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公路分布范圍廣泛,為帶狀結(jié)構(gòu)體、承受著動(dòng)靜兩種荷載作用,其使用性能以及安全性能與社會(huì)生產(chǎn)生活密切關(guān)聯(lián),對(duì)地基有較高的要求。公路由于線性等技術(shù)要求,不可避免地要經(jīng)過(guò)軟土地質(zhì)地區(qū),對(duì)軟基處理不當(dāng),路基容易產(chǎn)生剪切變形,引起沉降過(guò)大,導(dǎo)致路堤失穩(wěn),路面開(kāi)裂;橋臺(tái)與路基沉降不同步,產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)引起橋頭跳車(chē);路的中心沉降過(guò)大,引發(fā)涵管彎曲、路基路面橫坡變小等問(wèn)題。因此,從高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的使用要求出發(fā),合理、可行地處理好軟土地基,已成為公路建設(shè)必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。
2軟土地基處治方法
軟土地基的處理方法較多,從不同角度出發(fā),可以有不同的歸納和分類,本文從加固機(jī)理、施工工藝、所用材料方面將目前公路工程中常采用的一些軟土地基處理方法分類如下。
2.1置換法
該法也稱做換填法,首先挖除基礎(chǔ)下部一定范圍內(nèi)的軟弱土層,然后分層換填強(qiáng)度和模量相對(duì)較高的灰土、碎石、砂等材料,并充分壓實(shí)至設(shè)計(jì)要求的密度,最終形成一個(gè)較好的持力結(jié)構(gòu)層,從而達(dá)到提高承載力和減少路基變形的目的。換填法處理處理深度通常控制在3m以內(nèi),但也不應(yīng)小于0.5m,因?yàn)閴|層太薄,則換土墊層的作用也不顯著。
2.2排水固結(jié)法
排水固結(jié)法又稱預(yù)壓法,是對(duì)原始地基,或者在地基中設(shè)置有袋裝砂井或塑料排水帶等排水體,后利用建筑物本身重量或其他豎向荷載作用加壓,排出土體孔隙水,逐漸固結(jié),地基發(fā)生沉降,強(qiáng)度逐步提高的方法。對(duì)于排水固結(jié)法,土體的密度與預(yù)壓荷載的大小以及時(shí)間緊密相關(guān)。若不考慮預(yù)壓周期,土體密度只決定于預(yù)壓荷載的大小。
2.2.1真空預(yù)壓法
該方法是以大氣壓力做為預(yù)壓荷載,在擬處理場(chǎng)地表面鋪設(shè)厚度均勻的砂墊層,上覆一層不透氣的密封薄膜,通過(guò)真空抽氣裝置,在密封膜內(nèi)產(chǎn)生一定真空度,在內(nèi)外壓力差作用下,土體產(chǎn)生負(fù)的空隙水壓力,從而達(dá)到土體固結(jié)。
2.2.2堆載預(yù)壓方法
堆載預(yù)壓是使用砂石、素土或者其它重物為荷載,對(duì)地基加載,排出土體孔隙水,達(dá)到土體固結(jié)的目的。加固后的地基承載力取決于上部堆積荷載的大小。真空預(yù)壓與堆載預(yù)壓的加固原理不同,前者通常將荷載一次加到最大值,而土體卻不產(chǎn)生增量剪應(yīng)力,故不需考慮地基產(chǎn)生剪切破壞。后者必須考慮加載時(shí)增量剪應(yīng)力對(duì)土體的影響,控制加載速率,采用分級(jí)加載。
2.2.3深層密實(shí)法
深層密實(shí)是指采用爆破、夯擊、擠壓和振動(dòng)等方法,對(duì)松軟地基土進(jìn)行振密和擠密。(1)強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法顧名可理解為動(dòng)力壓實(shí)法或者動(dòng)力固結(jié)法,通常以幾十噸的重錘,從6—40m落距的高處自由落下,將土體夯擊密實(shí)。該法適用于處理砂土、低飽和度粉土、碎石土、雜填土、濕陷性黃土等土質(zhì)地基,能夠改善砂土抗振動(dòng)液化的能力、提高地基的強(qiáng)度、降低土體壓縮性、消除土的濕陷性。(2)復(fù)合地基法。復(fù)合地基法是在天然地基中設(shè)置一定數(shù)量的樁體(增強(qiáng)結(jié)構(gòu)體),樁和土體共同承擔(dān)荷載,并使地基具有置換法和密實(shí)法后形成的效應(yīng)。通常復(fù)合地基的面積置換率一般為3%—25%,其中碎石樁的面積置換率可以達(dá)到40%。公路工程中常采用的狀體有碎石樁、石灰樁、土樁、水泥攪拌樁、其他剛性樁(PHC管樁、CFG樁、PCC管樁、素混凝土樁等)等。高速公路工程中,深度20m以內(nèi)的軟土處理,水泥土攪拌樁復(fù)合地基得到了大量應(yīng)用;深度超過(guò)20m的深厚軟土地基處理多采用剛性樁進(jìn)行處理。
2.2.4加筋法
加筋法常見(jiàn)主要有兩種:一是土工織物法,二是加筋土法。其中土工織物法已經(jīng)成功應(yīng)用于我國(guó)的公路工程中,并已廣泛用于軟基處理、邊坡穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)支護(hù)、道路翻漿防治、路基路面綜合排水及瀝青路面裂縫處理等諸多方面,成功地解決了大量的工程實(shí)際問(wèn)題。
2.2.5膠結(jié)法
膠結(jié)法是將水泥、水泥砂漿、石灰或其他具有充填性、膠結(jié)性特點(diǎn)的材料,滲入或者注入到各種介質(zhì)之間的裂縫和孔隙之中,形成加固體,提高地基的強(qiáng)度與抗?jié)B性。膠結(jié)法主要包括注漿法、高壓噴射注漿法、水泥土攪拌法。
2.2.6其他方法
