李愛軍

（淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系，安徽淮北235000）

軟基處理在道路橋梁工程中的應(yīng)用

李愛軍

（淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系，安徽淮北235000）

道路橋梁工程軟基處理一直是道路橋梁建設(shè)過程中突出的問題，軟土地基出現(xiàn)坍塌往往會(huì)影響到工程的質(zhì)量和工期，本文簡(jiǎn)要地介紹了幾種道路橋梁工程軟基處理措施，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了淺要的分析和探討.

道路橋梁工程；軟基處理；應(yīng)用

1 引言

我國(guó)近現(xiàn)代軟基處理措施的發(fā)展主要是在新中國(guó)成立之后，最快的發(fā)展時(shí)期為近30年.近現(xiàn)代軟基處理措施主要包含兩個(gè)時(shí)期，第一個(gè)時(shí)期為新中國(guó)建立后到改革開放前，第二時(shí)期主要是改革開放后至現(xiàn)在.第一個(gè)發(fā)展時(shí)期發(fā)生在新中國(guó)成立后，此時(shí)期的軟基處理措施主要源于前蘇聯(lián).當(dāng)時(shí)政府為了復(fù)興我國(guó)經(jīng)濟(jì)，從前蘇聯(lián)等國(guó)家引入了一大批新型的軟基處理措施，包括化學(xué)灌漿法，灰土樁，砂石墊層法、重錘夯實(shí)法、井點(diǎn)降水等技術(shù)，并在引入的同時(shí)開始了自身的開發(fā)和應(yīng)用，采用這些技術(shù)建設(shè)了一批工業(yè)化城市.我國(guó)近現(xiàn)代軟基處理措施發(fā)展最迅速的時(shí)期為改革開放后，也就是第二個(gè)時(shí)期.改革開放以來，諸多沿海城市向外開放，吸引了大量的投資，大批道路橋梁、企業(yè)工廠和高層建筑需要建設(shè)，其中最為典型的為上海寶鋼等巨型企業(yè)，基建工程的需求吸引了大量新型先進(jìn)的軟基處理措施，并被廣泛應(yīng)用，很大程度的提升了我國(guó)軟基處理的研究和應(yīng)用水平.

2 道路橋梁工程軟基處理措施分析

2.1 排水固結(jié)法研究

此技術(shù)主要是在地基軟土層中安裝固定一些塑料排水板和砂井作為排水通道，在砂井的負(fù)載下，軟土中富含的水分能夠通過排水板及時(shí)排除，使得軟土迅速固結(jié)，提高固結(jié)效率.一般來說，加固后的軟土層的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相鄰塑料排水板之間的距離，從而使得軟土層大部分的水分主要借助砂井或橫向塑料排水板向外界排除，僅僅有小部分的水分通過縱向排水設(shè)施排出.排水固結(jié)法中最早的排水通道的材料為砂井，經(jīng)過多年的改進(jìn)，有一些道路橋梁工程用袋裝砂井來進(jìn)行軟土排水，是改良版的砂井.塑料排水板為新型的軟土排水管道材料，優(yōu)于袋裝砂井，如今被廣泛用于軟基控制.與袋裝砂井相比，塑料排水板法具有插板機(jī)械輕、效率高、對(duì)土擾動(dòng)小、造價(jià)底等優(yōu)點(diǎn)，因此，近幾年來在公路、鐵路、水利、電力、港口、機(jī)場(chǎng)、建筑等工程中得到了廣泛的應(yīng)用.

