公路桥梁工程软土地基加固施工技术.pdf

CM&M 2023.041990 引言公路桥梁建设项目与其他建筑设施建设相比资金投入量更大，工期更长，且存在更高的风险，为了有效地控制工程质量，防止塌陷、裂缝等质量问题，必须实施施工工艺，强化质量管理。在公路桥梁工程中，软土地基的施工常常会遇到，而软基的施工质量又与其最终的使用安全有着直接和紧密的联系1。软土是指具有高压缩空间、高孔隙密度、低渗透率和低抗压强度的土壤。软土以黏土、粉砂、淤泥为主要原料。软土层的含水率较高，所以其粘稠度和压缩性都很高，但渗透性差。如果直接在软弱的基础上进行施工，则会导致工程的稳定性达不到要求，从而影响工程的整体质量。施工单位应根据场地的土壤情况，选择合适的处理技术。目前已有的基础处理技术非常丰富，各施工单位要根据实际情况灵活利用现有的技术，努力开发新的技术来改善软土地基状况，使其达到国家有关文件规定的要求2。为确保公路桥梁工程建设项目的顺利施工，保证其施工质量符合设计要求，开展对软土地基加固施工技术的研究十分必要。1 工程概况 某公路桥梁工程建设项目施工段长度总计 1005m，整个工程可分为 10 联。其中，处于低 8 联进行施工时，可以采用吊篮转动的方式进行施工，其余两联可以采用全屋支架现浇。整个桥架主要采用预应力连续梁，其高度为 2.2m。经实测和计算，得出了该大桥的最大纵坡为3.5%，最小纵坡为 0.589%。经仔细考虑施工场地的环境和造价后，决定对软土地基进行加固采用加固桩施工方式。桥址为第四系全新世粉砂、细砂、中砂、粗砂，第四系中新世粉质黏土、黏土和粉砂3。桥址区的地下水深度在 1.21.3m 之间。本桥工程具有规模大、设备配套高、施工困难等特点4。本桥下穿既有铁路并跨越既有公路，对既有线的安全影响很大，因此在施工过程中，安全保护工作是重中之重。2 软土地基加固施工流程2.1 软土地基加固桩布设结构设计该项目的区段地基基本上是沿全线分布的较厚的淤泥地基，可视工程的具体情况，科学合理的完成地基加固桩布设。将水泥作为固化剂，通过水泥与软弱的土壤之间发生反应，达到强化基础结构的目的。同时，也能够增强地基的完整性、稳定性和强度，从而形成复合地基5。加固桩安全性和稳定性能满足施工要求，不需要公路桥梁工程软土地基加固施工技术李浩摘要：针对当前公路桥梁工程施工极易受到软土地基影响，造成施工质量不符合设计要求以及产生较大沉降的问题，以某公路桥梁工程建设项目为例，开展对其软土地基的加固施工技术研究。根据施工现场具体情况，设计软土地基加固桩布设结构。在加固前，完成表层排水处理与固结处理。在确定施工位置后定位钻机，并完成对水泥浆施工材料的制备。采用两喷四搅施工工艺，完成加固桩施工。通过对施工效果分析可知，新的施工技术应用可以将桩结构的最终荷载、累计沉降以及相对变形值控制在标准范围内，且公路桥梁道路中线的最终沉降控制在了预留沉降量范围内，说明新施工技术应用下施工不会受到软体地基影响。关键词：公路；排水；加固；地基；软土；桥梁（保定市交通运输局高阳县养路工区，河北保定071000）200工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工施工单位投入太多的资金，但施工过程比较繁琐，施工进度相对较慢。为节省造价，本项目采用混凝土搅拌桩法进行地基处理。经计算，共混桩共4202根，桩长68530m，桩径0.8m，长度 15m，间隔 1.5m。图 1 为软土地基加固桩布设结构示意图。