现在城市道路工程施工中经常会遇见具有含水量高、质软、透水性差等特点的软土地基,如果没有及时做好软土地基的应对处理工作,很有可能在道路工程施工中出现工程质量不达标的情况,影响工程后续应用的质量问题。
1软基对工程施工的影响
随着城市化进程的不断加快,我国的交通运输行业也得到了快速发展,这使得公路路基所承受的压力越来越大。公路作为我国城市交通的重要组成部分,在我国城市化交通建设中占据着非常重要的地位。公路软基,即软土路基,指的是公路上强度较低而且具有较高压缩性的土层,具体包括淤泥软粘性土、泥炭土壤等。
软基对工程施工建设的影响主要体现在以下3个方面。首先,道路工程建设中遇到的软土地基一般都是一些风化后的软土、岩石以及黏土、沙土等,这些软土地基的厚度分布存在明显不均匀的情况,而且土质本身的结构比较松散。这种路基下建设的公路容易变形,一般在承受了比较大的外部压力之后就会出现坍塌以及沉降的情况,进而对整个路面交通的安全产生影响,出现交通事故。其次,软土地基很容易出现不均匀沉降的情况。这种情况的出现往往是一个逐渐变化的过程,软土地基自身结构的不稳定性和压缩性导致路面的结构不稳定,当遇到较强压力的冲击时就容易导致路面沉降,严重影响交通出现安全。最后,路基路面的渗透性差。一般情况下,软土地基都具有比较高的含水量,而且当含水量超过一定的程度范围时就会对具体的工程施工产生阻碍,严重影响路面交通的压缩性。
2软土地基的特点分析
2.1 含水量大
软土地基的显著特点是含水量大,一般为20%~30%,部分可达到70%。因为软土地基自身的含水量比较大,所以严格意义上来说,软土地基并不符合实际的公路工程施工要求。水分含量过多导致整个土地的延展性和稳定性都比较低,这种环境下很难直接开始进行相应的公路施工。因此,大部分工程在遇见软土地基时,都会提前采用科学的处理方法对其进行处理工作,提高公路工程的承载力。
2.2 承载力低
软土地基因为其自身的含水量比较大,所以土质之中存在比较多的微生物、可燃气体以及腐殖性物质,这些物质会降低路基的承载力,导致路基长期处于不稳定的状态下,这种情况下的路基基本上不能承担路面工程所要求的承载力,一旦出现压力较大的情况,很有可能会产生不均匀沉降,因此软土地基不符合公路路面建设的基本要求。不提前进行相应的处理,不能正常开展相应的工程施工,也很难保证道路交通安全。
2.3 难以满足施工需求
由于软土地基所具有的压缩性高、含水量高、透水性低以及抗压能力低等多方面的问题,软土地基不能满足公路工程路基施工的需要,因此要求相应的施工团队在开展工作之前就做好施工现场的调查工作,详细了解并掌握施工现场的基本情况,然后有针对性地进行相应的处理应对工作,提高软土地基的稳定性,强化公路工程的承载力和稳定性,提高工程质量,保证路基工程的顺利施工,使其能够有效承担相应的交通要求,满足正常交通出行的需要。
3工程路基软基处理对策
软质地基处理的根本目的在于保障高速公路施工的顺利进行,并且确保路基和路面结构的稳定性与耐久性。所以针对路基软基的处理方法主要从降低软基的含水量,稳定软基土地结构以及控制软基后期沉降的角度出发,目前常用的工程路基软基处理方法主要有换填垫层法、排水固结法、深层搅拌法、堆载预压法以及镇压挤密法等。本次主要分析的是通过换填泡沫轻质土的形式处理工程路基软基,这种方式其实就是垫层换填法的另外一种表现形式。这种处理方法最为简单,而且施工难度也比较低,不需要花费大量的时间,有助于保证整个工程的施工工期,降低施工成本。
3.1 施工前的准备工作
