道路施工中的軟基加固技術(shù)分析
2015-06-23
1、現(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)概述
現(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)作為我國(guó)現(xiàn)階段一個(gè)重要的施工技術(shù)，結(jié)合了很多施工技術(shù)的有點(diǎn)，既有振動(dòng)沉管樁和預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的優(yōu)點(diǎn)，又有振動(dòng)沉模壁防滲墻等優(yōu)良的技術(shù)優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)的管樁樁身強(qiáng)度相對(duì)比較高，樁身直徑可以達(dá)到1.5米左右，有效加固深度甚至可以達(dá)到25米以上。這個(gè)施工技術(shù)相對(duì)于其他技術(shù)的施工工藝比較更為簡(jiǎn)單，更容易操作，施工質(zhì)量更容易控制。
2、工程案例
下面，筆者將結(jié)合自己的工作實(shí)例，對(duì)現(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)進(jìn)行全面分析。參與的這項(xiàng)市政道路工程地基土層為8m～18m深粉質(zhì)粘土，設(shè)計(jì)路堤填土最大高度為6.0m，在采取了一系列措施之后認(rèn)為采用現(xiàn)澆管樁復(fù)合加固技術(shù)最為合適。設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)從6m～11.8m不等，設(shè)計(jì)直徑1000mm，壁厚120mm，混凝土等級(jí)C20，坍落度5cm～8cm，樁間距橫向3.0m，縱向間距排與排之間3.5m，采用正方形布置，設(shè)計(jì)7.8m長(zhǎng)管樁豎向極限承載力600kN。工程認(rèn)真按照程序進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖、低應(yīng)變檢測(cè)和靜載荷試驗(yàn)等，都達(dá)到了規(guī)定的指標(biāo)。在之后的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，在沉樁過(guò)程中對(duì)于地表土體的擠密近于指數(shù)形式的衰減，說(shuō)明本次設(shè)計(jì)的樁間距是合理的。為了測(cè)試沉樁過(guò)程中的擠土壓力，在距施打樁中心1.5m和3m處成孔，在2.5m、5.0m、7.5m深度處埋設(shè)垂直向土壓力盒。樁機(jī)每下沉2m觀測(cè)一次；施打完成后不同時(shí)間進(jìn)行觀測(cè)。隨著沉樁深度的變化，下部土壓力也隨之上升。
3、粉煤灰碎石樁法
它有著自己的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：第一，具有很好的強(qiáng)度，而且和易性也比較好。第二，具備很強(qiáng)的流動(dòng)性。第三，混凝土灌注是比較簡(jiǎn)便的，可以節(jié)約很多的工程材料，減少了工程材料的消耗，也減少了工程對(duì)環(huán)境造成的破壞。另外還應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，這項(xiàng)施工工藝在施工的過(guò)程中很容易出現(xiàn)一些故障，其中最頻繁的就是在泵送混凝土的時(shí)候出現(xiàn)中途堵管的現(xiàn)象，甚至?xí)趬毫μ蟮臅r(shí)候出現(xiàn)輸料管爆裂等。原因主要在于這項(xiàng)技術(shù)的提升速度比較慢，混凝土很難再較短時(shí)間內(nèi)排除；另外，泵送軟管的彎曲半徑太小，混凝土的和易性不好造成流通不暢，局部出現(xiàn)堵管，壓力積聚；泵送軟管連接太長(zhǎng)，混凝土的和易性不好造成流通不暢局部堵管，壓力不夠，一旦堵管需要重新成孔。出現(xiàn)這些情況不僅會(huì)對(duì)工程的原料產(chǎn)生很大的浪費(fèi)，而且會(huì)影響整個(gè)工程的質(zhì)量水平以及工程的進(jìn)度。因此，在施工過(guò)程中，盡量認(rèn)真按照各項(xiàng)要求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，避免造成資源的浪費(fèi)和工期的延誤。