我國(guó)首塊塑料排水板是河海大學(xué)于1980年的研發(fā)成果，在此事后一年，天津港灣工程研究所創(chuàng)造出了首臺(tái)將塑料排水板插向軟土的插板機(jī)，在1981年，這兩項(xiàng)成果在天津塘沽新港碼頭首次被應(yīng)用.塑料排水板相對(duì)于砂井擁有諸多優(yōu)點(diǎn)如成本低，性能優(yōu)，易于施工，對(duì)機(jī)械設(shè)備的要求低，對(duì)軟土的擾動(dòng)程度低等等，因而被諸多道路橋梁工程中采用.通過調(diào)查顯示，塑料排水板在諸如塑料排水板，在鋼鐵廠、碼頭等原料堆積地、高速公路、機(jī)場(chǎng)跑道、堤壩、圍墾造地、公路建造等領(lǐng)域都進(jìn)行廣泛應(yīng)用，表現(xiàn)出了優(yōu)越的性能特點(diǎn)，為軟基處理中最合適的排水通道.

2.2 振沖法

振沖法作為一種軟土控制措施，最早由南京水力研究單位和交通規(guī)劃院與1976年末提出，并在其下一年，建造了我國(guó)首臺(tái)功率為13kw的振沖器，在1977的9月份該方法正式被南京船廠用于加固車間地基.

2.3 深層拌合法研究

此方法最早在1970年左右由日本科學(xué)家提出并應(yīng)用應(yīng)用.在我國(guó)，最早研發(fā)和應(yīng)用是在1977年，當(dāng)時(shí)我國(guó)冶金部建筑研究總院聯(lián)合交通部水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院共同制造了我國(guó)首臺(tái)攪拌機(jī)，并在實(shí)踐中驗(yàn)證了其作用效果，此后深層拌合法被廣泛推廣.比較典型的階段性應(yīng)用包括，1979年試用于天津港；于1980年應(yīng)用于上海寶鋼工廠軟土控制；在1980年至其后兩年，用于天津新港碼頭的地基建設(shè)；于1993年用于建設(shè)煙臺(tái)碼頭.此后，此項(xiàng)軟基處理措施被廣泛用于道路橋梁工程地基建設(shè)，廣受好評(píng).當(dāng)前深層拌合法主要適用于粘性土，粉土，淤泥性土層等等，其中粘性土層主要指的是承載壓小于120Kpa的粘土.對(duì)于腐蝕性強(qiáng)的土層或者泥炭土，應(yīng)該通過預(yù)試驗(yàn)來驗(yàn)證此方法的性能.深層拌合法進(jìn)行土層加固的效果隨著土質(zhì)的不同而不同，非常適合于包含高嶺石或者蒙脫石等礦石的粘土，而不適合于以氯化物、伊里石等物質(zhì)為主要成分的粘土和腐蝕性較強(qiáng)的粘土如酸堿土.水泥土攪拌法是當(dāng)前非常適合于道路橋梁、廠房、高層建筑物和堤壩等軟基處理的方法，可以顯著的提高地基的承載壓，穩(wěn)固地基邊坡，有助于防止地基沉降等等效果；適用于對(duì)碼頭地基大面積加固，有助于增強(qiáng)碼頭岸壁的穩(wěn)固性，防止軟土中建設(shè)的地下建筑結(jié)構(gòu)的坍塌和沉降；用此方法構(gòu)建的地下防滲墻，能夠很好的阻止地面水分向下滲透，有助于提高樁側(cè)的承壓性.

2.4 土工織物法研究

此方法主要是在軟土層中鋪設(shè)大面積的土工織物，使得道路橋梁工程施工機(jī)械能夠順利的在土層上移動(dòng)和工作，此外還能夠?qū)⑻罘綄?dǎo)致的承載力均勻作用于軟土層，從而避免軟土地基的局部沉降或者向邊界外移動(dòng)，加強(qiáng)地基的承壓性能.土工織物的實(shí)施手段為樁網(wǎng)法，首先需要在軟土地基各個(gè)方向插入一些木樁，然后使用鋼筋進(jìn)行連接鋪設(shè)的木樁形成樁網(wǎng)，從而在樁網(wǎng)中的各個(gè)網(wǎng)格中鋪設(shè)土工織物，同時(shí)施行填方.其中，各個(gè)木樁發(fā)揮著承載填方壓力的作用，土工織物有效的分散承載壓力和避免填方材料給地基造成過大的承載壓，從而減少填方施工時(shí)地基的沉降和坍塌.

