市政工程施工建设中软土地基施工技术的应用

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位康凯

新疆喀什电盛有限责任公司 新疆喀什844000

摘要

随着我国经济规模位居世界前列,经济建设的迅猛增长也带动了市政工程项目的增多,这为市政建设工程带来了前所未有的挑战,如何在这场竞争中取得优势,已经成为市政建设工程所面对的主要问题。在大量的市政建设项目中,土层和地基的处理显得尤为关键,必须根据施工现场软土的具体状况来选择合适的施工方法。随着科学研究的不断进步和新技术的持续创新,市政工程项目中的地基处理技术应用逐步增加,这为其未来的发展创造了有利的条件。本文深入探讨了软土地基处理技术在市政工程中的实际应用,并对于在市政工程建设过程中如何有效运用地基处理技术提出了见解和建议。


关键词

市政工程、软土地基、施工技术、应用、分析

正文


引言:

伴随着中国现代施工技术的迅猛进步,施工技术也逐渐走向成熟,特别是软土地基处理技术在市政工程领域已经得到了广泛的应用。然而,因相关部门监管不到位及施工过程中的不规范操作,地基处理常出现各种问题,导致软土地基处理效果不佳,严重影响了市政工程的安全性和稳定性。因此,有必要加强对市政工程软土地基处理工作的重视度,不断探索有效措施解决其中存在的常见问题,以促进我国市政工程水平的整体提高。在这样的背景之下,本文首先对市政建设中的软土地基特征和所面临的挑战进行了深入的分析,继而探讨各类软土地基处理技术在市政工程中的具体应用,旨在提升地基稳定性,确保工程安全性与可靠性。

通过深入研究和系统分析,本文希望为市政工程中的地基处理技术提供有益的理论支持和实践指导,从而推动市政工程建设的科学发展。

1.软土地基的工程性质

软土地基(流程图如图一所示)在市政工程中具有独特的工程性质,这些性质直接影响到地基处理和施工技术的选择与应用。主要工程性质包括高含水量、低承载力、高压缩性等。

1.1 高含水量

软土地基的含水量通常较高,特别是在沿海、河湖等水文条件丰富的地区。这种高含水量的土体表现出显著的流变性,在外力作用下容易发生形变。如淤泥和泥炭地基中的含水率可能达到70%以上,高含水量使得土体表现出黏性和流动性,增加了施工难度。

1.2 低承载力

由于软土地基的颗粒之间结合力较弱,导致其承载能力较低。在工程应用中,软土地基往往难以承受较大的荷载,容易出现不均匀沉降和失稳现象。这对建筑物的基础设计和施工提出了严峻挑战。例如,在粘土地基上建造高层建筑时,若不采取加固措施,建筑物容易出现倾斜或裂缝。

1.3 高压缩性

软土地基土层松软,空隙和含水量较高,使其具有高压缩性的显著特点。这一特性导致软土地基缺乏足够的抗压能力,一旦路面承载超出限度,极易引发地基下沉,导致严重的道路坍塌事故。因此,在早期施工过程中,若未对软土地基进行必要的加固处理,将埋下巨大的安全隐患,后期的使用过程中由于长期承载,极可能发生道路下沉和坍塌事故。这不仅不利于建筑施工行业的发展,还严重影响道路的正常使用,对经济造成巨大损失,且不符合我国对市政道路施工安全性的严格要求。

1.4 低渗透性

软土地基的低渗透性主要源于其细粒土含量较高,这使得水分在土体内部流动缓慢。低渗透性对地基排水和固结处理提出了额外要求,需要采取有效的排水措施来加速软土的固结过程。例如,粘土和淤泥的渗透系数通常在10^-6 cm/s以下,这种低渗透性需要采用排水板、真空预压等技术来改善地基性能。

1.5 土体的流变性

随着市政道路使用的时间增长,频繁的车辆碾压会使软土地基在长时间的外部力量和重力影响下出现变形,这无疑对市政道路的品质和使用年限带来了显著的挑战。主要原因在于施工过程中未采用适当的软土地基加固技术,导致市政道路在长期使用过程中出现地基软土流动现象,存在极大的安全隐患,可能引发路面坍塌等严重事故,不仅带来巨大的经济损失,还严重影响市政道路的正常使用[1]

1.6 季节性变化影响

软土地基的性质还受季节性变化的影响,例如,雨季时地基的含水量可能增加,导致承载力进一步下降;而旱季时,土体的干缩效应可能引发地面开裂。这些季节性变化需要在施工设计和地基处理方案中予以充分考虑,以确保工程的稳定性和耐久性。

 

