软土路基施工技术在道路工程施工中的实践
庾婕
湖南映晟交通建设工程有限公司 湖南长沙 410007
摘要:进行软土路基施工技术在道路工程施工中的实践探究,通过资料搜集、理论分析,阐述软土路基特征与危害,包括含水量高、渗水性差、易出现地基塌陷,介绍软土路基施工技术类型,如填土技术、强夯技术、深层搅拌技术、土石混合桩技术,实践探究环节,围绕强夯技术运用方法展开细致化分析,包括工程案例分析、确定技术参数、强夯范围与夯点布置、夯锤自由落体高度、强夯施工要点,以期发挥强夯技术优势,提升软土路基处理效果,保障道路工程质量。
关键词:软土路基施工技术;道路工程;施工;实践
引言:道路工程施工进程中多会遇到各类软土路基,一定程度上阻碍了工程稳定、安全施工,若不对其加以有效处理,很可能降低道路寿命,并在道路使用期间出现各类质量问题,增加成本投入的同时,威胁行车安全。针对该种情况,探索软土路基施工技术的具体应用路径,规范施工流程,搜集施工经验,完善软土路基施工体系,进一步提升施工效果。
一、软土路基特征与危害
1.含水量高
软土路基,是一种天然孔隙比>1.0的路基,成分组成包括粉土粒、粘土粒、有机质等,伊利石、高岭石、蒙脱石等粘粒矿物含有较细晶粒,表面携带负荷,与其周边介质的水、阳离子作用,生成偶极水分子,吸附在表面产生水膜,造成其含水量较高,处于35%~65%之间,影响施工安全。
2.渗水性差
软土路基孔隙比较大,结合水量较多,自由水量变少,使得水力梯度较小,只有自由水渗流,结合水的类固体性质增加软土路基的黏滞阻力,影响渗水性。同时,软土路基渗水性差还与其本身抗剪强度低、压缩性高、天然含水量大等因素有关[1]。
3.易出现地基塌陷
软土路基的高压缩性、大孔隙比、高含水量等特征,使得其承载力较差,比较容易出现沉降塌陷;在褶皱、断层等复杂地质构造区域,地基下沉概率有所上升;地下水位高,造成地基土软化,提升下沉风险,因地下水位上升时,会在水流经软化地基岩土时,提升粘性土压缩性,造成地基软化、塌陷。
二、软土路基施工技术类型
常用软土路基施工技术包括九种类型,即:填土技术、强夯技术、深层搅拌技术、抛石挤淤技术、塑料排水板真空联合堆载预压技术、真空预压技术、堆载预压技术、加固灌浆技术、预压加固技术,篇幅有限,不再一一赘述,结合前三种技术进行深入探究。
1.填土技术
通过填土法处理软土路基时,先清除路基上的垃圾、树根、杂物等,再按照以下流程展开相关操作:严控回填材料:结合原道路工程路基材料,设置路基填料相关参数,如表1所示,保障回填质量。换填施工:挖除基础底面下部的软弱土层,更换新的路基填料,如卵石、砾石、砂石等,结合路基承载力确定换填深度(≤3m)。路基填筑、压实:按照分层填筑方式,每层厚度20—30cm,路基压实度超过设计宽度50cm[2]。
2.强夯技术
强夯技术适用于易液化、湿陷黄土的砂土,实际施工时,在处理3—6m深度软弱土层时,选择10—40t锤子,抬升高度设置为10—40m,具体应用原理是:通过夯锤锤击,破坏道路软土路基结构,挤出土层孔隙中的气体、水分,软土路基在承受连续夯击后出现液化、形成缝隙,提升路基渗透性能,清除土层水分,让土层更加密实,改善软土路基的稳定性、强度。在应用该种软土路基施工技术时,需关注其适用范围,如粉砂软土不适宜采取这种方式,且强夯可能会产生比较严重的噪声,需采取必要处理措施[3]。
3.深层搅拌技术