在桩基础上，采用水泥搅拌桩作为桩基础，其基础的厚度通常在 0.25m 左右。床垫材料为 8%的水泥碎石，压缩系数为 0.94 以上。石屑的颗粒直径应该在 210mm之间，而泥浆含量应该不超过 5%。此外，在进行施工前，应对工艺技术桩进行有关试验。试验桩也分成 3 个小组，每个小组都有 2 个报告，每个小组的水泥用量分别是 65kg/m、70kg/m 和 75kg/m。在进行大规模桩基施工之前，必须进行桩体试验，并对各种工艺参数进行调整，以保证桩体达到设计要求6。在相同条件下，单桩均在静载荷作用下，最大荷载试验应大于设计单桩的一倍。2.2 表层排水处理与固结在进行对软土地基的加固时，需要先在土层上铺设一层砂垫层，以此起到阻水和排水的作用，从而达到降低水位、防止路基沉降等问题，为公路桥梁的建设提供有利的条件。在软弱土层的非均质性地区，往往会发生基础失稳或沉陷。在软土地基中，应选择衬砌材料，以提高基础的抗剪强度、抗拉性能、基础承载力。在上述施工基础上，引入固结加固技术，使其充分发挥地基的排水作用，增强地基的预应力，以提高地基的承载力和稳定性。此外，在软土地基上，还可以采用竖向排水柱进行排水加固，提高基础的抗剪强度，保证基础稳定和承载能力，从而更好地承载车辆的荷载。多年的实践证明，排水固结技术与荷载、缓速充填相结合，可以有效提高路基的加固效果。2.3 钻机定位与水泥浆制备按设计要求进行配比试验，按科学比例调配水泥砂浆7。先在木桶里装满水，添加适量添加剂和水泥材料，搅拌 1020min。搅拌完毕后，打开搅拌器的盖子，让水泥浆流入到第一层筛子里，然后用泥浆泵进行过滤，这样即可制造出备用物料。在对需要进行加固桩施工的位置确定后，首先将旋转喷桩机转动，将钻头定位在桩的正中央，然后对旋转喷桩机进行检查，以保证其平整。然后缓慢地将钻杆放入，确保垂直偏差不大于 1%1.5%。完成全部工序后，先进行低压喷射测试，将压力控制在 0.5MPa 以下，确保喷口通畅、压力符合要求。需要注意，钻孔前要进行检查，确定孔位是否有异常。要对施工过程严格控制，在预先确定好的位置，确定好角度，按顺序进行施工。2.4 加固桩施工在进行加固桩的施工时，采用两喷四搅施工工艺。其具体施工流程为：启动电机，使提升机松弛，使搅拌器在预调时浸泡在水下。在这段时间里，要特别留意钻头的位置。当钻头达到桩的底部，即可进行喷射搅拌。然后把它提起，然后继续搅拌，直到整个钻孔的位置为止。然后关掉搅拌设备，按照上述步骤进行下一次施工。在靠近河道的地方，搅拌和沉淀要随时间放慢，转速控制在 0.50.8m/min 之间，起重速率为 1m/min。经过一段时间的运转，浆液进入搅拌器。按照以上的要求搅拌、注浆、提升浆料，确保搅拌头作业速度科学合理，使水泥浆和原位土壤充分搅拌。砂浆泵应该在离地 50cm 的地方停留。搅拌完毕后，向集料斗内注入清水，以除去残余的泥沙，保证管线清洁和清洁。请专业人员及时清理，避免水泥胶粘剂容易粘到管子上。3 施工效果分析 3.1 施工质量效果分析为验证上述施工技术的应用可行性，在完成对该公路桥梁工程建设项目的软土地基加固施工后，选择将 5 个加固桩作为试验桩，并对其依次编号为 SYZ-#1、SYZ-#2、SYZ-#3、SYZ-#4、SYZ-#5。针对每一个试验桩，测定其最终荷载、累计沉降以及相对变形值。本文对地基的加载实验进行研究。启动千斤顶，将压力按步骤加到载荷板上，进行结构试验。通过实验与观测，得出了地基的静载实验结果。将测试数据进行记录，并得到如表 1 所示的结果。