淺談軟土地基的加固措施
2015-07-27
引言
隨著我國基礎建設的飛速發(fā)展，高等級公路建設也得到了快速發(fā)展。由于公路軟土路基的存在，使得高等級公路達不到高速營運、行車安全、乘坐舒適、經(jīng)濟節(jié)省的使用要求，嚴重影響了經(jīng)濟和社會效益。在軟土路基處理過程中，如何保證結構安全、提高道路使用質(zhì)量，節(jié)約工程投資，將具有十分重要的意義。
一、軟土地基處理的必要性
軟土地基是指壓縮層主要由淤泥及淤泥質(zhì)土、吹填土、雜填土或其他高壓縮性土層組成的地基。我們認為，只要外荷加在土基上，就有可能出現(xiàn)過大的變形和強度不夠等現(xiàn)象，使建筑物(路基、橋涵等構造物)出現(xiàn)下沉、裂縫甚至破壞，這種地基都應視為軟土地基。軟土地基常會引起以下幾個大問題：（1）由于道路等級高，路堤填土高，引起路基的沉降，路堤的失穩(wěn)；（2）橋頭路堤和橋臺的沉降差，在高速行使下，引起跳車；（3）軟基沉降量超出施工后允許范圍；（4）軟基上結構物的沉降、涵管彎曲；（5）軟基上各類路面結構類型的設計與施工存在問題。
因此,在軟土地基上建造建筑物或是進行路基施工,都要求對軟地基進行處理。其處理的目的主要是改善地基土的工程性質(zhì),達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,提高其抗剪強度和抗液化能力,消除不利的影響。
二、軟土地基加固處理應考慮的因素
1、路基狀況
在路基加固中，軟土層淺而薄，常用簡單的表層處理法。重要的構造物基礎常用開挖換填法。若軟土層較厚，應使用其他方法配合表層處理法。夾有砂層且厚度較薄的軟土層，一般采用表層處理法、強夯法等方法，即使是5cm的砂層也是有效排水層，在土質(zhì)調(diào)查中不要遺漏。軟土層厚且無砂層的情況，因排水距離長，固結沉降需很長時間，強度也不增長。因此，沉降處理常用表層排水法。在淺層部位堆積有4m以上厚度砂層，以下為軟弱粘土層的情況。一般來說，穩(wěn)定不成問題，只需沉降處理，常用強夯法。
2、道路性質(zhì)
道路等級愈高，平整度愈重要，愈需要采取有效的沉降處理措施。等級較低時，可先鋪簡易路面，待沉降結束后，再鋪正式路面以節(jié)約資金。同時路堤的設計高度與寬度也是選擇處理方法時要考慮的重要因素。如采用換填法時，寬而低的路堤易發(fā)生局部破壞；反之窄而高的路堤，下面易被換填。路堤越寬越高，則地基產(chǎn)生壓力球的根部越深，而引起深處粘土層沉降。在設計高度大而穩(wěn)定有危險的情況下，采用強夯法將受到限制
3、施工環(huán)境
不同的施工環(huán)境選用的處理方法不同，經(jīng)濟性也不同。比如噪音、振動地基及地下水的變化和排出的泥水等，在選擇施工方法時必須考慮。同時在路堤高度較而地基特別軟弱的情況下，周圍地基經(jīng)常發(fā)生大的隆起或沉降。這樣，在路堤坡腳附近有民房和重要構造物時，應考慮以減小總沉降量且控制剪切變形的方法為主要措施。不能采用這類方法時，應考慮事先對可能受影響的構造物加以保護，否則應考慮以高架構造物代替路堤。
三、軟土地基加固措施
軟土由于具有含水量高、壓縮性大、透水性差和流變性強等工程特性，一般不能直接作為天然地基使用，需經(jīng)過加固處理以減小道路路基在荷載作用下引起的沉降或不均勻沉降。不同的措施是有其針對性的,有時需要采用綜合治理，軟土路基處理方法較多，分類也各有不同，常用的處理方法主要有：
1、塑料排水板