2.5 物理化學(xué)法研究

2.5.1 凍結(jié)施工法

此方法主要是通過在土層中設(shè)置裝有制冷劑或低溫液化氣的鋼管，凍結(jié)劑降低地基溫度，軟土地基中富含的水分將被凍結(jié).此方法對(duì)任何土質(zhì)效果都明顯，然而成本過高，實(shí)用性較弱.

2.5.2 注入化學(xué)藥劑法

此方法通過將化學(xué)試劑如水玻璃狀試劑等施加于地基中，從而將地基固結(jié)化，成為承載壓較大的固結(jié)地基.最新研發(fā)的此類化學(xué)試劑包括水玻璃態(tài)砂漿和二氧化碳等等.此方法通過化學(xué)方法改變軟土地基性質(zhì)，使其擁有良好的承壓強(qiáng)度，目前被大力推廣.

2.6 預(yù)壓法研究

此方法主要用于對(duì)淤泥，沖填土等軟土地基進(jìn)行控制，根據(jù)原理的不同分為堆載預(yù)壓法和真空預(yù)壓法兩種.

2.6.l 堆載預(yù)壓法

此方法的施行過程是施工前，在軟土地基上堆載一些重物，通過重物的重量或者其他外界壓力對(duì)軟土層進(jìn)行預(yù)壓，使得土層被壓降到極限，軟土固結(jié)，從而使得圖層承壓能力加強(qiáng).在進(jìn)行堆載預(yù)壓過程中，預(yù)壓荷載主要由壓載重物的重量構(gòu)成，當(dāng)然施工人員可以通過外加壓力進(jìn)行超載預(yù)壓來達(dá)到軟土層得快速壓縮.此方法根據(jù)承載物的不同，包括天然地基堆載預(yù)壓和塑料排水板預(yù)壓兩種不同的模式.一般來說，天然地基堆載預(yù)壓主要用于軟土層高度在4米以下的地基預(yù)壓，而塑料排水板堆載預(yù)壓主要用于軟土層厚度高于4m的地基預(yù)壓，能夠使地基壓縮過程加快完成.此方法被用于挪威公路軟基處理和我國(guó)滬杭高速公路軟基處理，兩個(gè)應(yīng)用的反應(yīng)效果都非常理想.

2.6.2 真空預(yù)壓法

此方法主要是在壓縮了的軟土地基表面設(shè)立砂墊層，同時(shí)配置縱向的排水通道，同時(shí)在砂墊層表面加入密封薄膜使得空氣無法滲入軟土地基中.完成后，利用真空泵對(duì)排水通道進(jìn)行真空控制，使其保持負(fù)壓，地基孔隙中的水分將在壓力的推動(dòng)下，進(jìn)入排水通道，地基最后被固結(jié)化.單用此方法得到的固結(jié)化地基的承載壓為78kPa-92kPa，此方法和堆載預(yù)壓法結(jié)合后，地基荷載將顯著提高，達(dá)到130kpa，用此方法加固地基，地基的厚度不能大于20m.根據(jù)資料可知，此方法最早被瑞典著名教授杰爾曼在1952年研制，并在1980年左右被我國(guó)一些科研單位如南京水力科研所進(jìn)一步改進(jìn)，從而逐漸走向成熟化.

