,并考虑其与其他土壤改良手法的联合使用,旨在实现更为高效和环境友好的土壤固化效果。

参考文献

[1] 崔志波.抛石挤淤法在道路工程淤泥基础施工中的应用[J].交通世界,2021,(13):59-60.

[2] 郭旺军.抛石挤淤法在道路工程中的应用[J].建设科技,2017,(16):111-112.

[3] 周健业.整式抛石挤淤法在地基浅层处理中的应用技术[J].西部探矿工程,2012,24(08):198-200.

[4] 朱逢春 ,相树珍 ,徐书峰.抛石挤淤综合法及其在加固浅层淤泥质地基中的应用[J].治淮,2001,(06):28-30.

[5] 陈骥.压载抛石挤淤法在城市道路软土路基浅层处理中的应用[J].福建建材,2023,(08):86-89.

[6] 胡宗允,李晶晶.浅层软土路基处理方案研究[J].价值工程,2022,41(07):82-84.

[7] 范立民.公路施工中的软土路基处理技术分析[J].科学中国人,2016,(12):15.


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