深层搅拌技术主要是混合路基土体、改良剂以提升软土路基的强度、稳定性,主要用于高深度软土处理,省略了土体挖掘、回填环节,根据技术施用方式,分为湿法搅拌、干法搅拌两种技术类型,前者用于较小湿度土体,后者用于较大湿度土地。结合道路工程实际情况,设置深层搅拌相关参数,如混合直径1.2—1.6m,搅拌深度10—30m,可提升3倍-5倍强度,2-3倍稳定性。该项施工工艺涉及复杂流程,对钻杆强度、扭转力矩等要求较高,并会产生较大噪声,搅拌时产生较多气体、热量,需对其做出合理应对[4]。
4.土石混合桩技术
直接在软土路基中打入土石混合桩,提升路基土稳定性、承载力,突出深层压实、土质改良优势,适用于较低强度、高度压缩性软土地基。实际施工时,充分混合碎石、石灰、水泥等,操控旋挖装置在预定处打入混合料,得到土石混合桩,提升软土压缩模量4-6倍、抗剪强度2-4倍,减少甚至规避地基变形、沉降,保障路基稳定,通过土石混合桩技术的灵活应用,解决软土路基大部分问题,但施工效果可能受桩体材料、混合料配比、打桩装置性能等因素影响[5]。
三、软土路基施工技术在道路工程施工中的实践途径
探索软土路基施工技术在道路工程施工中的实践途径,可结合具体的道路工程案例展开具体化研究,把握相关施工要点。
1.工程案例分析
某道路工程共包括三段710m长的软土路基,即:一区软土路基、二区软土路基、三区软土路基,最大深度6m,孔隙比、含水量、压缩系数较大,难以达到道路工程施工需求,路基形式是填土路基,填高区间5—8m,若直接填筑施工,可能造成道路滑移、沉降等。工程软土路基物理力学性质指标,如表2所示。综合对比各类软土路基施工技术的适用性,最终选定强夯施工工艺[6]。
2.确定技术参数
通过现场试验明确强夯工艺有效性,随机选择施工路段,进行试夯,结合道路工程规模、场地复杂程度设置试验区数量,试夯分区土层参数,如表3所示。
3.强夯范围与夯点布置
结合道路工程试夯分区土层参数、横截面设计图,布置夯点、范围,并对各路面进行3次夯大,保持第一次、第二次夯打成正方形,间距3×3m,成梅花状,第三次强夯在满足有效宽度要求的基础上满夯。
4.夯锤自由落体高度
设置自由落体高度时,结合机器设备配置、施工计划,引入梅纳关系,确定自由落地高度,具体如公式1所示。
公式1中,H指的是软土路基加固土厚度,单位:m;k指的是折减系数,取值区间0.5-0.75;G指的是夯锤质量,单位:t;h指的是沉降距离,单位:m。结合本项工程实际情况,H取值5m,折减系数取值0.5,纳入公式1,计算夯锤自由落体高度10m。
5.强夯施工要点
(1)准备工作:夯锤底面选择多边形或者圆形,结合土体性质确定夯锤底面积,锤底静接地压力25-40kPa,针对细颗粒土,适当降低压力,锤底面遵循“对称原则”,设置与顶面贯通的排气孔,设置孔径250—300mm。
(2)布置安全装置:施工器械选择履带式起重机(携带自动脱钩装置),在起重机臂杆端部布置辅助门架,也可布置其他安全装置,避免落锤时造成倾覆。条件允许时,施工现场的所有电线架空,绝缘橡皮经过施工道路时加装套管,不能悬挂在金属物上。严禁各类材料随意堆放,提前规划材料临时堆放点,避免受潮、失火。
(3)排水:若施工场地内土质松软、地下水位高,需尽可能多的排水,布置波形排水带或者排水板,铺设一定厚度松散材料,控制地下水位在夯坑底面下部2m范围内,若场地范围内或者夯坑中亦有积水,需及时排净[7]。
(4)地下管线检查:通过搜集当地的地形地貌、地质资料、施工历史资料,了解地下管线、建筑具体分布情况,辅以地下勘测结果,确定夯击路线、区域,避免造成其他实施破坏。
