公路橋涵地基加固方法淺析
2015-05-29
1. 引言
經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展要求路橋的加速建設(shè)，在我國的十二五規(guī)劃中公路的建設(shè)仍然是我國交通運(yùn)輸建設(shè)的重點(diǎn)，如何建設(shè)高質(zhì)量、高科技含量、低成本的路橋工程是我國路橋建設(shè)一直以來的努力方向。近年來我國公路橋涵的總建設(shè)投資約為公路建設(shè)總投資的20%左右，橋涵的地基設(shè)計(jì)是否合理，加固措施是否得當(dāng)，不僅關(guān)系到橋涵工程的造價(jià)與使用質(zhì)量問題，還影響到整個(gè)公路建設(shè)與使用問題。本文就公路橋涵地基加固辦法做一小結(jié)與淺析。
2. 地基加固的原則與考慮因素
地基加固的目的是改善地基的性能，提高其承載力和抵抗自然災(zāi)害的能力，增強(qiáng)地基穩(wěn)定性，減少或消除路橋過渡段的不均勻沉降，縮小橋臺(tái)與路堤的沉降差。在地基加固時(shí)一般要本著因地制宜的原則，關(guān)鍵問題是地基承載力與基礎(chǔ)沉降，需要考慮以下幾個(gè)因素：
第一，地基巖土成分。公路橋涵在地基建設(shè)中往往遇到的是不良土體如：軟粘土、沖填土、雜填土、飽和粉細(xì)砂、凍土、濕陷性黃土、膨脹土等。因此要根據(jù)不同的土質(zhì)考慮地裂縫，滑坡與坍塌的問題，根據(jù)不同地基巖土成分測算承載力，才能因地制宜的設(shè)計(jì)與加固地基。
第二，地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地形條件。當(dāng)?shù)氐乃槭c粘土結(jié)構(gòu)，以及設(shè)計(jì)橋涵所測算的地形特征也是構(gòu)筑地基的基本因素。與構(gòu)造物相連的地段，路面形成對(duì)行等非常危險(xiǎn)的狀況比較普遍，若地基的穩(wěn)定性不夠，橋臺(tái)將受到大的壓力而引起側(cè)向位移與失去平整的事故。
第三、施工條件。施工條件屬于人為的因素，不同的路橋設(shè)計(jì)與路橋特征也有不同的施工條件。
3. 公路橋涵地基加固的辦法研究
橋梁地基大多涉及江河湖海，不但需要大量的土石方和混凝土材料，而且基礎(chǔ)施工大多需進(jìn)行圍水或水中作業(yè)，工作難度與工作量都較大。因此公路橋涵面臨的地基加固問題大部分是軟土地基的加固。軟土是指在緩慢流水或靜水浸泡中以細(xì)顆粒為主的沉積物。軟土的特點(diǎn)是天然含水量大于液限；孔隙大，孔隙比大于1；壓縮性高，壓縮系數(shù)大于0.5MPA；透水性低；承載力小。由于軟土的這些特性，變形問題是軟土地基的一個(gè)主要問題，因此建筑物的沉降量大而不均勻，沉降速率大以及沉降穩(wěn)定歷時(shí)較長等特點(diǎn)，很難滿足水工程建筑物地基設(shè)計(jì)要求，因此都需進(jìn)行加固處理。公路橋涵地基常用的加固方法有：
?。?）擠密法
擠密法又有砂土擠密法與木樁擠密法。砂土擠密法是在軟土地基內(nèi)打入帶活動(dòng)樁靴的鋼管，灌注砂或土后，把周圍地基土擠向四周使地基土變密，最后將管拔出而在地基內(nèi)形成“樁”，其要達(dá)到的效果是擠密地基軟土。
木樁擠密法加固軟土地基是一種更為簡單易行，效果也比較好的方法。尤其是在缺砂地區(qū)，比采用砂土墊層更經(jīng)濟(jì)適用。木樁擠密加固地基的基本做法是在地基土中打入一定數(shù)量的直徑10cm以上的木樁，減小地基土的孔隙率，增加地基土密實(shí)度，提高地基的承載能力。
?。?） 深層攪拌石灰樁旋噴法
