张世亮
(广东省基础工程集团有限公司,广东广州 510620)
摘要:本文以市政工程作为研究背景,简要介绍了软土地基的概念,分析了软土地基融合加固工艺的必要性:软基强度不足、稳定性能欠佳;提出了加固技术融合在市政工程施工项目的具体应用:预应力管桩加固工艺、土木合成建材加固工艺、表面处理加固技术、碎石桩振冲加固技术、强夯加固、水泥搅拌桩施工流程、塑料排水板施工技术等,尝试全面增强市政工程施工项目的软基稳定性。
关键词:塑料排水板;水泥搅拌桩;加固技术;工程施工
[中图分类号]U416.1
[文献标识码]A
DOI:10.19892/j.cnki.csjz.2021.09.52
软土地基极易受到主客观因素的干扰,继而产生质量问题。现阶段,软土地基发生塌陷问题较多,危及市政工程施工建设的有序发展,有碍于市政工程道路工程与桥梁作业进程,增加了道路与桥梁两个工程的安全问题。为此,在市政工程施工建设过程中,应全面推进软基加固工艺,使其处于规范性应用状态,保障工程质量,延长工程运行周期,提升人民生活安全性,发挥市政工程建设功能。
1 软土地基概念界定软土具体指含水占比较大、可压缩性较强、荷载承受力不佳、抗剪能力不足的黏性土,此种建材呈现软塑、流塑等状态,具有较大的孔隙率、透水性一般、固结消耗周期较长等不足。若以软土为建材,应用在地基建设环节中,由于软土自身属性问题,极易降低软土地基强度,为工程施工建设带来诸多负面作用,引起施工进度推延问题。软土地基具有较差的稳定性、承载能力欠佳,应用在市政工程施工项目中,极易发生工程塌陷、地基下沉等不利现象,危及周边建筑安全性。软土地基施工建设完成后,有可能为建设工程预留一定安全隐患,难以保障市政工程施工建设品质
[1]。
2 软土地基融合加固工艺的必要性2.1 软基强度不足
市政工程施工建设期间,应对软土地基融合加固工艺,究其原因在于软土地基工程建设所使用的原材料为黏性土,具有较高的含水量、孔隙度较大、透水性不佳、可形成较大程度的压缩问题、抗剪强度较小等。基于黏性土的自身属性与特点,总结出软土地基工程整体稳定性不强,难以承受工程重力,一旦发生较大外力作用时,比如暴风雨,极易降低软土地基整体稳定性,甚至使其形成流动状态。软土地基具有较高的流变性,其抗剪强度较低,相比一般抗剪强度,仅有2/5。软土地基表面附带负极电荷,具有较高的水吸附能力,引起土基吸收较大含量的水,致使土基质的稳定性下降,黏性降低。与此同时,软土中成分不纯,夹杂其他物质,比如杂草,极易造成其稳定性缺失,降低地基整体强度。
2.2 稳定性能欠佳
在市政工程施工建设期间,软土地基作为道路与桥梁两类工程地基建设工艺,此种施工方案具有较低的稳定性,极易产生变形,在车辆长期通行的背景下,地基承载综合能力降低,从而引发地基塌陷、下沉等事故。与此同时,由地基稳定性引起的地基质量问题,具有较快的蔓延与扩展能力,危及人们出行安全。为此,加强软土地基加固工艺应用,提升软土地基的整体加固效果,防止坍塌、沉降等问题发生,具有应用的必要性。
3 加固技术融合在市政工程施工项目的具体应用3.1 加固技术种类
3.1.1 预应力管桩加固工艺
预应力管桩施工加固工艺,能够显著提升软基稳定性。在实践过程中,预应力管桩施工建设工艺在实际应用前期,应由专职人员完成测量工作,综合确定软土地基的建设方位与规格,采取精心测量方式,以期减少测量误差问题,防止加固效果不佳、加固材料浪费等问题发生。在精准确定地基方位的基础上,依据桩点数量与位置,逐一投放管桩,实施打桩施工作业。由于软土地基性能不佳,地基承载力不足,采取的打桩施工方式为预应力管桩作业工艺,将其统一打入地下,以此能够转移地基上方建筑工程重量,借助桩基传导效果,将重量负荷传导至承载性能优异的土层中。若下层土层较深,承载力较高,可凭借桩基、周边土等物质产生的摩擦作用力,完成对上层建筑物重量的支撑对抗效果,提升软基整体承载能力。
在打桩完成的基础上,应在打桩施工建设周边区域设立标志,减少人为破坏等问题对软土地基加固建设效果的影响