軟土地基處理還可使用拋石擠淤法、反壓護(hù)道法、凍結(jié)法、燒結(jié)法等方法。
3公路軟土地基處理方法選用
不同軟土地基處理方法均有各自的適用范圍與條件,公路工程中,應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、技術(shù)要求、建設(shè)周期、經(jīng)濟(jì)分析綜合考慮來(lái)選擇合理的處理方案。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了如下不同軟基處理方法的適用范圍。
4結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:高速公路;軟土地基;特點(diǎn);處理方法
中圖分類號(hào):U412.36+6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
在高速公路建設(shè)的過(guò)程中,由于軟土地基具有孔隙大、承載能力差等特點(diǎn),這就給高速公路施工帶來(lái)了很大的危害。因此,采取切實(shí)可行的處理方法來(lái)加以防治,有利于提高高速公路的施工質(zhì)量。
一、高速公路軟土地基的危害
(一)影響道路的使用壽命
軟土是指強(qiáng)度低、壓縮性高的軟弱土層,主要分為軟粘性土、淤泥質(zhì)土、淤泥等。軟土地基質(zhì)量的好與壞,直接影響高速公路的使用壽命。當(dāng)行駛的車(chē)輛在軟土地基上施加一定的力,很可能會(huì)出現(xiàn)翻漿的現(xiàn)象,降低地基的強(qiáng)度,對(duì)路面的結(jié)構(gòu)造成破壞。
(二)出現(xiàn)質(zhì)量事故
由于軟土地基是因地、因?qū)佣悾哂胁豢深A(yù)見(jiàn)性。因此,在進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的過(guò)程中,如果不能結(jié)合軟土地基的性質(zhì),那么很可能會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量事故,例如,會(huì)引起路面塌方,不均勻的沉降,使路面出現(xiàn)開(kāi)裂、傾斜等問(wèn)題,嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)引發(fā)交通事故。這些質(zhì)量事故會(huì)直接影響到整個(gè)施工工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
(三)在設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題
由于設(shè)計(jì)部門(mén)對(duì)軟土地基的設(shè)計(jì)不夠準(zhǔn)確,沒(méi)有真實(shí)的將高速公路軟土地基所分布的情況反映出來(lái),應(yīng)該對(duì)軟土地基進(jìn)行處理的沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)處理,在設(shè)計(jì)中不能從高速公路的實(shí)際出發(fā),沒(méi)有從軟土地基對(duì)樁基礎(chǔ)的承載力會(huì)產(chǎn)生影響的方面進(jìn)行分析,從而導(dǎo)致高速公路出現(xiàn)了傾斜、裂縫、路堤失穩(wěn)以及沉降等危害。
二、高速公路軟土地基的特點(diǎn)
高速公路軟土主要是由淤泥和軟粘土組成的,里面含有一些有機(jī)質(zhì),軟土中的含水量比較高,其孔隙很大,而且壓縮性比較高,強(qiáng)度低,其滲透性比較差,有較高的靈敏度,在荷載的作用下,抗剪強(qiáng)度比較低,同時(shí),具有流變性顯著等特點(diǎn)。
三、高速公路軟土地基處理方法
(一)表層處理法
對(duì)于淺表層軟弱土的處理可以采用表層處理法,其適用范圍是粘性土和粉土。在通常情況下,主要是對(duì)深度在一米的軟土進(jìn)行處理。這種方法主要是在地表排水的情況下,在地表鋪砂土或者鋪土工布等材料,并且運(yùn)用高效添加劑,這對(duì)地表層的含水率可以起到很好的改善效果,同時(shí)使得土體的結(jié)構(gòu)、地基土承載力得到改善,從而有利于保證施工機(jī)械的正常使用。表層處理法是非常簡(jiǎn)單的,在采購(gòu)材料時(shí)比較方便,而且價(jià)格低。因此這種方法是高速公路軟土地基處理最經(jīng)濟(jì)、又可靠的方法,在使用表層處理法時(shí),可以根據(jù)施工場(chǎng)地的實(shí)際情況,以便達(dá)到最佳的處理效果。
(二)換填法
該方法主要是將高速公路軟土換成優(yōu)質(zhì)土,以保障填土的穩(wěn)定性,并且使土的沉降量減少,這種方法的適用范圍是砂、碎石等填筑材料抗剪強(qiáng)度較軟弱土層。在具體施工時(shí)可以利用人工挖土進(jìn)行換土,同時(shí)也可以采用爆炸法,將軟土擠出,然后強(qiáng)制性的將軟土進(jìn)行置換。這兩種施工方法都比較簡(jiǎn)單,能夠在很短的時(shí)間里完成置換的任務(wù)。從可靠性來(lái)進(jìn)行分析,通過(guò)人工進(jìn)行挖掘的方法最可靠。其中需要注意的是置換材料必須選擇具有很強(qiáng)承載力的粗粒土,必須對(duì)粗粒土進(jìn)行壓實(shí)。
(三)加載法
