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【摘 要】本文主要分析研究了公路工程中软土地基的处理方法,以为同類工程作参考依据。
【关键词】公路工程;软土地基;处理方法
随着我国交通事业的快速发展,高等级公路建设在各地较为普遍。由于对公路线形的要求,公路路基不可避免的建筑在软土地基之上。
1软土地基的概念
1.1软土地基。
地基中常见的软土,一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低,并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质,工程地质条件较差。选用软土作为路基应用,必须提出切实可行的技术措施。
1.2软土特征。
软土的主要成分是粒及粉粒,常成絮状构造,含水量高.孔隙比大、透水性差、抗剪强度低、灵活度高。这种土质如在施工中出现在路基填土或桥涵构造物基础中,最佳含水量不易把握,极难达到规定的压实度值,满足不了相应的密实度要求,在通车后,往往会发生路基失稳或过量沉陷。其危害性显而易见,故禁止采用。在软土地基上修筑路堤,特别是桥头引道,如不采取有效的加固措施,就会产生不同程度的坍滑或沉陷,导致公路破坏或不能正常使用。
1.3软土地基处理原则。
对于软土地基处理,一般原则是应当以利用堆载预压自然沉降,来达到路基稳定。由于我国的独特国情,特别是拉动内需政策的实施,公路建设立项、审批、进入实质建设阶段的时间一般较短,通过自然沉降逐渐达到路基稳定的软土地基处理方法,一般较难推广实施。在施工工期较短,时间紧迫的情况下,对于软土地基处于高危地段的要采用多种手段进行处理,非高危地段可以不进行处理,利用工期自然沉降逐渐达到路基稳定。
2软土地基可能产生的病害
软土地基的路堤,在施工过程中以至填筑完成后,由于软土压缩性大,软土地基在路堤自重作用下也会产生沉降,这种沉降将在相当长的时间内持续,大大超过一般路堤的沉降量。即使路面施工完成后,还可能继续产生沉降,对路面的纵、横断面造成影响,难于保证其平整性,引起路基、路面结构的破坏。软土路基在运营过程中主要产生的危害有路基的滑移、开裂、不均匀沉降、桥涵等人工构造物处的跳车等。
3软土地基处理方法
3.1表层处理法
3.1.1表层排水法。
表层排水法是在路基填筑前,在地面开挖水沟,以排除地表水,同时降低地基表层的含水量,确保施工机械的作业条件,为了使开挖水沟在施工中发挥盲沟作用,常用透水性良好的砂砾回填。水沟布设应全面考虑地形与土质情况,使排水畅通。水沟断面尺寸一般取宽0.5m,深0.5m-1.0m.路堤填筑前,宜用砂砾回填成盲沟,若埋设孔管,必须用良好的过滤材料保护。
3.1.2垫层法。
垫层法是在软土地基顶面铺设厚度为0.6m-1.0m的砂垫层或土工布等化学物质(具体厚度视路堤高度、软土层厚度及压缩性而定,太厚施工困难,太薄效果差)作为软土层固结所需要的上部排水层,以加速沉降的发展,缩短固结过程的方法。砂垫层可作为路堤内的地下排水层,以降低堤内水位,改善施工时重型机械的作业条件。
采用砂垫层,砂宜采用中砂及粗砂,要求级配良好。颗粒的不均匀系数不大于5,且含量不宜超过3%-5%。砂垫层一般用自卸汽车及推土机配合摊铺,摊铺应均匀,注意不要有很大的集中载荷作用。当路堤为粉土类土,透水性不好时,路堤坡脚附近砂垫层被路堤覆盖,可能会阻碍侧向排水,必须注意做好砂垫层端部的处理。
3.1.3稳固剂表层处治法。
稳固剂表层处治法是用生石灰、熟石灰、水泥及土壤离子稳固剂等稳定材料,掺人软弱的表层地基土中,改善地基的压缩性和强度特性,保证机械作业条件,提高路堤填土的稳定及压实效果。
3.2强夯法