图一 软土地基施工流程图

2.主要的软土地基施工技术应用

2.1强夯法

强夯法是一种针对软土地基中的大孔隙,通过连续砰击来处理并改善地基性能的有效方法。其原理是通过重型夯锤的巨大冲击力和压应力,使地基土体产生密实效应,增强其承载力和抗变形能力。通常情况下,选择10-40吨的夯锤,提升至10-40米的高度,然后自由下落进行夯击,从而对软土地基产生必要的压力和冲击力。每个夯击点需反复夯击多次,直至地基土体的密实度达到设计要求。施工过程中,应根据现场情况进行关键检测,确保施工价值最大化。该方法适用于各种软土和填土地基,尤其在处理大面积软土地基时效果显著。强夯法操作简便,不需要复杂的施工工艺,施工难度较低,成本相对较低,且能显著提高地基承载力和稳定性。在某市政道路工程中,通过强夯法成功提高了地基的承载力和稳定性,减少了后期道路的沉降和维护成本,夯击密度达到了95%以上,为类似工程提供了宝贵的经验参考。

2.2真空预压技术

不均匀沉降对建筑结构构成严重威胁。如果施工过程中填土混入了草渣、树根或其他杂质,这将降低土体颗粒的紧密度,破坏土质结构,从而导致块状物质的沉积。因此,在进行市政建设时,我们必须对土质的厚度进行严格的监测,确保土层的分布是合理的,以防止因积水过多导致路基沉降,进而对建筑的稳定性和安全性产生不良影响。真空预压技术是一种高效处理软土地基的方法,通过在地基表面施加真空负压,排除土壤中的孔隙水和空气,可以有效地增强地基的承载能力和稳定性。该技术的核心原理是利用大气压力作为预压荷载,降低地基孔隙中的水压力,促使土体固结和密实。真空预压技术广泛应用于各种软土地基处理,尤其适用于地质条件复杂、地下水位高、含水量大的地基。通过真空预压技术,能明显地增强地基的稳固和承载能力,以满足工程建设项目的实际需求。施工步骤包括场地准备、铺设砂垫层、插入排水板、覆盖塑料薄膜、抽真空和监测与调整。在实际操作中,首先平整施工场地,确保地表无明显的凹凸不平或障碍物。然后在地基表面铺设约半米厚的砂垫层,以增强地基表层的稳固性和透水性,同时,在砂垫层中均匀插入竖向排水板,形成有效的竖向排水通道。然后,在砂垫层上覆盖一层密封性塑料薄膜,并确保其密封严密,使用真空泵抽取塑料薄膜下方的空气和水分,使其形成真空状态。最后实时监测真空度和排水情况,必要时调整真空泵的工作状态和排水板的布局。当采用真空预压技术,对垫层的厚度必须进行严格的监管。这部分的砂垫层在设计上应具备出色的透水特性,可以通过自卸车辆或推土机进行铺设,但在实施时必须保证力度的一致性,防止因推土力度过大引发沟槽的变形,这会影响到排水的效果。

2.3排水固结处理技术

排水固结法处理软土地基的基本原理是通过移除软土地基内部的冗余水分,从而显著增强地基的稳定性以及其承载能力。由于软土地基含水量高,易导致地基软化和稳定性下降,排水固结法通过埋设排水管道,形成竖直或水平排水通道,优化地基边界条件,使孔隙水得以顺利排除。排水固结处理技术主要分为以下三种类型:真空降水预压法:在待加固的土层中设置砂井和砂垫层,并在砂垫层上覆盖一层密封性塑料薄膜,利用真空泵抽走空气,使薄膜处于真空状态,抽走孔隙中的水分,可以达到固结预压的效果,但这一技术对于地基的处理要求是相当高的,并且它的应用范围并不广泛。降水预压处理法:通过井点抽水降低地下水位,从而增加土体的有效重力,达到预压的效果。此方法不受孔隙水压力干扰,能加快施工进度。砂井堆载预压法:适用于透水能力不强的饱和黏性土地基的处理,利用砂井和堆载施加预压来压实土质颗粒,从而加快土壤的固结进度和提升地基的结构强度。这些方法通过多种技术策略来高效地去除地基中的水分,从而优化地基状况,并增强其载荷能力与稳定性,满足了工程项目的施工标准。

2.4粉喷桩施工技术

软土地基对于市政工程施工建设具有重要影响,主要原因在于软土地基的低强度和高变形特性影响工程的安全稳定性[2]。粉喷桩施工技术是一种通过将粉体材料(如水泥、石灰或其他固化剂)喷入地基土中,增强土体强度和稳定性的方法。

这项技术通常适宜于那些含有大量饱和黏土、淤泥和粉质黏土的软土基中使用,

处理深度通常在15至20米之间,提高其承载力和抗变形能力,适用于各类市政工程和基础设施建设。在采用粉喷桩施工方法时,需要借助深层搅拌机,并按照预定的标高进行混合操作。随着搅拌的提升,需要将干燥水泥粉喷洒到设计桩的顶部,并在桩的上方5米的区域内持续重复搅拌。经过多次的搅拌和对上层的灰土或水泥土进行回填,再加上压实的步骤,可以明显增强桩位土壤的强度。这一过程确保了地基的稳定性,有效提升了市政工程的安全性能[3]