加載法主要是為了增加高速公路軟土地基的強(qiáng)度,以防止在填土內(nèi)的構(gòu)造物發(fā)生有害沉降現(xiàn)象,對(duì)路面結(jié)構(gòu)造成損壞,這種方法的適用范圍是軟土地基。促進(jìn)軟土地基沉降的方法主要有:(1)增加地基上的壓力,以減少土中的水含量(2)利用填土加載法,在地表上面鋪砂,使用不透水膜,依據(jù)大氣壓力的基本原理,來(lái)促進(jìn)軟土地基的處理。在使用填土加載法過(guò)程中,必須要充分考慮地基是否穩(wěn)定。利用大氣加壓的方法不會(huì)對(duì)地基帶來(lái)破壞,但是要注意的是這種方法可能會(huì)受到地基適應(yīng)性的影響和限制,而且使用的工程費(fèi)用比較多,在一般情況下不推薦使用這種方法。
(四)排水固結(jié)法
在通常情況下,排水固結(jié)法是一種比較常見(jiàn)的高速公路軟土地基處理方法,主要是利用長(zhǎng)度和間距不同的袋裝砂和砂墊層進(jìn)行相互間的結(jié)合,其適用范圍是砂土。雖然這種方法比較普通,但是十分經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
(五)深層處理法
深層處理法的適用范圍是復(fù)合地基。對(duì)于高填方路基和橋頭路基,可以從路基的厚度、所含數(shù)量來(lái)進(jìn)行分析,然后可以使用粉噴樁的方式對(duì)軟土地基進(jìn)行處理,進(jìn)行深層處理后體現(xiàn)出來(lái)的效果通常很明顯。
(六)輕質(zhì)路堤法
這種方法主要適用范圍是軟土地基粉細(xì)砂路堤。該方法在很大程度上減輕路堤自重,使軟土地基上面的附加應(yīng)力減小,從而達(dá)到減少沉降的目的,同時(shí)它是一種非常節(jié)約填料的軟土地基處理方法。
(七)真空預(yù)壓法
這種方法的適用范圍是淤泥黏土層。對(duì)軟土地基的快速沉降起到很大的作用,同時(shí)能夠增加軟土地基的承載力,應(yīng)用效果非常明顯。
由此可見(jiàn),高速公路軟土地基處理方法有很多種,被廣泛應(yīng)用于各種工程實(shí)例中。例如,在2012年的四月,某高速公路路基發(fā)生垮塌,導(dǎo)致公路交通中斷,近150多臺(tái)車(chē)輛,400余人受阻。通過(guò)對(duì)事故發(fā)生原因進(jìn)行分析,利用換填法,向事故現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)大量石塊,將石塊填埋路基中,經(jīng)過(guò)搶修使地基穩(wěn)定下來(lái),處理效果十分明顯,快速恢復(fù)了高速公路的正常運(yùn)行。
總結(jié):
綜上所述,在高速公路的建設(shè)和發(fā)展中,常常存在軟土地基處理不當(dāng)?shù)葐?wèn)題,可能會(huì)引發(fā)很多病害。那么,如何采取切實(shí)可行的軟土地基處理方法,保障公路施工質(zhì)量,保障高速公路的運(yùn)營(yíng)安全,應(yīng)該得到高度重視和切實(shí)解決。只有根據(jù)高速公路軟土地基的性質(zhì)和實(shí)際情況進(jìn)行分析,然后采取有針對(duì)性的措施,不斷的引進(jìn)新技術(shù)、新方法、新材料,在具體的施工中對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制,才能有效提高施工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1]劉輝.淺談高速公路軟土地基處理技術(shù)[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2011(3).
[2]陳麗.高速公路軟土地基處理對(duì)策研究[J].黑龍江科技信息,2011(3).
關(guān)鍵詞:深厚軟土 軟土路基 處理技術(shù)
一、前言
隨著我國(guó)道路建設(shè)的迅猛發(fā)展,在道路的施工建設(shè)過(guò)程中,不可避免的會(huì)遇到深厚軟土路基,與普通的路基不同,軟土路基的強(qiáng)度很低、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、易產(chǎn)生變形等特性,在外載荷的作用下引起地基的過(guò)大的變形或是沉降等一系列的問(wèn)題,因此,在軟土路基上建造建筑物或進(jìn)行道路施工,必須要對(duì)軟土路基進(jìn)行相應(yīng)的處理,采取一定的技術(shù)措施改善軟土路基的工程特性,消除各種不利的因素,確保在軟土路基上施工的穩(wěn)定性和安全性。
二、深厚軟土路基及其特點(diǎn)
我國(guó)《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》中給出軟土的定義為:濱海、湖沼、谷地、河灘沉積中具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性大、抗剪強(qiáng)度低等特點(diǎn)的細(xì)粘土。軟土路基是指壓縮層主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土、吹填土或者是由壓縮性極高的土層組成的路基。一般認(rèn)為土基在外載荷的作用下,使得路基的強(qiáng)度不夠或會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形,導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)下沉、嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起裂縫直至破壞,這種路基就稱之為軟土路基。大量的工程實(shí)踐證明,軟土厚度超過(guò)1.5cm的軟土路基稱之為深厚軟土路基。由于深厚軟土路基具有固結(jié)速度很慢,處理難度很大,施工沉降大的等難點(diǎn),因此,關(guān)于這些問(wèn)題要不斷加強(qiáng)這方面的研究。
