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市政路桥工程施工中软土地基处理技术特征探讨

来源:知实学术 分类:建筑论文 发布时间:2020-09-28 浏览:

  摘 要:生活水平提高和汽车使用频率增高,让市政路桥修建和维护工作空前发展,为了更好行使市政路桥修建运输和交流作用,在市政路桥修建过程中保障工程质量和基础稳定工作势在必行。市政路桥施工时软土地层的地基处理问题是施工难点和工程建设重点。本文以云南某路桥工程为例,工程地质背景复杂,地层均为第四纪粘土层,岩层塑性大,对施工来说属于难度较大地层条件。笔者先将市政路桥施工中软土地基处理的难点进行分析总结,根据分析的施工难点进行软土地基处理新技术分析和应用,提高了软土地基的承载力。最后通过载荷实验分析对新技术进行验证,实验结果表明采用由刚性桩、水泥土搅拌桩及桩间土组成的复合地基承载力更高远超工程施工标准,可以将此方法在后续实验中进一步改进。

  关键词:软土地基;承载力;大沉积量;空间压缩性;承载力

  《中国市政工程》(双月刊)创刊于1976年,由上海市城市建设设计研究院主办。本刊主要报道市政工程建设方面的科学研究、设计、施工、材料等方面的实践成果和理论探讨,重点突出市政工程领域的新技术、新工艺等最新科研成果。

  据2019年交通部数据我国高速公路通车总里程已经大于20000公里,而其中部分高速公路随着经济和运输量的发展已经达不到使用要求,对其进行有效扩建是必须解决的民生问题。市政路桥修建要坚持高质量,安全第一的思想[1],修建时要根据具体地质条件和当地环境以及岩土勘察为背景进行设计与施工。我国云南省准备修建的市政路桥工程中很大一部分为软土地基,这些市政路桥工程修建必须要保证高质量的路基,而其中最主要的问题就是整体稳定性和路基沉降问题。

  1软土地基施工存在问题分析

  1.1 沉降量大

  按照岩石矿物实验总结,在软土地层中,天然水含量占比一般大于45%,在云南某些特殊地区,软土地基天然水含量大于150%,而软土地基中含水量与地基的承载力关系呈反比例函数关系,地基中含水量越高则地基承载力和地基稳定性越差,同时软土流变性和不均匀性等工程病害也呈现出来[2]。在实际工程中则表现为内部结构力或整体结构剪切力大于地基承载最大力,工程将会发生坍塌和变形,市政路桥工程表面可能发生裂缝或断裂,假如未及时发现沉降问题,则会发生重大交通事故或安全事故,所以大沉降是软土地基最易发生的安全问题。

  1.2 压缩性大

  由于软土地集中有机物质含量较大,软土呈现出松软的状态,并且土质的孔隙较大,因此,势必要采取相应的处理措施针对软土地基进行大范围的压缩,尤其是在市政路桥工程中,倘若没有很好地处理好软土地基所具备的较强压缩性[3],会降低工程的耐久性,同时对周围的建筑物以及道路自身的安全性造成很大的影响,导致路基坍塌、边坡错位以及地面沉降等现象的发生,给人们的出行造成困扰,甚至引起不必要的安全事故。因此,市政路桥工程在施工过程中应该重视软土地基具备较强压缩性的特点[4]。

  1.3 承载力弱

  含水量大和孔隙率大使软土地基强度弱,压缩性强,这些条件都使岩层的强度减少,地基整体承载力差,当承载量大于软土地基最大承载力时,软土地基会不断被压缩,地基的局部沉降量变大,整体言行稳定性和结构强度收到影响,路桥工程会产生大面积沉降,导致路桥工程产生安全事故[5]。

  2 软土地基处理新技术分析

  2.1 新技术特征

  软土地基在施工过程中发现的沉积量大,压缩性大整体地基安全性较差的问题使软土地基处理需要更加稳定的技术,因此笔者将工程实例中的施工经验进行总结,提出一种复合地基的新的地基处理方法,这种新技术采用混凝土和钢性桩体为材料进行地基处理加固,其原理图见图1。复合地基新技术具有以下优势:

  (1)当上覆地层和建筑物的大质量施加在桩体时,桩体发生位移,整桩会产生向下位移,桩体在下降过程和周围围岩的岩体产生摩擦,阻力使桩体结构稳定性增强,提高桩体本身的结构强度和稳定性[6]。

