探讨新技术在公路地基加固施工中的应用

探讨新技术在公路地基加固施工中的应用

摘要:公路地基加固是工程施工中常见的对松软地基进行处理的方法。采取不同的处理方法,其加固结果也往往不同,采取好的处理方法,会取得好的效果,节约造价收到事半工倍的效果。

关键词:公路新技术地基加固施工应用

在公路路基工程中,经常会遇到地基持力层为抗剪强度较低、压缩性高、渗透性较小的淤泥、淤泥质土或某些吹填土和杂填土的松软土层的情况,为了使其能达到路基设计强度的要求,就必须对地基采用加固处理。地基处理方法一般分为换土垫层法、挤密压实法、排水固结法、化学加固法、复合地基技术和其他处理方法。

1 地基加固方法

1.1 换土垫层法

该方法是先将基础下一定范围内的松软土挖去,然后回填分层夯实的砂、砾石或强度较高的填土材料,可以有效地处理中小桥涵、路堤等松软地基问题。换填时,基坑开挖施工以及施工后均应严禁扰动下卧软土层,防止被践踏、浸泡或冻结,否则,坑底土的结构就会遭到破坏,强度会显著降低,在荷载作用下将产生很大的附加沉降。因此,基坑开挖时应在坑底保留厚约200mm的一层原土,等铺垫层时再挖至设计标高。当采用碎石或卵石作垫层时,为防止基坑底部的表面软土发生

局部破坏而使基础产生附加沉降,基坑底部要先辅填一层厚150mm～300mm的砂垫层,并用木夯夯实,然后再铺碎石垫层。

1.2 挤密压实法

该方法属于深层密实的方法,主要处理方法有挤密法和强夯法。挤密法是通过挤密或振动使深层土密实,并在振动过程中回填砂、砾石、灰土、土或石灰等形成砂桩、碎石桩、灰土桩、二灰桩、土桩或石灰桩等,与桩间土一起组成复合地基,从而提高地基承载力,减少沉降量,消除或部分消除土的湿陷性或液化性。具体方法有重锤夯实法、砂桩挤密法、振动水冲法等。重锤夯实法是利用强大的夯击能,迫使深层土液化和动力固结而密实。砂桩施工可采用振动式或锤击式成孔,振动式是靠振动机的垂直上下振动作用,把带桩靴或底盖的钢套管打入土中成孔,填入砂料振动密实成桩;锤击式是将钢套管打入土中,其它工艺与振动式基本相同,但灌砂成桩是用内管向下冲击而成。筑成的砂桩必须保证质量要求,上下必须连续,确保设计长度;每单位长度砂桩投入砂量要保证;砂桩位置的允许偏差不大于一个砂桩直径,垂直度允许偏差不大于 1.5%;加固后地基承载力可用静载试验确定,桩体强度和桩间土质量可用标准贯入法或触探法检验。

(1)振动水冲法。实践证明,在砂土中加水振动可以使砂密实。对于砂土地基,水冲使松散土处于饱和状态,砂土在强烈的高频强迫下产生液化并重新排列致密,且在桩孔中填入大量粗骨料后,被强大的水平振动力挤入周围土中,从而使地基承载力大幅提高,抗液化性能得到改

善。利用这一原理对软弱土进行加固的方法称之为振动水冲法。目前振动水冲法适用于砂土和粘粒含量小于5%～10%的土类。在振动水冲过程中,于振动孔内回填砂或碎石等材料而形成的密实体称为振冲桩。施工时,先将起重机吊起振冲器就位,启动潜水电机后,带动偏心块,使振冲器产生高频振动,同时开动水泵,使高压水通过喷嘴喷射高压水流,在边振边冲的联合作用下,将振冲器沉到土中的设计深度。经过成孔后,就可以从地面向孔中逐段填入粗骨料,每段填料均在振动作用下被振挤密实,达到所需要的密实度后提升振冲器,孔内填料愈密实,则振动所耗的电量愈大,所以可以通过观察电流的变化来控制加固的质量。

(2)强夯法。是将重8t～80t的锤提升至8m～20m的高度后,自由落下,对地基施加很大的冲击能从而加固地基的方法。这种方法与普通重锤夯实法的最大区别在于夯击能量大,因此影响深度也比重锤夯实法深,是一种深层挤密方法。工程实践证明,强夯法是一种很有效的地基加固方法,但至今还没有一套成熟完善的理论和设计计算方法。通常认为强夯法加固地基有三种不同的加固机理,即:动力密实、动力固结和动力置换,它取决于地基土的类别和强夯施工工艺。强夯施工所需机具和设备主要是起重机、夯锤和自动脱钩装置。施工步骤:清理并平整场地;标出第一遍夯点位置,并测量场地高程;起重机就位,使夯锤对准夯点位置;测量夯前锤顶高程;将夯锤起吊到预定高度,待夯锤脱钩自由落下后,放下吊钩,再次测量顶高程,同时保证坑底平整;重复上述步骤。

1.3 排水固结法

是指利用排水固结原理,在天然地基中设置竖向排水体,铺设水平排水垫层,然后对地基施加固结压力或减小孔隙压力,使土体孔隙水加快排出,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐步提高的方法。这种方法常用于解决软粘土地基的沉降问题,可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成,使路基在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。同时,可增加地基土的抗剪强度,从而提高地基的承载力和稳定性。排水固结法的实施要依靠加压系统和排水系统两个部分配合完成。加压系统为地基提供必要的固结压力而设置,使地基土层产生附加压力而发生排水固结。

1.4 化学加固法

指利用水泥浆液、水泥粉体、粘土浆液或其它化学浆液,通过机械搅拌、高压喷射或灌注压入,就地使浆液与土颗粒发生化学反应胶结起来,以致改善地基土的物理和力学性质的地基处理方法。加固处理方法有水泥土搅拌法、高压喷射注浆法和灌浆法等。水泥浆搅拌法是用回旋搅拌叶将压入软土内的水泥浆与周围软土强制拌和形成水泥加固体。施工结束后,应对加固地基层作质量检验,通过动、静力试验、取芯、开挖等方式对桩体的强度、承载力、外观等进行全面检验。灌浆胶结法利用压力或电化学原理通过注浆管将加固浆液注入地层中,以浆液挤压土粒间或岩石裂隙中的水分和气体,经一定时间后,浆液将松散的土体或缝隙结成整体,形成强度大、防水性能好的人工地

基。

1.5 复合地基技术

复合地基是由两种刚度的材料所组成,两者共同分担上部荷载并协调变形的地基。目前,在计算地基强度、沉降时,复合地基已成为其计算的理论基础和依据。这种方法适用于地基加固桩柱体为非刚性体所构成的碎石桩、挤密桩等,也适用于由非松散材料构成的石灰桩、深层搅拌桩、旋喷桩等。复合地基的设计计算理论,目前尚处于发展和研究阶段,虽然国外积累了不少实际经验和试验数据,但采用的理论计算模式仍是:先分别确定桩柱体及桩柱间土的承载力,然后按一定的原则得到复合地基承载力。采用的方法都是属于半理论半经验的,对于各种桥涵基础工程,复合地基必须符合地基承载力和沉降等基本要求。

2 结语

地基加固施工是一个长期的、综合性的问题,需要从设计、施工等多方面进行着手,才能找到一个有针对性的和更加有效的解决办法,也才能收到比较好的效果。随着人们对地基加固施工方法研究的不断深入和理论方法的不断完善,地基加固会取得更加有效的解决办法。