图1 软土地基加固桩布设结构CM&M 2023.04201通过表 1 可以看出，总计 5 个试验点，其最终荷载、累计沉降和相对变形值与设计阶段给出的施工要求相比，各项数据均在合理范围内。通过上述测试结果可以证明，本文上述施工技术在公路桥梁工程施工中具有可行性。3.2 软土地基加固效果分析为进一步验证本文上述提出的施工技术是否可以实现对软土地基的加固，对施工后地基的最终沉降量进行测定，可将下述公式作为依据：（1）公式中，S表示地基最终沉降量；m表示沉降系数；e1i表示新建公路桥梁过程中某一土层i的平均自重应力影响下形成的孔隙比；e2i表示某一土层i的平均自重应力表示某一土层的厚度。按照图 2 所示，在完成施工后的公路桥梁道路中线上设置 5 个测点，并分别编号为 A、B、C、D、E。对图 2中 5 个测点的最终沉降量进行测定，并将测定结果记录如表 2 所示。已知该公路桥梁工程项目在设计阶段和施工阶段设置的预留沉降量为 0.15m。将这一数据与表 2 中数据对比可以看出，各个测点上的最终沉降量均没有超过预留沉降量，说明在该工况条件下施工，采用本文提出的加固技术，不会使软土地基对施工质量造成影响。同时进一步证明，本文提出的施工技术不仅具有一定应用可行性，同时还能够达到对软土地基较为理想的加固效果。4 结束语在各类基础设施建设项目中，若施工区域内存在软土地基，且没有有效的处理技术和手段，则这一类型施工条件会极大程度影响整个项目的施工质量，同时也会对后期基础设施的使用年限造成极大不良影响。本文以具体工程建设项目为例，开展对软土地基加固施工技术的研究。在对相类似工程施工中，除了要严格按照上述内容完成各项施工步骤外，有关部门也要高度重视施工质量问题，合理选择相应的软基处理措施，以弥补软基施工中的缺陷，确保后期使用时的安全。参考文献1 刘汉龙,龙永红,丁选明.复杂施工环境下高速铁路软土地基浆 固碎石桩复合地基加固沉降变形分析 J.高速铁路技术,2022,13(4):8-12+54.2 宋静,张明明.高压旋喷桩托换-垫层压力注浆联合加固方法 在既有建筑地基加固中的应用J.四川建筑科学研究,2022,48(4):64-71.3 潘飞超,程子龙,刘厚朴,等.潜孔冲击高压旋喷复合管桩技术(DJP 工法)及其在大湾区地基加固中的应用 J.广东土木与建 筑,2022,29(5):64-69.4 杨丽.新型 CFG 变径倒锥台阶型长螺旋钻孔桩在高速铁路地 基加固中的应用和造价分析J.铁路工程技术与经济,2021,36(6):49-52.5 孙照玉,左鲁.钢管桩地基加固与排水系统改造在富水黄土隧 道中的应用技术研究J.甘肃科技纵横,2021,50(9):61-63+81.6 高竞,刘学应.基于遗产保护视角的古水闸地基加固研究:以 高邮里运河灌区界首闸为例 J.浙江水利水电学院学报,2021,33(4):33-35+71.7 张果果,闫宪周,陈强.浅谈西北地区房建工程灰土挤密桩地 基加固施工工艺 J.建筑安全,2022,37(10):10-12.表 1 试验桩测试数据记录试验桩号桩龄/d最终荷载/kPa累计沉降/mm相对变形值/mmSYZ-#13032015.25 0.005SYZ-#23032016.25 0.005SYZ-#33032015.24 0.005SYZ-#43032014.23 0.005SYZ-#53032015.26 0.005 表 2 公路桥梁道路中线最终沉降量测定 m序号中线测点编号最终沉降量1A0.052B0.043C0.054D0.065E0.04图2 公路桥梁道路中线测点布置