4、強(qiáng)夯法加固技術(shù)
所謂的強(qiáng)夯法加固技術(shù)，其實(shí)也就是動(dòng)力加固法技術(shù)，這些技術(shù)有著不同于其他技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在它的加固效果比較好、技術(shù)的適應(yīng)范圍比較廣泛、施工的各項(xiàng)成本相對(duì)較低、施工比較簡(jiǎn)便所以可以促進(jìn)工程進(jìn)度的加快等。這些技術(shù)的主要原理是依靠強(qiáng)大的沖擊力將土結(jié)構(gòu)破壞，進(jìn)而擠壓周圍土形成夯坑。根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，這些技術(shù)又可以分為動(dòng)力固結(jié)、動(dòng)力密實(shí)和動(dòng)力置換等。強(qiáng)化法與其他技術(shù)相比，它比較適用于一些工程時(shí)間比較短的項(xiàng)目，而且這些項(xiàng)目的預(yù)壓時(shí)間比較少，另外，適用于一些工程場(chǎng)地面積比較大而且軟土層比較淺的工程項(xiàng)目。與普通的填土預(yù)壓方法相比，強(qiáng)夯法在施工的過(guò)程中要考慮沙井的問(wèn)題，所以其處理費(fèi)用相對(duì)較高。但是與復(fù)合地基相比較，強(qiáng)化法的費(fèi)用要相對(duì)便宜，并且施工也相對(duì)容易。因此，在施工過(guò)程中，工程項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和施工建設(shè)者，要根據(jù)工程建設(shè)的具體情況，綜合考慮各項(xiàng)因素，進(jìn)而選擇最優(yōu)的辦法，既可以保證工程保質(zhì)保量完成，又可以盡量節(jié)約工程建設(shè)的資金。
4.1動(dòng)力固結(jié)
眾所周知，動(dòng)力固結(jié)不同于其他方法的原理，它主要是依靠沖擊能力產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力波來(lái)對(duì)土體產(chǎn)生破壞作用，進(jìn)而在土體的一些部分產(chǎn)生很多縫隙，而這些縫隙就可以發(fā)揮排水通道的作用，確?？紫兜乃軌蛴行懦?，這樣就可以實(shí)現(xiàn)土體加固的效果。筆者認(rèn)為，土體的沉降量與夯基能力之間存在著一定的關(guān)系，因?yàn)樵谕馏w的液化程度為100%的時(shí)候，其吸附水會(huì)變成自由水，這時(shí)候的土體強(qiáng)度處于最低的狀態(tài)。就算這個(gè)時(shí)候進(jìn)行夯擊，也是無(wú)濟(jì)于事，自由水還是會(huì)被土粒吸附最后形成水，所以，土體的沉降量與夯擊能力之間是存在著正相關(guān)的關(guān)系。
4.2動(dòng)力密實(shí)
動(dòng)力密實(shí)不同于動(dòng)力固結(jié)，它主要是依靠沖擊荷載來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)土體之間間隙的壓實(shí)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)基地強(qiáng)度的提高。筆者總結(jié)了很多工作經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，地面會(huì)在受到?jīng)_擊力作用的情況下產(chǎn)生沉降的現(xiàn)象，通常夯擊一次的沉降深度為50cm～100cm之間，而地基土的承載能力則可以提高2倍或者3倍。
4.3動(dòng)力置換