它一般是用50t左右的强夯机,将大吨位(100~400KN)的夯锤起吊到6~40米的高度,自由落下,对地基土施加强大的冲击能,在地基土中形成冲击波和动应力,使地基土压密和振密,以加固地基土,达到提高强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性目的。强夯法施工设备简单,不需加固材料、费用低、周期短,经济易行和节省材料,有利于环境保护等特点。但应注意,强夯法有严格的土质适用范围,主要适用于处理素填土、杂填土、砂土、低饱和度粘土、粉土和黄土地基。软土的饱和度接近1,是不宜使用强夯法的。但在有些地区,软土中夹多层松砂,具"千层饼"状构造,为夯击时高孔隙水压力的消散提供了条件,故成功的实例也不少见。所以,采用强夯法首先应考虑的是地层构造。
3.3排水固结法
3.3.1袋装沙井。
袋装沙井是将质量符合要求的沙先装入透水性好的编织袋内,然后采用沉入或打入设备将装好的沙袋沉入软土地基内。袋装沙井既有大直径沙井的作用,又可以保证沙井的连续性,避免缩径现象。此外,由于袋装沙井的孔径较小、沙材料消耗少、工程费用低,施工速度明显加快,是软弱地基施工最好的方法。当泥沼或软土层厚度大于5m,且路堤填筑高度的土体自重远超过天然地基承载力或地基土体水平位移较大时,袋装沙井具有明显的优势,是软土地基最合适的处理方法。
3.3.2沙井。
首先在软土地基上钻成孔眼,灌上粗、中沙,利用粗、中沙的荷载作用加速软土中水的排出,此法为沙井处理法。固结占很大比例的土和高塑性黏性土则不宜采用,其余软土均适合采用沙井法。
3.3.3沙垫层。
在软土层顶面铺设排水沙层,以增加排水面,使软土地基在填土荷载作用下加速排水固结,提高其强度,满足稳定性的要求。排水沙层对于基底应力的分布和沉降量的大小无显着的影响,但可加速沉降的发展,缩短固结过程。当在沙垫层上填筑路基时,路堤填筑速度应合理安排,使加荷的速率与地基承载力增加(排水固结)的速率相适应,以保证地基在路堤填筑过程中不发生破坏。
3.4塑料排水板
一些土质好但是含水量较大的软土进行处理时,可以直接在地表开挖排水槽,排除地表水,进而降低软土地基的土壤含水度,同时为了确保开挖的沟槽在后期施工中继续发挥作用,起到盲沟的效果。塑料排水板是在纸板排水的基础上发展而来的,它的特点是:单孔过水断面大,排水畅通,质量轻,强度高,耐久性好。一般在泥炭饱和淤泥地段或土基松软、地下水位较高的情况下采用此方法。
3.5深层搅拌法
通过特制机械沿深度将固化剂与地基土强制搅拌就地成桩加周地基的方法是深层搅拌法,当固化剂(水泥或石灰)为粉体时又称为粉体喷射搅拌法。深层搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土和含水量较高的地基及承载力特征值不大于120kPa的黏性土、粉土等软土地基。
3.6加筋施工技术
软土地基的土粒因为自身构造的问题常常发生位移,如此会造成地基的土层当中往往埋藏着一些耐拉性比较好的的材料,两者在高强度摩擦力的作用下,两者就会渐渐形成一体,稳定性大幅度提高,但变形性又会降低,这时只需要在软土层上铺上一层沙子,同时在铺上施工用的工程材料。这样有了沙子的受力调节,无形之中地基的稳定性也得到了大幅度提高。
3.7反压护道法
反压护道法是在路堤两侧,用透水性、稳定性均较好的沙性材料,填筑一定宽度、高度的护道,以平衡使路堤下的淤泥或泥炭向两侧隆起的张力,从而保证路基的整体稳定性。采用反压护道加固地基,只需常用的机具设备,施工简单,但占地多,用土量大,后期沉降变形量大,养护任务重。反压护道法一般适用于路堤高度不超过其极限高度的两倍,非耕作区和取土方便、运距较近的地区。
4结束语
处理好公路的软基问题,有着重要的意义。这就要求在施工过程中,严把质量关,做好施工的每个细节,根据实际情况,采取相应的技术,进行科学合理的处理。
参考文献:
[1]张群,张林刚.浅谈公路软土地基处理现状[J].土木工程,2013,(02).