根據(jù)路橋設(shè)計(jì)確定石灰攪拌樁鉆機(jī)的位置后，啟動(dòng)攪拌機(jī)，鉆進(jìn)的同時(shí)噴射壓縮空氣，使加固的粘土在原位受到擾動(dòng)。當(dāng)鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，鉆機(jī)鉆頭反向旋轉(zhuǎn)后提升，同時(shí)由壓縮空氣輸送生石灰，順著鉆頭攪拌葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空隙處噴入被攪拌的粘土中，使土體和石灰進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁纬删哂姓澈闲院?、水穩(wěn)定性高和一定強(qiáng)度的石灰土樁。通過攪拌，將軟土重塑的同時(shí)摻入一定量的石灰，軟土礦物與石灰發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的不溶于水的，可以使土顆粒粘結(jié)在一起的硅酸鈣凝膠，硅酸鈣凝膠包裹和聯(lián)結(jié)粘土與石灰，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，充分膠合土顆粒，使土顆粒聯(lián)系得很牢固，改善了土的物理力學(xué)性質(zhì)，發(fā)揮了石灰固化劑的強(qiáng)化作用。此方法加固后的地基滲透性增大，石灰攪拌樁還有助于排水固結(jié)，降低了地基軟土含水量，增大了粘合力，地基的強(qiáng)度得到了提高，成本也不高，適宜于橋涵、通道的軟土地基中應(yīng)用。
?。?）夯實(shí)法
橋涵地基加固的常用的夯實(shí)方法有重錘夯實(shí)法和強(qiáng)夯法。重錘夯實(shí)法是利用起重機(jī)將重達(dá)數(shù)十噸，直徑1米左右的重錘提高到3至5米的高度，然后自由落下，如此反復(fù)夯實(shí)使土表層密實(shí)而提高地基強(qiáng)度的方法。強(qiáng)夯法是將較大的重錘從6米至40米高處自由落體，對(duì)較厚的松散土層進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)的地基處理方法。軟土地基的透水性很差，不宜排水，影響夯實(shí)效果，因此夯實(shí)法在處理軟土地基時(shí)需要在地基中設(shè)豎向排水體配合，以提高夯實(shí)效果。
（4）換土分層夯實(shí)法
換土分層夯實(shí)法就是挖除基底下一部分原有軟土，換填砂土分層夯實(shí)的強(qiáng)度較高、穩(wěn)定性較好的中砂、粗砂和砂礫等，可以使地基更穩(wěn)定進(jìn)而滿足變形的要求。在經(jīng)濟(jì)與技術(shù)可行的條件下，施工簡單實(shí)用重型機(jī)械少，所以有一定的實(shí)用價(jià)值。
?。?） 土工織物加固軟土地基法
土工織物是巖土工程領(lǐng)域中一種新型建筑材料是纖維制品的總稱。土工織物在近年來的軟土地基加固中廣泛的發(fā)展與應(yīng)用土工織物的品種主要有滌綸、腈綸、錦綸、丙綸等，目前常用于生產(chǎn)土工纖維著多以丙綸，滌綸為主要的原料。土工織物用于加固補(bǔ)強(qiáng)地基時(shí)， 在土工織物處于受拉狀態(tài)的同時(shí)， 對(duì)土體產(chǎn)生了一個(gè)側(cè)向約束壓力， 使復(fù)合土體具有較高的變形模量與抗剪強(qiáng)度，即土工織物有較高的強(qiáng)度和韌性等力學(xué)特性，且能緊抱地基面， 使其上部施加的承力能均勻分布在地層中。因此，當(dāng)?shù)鼗赡苁艿經(jīng)_切破壞時(shí)，鋪設(shè)的土工織物就會(huì)阻止破壞面的出現(xiàn)，從而提高承載力。
4.小結(jié)
在地基加固方法的選擇上還要根據(jù)自身不同的施工條件經(jīng)濟(jì)狀況，選擇更實(shí)用的加固方法。可以盡量做到因地制宜，節(jié)約資源，用科學(xué)合理的測算做效果最好的地基加固，保證公路橋涵的安全與正常使用。