三、深厚軟土路基表層處理技術(shù)
表層處理就是通過(guò)利用軟土自身的力學(xué)特性或者利用外加處理材料的特性,使得軟土路基的表面形成一個(gè)受力的范圍,通過(guò)擴(kuò)大器受力的范圍,可以有效地降低深層軟土的受力,進(jìn)而降低了深層軟土遭到破壞的可能性。
(1)采用軟土硬殼層對(duì)軟土路基進(jìn)行回填碾壓處理。軟土硬殼層是指細(xì)微的土壤顆粒,在水流沖擊的作用下,沉積在內(nèi)陸湖泊以及海洋沿岸等處從而形成了不同類型的軟土結(jié)構(gòu)。由于軟土硬殼層的連結(jié)力的增加,使得土壤的應(yīng)力集中逐步擴(kuò)散,從而降低了軟土路基的沉降的可能性,同時(shí),還進(jìn)一步地提高了土壤的承載能力,有效地增加了路基的極限高度。研究者根據(jù)工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出采用軟土硬殼層來(lái)設(shè)計(jì)施工路基的步驟,其中包括現(xiàn)場(chǎng)勘探、分析勘探數(shù)據(jù)資料、確定設(shè)計(jì)方案、試驗(yàn)驗(yàn)證、正式施工等。
(2)采用堆載預(yù)壓法技術(shù)處理軟土路基。堆載預(yù)壓法是指通過(guò)利用軟土路基自身的重力,逐漸使軟土路基下層加速固結(jié)的一種方法。堆載預(yù)壓是在建筑物建造之前,對(duì)地基進(jìn)行堆載預(yù)壓,逐漸使軟土路基固結(jié),以滿足建筑物對(duì)軟土地基穩(wěn)定性的要求。
(3)采用土工合成材料技術(shù)處理軟土路基。土工合成材料是指利用巖土工程并結(jié)合合成材料加工成的產(chǎn)品的總稱,通常有反濾、排水、隔離和加固補(bǔ)強(qiáng)等功能。軟土路基常用的土工合成材料有土工織物和格柵兩種。
四、深厚軟土路基深層處理技術(shù)
軟土路基表層處理是依靠軟土自身的應(yīng)力應(yīng)變的性能,結(jié)果是形成一種修補(bǔ)結(jié)構(gòu),由于許多軟土段的結(jié)構(gòu)物對(duì)工后沉降的要求很?chē)?yán)格,僅依靠表層的處理并不能滿足其要求,這就需要對(duì)軟土路基進(jìn)行深層的處理。
(1)采用預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)處理軟土路基。這種處理技術(shù)是指在樁頂上接有由鋼筋混凝土制成的樁帽、管樁以及地基組成復(fù)合地基,此作用下可使地基得到加強(qiáng)。管樁的設(shè)計(jì)包括墊層的設(shè)計(jì)(其組成類型、厚度、應(yīng)力以及強(qiáng)度的分析等),管樁的設(shè)計(jì)(管樁的類型、尺寸、形狀以及樁帽的設(shè)計(jì)等),計(jì)算地基沉降的幅度和側(cè)向的變形情況以及驗(yàn)證地基的穩(wěn)定性四個(gè)組成部分。沉樁采用的方法分為錘擊、振動(dòng)、靜力壓樁方法三種。
(2)采用沉管灌注樁技術(shù)處理軟土路基。施工程序?yàn)闃犊拙臀弧⒊凉堋武摴芤约罢駬v混凝土、下放鋼筋籠、澆筑混凝土到樁頂。沉管灌注樁分為錘擊和振動(dòng)兩種。
(3)采用深層攪拌樁技術(shù)處理軟土路基。該方法用于加固飽和的軟粘土地基,其原理是以水泥作為固化劑,經(jīng)過(guò)深層攪拌之后,在鉆井的過(guò)程中將其注入, 漿液與軟土固化成具有一定強(qiáng)度的水泥土,從而起到了加固地基的作用。水泥攪拌法常用于加固各種飽和的軟粘土,一般水泥作為固化劑最為常用。深層水泥攪拌技術(shù)包括水泥漿噴射攪拌和水泥粉噴射攪拌兩種施工方法。
(4)采用塑料排水板的技術(shù)處理軟土路基。塑料排水板可以替代砂井起到排水的作用,排水過(guò)程要流暢,因此,塑料排水板要具有較強(qiáng)的滲透能力,同時(shí)還應(yīng)具有一定的抗拉、抗折強(qiáng)度,抗老化的性能以及在水中保證不會(huì)變形,強(qiáng)度不會(huì)降低等性能。
五、深厚軟土路基監(jiān)測(cè)技術(shù)
由于路堤載荷的作用造成地基沉降以及并影響穩(wěn)定性,同時(shí)也會(huì)影響到周?chē)牡鼗徒ㄖ铮幚聿划?dāng),會(huì)引起致路堤失穩(wěn),建筑物遭到破害等一系列的問(wèn)題,因此,在深基坑和隧道施工中需要運(yùn)用地基檢測(cè)技術(shù),軟土路基檢測(cè)的項(xiàng)目如下所示。
1 地面沉降檢測(cè) 該檢測(cè)是指把沉降儀器埋設(shè)在路堤的地面中進(jìn)行測(cè)量,從而檢測(cè)出地基在一定時(shí)間中的沉降量。
2 深層沉降檢測(cè) 該檢測(cè)是把沉降儀器埋設(shè)在距路堤具有一定的深度進(jìn)行測(cè)量,用來(lái)檢測(cè)地基的壓縮厚度以及地基各層的變形情況。
3 路基穩(wěn)定觀測(cè) 該檢測(cè)是指通過(guò)利用路基上的位移觀測(cè)樁檢測(cè)其移動(dòng)的情況,以檢測(cè)地基的水平移動(dòng)和隆起,從而確保路堤施工的穩(wěn)定性。
4 土壓力觀測(cè) 該檢測(cè)是指在路基的施工過(guò)程當(dāng)中,通過(guò)提前埋設(shè)在路基表層下面或是路基的機(jī)體內(nèi)的土壓力計(jì),以測(cè)量其壓力的變化情況,檢測(cè)出的數(shù)據(jù)作為施工的指導(dǎo)。
六、深厚軟土區(qū)橋臺(tái)后路基處理技術(shù)
軟土地基上橋臺(tái)往往采用短承樁,橋臺(tái)的沉降量很小。由于橋頭路堤的填方很高,使得作用在地基的載荷很大,作用在橋臺(tái)上的土壓力也變大,因此,要確保好橋頭路堤地基的穩(wěn)定性和有效地減小橋臺(tái)和后臺(tái)的沉降差,處理橋頭路基通常有永久處理和易修補(bǔ)處理兩種方法。