2.7 強(qiáng)夯法研究

利用重物對(duì)地面進(jìn)行猛力拍打使地面平整牢固的方法叫做強(qiáng)夯法，在施工的時(shí)候利用該方法可以有效的提高地面的承受重物能力，避免在重物的壓制下出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象.鑒于強(qiáng)夯法的諸多優(yōu)點(diǎn)和使用后對(duì)地面造成的良好效果，可以在施工的時(shí)候?qū)Φ鼗褂眠@種方法，通過對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)夯，迅速的使地基硬化、夯實(shí)，為后續(xù)施工的進(jìn)行提供便利并盡早出合格的建筑工程產(chǎn)品.由于在對(duì)地面進(jìn)行夯實(shí)的時(shí)候容易造成巨大的噪聲污染和產(chǎn)生振動(dòng)，如果在居民區(qū)附近進(jìn)行夯實(shí)的話，就會(huì)影響居民的日常生活，因此在這些地區(qū)不應(yīng)該使用這種方法.再進(jìn)行夯實(shí)處理的時(shí)候需要按順序進(jìn)行，一層一層的進(jìn)行夯實(shí)，在完成最后一層的夯實(shí)之后，就可以將夯實(shí)機(jī)留下來的坑填平.在這種操作步驟之下，容易造成夯坑上面的表層泥土比較松散，所以在夯實(shí)完成之后還應(yīng)該進(jìn)行一次強(qiáng)度較低的夯實(shí)工作.眾多夯實(shí)例子表明，當(dāng)進(jìn)行夯實(shí)的時(shí)候，會(huì)造成強(qiáng)烈的振動(dòng)，但是如果受震動(dòng)影響的建筑物之間的距離保持珍在10～15m或者大于15m，一般都不會(huì)影響建筑物的結(jié)構(gòu).但是如果夯實(shí)周圍有一些容易受到振動(dòng)影響的建筑或者一些儀器之類的，必須對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的保護(hù)，可以通過挖一些隔振溝來避免這些問題的出現(xiàn).大量的工程建設(shè)項(xiàng)目表明，在對(duì)松土進(jìn)行夯實(shí)的時(shí)候，利用上述的方法加上一些輔助的措施，總會(huì)取得非常好的效果.

2.8 拋石擠淤法

這種方法被廣泛的使用在沼澤地以及盆地中.之所以要這樣安排，因?yàn)樵谶@些地方排水困難.但是，唯一一個(gè)弊端就是不能夠使用抽水設(shè)備進(jìn)行抽水.久而久之，就會(huì)使得硬質(zhì)泥土的數(shù)量非常的少，所以使用上述的方法已經(jīng)不能滿足需要，必須使用碎石等材料進(jìn)行加固.在這個(gè)過程中，對(duì)于石塊也有一定的要求，就是保證其半徑要達(dá)到15厘米.這種方法的使用流程與上述的方法也具有一定的差異性，是從中部向外邊進(jìn)行擴(kuò)散.不斷地向中間添加石頭，之所以選擇中間，就是因?yàn)槟軌驖M足填充的需要，最大程度上降低材料的損耗.在這種填埋的過程就會(huì)向構(gòu)造金字塔一樣，逐漸的向上頂尖，然后底部也原來越大，就這樣降低了成本的投入.當(dāng)填充到一定的程度后就需要保證使用壓路機(jī)進(jìn)行夯實(shí)，然后再向里面添加石頭，如此往復(fù)實(shí)現(xiàn)其根基的穩(wěn)定.但是需要注意的是，不能急于求成，需要在經(jīng)過一段時(shí)間的沉降后，再次向其添加石頭，直到最終符合要求.

2.9 其他方法研究

國(guó)內(nèi)常用的軟基控制方法還有：換填法、反壓護(hù)道法、高壓噴射注漿法、砂墊層法、粉噴樁法、石灰樁法等軟基控制方法.上述多種方法主要在高速公路如廣渝高速公路、同三高速公路、珠三角高速公路等的軟基處理過程中使用，所有這些高速使用后地基的堅(jiān)固性非常的好，較少出現(xiàn)沉降等現(xiàn)象.

3 結(jié)束語

綜上所述，軟基處理是一直是道路橋梁建設(shè)過程中突出的問題，軟土地基出現(xiàn)坍塌往往會(huì)影響到工程的質(zhì)量和工期，如何在存在不利因素的軟土表面建設(shè)穩(wěn)固的道路橋梁，是近些年我國(guó)道路橋梁工程建設(shè)過程中致力于攻克的難關(guān).

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