软土路基的施工技术在公路工程中的应用.pdf

软土路基的施工技术在公路工程中的应用杨 智(海原县交通运输局宁夏 中卫)收稿日期:作者简介:杨智()男回族宁夏中卫人本科工程师主要从事施工、养护、监理、检测、质监方面的工作摘 要:软土路基是公路建设中常见的地基形式软基的承载力不足未妥善处理易导致软基发生沉降影响结构的稳定性 以公路工程实例为依托简述软土路基对公路工程的危害着重围绕旋喷桩加固软基施工技术展开分析包含钻孔、下放喷射管、喷射提升等环节的具体要点并阐述旋喷桩加固软基过程中的注意事项 经过全面的规划和科学的施工后开挖检查和荷载试验检测结果显示软土路基的承载力达到要求关键词:公路建设软土路基旋喷桩加固质量检验中图分类号:文献标志码:文章编号:():/引 言软土路基的承载力未达到上方构造物的承载力要求未经处理直接施工或软基处理方式不当时均易影响工程结构的稳定性伴随路基失稳、路面开裂等问题 因此以科学的方法做好软基处理工作是公路建设中的必由之路 旋喷桩在软土路基的加固方面有突出的应用效果加强在此方面的技术探讨具有必要性 工程概况某高速公路扩容工程试验段第 标段全长 设计速度 /路基宽度 沿线某桥梁基底分布淤泥、粉土与粉砂交互层、粉砂层地基的承载力有限不足以满足桥梁建设要求为改善地基条件采用旋喷桩的方式加固软基 软土路基概述软土路基是含水量高、压缩率低、承载性能不足的软弱土层常分布在沿河、沿江等地区 公路建设里程长易遇软土地基不利于工程建设活动的高效开展乃至威胁公路的质量和使用安全 因此需在做好软土路基处理工作的基础上开展公路建设活动 软土路基的特点 透水性差含水量高软土路基含丰富的松软土、沙土、黏土等孔隙较大内部稳定性有限易在外部荷载作用下发生沉降、坍塌 于我国公路建设领域所遇软土路基的含水量普遍在 及以上同时软基自身的透水性差含水量偏高迫使软基整体质量较重地基所受的荷载作用过强时软基开始向下沉降原本赋存在软基内的水分由于挤压作用向外流出水的无限制流动引发建材遭污染的问题加大路面硬化、地基排水的难度 结构不均匀易影响公路质量受土质密度和整体土壤强度的影响相同路段的软土路基通常存在多个性质各异的受力体系建设成型的路面结构缺乏均衡性 随着时间的推移不均匀地受力结构动态变化加剧不良影响例如路面裂缝、道路整体断裂严重威胁车辆的行驶安全 承载性能弱在道路车流量增加、车辆重载化的趋势下公路的承载性能必须得到保障以此来满足车辆的通行要求 而软土路基存在荷载承受能力偏弱的弊端仅凭借原始状态的软土路基难以保障公路的安全使用例如出现道路内部结构沉降问题 并且随着社会经济的发展车辆荷载呈增加的变化特点此时道路更易由于软基承载性能偏弱而发生变形一方面不利于车辆的安全通行另一方面需安排资源用于变形病害的处治严重影响公路工程的社会效益和经济效益 抗剪性能不足软土路基的透水性差水分聚集在软基内导致含水量偏高抗剪性能不足在此状态下受路面较强剪切力的影响松散且孔隙较大的软弱土层无法维持原有的形态伴随不同程度的偏移和变形影响公路的建设质量增加工程的资源投入 软土路基的判断以及对公路桥梁的危害软土路基中的软弱土具有孔隙比大、含水量高、承载力不足等特点在软土路基的处理中首要前提在于判断现场是否存在软弱土:土壤颜色以外观卡对比的方法加以判断若呈灰色则属于软弱土含水量含水量不低于 或呈液限土质属于软弱土天然孔隙比不低于 则属于软弱土以软弱土中的粉土为例其基本特征在于静力触探锥尖阻力低于 天然含水率 天然孔隙比 软弱路基的存在对道路桥梁的建设水平提出更高的要求施工中面临以下难点)表层含水率高即便采取夯实措施也可能存在承载力不足的问题由于软基处理不到位伴随路面塌陷)软土路基的渗水性差水分长期聚积在软基内受水的侵蚀作用路基的稳定性不足抗压强度偏低对外部荷载作用的承受能力有限)软土路基具有较大的压缩性处理方法不合理时往往伴随路基沉陷、坑洞问题 