七、結(jié)論
深厚軟土路基處理的好壞直接影響著道路的承載能力,軟土路基在道路施工建設(shè)和建造建筑物的過(guò)程中比較的常見(jiàn),因此,對(duì)軟土路基的處理問(wèn)題要展開(kāi)的一系列的研究,本文簡(jiǎn)要的介紹了處理軟土路基的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),并總結(jié)了一些處理方法的設(shè)計(jì)步驟,可以根據(jù)軟土路基不同的特點(diǎn)采取相應(yīng)的處理技術(shù),進(jìn)而保證工程的施工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1] 劉鵬.深厚軟土路基處理關(guān)鍵技術(shù)的研究.上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文.2006
【關(guān)鍵字】道路施工,軟土路基,處理技術(shù),應(yīng)用
中圖分類號(hào):U41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
一、前言
在道路工程的施工過(guò)程中,在路基工程的處理方面,一定要特別細(xì)心,因?yàn)槁坊鶎⒂绊懙秸麄€(gè)道路工程的質(zhì)量問(wèn)題,不管是道路工程的全部承重負(fù)荷都將由路基來(lái)承載。最容易因?yàn)槁坊矫娉霈F(xiàn)道路安全問(wèn)題的是軟路基,一旦軟路基沒(méi)有采取一定的措施進(jìn)行處理, 就會(huì)出現(xiàn)很多施工質(zhì)量和安全問(wèn)題,因而,加強(qiáng)對(duì)軟路基的施工技術(shù)探討,有著十分重要的意義。
二、道路工程軟土路基施工原理分析
土體是由不同尺寸和不同成份的土粒組成的多相分散體系。就構(gòu)成強(qiáng)度而言,土體屬于分散介質(zhì),土體的強(qiáng)度由土粒之間的連接強(qiáng)度所決定。從構(gòu)成土體的整體強(qiáng)度來(lái)講,起決定作用的是土粒之間的粘聚力和土粒之間的內(nèi)摩阻力。通常情況下,土中礦物都具有不同程度的親水性,水的浸入使土體與水發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用,致使土粒周?chē)慕Y(jié)合水膜加厚,特別是擴(kuò)散層松弛結(jié)構(gòu)水的增多而引起土體的膨脹。水的存在又起到作用,降低了土粒之間的內(nèi)摩阻力。
大量水浸入土體使土體離散,形成濕坍和水化現(xiàn)象,降低了土體的穩(wěn)定性。影響土體穩(wěn)定性的因素較多,主要有分散度、土的成分、土中天然膠質(zhì)的性質(zhì)以及土體的密實(shí)性。土體的密實(shí)度越大,則孔隙率越小,水不易浸入土體,因而水穩(wěn)定性較好。從土體的特性可知,含水量和密實(shí)度對(duì)于土體的強(qiáng)度、穩(wěn)定性影響較大,也是加固處理的關(guān)鍵。加固土的方法有多種,按其技術(shù)措施可分為:機(jī)械方法、物理方法、外加劑法、熱處理、電化學(xué)方法等。
加固土?xí)r所出現(xiàn)的各種作用過(guò)程是非常復(fù)雜和多種多樣的,視土的性質(zhì)和結(jié)合料的種類不同而異。可大體概括為化學(xué)過(guò)程、物理化學(xué)過(guò)程、物理力學(xué)過(guò)程三種情形,根據(jù)不同的加固方法上述的每一過(guò)程都將可能占主導(dǎo)地位,但這三種過(guò)程處于相互聯(lián)系、彼此配合和相互促進(jìn)之中。一般說(shuō)來(lái)只有產(chǎn)生化學(xué)過(guò)程和物理化學(xué)過(guò)程才能使土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性得以徹底的改善。而物理過(guò)程則是加速并保證化學(xué)過(guò)程和物理化學(xué)過(guò)程的充分發(fā)生。
三、道路路基施工的質(zhì)量要求
1.強(qiáng)度要求。道路路基工程施工要保證路基強(qiáng)度。為保證路基在外力作用下不至產(chǎn)生超過(guò)容許范圍的變形,要求路基具有足夠的強(qiáng)度。
2.水溫穩(wěn)定性要求。路基在地面水和地下水的作用下,其強(qiáng)度將會(huì)顯著降低。特別是季節(jié)性冰凍地區(qū),由于水溫狀況的變化,路基將發(fā)生周期性凍融作用,形成凍脹和翻漿,使路基強(qiáng)度急劇下降。應(yīng)保證在最不利的水溫狀況下,強(qiáng)度不會(huì)顯著降低,這就要求路基具有一定的水溫穩(wěn)定性。
四、道路施工軟土路基施工技術(shù)分析
1、砂墊層和砂石墊層換填
在進(jìn)行軟土路基施工過(guò)程中,由于軟土路基是非常不穩(wěn)固的一種路基,這給我們的道路工作帶來(lái)了極大的難度,因此,我們可以采用鋪設(shè)砂礫層的方式來(lái)避免這一過(guò)程,鋪設(shè)完成后再夯實(shí),就可以做到穩(wěn)固作用。
采用這種施工技術(shù)的好處是既可以滿足承載方面的要求,也可以優(yōu)化路基表層的排水效果,不至于積水,使路基進(jìn)一步軟化。我們可以根據(jù)設(shè)計(jì)方案選取顆粒比較大的沙礫石,必要時(shí)可以摻入鵝卵石,可以依據(jù)施工地點(diǎn)的具體情況而定。當(dāng)選用的沙礫石確定以后,就要對(duì)路基的溝槽進(jìn)行處理,如果溝槽中有積水,應(yīng)該采取必要的排水措施,然后再將事先配好的沙礫石填入。填入時(shí),要逐層進(jìn)行夯實(shí),控制好填充料中的含水量,一般控制在10%至20%之間。
