道路施工中的软基加固技术分析
2015-06-23
1、现浇混凝土管桩技术概述
现浇混凝土管桩技术作为我国现阶段一个重要的施工技术，结合了很多施工技术的有点，既有振动沉管桩和预应力混凝土管桩的优点，又有振动沉模壁防渗墙等优良的技术优势。现浇混凝土管桩技术的管桩桩身强度相对比较高，桩身直径可以达到1.5米左右，有效加固深度甚至可以达到25米以上。这个施工技术相对于其他技术的施工工艺比较更为简单，更容易操作，施工质量更容易控制。
2、工程案例
下面，笔者将结合自己的工作实例，对现浇混凝土管桩技术进行全面分析。参与的这项市政道路工程地基土层为8m～18m深粉质粘土，设计路堤填土最大高度为6.0m，在采取了一系列措施之后认为采用现浇管桩复合加固技术最为合适。设计桩长从6m～11.8m不等，设计直径1000mm，壁厚120mm，混凝土等级C20，坍落度5cm～8cm，桩间距横向3.0m，纵向间距排与排之间3.5m，采用正方形布置，设计7.8m长管桩竖向极限承载力600kN。工程认真按照程序进行了现场开挖、低应变检测和静载荷试验等，都达到了规定的指标。在之后的现场测试中，在沉桩过程中对于地表土体的挤密近于指数形式的衰减，说明本次设计的桩间距是合理的。为了测试沉桩过程中的挤土压力，在距施打桩中心1.5m和3m处成孔，在2.5m、5.0m、7.5m深度处埋设垂直向土压力盒。桩机每下沉2m观测一次；施打完成后不同时间进行观测。随着沉桩深度的变化，下部土压力也随之上升。
3、粉煤灰碎石桩法
它有着自己的优势，主要表现在以下几点：第一，具有很好的强度，而且和易性也比较好。第二，具备很强的流动性。第三，混凝土灌注是比较简便的，可以节约很多的工程材料，减少了工程材料的消耗，也减少了工程对环境造成的破坏。另外还应该强调的是，这项施工工艺在施工的过程中很容易出现一些故障，其中最频繁的就是在泵送混凝土的时候出现中途堵管的现象，甚至会在压力太大的时候出现输料管爆裂等。原因主要在于这项技术的提升速度比较慢，混凝土很难再较短时间内排除；另外，泵送软管的弯曲半径太小，混凝土的和易性不好造成流通不畅，局部出现堵管，压力积聚；泵送软管连接太长，混凝土的和易性不好造成流通不畅局部堵管，压力不够，一旦堵管需要重新成孔。出现这些情况不仅会对工程的原料产生很大的浪费，而且会影响整个工程的质量水平以及工程的进度。因此，在施工过程中，尽量认真按照各项要求和标准进行施工，避免造成资源的浪费和工期的延误。
4、强夯法加固技术
所谓的强夯法加固技术，其实也就是动力加固法技术，这些技术有着不同于其他技术的优势，主要表现在它的加固效果比较好、技术的适应范围比较广泛、施工的各项成本相对较低、施工比较简便所以可以促进工程进度的加快等。这些技术的主要原理是依靠强大的冲击力将土结构破坏，进而挤压周围土形成夯坑。根据一定的标准，这些技术又可以分为动力固结、动力密实和动力置换等。强化法与其他技术相比，它比较适用于一些工程时间比较短的项目，而且这些项目的预压时间比较少，另外，适用于一些工程场地面积比较大而且软土层比较浅的工程项目。与普通的填土预压方法相比，强夯法在施工的过程中要考虑沙井的问题，所以其处理费用相对较高。但是与复合地基相比较，强化法的费用要相对便宜，并且施工也相对容易。因此，在施工过程中，工程项目负责人和施工建设者，要根据工程建设的具体情况，综合考虑各项因素，进而选择最优的办法，既可以保证工程保质保量完成，又可以尽量节约工程建设的资金。
4.1动力固结