動(dòng)力置換可以根據(jù)具體的情況分為樁式置換和整式置換。樁式置換主要是指通過(guò)夯擊力將碎石填筑在土體中形成碎石柱，這樣可以起到復(fù)合地基的作用。整式置換主要是通過(guò)夯擊力將碎石壓入淤泥中形成碎石墊層。雖然動(dòng)力置換有著自身的優(yōu)點(diǎn)，但是在使用過(guò)程中，也要綜合考慮各種因素。比如在增加加固深度的時(shí)候就需要增加能量，但是這也會(huì)導(dǎo)致孔壓的增大，而我目前的夯擊法加固技術(shù)在用于軟黏土的時(shí)候表現(xiàn)出夯擊能力不足，難以實(shí)現(xiàn)有效的加固深度，另外，軟黏土結(jié)構(gòu)在被破壞置換的強(qiáng)度和滲透性都相對(duì)降低，還有，現(xiàn)行的夯擊工藝在適用于軟黏土的地基施工時(shí)候表現(xiàn)出一定的不適用現(xiàn)象。因此，在選擇相應(yīng)的技術(shù)和方法的時(shí)候，要綜合考慮各項(xiàng)因素，尤其是在選擇其排水系統(tǒng)的時(shí)候，要盡量考慮先輕后重、循序漸進(jìn)的夯擊方法，這樣既可以確保工程建設(shè)的安全性，又可以達(dá)到預(yù)期的效果，實(shí)現(xiàn)最終的夯擊目標(biāo)。
5、水泥攪拌樁加固技術(shù)
水泥土攪拌樁技術(shù)的應(yīng)用有著自身的特點(diǎn)，通常適用于加固飽和軟土地基，這項(xiàng)技術(shù)主要是讓水泥發(fā)揮固化劑的作用，將水泥放置于特制的攪拌機(jī)中，使得地基深處的軟土和固化劑之間由于攪拌而產(chǎn)生一系列的反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)地基承載力的提高以及變形模量的增大。筆者總結(jié)了實(shí)際的操作方法，第一，認(rèn)真調(diào)試攪拌樁的樁位，使得攪拌樁機(jī)達(dá)到預(yù)定的樁位，然后使用水準(zhǔn)儀調(diào)平，之后再控制好導(dǎo)向架的垂直度，可以采用經(jīng)緯儀或者吊線錘進(jìn)行雙向的控制，但是在調(diào)整的過(guò)程中要注意垂直度小于1.0%的樁長(zhǎng)。第二，在攪拌機(jī)預(yù)攪下沉的同時(shí)，后臺(tái)拌制水泥漿液，在壓漿前將漿液放入集料斗中。選用普通硅酸水泥拌制漿液，水灰比控制在0.45～0.50之間，按照設(shè)計(jì)要求每米深層攪拌樁水泥用量不少于50kg；啟動(dòng)深層攪拌樁機(jī)轉(zhuǎn)盤，待攪拌頭轉(zhuǎn)速正常后，方可使鉆桿沿導(dǎo)向架邊下沉邊攪拌，下沉速度可通過(guò)檔位調(diào)控，工作電流不應(yīng)大于額定值；啟動(dòng)深層攪拌樁機(jī)轉(zhuǎn)盤，待攪拌頭轉(zhuǎn)速正常后，方可使鉆桿沿導(dǎo)向架邊下沉邊攪拌，下沉速度可通過(guò)檔位調(diào)控，工作電流不應(yīng)大于額定值；下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，開(kāi)啟灰漿泵，通過(guò)管路送漿至攪拌頭出漿口，出漿后啟動(dòng)攪拌樁機(jī)及拉緊鏈條裝置，按設(shè)計(jì)確定的提升速度（0.50～0.80m/min）邊噴漿攪拌邊提升鉆桿，使?jié){液和土體充分拌和；攪拌鉆頭提升至樁頂以上500mm高后，關(guān)閉灰漿泵，重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計(jì)深度，下沉速度按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行；下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，噴漿重復(fù)攪拌提升，一直提升至地面。
6、結(jié)束語(yǔ)
道路是我國(guó)交通的基礎(chǔ)內(nèi)容之一，同時(shí)道路施工是我國(guó)城市建設(shè)的基礎(chǔ)內(nèi)容之一。在道路施工過(guò)程中并不是所有的土壤都是符合施工需要的，有的需要我們進(jìn)行改造才能符合工程需要。對(duì)于軟土，我們就需要加固才能符合工程需要。