常见软土路基加固施工技术及比选 强夯法强夯法是提高软土路基承载力的常见方法应用思路是取 的重锤提升至特定高度后自由下落借助重锤下落的作用力促进土层的固结 软土路基的饱和度低时可采用强夯法便捷、高效地完成软土路基的强夯作业 相比其他软土路基加固方法强夯法具有成本低的突出优势但强夯过程中的可控性较差且夯实作用力强容易由于强夯而导致地下建筑物、管线等设施遭到损伤施工期间伴随强烈的振动和噪声污染对周边居民的日常工作与生活有一定的影响 冲击碾压法冲击碾压的作业原理与强夯法相似借助外部作用力加固软土 作业设备采用压路机针对待加固范围内的软土路基做反复的碾压提高土层的密实度促使土层由松散转为密实 为提升冲击碾压法的应用效果辅以真空降水或其他措施有利于降低土壤的含水量 为顺利应用冲击碾压法要求现场有足够宽敞的工作面和适当的冲击碾压距离否则压路机无法高效运行碾压效果难以得到保证 旋喷桩法高压喷嘴喷射浆液破坏原有的软土路基结构浆液和软土共同固结为完整且稳定的土基结构 在应用旋喷桩法加固软基时首先测定不良土基的深度明确待加固的范围将注浆喷嘴植入指定深度以高压旋喷的方式注浆随着浆液的固结连同加固范围内的不良土体共同组成完整的桩基结构达到加固软土路基的效果 旋喷桩法常应用于粒径较小、以淤泥质土居多的软土地基例如在淤泥、软弱黏性土、砂土中均取得较好的加固效果 根据现有技术水平旋喷桩法对软基的加固深度已突破 随着技术研究的持续深入加固深度将逐步增加从本工程现场地质条件来看软土路基以淤泥和黏性土居多局部存在砂卵石考虑到加固有效、操作便捷、成本控制的要求采取旋喷桩法加固软基的作业方案 旋喷桩加固软土路基的技术分析 施工流程及各环节的操作要点旋喷桩的基本施工流程为:场地处理测量放线钻机就位钻进成孔引孔封堵垂向喷嘴拌制浆液高压旋喷重复旋转下沉复喷提升向上旋喷直至到达设计顶面标高成桩移架为检验旋喷桩施工工艺的可行性先试打桩 根根据施工效果判断不妥之处予以优化再根据优化后的方案开始大面积的旋喷桩施工 按照先内排桩、后外排桩的顺序依次进行采取“打一跳一法”间隔时间不少于 桩间咬合必须稳定可靠 图 为高压旋喷桩施工示意图 高压旋喷桩施工示意图)测量放样及钻机就位 根据设计要求测放定位孔实际孔位与设计值的偏差不超过 确认测放结果无误后用木桩予以固定施工轴线 内布设控制桩高喷灌浆轴线拐弯部位设固定桩 根据测量放样确定的孔位安排钻机就位立轴垂直、垫牢机架旋喷管的倾斜度不超过 钻机运行时必须维持稳定)钻进成孔 有序在各孔位钻孔钻孔直径 采用合金钻头 钻进期间钻机机身发生倾斜时随即暂停运行视实际情况做有效的调整颗粒大小、地层变化等数据均要得到完整的记录作为钻孔质量判断的参考钻进成孔后安排质量检验若无误方可按照计划钻进下一孔)下放喷射管 喷射台车到达钻孔区域先进行浆、气试喷确认喷浆量、喷浆压力各项参数均无误后将喷射管下放至孔内指定深度再由专员检查灌浆准备情况若无异常则正式高压旋喷灌浆 喷嘴堵塞或喷浆压力异常偏高时提起喷射管采取疏通或其他处理措施)制浆 原材料选取方面水泥采用无受潮结块现象的 普通硅酸盐水泥通过 方孔筛的筛余量水泥材料进场时安排质量检验要求各批次水泥均有产品合格证并抽样检查判断各批次材料的质量制浆用水以无污染的水为宜水中不可含有对浆液性能造成影响的物质其他各类材料均要在通过质量检验后方可入场使用 根据设计配合比精准称量原材料用高速搅拌机拌和做充分的搅拌以保证材料均匀混合 制浆期间加强对浆液比重的检测根据实测结果采取动态控制措施 浆液拌制完成后随即投入使用)喷射提升 