2.5置换技术

置换技术的工作原理是基于软土地基表面以下的具有一定承载能力的原始土层,通过机械方式去除地基表面的软土,然后分层填充具有近似最佳含水量和一定承载能力的高质量土壤。在选择土壤时,应尽量避免使用不含有机物的土壤,以确保填土的质量与最佳含水量相近,分层摊铺的厚度应控制在0.2至0.3米之间,每层采用14吨以上的压路机碾压密实,确保满足道路设计标准和相关施工技术规范的要求[4]虽然采用置换法会需要较大的工作量,并增加地基所需承受的负荷,但其操作简便,处理效果显著,因此广泛应用于市政道路软土地基施工中。

在执行置换法的施工过程中,如果在填土里适当加入如石灰或水泥这样的固结材料,那么软土地基的抗压性能可以得到显著的提升。这种改良措施不仅提升了地基的承载力,还有效减少了沉降和变形,进一步增强了道路的稳定性和耐久性。此外,置换技术适用于多种复杂地质条件,通过科学合理的设计和施工,可在不同环境下实现理想的地基加固效果。其应用范围不仅限于市政道路,还广泛覆盖桥梁基础、机场跑道和工业厂房等工程项目。通过严格控制施工过程中的每个环节,确保填土质量和压实效果,置换技术能够为工程提供可靠的地基处理方案,保障项目的安全和持久性。置换技术凭借其高效性和广泛适用性,已成为软土地基处理的重要手段。在市政工程和其他大型基础设施建设中,科学运用置换技术,将有助于实现更高的施工质量和工程耐久性。

2.6加载法

为防止市政工程建设完工后因软土地基问题而导致的沉降,我们可以考虑使用加载法来进行处理。加载法是一种在软土地基上施加特定荷载的方法,使地基在施工前完成部分沉降。尽管这种预加载的作用力与工程完工后的实际荷载存在差距,不过已能完成大部分的地基沉降。例如,在市政桥梁工程建设中,加载法能有效防止地基沉降带来的影响。具体措施包括降低空地水压前进消应力法和地基添加总压法。消应力法通过大气压力加载,促使软弱土层固结。地基添加总压法则是在软基上铺设密质土壤,利用土壤重力压缩软土。填土加载法的效果与天然堆积时间和载荷重量直接相关。然而,如果加载过大,可能破坏软土地基结构,此时可考虑缓速加载法,以降低对地基的损害。通过合理应用加载法,可以有效预防软土地基沉降问题,保障市政工程的稳定性和安全性。

3.软土地基施工技术在市政工程施工建设中的应用质量控制

3.1 设立专门的施工质量管理体系

在市政工程施工建设中,软土地基施工涉及的内容繁多且复杂,施工过程中如果没有良好的管理体系和质量控制,极易出现质量问题,影响工程的安全性和后期使用效果。因此,建立专门的施工质量管理体系对施工全过程进行严格管控是至关重要的。这包括制定详细的施工规范和标准,对各施工环节进行严格监督和检查,确保每一步都符合预定的质量要求[5]。另外,在软土地基的施工技术方面,必须采取有效的管理措施,以确保施工技术达到规范的标准,进而实现预期的使用效果和安全准则。

3.2 对施工过程中的设备操作进行规范控制

在市政工程施工建设中,软土地基施工技术需要使用到大量的专业设备,而这些设备的使用规范性直接影响施工质量。因此,在施工的整个流程中,对相关设备的操作必须进行严谨和标准化的管理。规范控制主要是从两个角度出发,一是对于相关设备的实际操作和使用行为进行规范化,包括设备的使用条件、操作方法和维护要求;二是对设备操作人员进行培训和管理,确保他们具备必要的操作技能和安全意识。同时,对设备的使用情况进行定期检查和维护,及时分析和处理设备故障,保障施工的顺利进行。

结语

综上所述,随着市政道路工程建设的日益增多,软土地基问题变得尤为普遍。为了确保道路工程质量,在市政道路施工中,必须综合考虑各方面因素,采取合理有效的软土地基施工技术和处理措施,以增强路基的承载能力,减少不均匀的沉降,并确保市政道路能够安全并且正常地使用。通过科学的技术应用和严格的管理,能够有效应对软土地基带来的挑战,为市政工程的稳健发展提供坚实保障。

参考文献:

[1] 曹浪嘉.建筑工程施工技术及其现场施工管理探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2023,(31):61-63.DOI:10.19569/j.cnki.cn119313/tu.202331021.

[2] 梁强飞.市政工程施工建设中软土地基施工技术的应用[J].交通世界,2018,(18):38-39.DOI:10.16248/j.cnki.11-3723/u.2018.18.016.

[3] 林宝文.海沧保税港区西查验区工程市政道路施工中的软土地基处理技术分析[J].运输经理世界,2021,(09):33-34.

[4] 史继辉.市政道路施工中软土地基施工处理分析[J].绿色环保建材,2019,(06):121.DOI:10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2019.06.087.

[5] 胡靖华.市政工程施工建设中软土地基施工技术的应用[J].居舍,2020,(36):22-23.


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