摘要:铁路对路基工后沉降等质量要求是十分严格的,这就要求采取有效措施处理好路基基底。由于我国地域辽阔,建设中不可避免地会遇到软土问题。因此,探讨加强软土地基处理,提升整体施工质量便具有一定的积极意义了。
关键词:软土地基 软土成因
软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点,所以软土地基只要被扰动后软土地基上的构筑物往往是沉降量大,沉降速度大,沉降稳定时间长经扰动,土体结构便破坏甚至导致构筑物结构因为地基沉降或土体流动等不利因素发生倾斜或开裂等不良工程现象。因此,探讨应用合理有效措施,避免或减少软土地基对地面构筑物的不良影响具有十分重要的现实意义。
1、软土地基中软土的成因分析
软土是由指滨海、湖沼、谷地、河河滩沉积的天然含水率高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。软土在静水中或缓慢的流水环境中沉积,经生物化学作用形成,多为近代沉积、主要是第四纪后期形成的海滨相,泻湖相、溺谷相、三角洲相及湖沼相的黏性土沉积物或河流沉积物,为欠固结土,孔隙比都大于１,当大于1.5时为淤泥,而小于1.5时为淤泥质土。可以看出,软土要是指由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基,从其本质上来讲具有以下不良工程特性:
1.1 孔隙大
由于软土地基在其缓慢沉积过程中接触点形成一定的集结点,由于颗粒小,具有胶体性质,天然沉积土颗粒接触点之间,经过物理化学作用,形成了一定的胶结强度,从而阻止其进一步产生压力,使软土地基的孔隙比同一压力下其他地基高出许多。
1.2 透水性强
由于软土地基结构较松散,土层之间容易形成大孔隙。而大孔隙间容易形成透水通道,从而使软土地基比硬土地基具有更强的透水性。
1.3 渗透性差
软土地基的渗透系数较小。沉降速度慢,固结完成所需时间长。而大部分淤泥和淤泥质土地区,由于该土层中夹有数量不等的薄层或极薄层粉砂、细砂、粉土等,故在垂直方向的渗透性比水平方向要小。
1.4 压缩性高
软土地基结构的压缩系数通常较高,而且还会随着软土中液限及天然含水量的增大而进一步增高。此外,软土地基还具有抗剪强度低、承载力低、沉降量大等特征,是具有振动液化性、湿陷性、胀缩性等不良工程性质的软弱地基。
2、软土地基处理应注意的问题
(1)路基在施工和使用期间应该是稳定的,不因填筑荷载,施工机械和交通荷载的作用引起路基的失衡、破坏,也不应由于路基的过大变形,引起地面构筑物及沿线各种设计过大的变形。
(2)在可以不进行软土地基处理的情况下,为了避免路基沉降造成地面构筑物变形破坏,首先应考虑提前填筑路基,在其充分沉降后再修筑构造物的路基施工方案。
(3)高速铁路、高等级公路等均对路基的沉降有着严格的限制,因此,在软基处理中必须按相关规定,通过有效处理措施将沉降控制在合理范围内,以避免路面的变形破坏,
(4)在软土层较厚且沉降历时较长的地区及大范围的软土地区,有时将工后剩余沉降量控制在要求的范围内是很困难的,或者虽能控制但不经济时,则应考虑更加经济、合理的处理方案。
3、铁路工程采用水泥砂浆桩处理软土地基是较为合理的方法
水泥砂浆桩是近年来在浆喷桩的基础上改进的一种新型深层搅拌桩。它采用水泥砂浆作为固化剂,即在纯水泥浆中掺入一定比例的中砂、粉细砂或粉煤灰,以增加地基土中粗颗粒含量,降低地基土的塑性指数,改良加固土体的物理力学性质指标,可明显提高桩体的无侧限抗压强度。
3.1 水泥砂浆桩处理软土地基的施工工艺流程
水泥砂浆桩施工工艺流程:桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→搅拌、喷浆下钻至设计深度→在桩端就地持续搅拌、喷浆30s以上,使桩端水泥土充分搅拌均匀（下钻喷浆量为总浆量的90％以上）→搅拌、喷浆提升至停浆面（在桩头应原位搅拌不少于2min）→重复搅拌下钻并喷浆至设计深度→搅拌、喷浆提升至停浆面→成桩结束→施工下一根桩。
3.2 水泥砂浆桩处理软土地基控制质量的措施分析
第一,桩位严格按设计图纸进行测放,桩位的水平偏差≤50mm,施工过程中随时测量桩的垂直偏差,其垂直度偏差小于1%。
第二,固化剂浆液严格按预定的配比拌制,制配好的浆液避免离析和停置过长,超过2h的浆液应降低标号使用。浆液倒入集料时加筛过滤,以免浆内结块,损坏泵体。为增加水泥浆液的和易性及稳定性,提高水泥搅拌桩的早期强度,在制备水泥浆液时掺加NF高效减水剂2%,有条件时采用“双掺工艺”。
第三,泵浆液前,管路保持潮湿,以利输浆。现场拌制浆液,设专人记录固化剂、外掺剂用量,并记录泵送开始、结束时间。
第四,施工中施工员（现场技术负责人）及质量检验员要严格按设计要求进行桩的施工和检验桩的施工质量。
第五,施工时操作人员根据成桩试验确定的技术参数进行施工。施工时要记录每米下沉的时间、提升时间,记录送浆时间、停浆时间等有关参数的变化,记录要准确可靠。
第六,严格控制灰砂比、水灰比。灰浆搅拌应均匀,并进行过滤。喷浆过程中浆液应连续搅动,防止水泥、砂沉淀,喷浆压力应控制在0.6～1.0Mpa范围内。
第七,钻杆下沉的速度可为0.6～1.0m/min,严格控制喷浆提升的速度,其喷浆提升速度宜为1.0～1.5m/min。第八,搅拌头下沉到设计深度时,应原地旋转10分钟,待水泥砂浆送至孔底,管道压力达0.6～1.0Mpa时,再旋转上提,以保证桩端质量。
第九,搅拌机提升至地面以下2m时采用慢速;当喷浆口即将提出地面时,停止提升,原位搅拌30秒以保证桩头均匀密实。
第十,施工中当发现喷浆量不足时,进行整桩复打,复打的喷浆量仍不小于设计用量。施工结束28天并经检验合格后,方可填土。
4、结语
软土地基对地面构筑物,特别是铁路、公路等工程造成的危害是很大的,如引起路基滑移、变形和开裂等。如何采取合理措施,对软基进行有效处理一直是困扰着交通建设者的难题。因此,在实践中,不断探索提升软土地基处理质量的方法和措施具有十分重要的现实意义。
参考文献
[1]李滨烽.《软土地基处理方法及其工程应用》[J].交通科技,2011(5).
[2]沈烨.《软土地基处理方法综述》[J].山西建筑,2011(13).