[2]。预应力加固工艺的应用期间,会产生较高的建造成本,施工建设要求较为严格,表1是打桩期间对管桩混凝土防腐性能的具体规范内容,PHC管桩表示混凝土强度等级至少为C80的高强度管桩,PC管桩表示混凝土强度等级至少为C60的管桩,PRC是普通钢筋与PHC混合的配筋管桩,PRC防腐施工标准与PHC一致。
表1 管桩混凝土防腐操作规范
3.1.2 土木合成建材加固工艺
软土地基自身稳定性与强度均表现不足,为此,在实际开展软基加固施工建设期间,应借助土木合成材料,完成复合地基的建设效果,保障土体项目的整体强度,使其密度获得有效提升,以此增强软基加固效果。在应用土木合成建材的加固工艺时,应综合考察加固现场地基情况,确定其密度与松散等问题发生成因,依据具体情况制订有效的加固方案,加强土木合成建材加固效果,减少不科学施工操作产生的稳定性问题,保障施工工程整体的安全性。此种施工作业工艺具有便利性、流动性强的优点,能够缓解环境污染问题,改善软土地基的建设效果。在市政工程作业进行过程中,土木合成建材应用在道路工程中,能够增强路基整体强度,减少路基发生翻浆、倒塌、下沉等问题。此工程加固工艺融合在桥梁工程中时,能够提升桥梁工程结构坡度,使桥梁工程地基处于充分压实状态,保障堤坡整体稳定性。由此发现:土木合成建材加固工艺应用在市政工程建设环节中,具有优异的加固表现,能够节省作业所需成本,缩短施工建设所需的时间周期,保障工程建设的安全性。
3.1.3 表面处理加固技术
表面处理加固工艺,其施工原理为:借助科学材料改善软基表面的排水性能,减少积水渗入,提升软基表面的排水能力,防止软基吸收大量水分,维护软土地基的综合性能,具体表现为密度、强度,保障人们安全。在软土地基加固完成的基础上,借助相应材料予以回填,回填材料应具有较高的透水性。例如,市政工程道路作业项目在实际施工建设期间,应在软土地基表层铺设1m厚度的砂石,砂石具有较低的含水量,能够达成加固软基的目的。
3.1.4 碎石桩振冲加固技术
碎石桩、砂桩两种加固工艺相融合时,形成了粗颗粒土桩加固工艺。打桩方式为:振动、冲击、水流冲力等。打桩位置为软土地基,使其在打桩作用力下,形成多个孔隙,再将碎石、砂等具有较小含水量的建材,挤压填充在桩孔内部,形成含有碎石、砂等物质的密实桩体,此种加固效果表现较为优异。振冲碎石桩的加固工艺中,使回填形成的桩为复合型地基,借助振动水冲工艺完成加固,能够显著增强地基周边土层,保障软基密度与强度两者获得提升,保障软土地基整体承载性能
[3]。振冲碎石桩加固工艺施工流程为:借助振冲器操作软基周边土层,凭借水流所具有的冲击力,针对碎石实施振动操作,提升碎石填充材料的密集效果。在振冲作业期间,适时添加粗砂填充材料,减少土桩孔隙问题,提升软土层整体强度,使软基具有较高的稳定性,兼具优异的排水性能,有助于提升软土地基整体的承载能力,增加交通安全性。
3.1.5 强夯加固
强夯加固工艺的施工原理为:动力幕墙强夯施工工艺。此类加固工艺有动力加固的作业效果优异、施工适用性较为广泛、施工工艺所需成本较小、施工流程具有简便性等优点。由此发现,此类加固工艺施工任务完成率较高。强夯加固工艺的应用侧重点在于,凭借强有力的土地冲击力,有效地破坏周边土质结构,借助较大力量完成周围深层土壤的挤压操作,形成较大结构的夯坑。在实际作业期间,依据相关质量标准内容,液压工艺有3种表现形式,一是液压固结,二是动力密实,三是液压置换。强夯加固工艺相比其他施工工艺,所需建设周期较短,适用于大型工程施工项目。强夯加固工艺相比一般预压填土的作业工艺,在设计沙井施工计划时,应考量沙井排水性因素,由此产生较高污水处理费用。然而,多层复合与地基二者加固工艺相对比,强夯加固所需成本较低,且后续作业流程相对简单。为此,在工程建设期间,工程相关负责人员,应结合工程建设的实际发展与需求,综合分析多重干扰因素,继而选择具有较高适应性的作业流程,完成地基加固施工建设。
3.1.6 水泥搅拌桩施工流程