要在砂墊層完成后施工，由測量人員測量出需處理的范圍，用小竹簽定出每根排水板的具體位置，插板機對中調(diào)平，把排水板在鉆頭上安放好，開動打樁機錘打鉆桿，將塑料排水板送入設計深度，把鉆桿提上來，將地面上的塑料排水板截斷，并留有一定富余長度，在塑料排水板四周填砂后即完成本根排水板的施工。施工中一定要注意“回帶”現(xiàn)象，即雖然鉆頭打至設計深度，但提升鉆桿時，塑料排水板隨鉆桿提升而上升的現(xiàn)象，此時要采用在鉆頭用短鋼筋頭等辦法防止“回帶”現(xiàn)象。打設塑料排水板的設備有兩種：一種為履帶式打樁機，另一種為門架式插板機(帶導軌)。要求用能打入設計深度的靜力式或振動式設備，不可用錘擊式或水沖式。套管插入桿為扁平狀或圓形，內(nèi)徑應大于排水板的寬度，長度應大于排水板的設計長度，在打設中要保護排水板不被損壞。這種方法的優(yōu)點是：排水板是工廠生產(chǎn)的，質(zhì)量容易控制，成本較低；在施工過程中沒有排水孔斷面不均勻和受堵塞的情況；斷面小，對地基擾動??；打設機械輕，可用于較軟的地基。
2、砂井排水法
這種方法是在軟土層設置垂直排水井，一般由中砂或粗砂構成，國內(nèi)也有用紙板的。方法是用下端裝有埋入式樁靴的鋼管打入土中，然后從上端灌入砂子，分層夯實，同時將管向上拔起，直至樁孔灌滿砂，形成砂井。在粘性土中也可先打入木樁，拔出樁后在孔中填砂夯實。根據(jù)施工方法的不同有打入式和振動式。打入式與振動式的區(qū)別在于砂井施打時用錘還是用振動器。砂井布置一般為等距離梅花形或正方形。砂井填料可選天然級配的中砂或粗砂，粒徑為0.3-lOmm，小于0.3mm部分應篩除，含泥量不應超過2%。
3、粉體噴射法
是通過特別的施工機械，用壓縮空氣把粉狀或粒狀的加固材料，通過和地基土強制的攪拌混合，使地基土和加固材料發(fā)生化學作用，在穩(wěn)定地基土的同時提高其強度。由空氣輸送的加固材料，向著通過攪拌葉片旋轉產(chǎn)生的空隙部位噴出，并隨著攪拌葉片的旋轉均勻散布在整個空隙軌跡面內(nèi)，進而和地基土攪拌并混合在一起，和加固材料分離后的空氣就沿著攪拌軸，由軸與土的縫隙處排出地面。根據(jù)土的性質(zhì)和加固目的，可以選擇石灰或水泥為加固材料，由于完全不使用水，能避免對環(huán)境的污染。
4、灰土擠密樁
當軟土地層含水量過大或過小時，可采用灰土擠密樁。含水率過大時，可往孔內(nèi)填干土粉或石灰粉，以吸去部分水分，或快速成孔澆灌或邊成孔邊下套管，或成孔后下套管；含水率過小時，應預先浸濕加固范圍內(nèi)土層，成孔順序應先外圈、后里圈并間隔進行。對已成孔應防止受水浸濕，且應當天回填夯實。為避免夯打造成縮頸堵塞，應打一孔填一孔。當樁孔較密、土質(zhì)松軟時，應采取間隔跳打夯實?？滋盍锨皯群淮蚩椎?-4錘；根據(jù)試驗測定的密實度要求，隨填隨夯，嚴格控制下料速度和夯擊次數(shù)；回填料應拌和均勻，并控制其含水量；每個孔填料用量應與計算用量基本符合；夯錘質(zhì)量不宜小于lOOkg；錘型以梨形或棗核形較合適，這有利于夯實邊緣土，不宜采用平頭夯錘，落距一般應大于2m；如果地下水位較高，應降低水位后再回填夯實。已出現(xiàn)疏松、斷裂或夾層的，應用洛陽鏟將其全部取出來，并按規(guī)定重新填夯灰土，達到設計要求。認真按操作規(guī)程施工，灰土要按配合比稱量，攪拌要均勻，干濕要適度。每次下灰厚度、數(shù)量、落錘高度、夯擊次數(shù)要按試驗規(guī)定做到前后一致，施工中嚴格按質(zhì)量評定標準進行抽樣檢驗。
結束語
軟基處理技術在公路施工中比較常見，軟基處理的方法也很多，軟土地基的處理質(zhì)量會直接影響到路基的基礎承載力，在道路工程軟土路基處理中，需要結合地基狀況、道路性質(zhì)、周邊環(huán)境等因素的實際情況，充分考慮各種處理技術的優(yōu)勢和缺陷，以保障施工的質(zhì)量。
