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公路路桥施工中软土地基处理技术探究 【摘要】在我国高速公路建设的进程中,软土地基处理已经成为公路路桥施工中不可回避的难题。软土地基的处理涉及到材料力学、结构力学、可靠性工程等多门重点学科,软土地基处理的施工难度大,技术复杂,本文深入探讨了公路路桥施工中的喷射注浆技术、强夯置换技术、反压护道技术,并着重分析了CFG复合地基的优点及应用。

【关键词】公路路桥施工;
软土地基;
处理技术 引言 随着我国经济的飞速发展,我国汽车保有量也持续攀升,国家高速公路网络建设力度不断增强,高等级高速公路建设也得到了充分发展,设计速度的提高、以及通流量的增加,对公路设计建设也提出了更高的要求。考虑到公路建设的线型、造价、环境保护等问题,公路路桥施工过程中难免遇到软土地基,而且随着公路建设规模的扩大,在软土地基上修建公路路桥已经非常普遍。对于软土地基的处理不仅涉及到安全这一重大问题,与很多工程问题以及经济问题也关系密切,应用合理高效的软土地基处理技术,往往还能加快公路路桥的施工,提高公路的建设速度,提升公路可靠性,降低工程成本,缩减后期保养费。

1 公路路桥施工中软土地基特点 1.1 软土地基对公路路桥施工影响 软土路基的特点是强度低,压缩性高,凝固时间长,含水率高,孔隙比大,容易塑性变形,变形恢复慢,而且很多变形不能恢复。软土地基处理不好,通常会发生路基失稳,修建的路基容易沉降,导致工程失败,既延误工期,又浪费财力物力。通常软土路基表现为多种形式,根据修建公路穿过的区域的整体环境的不同,软土地基会表现为淤泥、软粘性土、淤泥质土。从结构力学以及材料力学的角度分析,软土路基沉降会带来严重的后果,由于路基剪切强度不够,公路路桥会发生整体侧滑,而且侧滑往往会导致恶性循环,随时间推移,公路路桥会不断往外侧隆起。公路路桥的侧滑,往往在公路表面上表现出衔接处断裂,路面破坏,降低行车舒适度,而且会造成严重的安全隐患。

1.2 公路路桥施工中软土地基处理目的 公路以及建筑物的建设会改变地基的应力状态,出于安全问题的考虑,在公路路桥建设施工过程中,都需要对经过的软土地基进行相应的处理。公路路桥施工中软土地基处理主要目的是改变地基的属性,提高其抗压能力,增强工程特性,满足工程中对地基稳定性的需求,在额定的压力范围内,使变形满足要求,并有设定的寿命值。软土地基的处理必须研究静载荷和动载荷作用下,地基不会失稳破坏,并且有一定的安全系数。从软土地基的属性上来分析,软土地基的处理主要是减小其渗透性和变形特性,提高抗压、抗剪、抗液化强度,使地基的状态符合工程需求。

2 传统公路路桥施工中软土地基处理处理方法 2.1 喷射注浆技术 喷射注浆技术是指将注浆管插入到软土地基中的预定深度及位置,通过高压喷射固化浆液,同时借助高压喷射流的切削作用与混合作用,使具有粘连、固话、硬化作用的浆液和软土地基充分混合,形成圆柱状固体,加强公路路桥施工过程中的软土地基,达到提升地基性能的效果。喷射注浆技术适用于处理淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土等淤泥性质的软土地基,同时也适用于处理砂类土,包括砂土、人工填土和碎石土等软土地基。喷射注浆技术在欧洲国家发展迅速,国内很多公路路桥施工中也应用较广。喷射注浆技术可以隔断地下水渗流,增强地基的稳定性,避免长期的地下水渗流冲刷腐蚀地基,同时也可以防止地基底部的粘性土上涌,以及砂类土管涌,在提高地基的工程特性之外,还能有效提升地基的耐压年限。