[2]冯红学.公路软土地基处理技术与质量控制[J].交通标准化,2014,(08).
【关键词】公路工程;软土地基;处理方法
随着我国交通事业的快速发展,高等级公路建设在各地较为普遍。由于对公路线形的要求,公路路基不可避免的建筑在软土地基之上。
1软土地基的概念
1.1软土地基。
地基中常见的软土,一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低,并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质,工程地质条件较差。选用软土作为路基应用,必须提出切实可行的技术措施。
1.2软土特征。
软土的主要成分是粒及粉粒,常成絮状构造,含水量高.孔隙比大、透水性差、抗剪强度低、灵活度高。这种土质如在施工中出现在路基填土或桥涵构造物基础中,最佳含水量不易把握,极难达到规定的压实度值,满足不了相应的密实度要求,在通车后,往往会发生路基失稳或过量沉陷。其危害性显而易见,故禁止采用。在软土地基上修筑路堤,特别是桥头引道,如不采取有效的加固措施,就会产生不同程度的坍滑或沉陷,导致公路破坏或不能正常使用。
1.3软土地基处理原则。
对于软土地基处理,一般原则是应当以利用堆载预压自然沉降,来达到路基稳定。由于我国的独特国情,特别是拉动内需政策的实施,公路建设立项、审批、进入实质建设阶段的时间一般较短,通过自然沉降逐渐达到路基稳定的软土地基处理方法,一般较难推广实施。在施工工期较短,时间紧迫的情况下,对于软土地基处于高危地段的要采用多种手段进行处理,非高危地段可以不进行处理,利用工期自然沉降逐渐达到路基稳定。
2软土地基可能产生的病害
软土地基的路堤,在施工过程中以至填筑完成后,由于软土压缩性大,软土地基在路堤自重作用下也会产生沉降,这种沉降将在相当长的时间内持续,大大超过一般路堤的沉降量。即使路面施工完成后,还可能继续产生沉降,对路面的纵、横断面造成影响,难于保证其平整性,引起路基、路面结构的破坏。软土路基在运营过程中主要产生的危害有路基的滑移、开裂、不均匀沉降、桥涵等人工构造物处的跳车等。
3软土地基处理方法
3.1表层处理法
3.1.1表层排水法。
表层排水法是在路基填筑前,在地面开挖水沟,以排除地表水,同时降低地基表层的含水量,确保施工机械的作业条件,为了使开挖水沟在施工中发挥盲沟作用,常用透水性良好的砂砾回填。水沟布设应全面考虑地形与土质情况,使排水畅通。水沟断面尺寸一般取宽0.5m,深0.5m-1.0m.路堤填筑前,宜用砂砾回填成盲沟,若埋设孔管,必须用良好的过滤材料保护。
3.1.2垫层法。
垫层法是在软土地基顶面铺设厚度为0.6m-1.0m的砂垫层或土工布等化学物质(具体厚度视路堤高度、软土层厚度及压缩性而定,太厚施工困难,太薄效果差)作为软土层固结所需要的上部排水层,以加速沉降的发展,缩短固结过程的方法。砂垫层可作为路堤内的地下排水层,以降低堤内水位,改善施工时重型机械的作业条件。
采用砂垫层,砂宜采用中砂及粗砂,要求级配良好。颗粒的不均匀系数不大于5,且含量不宜超过3%-5%。砂垫层一般用自卸汽车及推土机配合摊铺,摊铺应均匀,注意不要有很大的集中载荷作用。当路堤为粉土类土,透水性不好时,路堤坡脚附近砂垫层被路堤覆盖,可能会阻碍侧向排水,必须注意做好砂垫层端部的处理。
3.1.3稳固剂表层处治法。
稳固剂表层处治法是用生石灰、熟石灰、水泥及土壤离子稳固剂等稳定材料,掺人软弱的表层地基土中,改善地基的压缩性和强度特性,保证机械作业条件,提高路堤填土的稳定及压实效果。
3.2强夯法