2.深層石灰攪拌樁的施工
在軟路基中,針對(duì)于粘度較高的軟粘土,可以采用深層石灰攪拌樁,實(shí)際上就是根據(jù)土壤的特性,強(qiáng)行將路基土和石灰按照一定的比例進(jìn)行攪拌,讓他們進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),這樣處理以后,就會(huì)使路基達(dá)到設(shè)計(jì)中要求的承載力和耐壓強(qiáng)度。在特殊的路基土條件下,這樣處理的效果甚至要比水泥好得多。
(一)嚴(yán)格控制石灰原料的質(zhì)量。我們所用的石灰是要經(jīng)過(guò)處理的, 并且石灰的成分方面也有特殊的要求。石灰要磨碎到最大顆粒小于2 mm,氧化鈣、氧化鎂含量分別達(dá)到80%和8.5%以上。石灰中不能有太多的雜質(zhì),液性指標(biāo)控制在70%左右。
(二)關(guān)鍵技術(shù)控制。在進(jìn)行施工過(guò)程中,首先應(yīng)當(dāng)對(duì)地面進(jìn)行處理, 使表層路基有一定的硬度和承載力, 確保機(jī)械的進(jìn)入和移動(dòng), 配備合格的粉塵發(fā)射器、空氣壓縮機(jī)等設(shè)備,并認(rèn)真檢查,是否符合施工要求。尤其是要取路基土進(jìn)行化驗(yàn),根據(jù)地表土的物理和化學(xué)特性,確定石灰的配比,并設(shè)計(jì)確定樁長(zhǎng)度、密度和粗細(xì)等。施工過(guò)程中的技術(shù)要點(diǎn),施工過(guò)程中,應(yīng)該控制好風(fēng)力的大小,注意不要讓石灰粉塵過(guò)多散失,樁基的排列上也要按照一定的模式。最常見(jiàn)的兩種排列是等邊三角形和正方形,因?yàn)閺牧W(xué)角度來(lái)講這樣的排列是最佳的。
五、軟土路基處理方法在實(shí)際工程中的應(yīng)用
1、項(xiàng)目簡(jiǎn)述
某條道路是該市城區(qū)的一條重要地交通性次干道,起著貫通中部城區(qū)南北交通的作用,道路全長(zhǎng)3.8Km,紅線寬40m,雙向四車(chē)道,三塊板斷面,瀝青混凝土路面,其中穿越新河河道處,建設(shè)40m三跨型墩剛構(gòu)橋一座。項(xiàng)目所在區(qū)域,地貌場(chǎng)地位于河漫灘相和Ⅰ級(jí)階級(jí)相連區(qū)域,分別屬軟弱場(chǎng)地土~~中硬場(chǎng)地土,場(chǎng)地內(nèi)溝、塘眾多,水系復(fù)雜,路基下大部分為粉質(zhì)粘土(fak=90~150Kpa)及淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(fak=65~70Kpa),地下水豐富,屬孔隙潛水,在豐水季節(jié),地下水位埋深0.3-1.5米,綜合分析,本次道路建設(shè)場(chǎng)地大部分屬于軟弱路基。
2、軟基處理方案的選擇
(1)對(duì)于軟弱路基粉質(zhì)粘土路段(fak=90~120Kpa),采用墊層法處理,即在道路結(jié)構(gòu)層下增設(shè)30cm塊片石的方式來(lái)增加路基的穩(wěn)定性;
(2)對(duì)于水塘段,因道路沿線水塘較多,且面積較大,經(jīng)勘察,塘底淤泥基本在1.0-2.5米之間,為抓緊工期,對(duì)于水塘段,采用拋石擠淤法施工。具體操作為:抽干水塘積水后,由路中開(kāi)始向前突進(jìn)后再漸次兩側(cè)展開(kāi)拋填塊片石,塊片石厚度按1.0米控制,對(duì)于局部淤泥較深處,以拋填塊片石頂面穩(wěn)定為控制標(biāo)準(zhǔn),塊片石經(jīng)重型壓路機(jī)碾壓穩(wěn)定后,再按路基要求分層回填粘性土。
(3)對(duì)于道路中部—面積約為3600㎡水塘,因?qū)崪y(cè)水塘底淤泥較厚約2.5~3.0米,其下為深約3~4米的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層(fak=65Kpa),對(duì)于此處水塘采用粉噴樁加固,具體措施為:抽干水塘積水,除去表層淤泥后,按間距1.2米,樁徑0.5米,等邊三角形布置粉噴樁。樁長(zhǎng)約為6m,控制樁端位于粉質(zhì)粘土層上(fak=150KPa),樁頂鋪設(shè)30cm碎石墊層。
六、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,在道路施工中,針對(duì)軟土路基的情形,我們應(yīng)該采取相應(yīng)的施工技術(shù)進(jìn)行處理,從而保障道路施工的安全性和可靠性,這對(duì)于道路施工意義重大。
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關(guān)鍵詞:軟土地基;地基加固;效果
Abstract: the paper combined with practical engineering, the soft soil foundation reinforcement to carry on the design, the selection of part of the section for settlement observation and horizontal displacement observation, draw in the soft soil in the practical application of different processing methods can get better effect.