在施工现场找好适合的场地进行原材料的准备与搅拌工作。但是要保证临时材料的搅拌也要符合相应的施工标准(见表1),随后做好现场基槽的开挖与调平工作,保证施工现场的用水、排水以及防水工作。一般情况下,要按照施工要求的路基设计进行开挖。另外,还需要准备好工程施工所需要的钢筋挡板以及一些模板材料。除此之外,尽可能保证施工现场不出现积水现象,如果存在积水的情况,要及时进行积水排出,保证整个工程基地不存在积水。
表1 材料计量标准表
3.2 施工顺序
①为了保证路基的稳定性,在施工之前要做好分层卸载处理,一般要求分层的应急卸载高度不超过3m。另外,也要对路堤的台阶宽度和高度进行限制,为了减少卸载的回填反压,一般施工路基的压实程度不能够低于85%。这是一个相对安全的范围。
②准备好所有的工作之后进行工程的开挖工作。但是在开挖时要注意沿着路面纵向开挖,一般要与路基的边缘隔离出1m左右的距离,同时也要将原路基的一些填石与填土进行清除。
③采用C20混凝土浇筑调平层且浇筑厚度为10cm,然后在上面铺1层φ10mm的钢筋网,上下左右的间距保持为mm,最后浇筑10cm厚的C20混凝土。
④选择符合工程质量要求的泡沫轻质土,进行相应的填充工作。一般情况下,要求泡沫轻质土的填层要位于钢筋网顶面,与钢筋网保持上下mm的距离。
⑤在泡沫轻质土的上层铺设防渗土的防护膜,然后在浇筑混凝土进行封闭,这样能够有效提高路基的防水能力,做好防水处理工作能够有效保证路基的稳定性。
⑥当混凝土与泡沫轻质土的强度达到相应的施工标准之后,就可以有序进行路面路基的施工工作。
3.3 施工要点
首先,开始浇筑泡沫轻质土之前应该充分了解具体的施工要求,并要结合具体的施工方案进行放样处理。这样就能够在开挖中有效控制路面的宽度以及整体的陡坡度,保证整个路面的平整性。同时也能够合理安排挡水硬板,保证泡沫轻质土不会因为浇筑工作出现流失问题。其次,一般情况下浇筑泡沫轻质土的时候,要将整个浇筑厚度控制在0.3~1m之间,这样能够在浇筑工作完成之后刚好水泥浇筑凝成。再次,浇筑过程中,应该注意尽可能不要左右移动,因为左右移动往往会对整个浇筑管产生影响,出现超出浇筑区域的情况,所以在浇筑中要尽可能避免或者减少左右移动。
除此之外,恶劣环境的应对与处理也是施工中需要重点考虑的问题。如果在浇筑中遇到强降雨天气,那么就需要提前准备好挡雨措施,避免泡沫轻质土受到雨水的侵蚀与浸泡。最后,因为路基一般是线状,所以在泡沫轻质土的路基上一般都要设立一个缝宽不超过2cm,长度在10~15m之间的沉降缝,然后使用止水带进行防水填充处理,保证换填工作完成之后,也不会受到强降雨等恶劣天气的冲击。
3.4 固化检测
泡沫轻质土完成固化之后,还需要对其进行固化检测,保证泡沫轻质土的换填能够符合相应的工程施工要求,这样才能够保证后续工程施工的顺利进行。固化检测一般分为以下4个步骤。①选择不同的路段进行抗压强度检测;②制取试块强度进行每日3次的检测;③选择长宽高均为mm的立方体,进行制取试场测量,一般3个试件为一个测量小组;④将选择好的试件放在温度为20℃以上的环境中进行抗压强度的测量与加测,最终得出固化检测结果。
综上,软土地基作为影响公路工程施工的重要因素,在公路路基设计以及工程建设中产生了极大影响。因此在相应的工程开始之前,一般要求工作人员对工程的土质情况进行科学检测与评价,如果发现存在软土地基的情况,要做好相应处理工作。根据工程的需要进行路基设计与处理工作,在处理之后对地基的承载力进行固化检测,保证工程的路基能够满足工程施工的需要,如果最终检测结果并不符合工程标准,还需要采用另外的处理方法再一步进行加固与稳定。
4结语
软基问题所出现的路面沉降以及交通不便等问题直接对人们的交通出行安全产生影响,而且也会给城市的经济发展带来负面影响,因此需要重视工程路基设计以及软基处理问题。
撰稿:黄尚枫,湖南科创高新工程检测有限公司,研究方向:铁路、公路和市政路基工程设计和施工。
(转自《中国高新科技》杂志年第14期)