  (2)混凝土的加入使软土地层结构进行改变,软土底层整体稳定性和结构性变大,混凝土固结过程是个近似弹性过程,在软土层中会因为固结程度不一样发生孔隙压力差的现象,孔隙压差会使桩体下覆岩层更快固结。

  (3)混凝土本身的性质使固结后的软土底层更加坚固,抗剪强度,弹性模量,抗压强度等都大幅提高,力学性质增强几十倍,在孔隙中加入固化剂,当当固化剂掺入比αw>5%时,加固土无侧限抗压强度qu可达500~4000kPa,相应抗拉强度σ1=(0.15~0.25)qu,粘聚力c=(0.2~0.3)qu,摩擦角Ф变化于20°~30°之间,变形模量E50=(120~150)qu。从现场数据可以看出混凝土的掺入量和改后岩层强度呈正比,随着混凝土的加入增加抗渗系数由原状土的10-7cm/s下降为(10-7~10-11)cm/s数量级。

  2.2 承载力计算和模型

  未经处理过的软土地基承载力为fak。桩体的横截面面积为Apl,桩体的横截面面积的平均置换率为m1,每个桩体的独立承载力特征值为Ral,未经处理过的软土地基承载力特征值计算过程如下[7]:

  水泥搅拌桩的断面面积为Ap2,平均面积置换率为m2,单桩承载力特征值为Ra2。水泥土搅拌桩与承载力特征值为fspk1的等效天然地基复合后的承载力,即

  3 对软土地基新技术实验验证

  实验验证以云南某在建工程为例,为拟建建筑工程是由6栋6跃7F底商框架结构住宅楼及3栋1-2F商业用房组成,属一般民用建筑物,南接旅游环线,交通方便。用地总用地面积13274.01m2(合19.91亩),建设工程场地地形相对平坦,地面标高1327.99-1325.59m,相对高差约2.40m,地势开阔,在地貌上属于河流侵蚀堆积成因阶地地貌单元。建筑整体结构为钢筋混凝土架构结构,屋顶为钢结构全钢盖,柱网结构设置8m*8m。工程采用水泥土搅拌加静压预制管桩复合地基,预制管桩径Φ500,桩长37m,桩端进入3层砾石,通过实验静载曲线图(见图2)分析发现,符合建筑設计标准[8]。

  4 结论

  文章以云南某路桥工程为例,工程地质背景复杂,地层均为第四纪粘土层,岩层塑性大,对施工来说属于难度较大地层条件。笔者先将市政路桥施工中软土地基处理的难点进行分析总结,根据分析的施工难点进行软土地基处理新技术分析和应用,在软土分布地区采用由刚性桩、水泥土搅拌桩及桩间土组成的复合地基,通过刚性桩和水泥土搅拌桩的施工,实现对桩间土的挤密加固,充分发挥和利用地基土的承载潜力,提高了软土地基的承载力。最后通过载荷实验分析对新技术进行验证,实验结果表明采用由刚性桩、水泥土搅拌桩及桩间土组成的复合地基承载力更高远超工程施工标准,可以将此方法在后续实验中进一步改进。

  参考文献

  [1] 张小勇.市政路桥工程施工中软土地基处理技术特征探讨[J].绿色环保建材,2020(3):132+135.

  [2] 李林林.市政路桥工程施工中软土地基处理技术特征探讨[J].河南建材,2019(3):188-189.

  [3] 林经光.市政道路工程软土地基处理技术措施分析[J].绿色环保建材,2019(11):145-146.

  [4] 王晓磊.沥青路面施工中的软土地基处理技术[J].交通世界,2019(28):12-13.

  [5] 余芳.软土地基处理技术在公路施工中的具体实践[J].技术与市场,2017(01):17.

  [6] 曹立.公路工程软土地基处理技术[J].黑龙江交通科技,2016(12):13-15.

  [7] 王慧莎,杨深海.研究市政道路施工中的软土地基处理技术[J].低碳世界,2017(3):26-27.

  [8] 姜树栋,宋新岩.软土地基处理技术在公路施工中的应用[J].工程建设,2017(6):28-30.

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文章名称:市政路桥工程施工中软土地基处理技术特征探讨

文章地址:http://www.zhishixueshu.com/jz/12745.html

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