喷射管下放至孔内指定位置后送入浆液待孔口位置有浆液冒出时按自下而上的顺序有序提升至终喷高程 现场技术人员加强对关键参数的观测与记录包含注浆流量、压力、旋转提升速度等基于观测记录的数据绘制作业过程曲线以便直观分析喷射提升的作业情况 同时技术人员还需加强对现场施工条件的检查采取防控措施从源头上保证施工质量:接、卸换管需快速完成避免堵嘴和塌孔由于机械设备存在故障而无法连续喷射浆液时停机检修力争在短时间内恢复正常施工状态中断时间超 必须采取补救措施中断施工可能导致新旧材料无法稳定粘结为此在恢复喷浆时适当将喷射管多下放 待浆液凝结后组成连续性较好的结构)回灌 喷射后在孔内静压充填灌浆补充适量浆液直至浆面无下沉现象为止此举有助于保证桩顶标高的有效性 回灌施工环节以邻孔高喷冒浆静压充填的方法为宜)冲洗 浆液喷射完成后及时用水冲洗注浆泵、注浆管等装置内附着的浆液防止由于冲击不及时而发生固结)记录 钻孔、高压喷射灌浆全过程中的各项数据均要得到完整的记录作为反映施工状况的关键依据 旋喷桩加固软土路基的注意事项施工必须具有规范性旋喷桩的尺寸、水泥掺量、喷射注浆参数等各方面均要与设计要求相符 喷射注浆前对待使用的喷射装置及配套管路做全面的检查设备必须稳定运行各项参数控制在合理的区间内 例如高压泵的安全阀应安全使用活塞缸套、检查阀等配件的形态需保持完整有剧烈磨损时随即更换高压管路需保持畅通、严密的状态防止出现堵塞、漏浆问题喷嘴、注浆管内部必须保持干净无任何影响喷射注浆的杂物管道接头处配套严密的密封圈检查中发现密封圈严重磨损时及时换新为避免喷嘴和管路被堵塞采取以下预防措施:于水泥浆储备箱和吸水管进口位置设过滤网拦截超粒径的材料维持管路及其他装置内浆液的畅通流动定期维护保养注浆泵防止浆液在管道内发生沉积 注浆喷射期间设备发生故障或由于材料供应不足而停机等料时将注浆管提出孔口向注浆泵和管道内泵送清水清理内部的浆液后方可停泵按该方法操作后可避免由于部分浆液固结而引发堵塞问题设备到位后必须维持平整和稳定以吊锤观测的方法判断钻杆的垂直度偏差不超过 否则及时调整 钻杆的旋转速度为 /提升速度 /旋转和提升尽可能保持匀速 旋喷桩加固软土路基时水泥属于重要的材料优先选用的是.级或更高等级的普通硅酸盐水泥 旋喷桩顶部设碎石褥垫层厚度以 为宜碎石级配需良好最大粒径不超过 不掺杂垃圾、植物残体等影响碎石褥垫层施工质量的杂物 旋喷桩采用正三角形布置的方式桩径通常为 桩长及桩间距以计算的方法确定基本要求是最大桩间距不超过桩径的 倍各项桩体参数一经确定后未经许可不得随意更改 浆液的使用遵循随拌随用的原则尽可能缩短拌制后至使用前的间歇时间同时任何存在离析现象的浆液均不可投入使用 旋喷桩加固软土路基的质量检测方法及结果 开挖检查旋喷桩施工后浆液开始固结待浆液具备一定强度时以开挖的方法检查成桩质量 开挖工作量大通常仅能够覆(下转第 页)部位采用焊接方式进行连接钢筋笼分节按照最长幅进行合理划分确保吊装安全 通过计算合理设置每节钢筋笼吊点一般吊装设置 个吊点(主吊 个、副吊 个)吊点采用 圆钢和桁架上、下排主筋焊接牢固钢筋笼吊放采用双机抬吊根据计算合理使用主副吊吊装 混凝土水下灌注 混凝土配合比混凝土的配合比不但需要符合设计强度要求同时还应该符合抗渗性能要求同时还应该兼顾导管施工过程中灌注混凝土的施工特点对于混凝土强度造成的影响 混凝土可以选择使用普通水泥水泥的掺加比例至少为/混凝土的水灰比控制在 以内混凝土中的含砂率控制在 混凝土的坍落度控制在 比较合适此外还应该保证混凝土具有一定的流动度当混凝土的坍落度小于 时其维持的时间至少为 导管安装结合实际施工过程中槽段的宽度使用混凝土导管一般导管的规格为 