高速公路工程施工中软基处理技术的应用

高速公路工程施工中软基处理技术的应用

摘要：随着我国公路建设的迅速，软土问题成为影响公路工程质量和建设工期的关键因素之一。如果对公路工程建设中出现的软土地基不进行有效地处治，就会导致路基不均匀沉陷，路面开裂等病害的发生，对道路的稳定性、安全性影响较大，同时还会增加公路的养护成本。本文结合某工程软基处理的施工方法，论述了水泥搅拌桩、土工格栅、预应力管桩在软基处理中的质量控制措施。
关键词：公路；软基处理；质量控制
        1  工程概况及地质特征
        项目桩号为K2+400-K4+950，路线总长2.55km。设计为双向六车道一级公路技术标准，设计速度80km/h。
        项目区可划分为两个区即堆积平原区、丘陵区。其中堆积平原区可进一步细化为冲湖积平原亚区。平原区地势低平，水网密布，沿线以水稻田、池塘等为主，地面标高一般。表部断续分布冲湖积塑状粉质粘土，上部分布厚层海积软土、冲海积粉土等，性质差～较差；中下部为冲湖、冲海积硬、可塑状粉质粘土及中密状粉土等。丘陵区山体呈浑圆状，低矮，一般标高20～30m，残坡积层厚度较薄，多见强～中风化基岩直接出露，节理较发育。
        根据《地震动参数区划图》（GB18306-2001），测区地震具有震级小、频度高、震源浅等特征，地震均为小震和微震，区内最强地震震级为4级，最大烈度为V度。
        2  软基处理工程
        2.1 水泥搅拌桩
        2.1.1 加固原理。水泥搅拌桩是一种应用较广泛的地基加固方法，根据水泥水化的化学机理，利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液和粉体）强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理—化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。
        2.1.2 施工工艺。水泥搅拌桩施工流程为：①测量定位；②桩机就位；③第一次下沉；④水泥浆制备；⑤提升注浆搅拌设计桩顶标高；⑥第二次下沉、喷浆至设计桩顶标高；⑦移动桩机，进行下一根桩的施工。
        施工参数：①水泥掺量为15%；②水灰比0.45~0.55，木质素掺量为水泥重量的0.2%；③提升速度控制在15cm/min左右。
        2.1.3 注意事项。 
①搅拌桩成桩应均匀、持续、无缩径和断层，严禁在提升喷浆过程中断浆，特殊情况造成断浆应重新成桩施工；垂直度偏差不大于L/200（L为桩长），桩位偏差不得大于50；成桩直径和桩长不得少于设计值；②水泥搅拌桩施工前，必须查明并清除地上和浅层地下障碍物，并回填粘性土并予以压实，不得回填杂填土或生活垃圾；③严格控制水泥搅拌桩的施工速度，成桩过程应采取有效措施确保邻近建筑物，周边道路及管线的安全正常使用。
        2.2 土工格栅  ①在施工前首先对材料加以严格检查，对土工格栅的质量符合图纸或规范要求，在采用土工格栅的路堤填筑正式开工前，结合工程先修筑试验路段，以指导施工。土工格栅采用钢塑复合土工格栅，要求纵向抗拉强度≥80kN/m、横向抗拉强度≥60kN/m。②铺设土工格栅按图纸施工，在平整的下承层上全断面铺设。铺设时，不得有褶皱和破坏。土工格栅下填料在最佳含水量的条件下用压路机分层压实。摊铺土工格栅，人工拉直平顺，紧贴土层，不扭曲，折皱，重叠。③土工格栅在铺设时，将强度高的方向置于路堤轴线方向。④土工格栅拼接时，在受力方向连接处的强度不低于材料设计抗拉强度。为保证土工合成材料的整体性，土工搭接长度保证足够长，横向搭接长度大于0.3m，纵向搭接长度大于0.6m。⑤铺设土工格栅的土层表面平整，清除表面有碎、块石等坚硬凸出物。⑥土工格栅摊铺以后48h内及时回填或覆盖，以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒。土工格栅上的第一层填料施工采用轻型推土机或前置式装载机，一切车辆、施工机械只允许沿路堤轴线方向进行。⑦严格按技术规范要求控制填筑速率，并动态进行沉降与稳定监测。         2.3 预应力管桩
        2.3.1 施工工艺。该段管桩采用静力压入法施工工艺，流程为①场地平整，桩机就位；②静力压入第一节桩；③起吊第二节桩；④电焊接桩，检查焊接质量和垂直度；⑤静力压入第二节桩；⑥重复打桩工艺，直至达到设计桩长；⑦移动桩机，进行下一根桩的施工。
        2.3.2 质量控制要点。①接桩。采用端板焊接法进行接桩，焊接前，先将下节桩端板除污、除锈，清理干净铁件表面后，上、下桩段对齐，上下两块端板轴向错位小于2mm，节点弯曲矢高不得大于0.1%桩长。若两桩段之间有间隙，用厚度适当的楔形铁片填实焊牢，焊条采用E43型。焊接时采取分层对称连续施焊，以减少焊缝变形引起节点弯曲，焊接3～4道，焊缝连续、饱满，焊缝在条件下冷却停约1分钟，并以现场监理工程师验收合格后，方可继续压桩。②截桩。沉桩到位后仍有一大截管桩外露时，应实施截桩。截桩采用专用切割机，边切割边浇水。严禁在管桩没有完全切断时采用大锤敲断或桩机别断。③“浮桩现象”控制。a.选择合适的压桩顺序，以减少后打桩挤土对先压桩的影响。主要有先内后外、先深后浅、采取跳压、对称施压、分段均衡施工等措施。b.选择适当的压桩速度。压桩速度太快，日入土桩量太大，将造成土体剪切及固结时效未到，超孔隙水压力未明显减弱，土体应力未消散，加剧了挤土效应。c.加强排水，尽快使压桩引起的超孔隙水压力消散，常用措施有井点降水、砂井排水和塑料排水板排水措施。
        3  结语
        综上所述，在公路工程建设中，对于大面积软土地基的处理，应根据实际的地质情况，结合水文气象资料等因素，采用不同的技术措施进行试验，经技术论证，选择最佳的施工方案。
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[1]刘玉卓．公路工程软基处理[M]．北京：人民出版社，2004.
[2]张留俊，等．高速公路软土地基处理技术[M]．北京：人民交通出版社，2004. 

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