它一般是用50t左右的强夯机,将大吨位(100~400KN)的夯锤起吊到6~40米的高度,自由落下,对地基土施加强大的冲击能,在地基土中形成冲击波和动应力,使地基土压密和振密,以加固地基土,达到提高强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性目的。强夯法施工设备简单,不需加固材料、费用低、周期短,经济易行和节省材料,有利于环境保护等特点。但应注意,强夯法有严格的土质适用范围,主要适用于处理素填土、杂填土、砂土、低饱和度粘土、粉土和黄土地基。软土的饱和度接近1,是不宜使用强夯法的。但在有些地区,软土中夹多层松砂,具"千层饼"状构造,为夯击时高孔隙水压力的消散提供了条件,故成功的实例也不少见。所以,采用强夯法首先应考虑的是地层构造。
3.3排水固结法
3.3.1袋装沙井。
袋装沙井是将质量符合要求的沙先装入透水性好的编织袋内,然后采用沉入或打入设备将装好的沙袋沉入软土地基内。袋装沙井既有大直径沙井的作用,又可以保证沙井的连续性,避免缩径现象。此外,由于袋装沙井的孔径较小、沙材料消耗少、工程费用低,施工速度明显加快,是软弱地基施工最好的方法。当泥沼或软土层厚度大于5m,且路堤填筑高度的土体自重远超过天然地基承载力或地基土体水平位移较大时,袋装沙井具有明显的优势,是软土地基最合适的处理方法。
3.3.2沙井。
首先在软土地基上钻成孔眼,灌上粗、中沙,利用粗、中沙的荷载作用加速软土中水的排出,此法为沙井处理法。固结占很大比例的土和高塑性黏性土则不宜采用,其余软土均适合采用沙井法。
3.3.3沙垫层。
在软土层顶面铺设排水沙层,以增加排水面,使软土地基在填土荷载作用下加速排水固结,提高其强度,满足稳定性的要求。排水沙层对于基底应力的分布和沉降量的大小无显着的影响,但可加速沉降的发展,缩短固结过程。当在沙垫层上填筑路基时,路堤填筑速度应合理安排,使加荷的速率与地基承载力增加(排水固结)的速率相适应,以保证地基在路堤填筑过程中不发生破坏。
3.4塑料排水板
一些土质好但是含水量较大的软土进行处理时,可以直接在地表开挖排水槽,排除地表水,进而降低软土地基的土壤含水度,同时为了确保开挖的沟槽在后期施工中继续发挥作用,起到盲沟的效果。塑料排水板是在纸板排水的基础上发展而来的,它的特点是:单孔过水断面大,排水畅通,质量轻,强度高,耐久性好。一般在泥炭饱和淤泥地段或土基松软、地下水位较高的情况下采用此方法。
3.5深层搅拌法
通过特制机械沿深度将固化剂与地基土强制搅拌就地成桩加周地基的方法是深层搅拌法,当固化剂(水泥或石灰)为粉体时又称为粉体喷射搅拌法。深层搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土和含水量较高的地基及承载力特征值不大于120kPa的黏性土、粉土等软土地基。
3.6加筋施工技术
软土地基的土粒因为自身构造的问题常常发生位移,如此会造成地基的土层当中往往埋藏着一些耐拉性比较好的的材料,两者在高强度摩擦力的作用下,两者就会渐渐形成一体,稳定性大幅度提高,但变形性又会降低,这时只需要在软土层上铺上一层沙子,同时在铺上施工用的工程材料。这样有了沙子的受力调节,无形之中地基的稳定性也得到了大幅度提高。
3.7反压护道法
反压护道法是在路堤两侧,用透水性、稳定性均较好的沙性材料,填筑一定宽度、高度的护道,以平衡使路堤下的淤泥或泥炭向两侧隆起的张力,从而保证路基的整体稳定性。采用反压护道加固地基,只需常用的机具设备,施工简单,但占地多,用土量大,后期沉降变形量大,养护任务重。反压护道法一般适用于路堤高度不超过其极限高度的两倍,非耕作区和取土方便、运距较近的地区。
4结束语
处理好公路的软基问题,有着重要的意义。这就要求在施工过程中,严把质量关,做好施工的每个细节,根据实际情况,采取相应的技术,进行科学合理的处理。
参考文献:
[1]张群,张林刚.浅谈公路软土地基处理现状[J].土木工程,2013,(02).
[2]冯红学.公路软土地基处理技术与质量控制[J].交通标准化,2014,(08).