水泥搅拌桩加固工艺应用效果优异,此加固工艺原理为:凭借水泥固化效果,提升软基整体强度。水泥搅拌桩的配制途中,固化主剂为水泥,经由搅拌桩完成水泥到土层的输入程序,继而开展充分搅拌活动,使水泥与软土发生反应,适时加水提升固结效果,增强软土与水泥融合效果,使其具有较高的硬度与强度,由此获得的软基水泥土桩兼具整体稳定性、防渗水能力等特点。在市政工程作业期间,融合水泥搅拌桩的加固工艺,能够改善软基稳定性不足的问题,提升其荷载承受能力。
3.1.7 塑料排水板施工技术
图1为塑料排水板,此建材应用在路基中,具有优异的排水能力,能够提升市政工程软土地基排水效果,减少其吸收水分,维护其原有的稳定性能,增强软基固结能力,加固效果表现突出。塑料排水板加固工艺,较多应用在软土地基加固工程中,真空预压法工艺流程中添加了塑料排水板的作业项目,通常采取垂直插入方式,使其插入软土地基中,继而借助抽真空方式,使地基中的水经由塑料排水板排除,减少软土地基中的水含量,防止施工建设完成发生土体沉降问题,增强软土地基抗压能力[4]。
图1 塑料排水板(图片来源:参考文献[4])
3.1.8 粉煤灰加固工艺
粉煤灰加固工艺的应用较为广泛,其技术原材料为:黏性碎石、煤粉灰等,此类材料均为复合材料,性能极佳。工艺流程,将碎石与其他水泥材料充分融合,采取加水搅拌方式,使其形成高强度碎石桩体,此桩体结构能够与土壤、水泥等基层材料相互融合,形成具有复合性能的地基,以此使工程施工建设的整体性得以保障。此种加固工艺的应用优势在于:原材料强度高、相互融合性强、加固成本较低、工程操作简便,能够有效地减少水泥与砂石的加固程序材料消耗,规避施工建设产生的环境污染问题。值得关注的问题是:粉煤灰加固工艺极易引起泵管堵塞,应采取有效的疏通方式予以规避,减少泵管堵塞引起的工程建设障碍,提升加固工艺的应用可行性,保障加固单位的经济效益与建设品质。
3.2 案例分析
本部分重点以塑料排水板施工技术为例,对技术的应用方法进行研究。
3.2.1 工程概况
某市政工程中包括桥梁、路基、涵洞等项目,其中软土地基路段原为稻田,采取塑料排水板加固措施,提升软基处理效果。
3.2.2 应用过程
工程中,使用的塑料排水板规格为SPB-1,原材料为聚苯乙烯,具有难分解性质。在整体结构中,圆锥突起的位置设有一层过滤装置,能够阻止泥土、颗粒等物质通过,提升排水效果,减少排水障碍,保持孔道排水效率。此塑料排水板的应用指标具体表现为:①抗拉强度选择时,应大于1kN。②延伸能力,应控制在2%~10%。③抗撕裂度应小于300N,所选择的SPB-1塑料排水板,其抗撕裂度等于1340N,符合工程加固需求。④透水性不小于103ml/s。
在工程加固过程中,应关注的问题为:①减少塑料排水板在空气中的暴露时间,采取覆盖保护方式,防止其发生性能老化。②严格控制塑料排水板间距与安装深度,若在工程验收程序时,发现塑料排水板高出2cm时,应采取作废方式,重新安装。
3.2.3 塑料排水板加固地基的注意事项
地基定位标记允许偏差为-70~70mm;插板期间应控制套管的状态,使其尽可能地处于垂直状态,角度偏差应小于1.5°;插板搭设期间,回带长度应不大于500mm,回带排水板数量应小于总数量的5%;塑料排水板质量完成验收时,应及时借助砂料填满孔洞,并深埋于砂垫层
[5]。
3.2.4 应用效果
塑料排水板滤水性能优异、排水效率高;塑料排水板的综合性能表现良好,比如强度、延展性,顺应于软土地基较强的吸水能力,保障排水效果;塑料排水板断面规格能够细分,对地基产生的影响较小;在含水量较大的软土地基中采取插板作业,在短时间内完成水分排出;作业效率较高,施工周期较短,每台插板机单日可完成至少5km的塑料排水板插板活动,造价成本小于袋沙井
[6]。本工程在应用这一技术施工后,不仅有效降低了成本,而且提升了施工效率,取得了良好效果。
4 结论综上所述,软土地基加固工艺融合在市政工程施工建设环节中,能够提升市政工程项目的整体品质。为此,应保障市政工程加固工艺操作的规范性,采取多元化加固措施,比如土木合成材料、强夯加固等,以此减少软土地基发生塌陷问题,提升工程安全性。
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作者简介:张世亮(1990-),男,本科,工程师。研究方向:市政路桥施工。