Key words: soft soil foundation; Foundation reinforcement; effect
中圖分類號(hào):TU471.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
目前國(guó)內(nèi)外常用的軟土地基處理方法有:淺層加固法、強(qiáng)夯法、砂樁擠密法、真空預(yù)壓法、砂井堆載預(yù)壓法、水泥灌漿法、高壓噴射注漿法、深層攪拌法等。以上每種處理方法都有其自身的處理機(jī)理和優(yōu)缺點(diǎn),在實(shí)際應(yīng)用中一般不單獨(dú)采用一種處理方法,多數(shù)采用兩種或多種處理方法,即組合方法。這樣就可以發(fā)揮各自處理方法的優(yōu)勢(shì),以達(dá)到增強(qiáng)處理效果的目的。
1工程實(shí)例
本項(xiàng)目是某市規(guī)劃公路主干線的一部分。本文研究路段樁號(hào) K2+160~K5+600,路線長(zhǎng)約 3.44km,主線采用一級(jí)公路兼城市快速路標(biāo)準(zhǔn),主路設(shè)計(jì)速度 100km/h,輔路采用城市 I 級(jí)主干道標(biāo)準(zhǔn),輔路設(shè)計(jì)速度 50km/h。路基全寬為58.5m。本工程為 2009 年 4 月完成設(shè)計(jì),2009 年 12 月底開(kāi)始施工。
2軟土地基加固處理設(shè)計(jì)
2.1 設(shè)計(jì)原則
軟基處理設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮本項(xiàng)目所在場(chǎng)地的地質(zhì)情況、施工工期、施工工藝、取材、工程造價(jià)等因素,并充分吸取珠三角地區(qū)軟基處理的成功經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行多方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定。
2.2軟土路基處理措施
根據(jù)本項(xiàng)目的工期、具體軟土分布情況,因本項(xiàng)目大部分路段軟土比較深厚,軟土厚度平均達(dá)到 20m 以下。通過(guò)水泥攪拌樁、CFG 樁、砂樁、真空預(yù)壓排水固結(jié)等不同軟基處理方法比較,決定采用如下軟土路基處理措施:
1)對(duì)于一般軟基(除臺(tái)后填土及構(gòu)造物外)路段,采用“袋裝砂井+堆載預(yù)壓”的處
理方案。袋裝砂井呈正三角形布置,間距 1.0~1.3m,砂墊層 80cm 厚,上鋪 1 層雙向土工格柵,袋裝砂井深入砂墊層 30cm。
一般路段的縱向處理范圍根據(jù)處理深度、填土高度等因素綜合確定。進(jìn)行等載或超載預(yù)壓時(shí),應(yīng)在預(yù)壓期內(nèi)及時(shí)追加沉降土方,以平衡沉降土方維持預(yù)壓高度。預(yù)壓完成后,卸載土方可用于橋下綠化帶填筑、簡(jiǎn)易人行道填筑或作臨時(shí)施工便道之用。
2)對(duì)于圓管涵路段,軟土處理方法與一般軟基路段相同,并加密袋裝砂井間距,預(yù)壓沉降穩(wěn)定后反開(kāi)挖施工。
3)對(duì)于箱涵路段,先施工袋裝砂井+堆載預(yù)壓,卸載后進(jìn)行水泥攪拌樁二次加固處理。水泥攪拌樁樁徑 50cm,正三角形布置,樁間距 1.3~1.5m,砂墊層厚 80cm,上鋪一層雙向土工格柵。水泥攪拌樁處理的縱向范圍一般為涵洞寬+4m 控制,橫向處理范圍為涵洞出口坡腳線外 1m。
4)對(duì)于橋頭路段、擋土墻較高路段及老路路基拓寬段,原則上采用“預(yù)制管樁+袋裝砂井”處理方法,但當(dāng)軟土埋深較淺、填土較低、擋土墻承載力要求較低的橋頭路段采用“袋裝砂井+堆載預(yù)壓”處理。橋頭引道采用“預(yù)制管樁+袋裝砂井”的方法處理深層軟土。預(yù)制管樁樁徑 30cm,樁間距 1.8~2.6m,正方形布置,塑料排水板間距 1.8~2.6m,砂墊層厚 60cm,上鋪兩層雙向土工格柵(分橫向與縱向錯(cuò)開(kāi)布設(shè))。 “預(yù)制管樁+袋裝砂井”縱、橫向處理范圍根據(jù)引道填土高度及處理深度等因素綜合確定。
2.3 構(gòu)造物兩側(cè)路基填筑設(shè)計(jì)
為了減少路基在構(gòu)造物兩側(cè)產(chǎn)生不均勻沉降,減輕跳車(chē)現(xiàn)象,提高車(chē)輛行駛的舒適性,對(duì)橋梁和涵洞兩側(cè)路基填筑需進(jìn)行特殊處理。
1)臺(tái)后路基處理范圍
對(duì)橋梁、涵洞、通道臺(tái)后處理范圍見(jiàn)表1。
表1 橋涵構(gòu)造物臺(tái)后路基填土處理范圍
構(gòu)造物類型 底部處理長(zhǎng)度(m) 上部處理長(zhǎng)度(m) 備注
橋梁 每側(cè)大于等于5m 每側(cè)>(5+H)m 含臺(tái)前溜坡及錐坡,
