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公路橋涵地基加固方法淺析
2015-05-29 
   1. 引言

   經(jīng)濟的快速發(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)仍然是我國交通運輸建設(shè)的重點,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)計是否合理,加固措施是否得當,不僅關(guān)系到橋涵工程的造價與使用質(zhì)量問題,還影響到整個公路建設(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,縮小橋臺與路堤的沉降差。在地基加固時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)計與加固地基。

   第二,地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地形條件。當?shù)氐乃槭c粘土結(jié)構(gòu),以及設(shè)計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,路面形成對行等非常危險的狀況比較普遍,若地基的穩(wěn)定性不夠,橋臺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顆粒為主的沉積物。軟土的特點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)定歷時較長等特點,很難滿足水工程建筑物地基設(shè)計要求,因此都需進行加固處理。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,增加地基土密實度,提高地基的承載能力。

   (2) 深層攪拌石灰樁旋噴法

   根據(jù)路橋設(shè)計確定石灰攪拌樁鉆機的位置后,啟動攪拌機,鉆進的同時噴射壓縮空氣,使加固的粘土在原位受到擾動。當鉆進到設(shè)計標高時,鉆機鉆頭反向旋轉(zhuǎn)后提升,同時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,使土體和石灰進行充分攪拌,形成具有粘合性好、水穩(wěn)定性高和一定強度的石灰土樁。通過攪拌,將軟土重塑的同時摻入一定量的石灰,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。

  ?。?)夯實法

   橋涵地基加固的常用的夯實方法有重錘夯實法和強夯法。重錘夯實法是利用起重機將重達數(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)夯實使土表層密實而提高地基強度的方法。強夯法是將較大的重錘從6米至40米高處自由落體,對較厚的松散土層進行強力夯實的地基處理方法。軟土地基的透水性很差,不宜排水,影響夯實效果,因此夯實法在處理軟土地基時需要在地基中設(shè)豎向排水體配合,以提高夯實效果。

  ?。?)換土分層夯實法

   換土分層夯實法就是挖除基底下一部分原有軟土,換填砂土分層夯實的強度較高、穩(wěn)定性較好的中砂、粗砂和砂礫等,可以使地基更穩(wěn)定進而滿足變形的要求。在經(jīng)濟與技術(shù)可行的條件下,施工簡單實用重型機械少,所以有一定的實用價值。

   (5) 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強地基時, 在土工織物處于受拉狀態(tài)的同時, 對土體產(chǎn)生了一個側(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度,即土工織物有較高的強度和韌性等力學(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?shù)鼗赡苁艿經(jīng)_切破壞時,鋪設(shè)的土工織物就會阻止破壞面的出現(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)濟狀況,選擇更實用的加固方法??梢员M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。
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