(5)强夯步骤:场地平整,结合设计图布置状况,通过全站仪对夯击区域边桩放样,保护桩体,采取推塔式起重机+人工方式平整地面,针对存在淤泥的土质,通过挖掘机、推塔机联合施工,搭建排水横坡,在填挖交界处、弯道位置搭建单向排水横坡,挖出路基边界临时排水沟,减少积水。垫层与降水处理,针对地下含水率较高的情况,在表面铺设0.5—1.2m厚垫层,以松散材料为垫层,人为调整地下水,让地面强度达标,完成排水后夯打地面。操作钢尺测出第一批打夯点位,当作打夯中心,标注夯锤下落位置,测量打夯前地表各项参数。钻机就位,精确定位夯锤,记录夯锤顶端高度,升起夯锤到预设10m高度时,在钢丝索记录位置留出50cm安全间距,自由下落,记录夯锤高度,计算夯沉量,按照以上方式,重复夯击4次,第一次夯击之后的每次夯击作业带来的沉降量要求≥5cm,结束以上操作,将相关设备转移到下个夯点继续锤击。夯坑回填,完成所有点位的夯击工作后,操控推土机依次回填夯坑,再通过压实设备对夯坑静压。第二批、第三批夯点作业时,与第一批夯点作业方式一致。满夯作业,为提升地面强度,执行满夯作业,每个夯点只做1次,搭接夯点时,每次夯接面积≥1/4夯锤底面面积,完成所有作业任务后,整平施工现场,操控压实机静压,提升土体强度。
(6)强夯监测:强夯过程势必会对附近建筑造成各类影响,具体监测要点包括:振动监测,在地下管线、建筑物等重要设施位置埋设振动监测装置,监测不同施工阶段的振动速度、加速度,保障其在允许范围内,针对振动过大、频率过高的行为,应及时停止施工并予以调整,具体振动速度标准值,如表4所示。沉降监测,采取水准测量法,操控水准仪测定周边建筑基准点,计算建筑在夯击过程中的相对高度变化,具体沉降情况包括:轻微沉降,<5mm,不会对地基稳定性产生较大影响;中度沉降,5—20mm,关注其对后续施工干扰;20—50mm,较大沉降,采取加固措施;重度沉降,>50mm,严重威胁地基稳定性,停止夯击,及时处理。位移监测,控制夯点测量定位允许偏差≤50mm,夯锤就位允许偏差≤150mm。
结语:综上,文章就软土路基施工技术在道路工程施工中的实践展开了深入分析,以上提出的实践措施在落实中具备较好的作用,一定程度上改善了软土路基施工环境,为软土路基处理提供了更多的思路,保障了道路工程施工质量。在后续发展进程中,仍需不断探索各类新技术在软土路基处理中的有效应用方法,促进道路工程施工行业的飞速发展。但工程仍存在较多的可优化之处,如虽然针对相关案例给出了具体的施工实践方法,但大多策略缺乏实践验证,需在后续使用中对其予以完善、优化。
参考文献:
[1]李彦军.公路桥梁工程中软土路基施工技术探讨[J].散装水泥,2024(3):52-54
[2]李广玲.浅析软土路基施工技术在高速公路工程施工中的应用[J].四川水泥,2024(4):211-213.
[3]黄友斌.软土路基施工技术在市政道路工程施工中的应用[J].居业,2024(11):7-9.
[4]范仙恩.软土路基施工技术在市政道路工程中的应用[J].中国厨卫,2024(8):196-198.
[5]董德雄.市政工程施工建设中软土路基施工技术的应用[J].石材,2024(5):116-118.
[6]王栋,赵静雯.公路桥梁施工中软土路基施工技术与管理措施探究[J].汽车周刊,2024(1):127-129.
[7]闫豪杰.软土路基施工技术在高速公路中的应用[J].人民交通,2024(13):93-95.