对称浇筑混凝土导管的安装间距严格按照设计图纸要求进行 导管的管节长度设计为 最后一节的长度为 管节的调节范围控制在 导管的端部与地面的距离不得低于 导管水密性试验在使用导管之前需要对导管进行水密性试验检查导管是否存在漏气、漏水现象当水密性检查合格以后才能够使用导管)导管两侧需要安装封闭设备封闭设备使用既有试压套 在封闭设备的两端安装进水孔将其安装在管道的正上侧确保注水过程中空气能够向外溢出)安装导向管向导管内注水将另一端作为出水口当导管内的冲水达到 以上时即可停止注水)将管道的注水孔做封闭处理另一端与空压机进行连接检查导管连接部位的密封性在检查合格以后向管道内充压水密性试验的水压不得低于孔内水深 倍压力 导管位置布置导管水平方向布设的间距一般控制在 以内导管与槽段两侧之间的距离一般控制在 以内 水下混凝土灌注)使用吊车将混凝土料斗吊住将导管向上提升使用泵车将混凝土泵送至料斗中)导管应该深入槽底 确保混凝土浇筑连续首次灌注混凝土时需保证导管埋入混凝土的深入不得小于)灌注混凝土时灌注的同时缓慢的提升导管保证导管埋设在混凝土中的长度始终保持 混凝土浇筑应该保持连续性导管提升的速度保持在 /结 语本文主要是对地连墙施工技术进行研究分析简单地介绍了地下连续墙施工工序 在实际施工过程中通过现场检验及既往施工经验双重把控提高泥浆的质量、成槽精度提高地下连续墙施工质量 同时混凝土浇筑过程中通过观察混凝土的外在状态判断出混凝土质量的稳定性避免导管出现故障确保地下连续墙结构稳固 通过以上研究分析可以在一定程度上指导地连墙施工为施工现场提供有力技术支持:参 考 文 献:江武涛.地下连续墙施工技术在地铁车站工程中的应用分析.工程建设与设计():.刘德如.市政地铁工程中地下连续墙施工技术探究.工程建设与设计():.韩超.地下连续墙在临海复杂地质条件下的应用.工程建设与设计():.(上接第 页)盖至表层 左右的深度 固结体完全暴露便于对旋喷桩做详细的检查同时开挖检查的方法直观便捷可更加有效地观察到固结体的形态和垂直度在本工程中开挖检查数量为 个桩结果显示旋喷桩呈圆柱状桩体垂直度较佳桩周有不规则水泥体根状延伸距离在 及以上桩体直径在 以上 开挖检查结果显示旋喷桩的质量符合要求 荷载试验以单桩、复合地基、桩间土为主要考虑对象分别组织平板静荷载试验各检测部分的检测数量分别为 个检测结果如表 所示表 高压旋喷桩荷载试验检测结果项目数量/个承载力基本值/测定均值/单桩 复合地基 桩间土 根据表 展开分析:单桩、复合地基、桩间土的承载力检测平均值分别为、通过与承载力范围的对比分析可知单桩、复合地基、桩间土的承载力均符合要求整个加固范围内的软土路基所具备的承载性能均大幅提高在改善软基承载力不足方面有突出的应用效果表明高压旋喷桩施工技术在软基加固中具有可行性 结 语软土路基的存在明显加大公路的建设难度工程人员需考虑到软基含水量高、承载力不足等特性以及由于此类特性而引发的路基不均匀沉降、路面异常等问题进而根据工程环境采取针对性的软基加固措施 经过本文有关于工程实例的分析提出常见的软土路基加固方法并着重围绕旋喷桩加固技术在软土路基中的应用展开分析 按照流程有序推进旋喷桩施工进程开挖检查结果显示桩体的垂直度、桩径、表观形态均达到要求荷载试验检测结果显示单桩、复合地基、桩间土均具有较高的承载力 总体上利用旋喷桩加固软土路基的应用效果较好旋喷桩加固施工技术在软土路基处理领域富有推广价值:参 考 文 献:李佳.公路路基路面设计中的软基处理问题与优化对策.工程建设与设计():.汪琰钧.公路软土地基地段高填方路基施工技术探讨.工程建设与设计():.崔晓鹏.高速公路建设中的软土路基施工工艺.工程建设与设计():.