众所周知，动力固结不同于其他方法的原理，它主要是依靠冲击能力产生相应的应力波来对土体产生破坏作用，进而在土体的一些部分产生很多缝隙，而这些缝隙就可以发挥排水通道的作用，确保孔隙的水能够有效排出，这样就可以实现土体加固的效果。笔者认为，土体的沉降量与夯基能力之间存在着一定的关系，因为在土体的液化程度为100%的时候，其吸附水会变成自由水，这时候的土体强度处于最低的状态。就算这个时候进行夯击，也是无济于事，自由水还是会被土粒吸附最后形成水，所以，土体的沉降量与夯击能力之间是存在着正相关的关系。
4.2动力密实
动力密实不同于动力固结，它主要是依靠冲击荷载来实现对土体之间间隙的压实，这样就可以实现基地强度的提高。笔者总结了很多工作经验可以发现，地面会在受到冲击力作用的情况下产生沉降的现象，通常夯击一次的沉降深度为50cm～100cm之间，而地基土的承载能力则可以提高2倍或者3倍。
4.3动力置换
动力置换可以根据具体的情况分为桩式置换和整式置换。桩式置换主要是指通过夯击力将碎石填筑在土体中形成碎石柱，这样可以起到复合地基的作用。整式置换主要是通过夯击力将碎石压入淤泥中形成碎石垫层。虽然动力置换有着自身的优点，但是在使用过程中，也要综合考虑各种因素。比如在增加加固深度的时候就需要增加能量，但是这也会导致孔压的增大，而我目前的夯击法加固技术在用于软黏土的时候表现出夯击能力不足，难以实现有效的加固深度，另外，软黏土结构在被破坏置换的强度和渗透性都相对降低，还有，现行的夯击工艺在适用于软黏土的地基施工时候表现出一定的不适用现象。因此，在选择相应的技术和方法的时候，要综合考虑各项因素，尤其是在选择其排水系统的时候，要尽量考虑先轻后重、循序渐进的夯击方法，这样既可以确保工程建设的安全性，又可以达到预期的效果，实现最终的夯击目标。
5、水泥搅拌桩加固技术
水泥土搅拌桩技术的应用有着自身的特点，通常适用于加固饱和软土地基，这项技术主要是让水泥发挥固化剂的作用，将水泥放置于特制的搅拌机中，使得地基深处的软土和固化剂之间由于搅拌而产生一系列的反应，进而实现优质地基承载力的提高以及变形模量的增大。笔者总结了实际的操作方法，第一，认真调试搅拌桩的桩位，使得搅拌桩机达到预定的桩位，然后使用水准仪调平，之后再控制好导向架的垂直度，可以采用经纬仪或者吊线锤进行双向的控制，但是在调整的过程中要注意垂直度小于1.0%的桩长。第二，在搅拌机预搅下沉的同时，后台拌制水泥浆液，在压浆前将浆液放入集料斗中。选用普通硅酸水泥拌制浆液，水灰比控制在0.45～0.50之间，按照设计要求每米深层搅拌桩水泥用量不少于50kg；启动深层搅拌桩机转盘，待搅拌头转速正常后，方可使钻杆沿导向架边下沉边搅拌，下沉速度可通过档位调控，工作电流不应大于额定值；启动深层搅拌桩机转盘，待搅拌头转速正常后，方可使钻杆沿导向架边下沉边搅拌，下沉速度可通过档位调控，工作电流不应大于额定值；下沉到达设计深度后，开启灰浆泵，通过管路送浆至搅拌头出浆口，出浆后启动搅拌桩机及拉紧链条装置，按设计确定的提升速度（0.50～0.80m/min）边喷浆搅拌边提升钻杆，使浆液和土体充分拌和；搅拌钻头提升至桩顶以上500mm高后，关闭灰浆泵，重复搅拌下沉至设计深度，下沉速度按设计要求进行；下沉到达设计深度后，喷浆重复搅拌提升，一直提升至地面。
6、结束语
道路是我国交通的基础内容之一，同时道路施工是我国城市建设的基础内容之一。在道路施工过程中并不是所有的土壤都是符合施工需要的，有的需要我们进行改造才能符合工程需要。对于软土，我们就需要加固才能符合工程需要。