且需超長(zhǎng) 0.3m 壓實(shí)。
涵洞 每側(cè)大于等于3m 每側(cè)>(3+H)m
注:H 為路基填土高度減去路面及路床厚度。
2)臺(tái)后路基處治措施
橋涵臺(tái)背路基與錐坡采用中粗砂或其他透水性材料填筑,臺(tái)背路基與錐坡填土同時(shí)進(jìn)行,要求從填方基底或涵洞頂部至路床頂面壓實(shí)度均達(dá)到 96%。
3加固效果及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)
施工及監(jiān)控單位根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)提供的監(jiān)控?cái)嗝媛裨O(shè)沉降板、測(cè)斜管及位移邊樁等器材。表面沉降儀器布設(shè)儀器見(jiàn)表2,斷面布置見(jiàn)圖 1。
表2 表面沉降板埋設(shè)儀器表
監(jiān)測(cè)斷面類型 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目組合
A 路肩沉降板(兩側(cè))+路中沉降板+位移邊樁
B 路肩沉降板(兩側(cè))+路中沉降板+坡腳沉降板+測(cè)斜管+位移邊樁
C 路肩沉降板(兩側(cè))+路中沉降板+路中沉降板+坡腳沉降板+測(cè)斜管+空隙水壓力計(jì)+分層沉降標(biāo)+位移邊樁
圖1 軟土路基監(jiān)測(cè)橫斷面
袋裝砂井自 2010 年 9 月開(kāi)始施工,同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)提供的監(jiān)控?cái)嗝孢M(jìn)行監(jiān)測(cè)。觀測(cè)頻率視不同時(shí)期而定,其中填土每填筑一層觀測(cè) 1 次,兩次填筑間隔時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),每 3d 至少觀測(cè) 1 次;預(yù)壓期第 1 個(gè)月隔日觀測(cè) 1 次; 預(yù)壓期第 1 個(gè)月后至第三個(gè)月每周觀測(cè) 1次;預(yù)壓期第三個(gè)月之后至預(yù)壓期結(jié)束每半月觀測(cè)1次。按設(shè)計(jì)布置的監(jiān)控?cái)嗝嬉?jiàn)表3:
表3 監(jiān)控?cái)嗝嬉挥[表
樁號(hào) 軟基處理方法 填土高度(m) 預(yù)估沉降量(mm)
K2+475 袋裝砂井+卻載預(yù)壓 4.5 1050
K4+018 袋裝砂井+卻載預(yù)壓 3.7 1020
K4+230 預(yù)制管樁+袋裝砂井 5.2 315
K4+860 袋裝砂井+水泥攪拌樁 4.6 530
3.1 沉降觀測(cè)
從表面沉降隨時(shí)間變化曲線來(lái)看,K2+475為代表斷面(見(jiàn)圖2,),在開(kāi)始填土后,沉降曲線迅速增長(zhǎng),在等載預(yù)壓三個(gè)月后,基本已經(jīng)達(dá)到沉降穩(wěn)定。在等載預(yù)壓 6 個(gè)月后,已基本能滿足設(shè)計(jì)要求的卸載沉降量值。總的沉降量與設(shè)計(jì)的預(yù)估沉降量稍小。可見(jiàn)袋裝砂井+堆載預(yù)壓施工,對(duì)于工期要求不高的路段,是可行的。
圖2 K2+475斷面時(shí)間-荷載-沉降曲線表
3.2水平位移觀測(cè)
根據(jù)我們布設(shè)的測(cè)斜管測(cè)得的水平位移來(lái)看,在袋裝砂井施工準(zhǔn)備階段,即鋪設(shè)砂墊層施工的時(shí)候,各個(gè)測(cè)斜管均有向外側(cè)擠出變形,水平位移值在 20mm 左右,袋裝砂井施工后,各個(gè)測(cè)斜管均有向內(nèi)的收縮變形。在填土過(guò)程中,隨著荷載的加載過(guò)程中,都有一個(gè)向外的擠出變形值,加載穩(wěn)定期間,隨后有一個(gè)較快的向內(nèi)收縮位移。觀測(cè)值均小于 20mm,表明施工過(guò)程中,邊坡是穩(wěn)定的。
4結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)本文研究分析可知:袋裝砂井+堆載預(yù)壓法,適用于飽和軟土、吹填土、松散粉土以及新近沉積土施工的地基處理,對(duì)存在連續(xù)薄砂層的地基處理效果更好。袋裝砂井+預(yù)制管樁法,適用于軟土特別深厚的軟土地基、并對(duì)地基承載力要求較高的工程。袋裝砂井+水泥攪拌樁處理,適用于軟土較深厚,對(duì)地基局部承載力要求較高的路段。三種地基處理方法對(duì)于處理不同路段的軟土路基,經(jīng)施工檢驗(yàn),沉降及位移均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi),地基承載力均滿足設(shè)計(jì)要求。
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