喷射注浆技术施工通常分为钻孔和喷射两个阶段。钻孔通过使用钻床,在指定的位置对路桥通过的软土地基钻孔,达到预定的深度。喷射阶段通常以高压旋转喷射固化浆液,喷射的水泥浆在高压作用下具有很强的切削力和搅拌力,一边切削四周土体,一边与之搅拌混合,形成水泥与土混合的柱状加固体。

2.2 强夯置换技术 在公路路桥施工以及建筑施工中,强夯置换技术也是处理软土地基的一种重要方法。建筑地基处理技术规范规定强夯置换技术适用于处理低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土等粘性软土地基,以及碎石土、砂土、和杂填土等砂质软土地基。强夯置换法适用于对地基变形控制要求不严的工程。

强夯置换技术是利用重锤高落差产生强大冲击能,将力学性能较好的材料强力挤入地基中,如碎石、片石、矿渣等,改变软土地基的组成材料、组成结构以及地基属性,形成复合地基,以提高地基对压力的承受能力,以及抵抗剪切变形能力,减小沉降变形。在强夯置换过程中,地基的组织结构被破坏并改变,但随着时间的增加,土体结构强度会得到恢复。强夯置换技术的步骤一般包括整理施工场地并预填砂石层,设计强夯置换位置,起重机就位,设定重锤行程,夯击并记录坑深度,后期处理。利用强夯置换技术处理的软土地基一般都有较好的透水性。

2.3 反压护道技术 反压护道是指为了提高地基的稳定性,防止公路路桥穿过的软土地基产生剪切、滑移、上翘、断裂等问题,在路堤一侧或两侧建设具有一定宽度和厚度的土体护道,护道反压在公路路堤上。反压护道技术主要用于积水路段、路基填方较高等软土地基路段,该技术通常用作应急修复措施,尤其用于施工过程中已经出现不稳定的填方或发生了侧滑破坏填方等情况。反压护道技术施工方便简洁,不需要特种设备,但占地面积大,后期保养工作量也大。

3 CFG复合地基 3.1 CFG复合地基简介 CFG指水泥粉煤灰碎石桩(Cement Fly-Ash Gravel Pile,CFG),是复合地基的一种,在建筑施工和公路路桥施工过程中应用广泛,常用于软土地基的处理。

水泥粉煤灰碎石桩的施工过程中,按照一定的比例将少量的水泥、粉煤灰、碎石屑加水混合搅拌,形成一种具有高抗压能力和抗剪切能力、高胶结能力的复合桩体。CFG桩是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型,虽然这种桩是一种低强度混凝土桩,由它组成的复合地基能够较大幅度提高承载力,CFG复合地基可充分利用各个桩之间土的共同作用,将承载力均匀分布开来,从整体上降低公路路桥对地基的压力载荷,并将荷载传递到更深层的牢固地基中去,提高公路的稳定性。

3.2 CFG处理公路路桥施工中软土地基的优点及应用 CFG复合地基的主要原材料粉煤灰、碎石屑是工业废料,同时在建设施工过程中对专用机械的要求并不高,因此工程造价低,极具市场潜力。另外由于CFG复合地基已经由桩群以及介质连接成一个整体,不需要加强筋,更进一步减少了成本,同时由于复合地基对承受的载荷的分散作用,使得CFG复合地基有极好的适应性,能大幅提升软土地基的工程特性,满足公路路桥建设的需求。

4 结论及展望 公路路桥施工中的软土地基处理直接影响到公路的正常运行,软土地基处理不当不仅会造成工期的延误、资源的浪费,甚至会带来巨大的安全隐患,给我国造成严重的生命财产损失。在软土地基的处理过程中,一定要进行深入的研究分析,探讨在各种环境下处理技术的可靠性,做到万无一失。同时由于地基随着时间的推移往往会被损坏,设计者需要在适当的地方加装传感器,实时检测地基的状况,做到防患于未然。

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