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基于排水固结法在软土路基施工中的研究

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【摘要】公路工程是关系到国民经济增长的重要工程,随着我国公路事业发展建设要求的不断地提高,排水固结法作为公路工程软基处理的重要方式之一,其施工工艺选择的科学性、合理性将直接关系着整个工程的质量,关系到人们的生命安全。本文主要对公路工程软土路施工中排水固结法的原理、流程进行了分析与探究。

【关键词】排水固结法;软土路基;施工流程;加固原理

一、排水固结法加固原理

排水固结的原理是地基在荷载作用下,通过布置竖向排水井(砂井或塑料排水袋等),使土中的孔隙水被慢慢排出,孔隙比减小,地基发生固结变形,地基土的强度逐渐增长。排水固结法主要用于解决地基的沉降和稳定问题。为了加速固结,最有效的办法就是在天然土层中增加排水途径,缩短排水距离,设置竖向排水井(砂井或塑料排水袋),以加速地基的固结,缩短预压工程的预压期,使其在短时期内达到较好的固结效果,使沉降提前完成;并加速地基土抗剪强度的增长,使地基承载力提高的速率始终大于施工荷载增长的速率,以保证地基的稳定性。

二、软土路基中排水固结法的流程

1、砂垫层施工

砂垫层的功能就是在预压施工中,从土体进入垫层的渗透水快速排出,达到土层固结的作用。砂垫层质量将对加固效果与预压时间起到决定性的作用。选用级配相应的中粗砂,作为砂垫层材料,可确保砂垫层具有良好的渗透性。在施工应用中,应确保其含泥量在5%以下,不能混入杂质与有机质。在确定砂垫层厚度时,应及时排出土层内的渗透水,一般控制在30厘米到50厘米之间,可以起到持力层的作用。

2、袋装砂井施工

砂井(直径30到50厘米)、袋装砂井(7到12厘米)及塑料排水板是构成竖向排水体的主要组成部分。因袋装砂井具有较小的断面,体积较小,施工方便及成本低等优势,在公路工程软土路基处理中得到了广泛地应用。依据排水要求,应确保袋装砂井编织袋具有不错的透水性,避免漏失袋内砂。在袋装砂井材料选用中,应确保袋子具有较高的抗拉强度,通常情况下,其纵向抗拉强度在18.KN/M的范围内,抗拉纵向延伸率必须控制在17.6%左右,确保其能够对袋内砂的重量与弯曲出现的拉力进行最大限度地承受,同时具备良好的抗老化能力与抗腐蚀能力。现阶段,应用最多的就是聚丙烯编织袋。相比砂的渗透系数,这种袋子的渗透系数要高出一些。在袋装砂井施工中,一般选用中、粗砂作为施工材料,这种材料具有较高渗水率,粒径在0.5毫米以上的砂总量必须超过材料的一般,同时应严格控制其含泥量,一般在3%以下。其施工工艺如下所述:

(1)场地清理及放样

在公路工程软基排水固结技术施工中应及时平整与清理施工场地。将地面积水在施工前期及时排出,同时应进行路面硬化处理,并确保工程便道的畅通性。在确定施工位置时,应严格遵循相关设计规定进行,确保其偏差在2厘米以下。应准确测量与记录场地高程,并遵循图纸要求利用全站仪进行准确放样测量,同时施工人员必须定期进行复核。

在基底回填中,先沿坡脚线向外侧筑草袋围堰,台阶开挖施工应在陡于1:5的基面横坡部分路段进行,一般在1米到2米之间进行台阶宽度的控制,台阶顶面在进行反向横坡设置时,应确保其坡度为2%到4%之间。在清理与回填基底时,应在基面进行0.3%坡度的留设,这样可以为基面或砂垫层排水提供方便。

(2)砂井就位与压管

完成基底作业后,可以进行砂井机与套管就位。就位砂井机后,应确保导轨、套管管身与地面呈垂直状态,并与桩位对准,垂直度误差在1.5%的合理范围内进行有效控制,并遵循相应长度在套管上将标尺位置划出,进而达到砂井入土深度有效控制的目的。不能出现弯曲套管、内壁不光滑、毛刺等现象,8厘米到10厘米作为管径控制的合理范围。完成砂井机就位工作后,应及时将砂井机压力装置与激振器启动,慢慢将套管振动压入软土内,确保压力的均匀性。压管作业必须不间断向下压,不能出现起管在压入等现象。当压管与风化岩层接近时,要对套管下沉速度加以重视,如下沉速度逐渐变慢后,必须准确计量套管入土的长度,保证风化岩层内套管长度在50厘米以上。

(3)填砂袋

利用入口滚轮砂袋快速平稳地向套管口边送入,同时将袋尾拉起,并通过激振器将套管提升,当高度升至0.5米时,将砂袋放开,向孔底进行放置。在套管内放置砂袋时,应避免砂袋扭结、缩颈等情况的出现。拔管施工中应确保砂袋不被带出或砂袋不出现破损情况。当出现问题后,应对其原因进行认真分析,必须及时清理拔管带出的土,已经形成的砂浆口必须确保其能够与砂垫层相互贯通,施工过程中要真实记录每根砂井的灌砂量。

3、预压系统施工

预压荷载是排水固结法的重要组成部分,它促使颗粒间自由水排出的动力。预压的实施,主要体现在分级加荷,每级加荷的稳定性依赖于前一级预压后强度的提高。为加速地基固结,堆载预压与沙砾垫层及袋装砂井相结合对基底进行处理。为保证施工的安全与进度,设置观测断面,观测沉降和位移,以指导施工。

每个观测电面设置5个观测点和两个水准点。路基填筑前,按设计要求对清理好的地表上于路中心、左右路肩安装沉降板;同时在路堤坡脚外1米埋设位移观测桩。预压期内,应按规定进行沉降观测。路堤沉降变形达到设计预期值后才能铺筑路面,并将超出路床以上多余土卸载,将路堤整修到路床面标高和满足压实要求。

三、结束语

综上所述,随着我国公路工程事业发展速度的不断提升,各类质量问题得到了有效处理。排水固结施工技术作为公路工程软基施工的重要技术之一,其施工效果是否良好将直接影响到工程施工的整体质量。施工单位必须重视排水固结施工技术的应用,严格按照施工要求进行有效施工,只有这样才能提高公路工程的整体质量,实现其经济效益。

参考文献:

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