论文部分内容阅读
摘要:软土路基公路施工中,影响公路运营及安全的问题是一些常见的路基路面问题。怎么把先进的施工方法使用到公路施工中,是解决这些常见问题的关键,也是进一步提高公路工程质量、推进公路快速发展的有效途径。本文透过对广梧高速公路是国家重点公路规划(2001.12)第十五横向路线广州至云南昆明的一段软土路基处治施工,对相关问题进行施工技术探讨。
关键词:路基;软土路基;施工技术
一、工程概况
本工程为广梧高速公路河口至双凤段第五合同段,位于云安县境内,路线经彩营村、高峰水泥厂、云浮制漆厂、硫铁矿水厂、大岗围村、高简头村、大水坑村、桂榜山、长坑口、旧仓村和大洞村等地,沿线有S368省道、X465县道、村道及机耕便道经过,交通方便。该合同段全长12.71km。
二、路基挖石方施工顺序
(一)、概况
本合同段路基填方共約109万m3(其中填石方7.7万m3),挖方共约130万m3(其中挖石方估计40~50万m3),路基土石方施工主要位于在隧道进口端,约占总量的85%。土石方施工以机械化施工为主。
(二)、施工测量准备工作
恢复中桩→放出边桩→开挖征地沟→砍树挖根→清除表土→标出孔位→潜孔钻打眼→装药、填塞→联线、检查、起爆→开炸石方至设计标高→整平、碾压路基→修整边坡→边坡防护→开炸边沟并砌筑。
(三)、软土地基的处理施工
本工程软基处理采用如下方法:
1 清淤换填
本合同段清淤换填路基是属于浅层不良软土路基处理,全线清淤换填砂砾设计数量共有12万方。清淤前,清淤后,换填后需业主、监理,施工单位三方联测工程数量。清淤换填施工方法如下:
(1)、清淤换填前,先将该路段内的水全部排干,并让其充分晾晒。
(2)、清淤拟采用挖掘机开挖,汽车运输至指定弃土场弃土。清淤时应按设计要求将淤泥彻底清除干净,并报业主和监理工程师确认。对于结构物基础及路基淤泥清除干净后,要及时采取开挖临时排水沟或抽水机抽水等措施将基底渗水排除,并让地基进行充分凉晒,以有利于材料的回填和压实。
(3)、路基的清淤换填材料要按设计进行,材料主要采用石牙山隧道洞渣,施工时要确保材料质量、回填范围和压实度等技术指标满足设计与规范要求。
三.软土路基地基施工技术
3.1 软土路基地基施工的主要方法
挖除换填;CFG桩地基;压实;碾压、强夯置换、堆载预压、深层搅拌等措施。
(1)挖除换填主要处理厚度小于1.5 m的表层软土、松软土、软黏土;
(2)强夯或强夯置换处理厚度不超过5 m的三种地基,①碎石土,砂、卵、砾石土等粗粒土地基;②低含水量与低饱和度黏性土(硬塑以上)和粉质土地基;③素填土与杂填土地基。夯击能范围2000~4000kN,置换碎块石厚0.6~1.2m。
(3)CFG桩复合地基处理厚度超过5m的黏性土、粉土和松软土地基,特别是具有较厚的硬壳或硬层夹软弱层的地基,桩径0.5m,桩间距1.5~2.0m,正三角形布置,CFG桩加固深度应穿透软弱土层(压缩层),当硬层为土层、基岩的全风化层时到达无压缩层以下不小于0.5m;当硬层为强~弱风化层时到达基岩面。
桩体原材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥配合而成,材料按C15混凝土强度要求配制。
当加固区表层为软土或松软土时,CFG桩采用扩大桩头,扩大头顶宽1.0m,高0.6m,施工时桩头0.6m范围挖除,现场浇注C15混凝土,桩间土应采用中粗砂或碎石土进行换填,换填厚0.5~1.5m。
(4)灌注桩或管桩桩网复合地基处理深厚层的软弱地基、不均匀沉降大的地段、地基沉降要求高和有侧向应力的过渡段;①管桩桩径0.35;0.45m,桩间距1.8~2.5m,加固深度不超过30 m,正方形布置;②灌注桩桩径0.8m,桩间距2.5~3.5m,加固深度不超过10~25 m,矩形布置。
(5)堆载预压按堆载质量分为欠载、等载和超载预压三种情况,堆载高度一般为2.0~3.0m,预压期一般为6~12个月。
四.路基填土压实
4.1 填料要求
碎石类土作为填料,要求填料中的粗颗粒的母岩单轴饱和抗压强度Rc>18MPa,而且不易软化(软化系数kr>0.75);填料中的细粒土(大于0.075mm)含量应小于25%,且塑性指数Ip≤23,对于基床以下部分,液限应WL<41%。
利用砂类土作为填料,砾砂中大于2.5mm的颗粒、粗砂中大于0.8mm的颗粒、中砂中大于0.35mm的颗粒应坚硬,颗粒级配应良好,并含有不宜大于12%的细粒含量,且液限WL<35%,以保证具有较好的力学性能。
对填料至少做以下指标试验:①自由膨胀率Fs(应小于30%);②蒙脱石含量M(应小于5%);③阳离子交换量应小于165mmol/kg)。
4.2 路基压实
目前路基施工中,一般使用了大吨位压路机,碾压效果有了很大的改善。对提高路基土的压实度起了很好的作用。规范规定一级公路底面以下15-75cm压实强度大于85%,路面底面70-135cm部分的上路堤其压实度必须≥90%,对其它等级公路当铺筑路面时,其压实度按一级公路的标准采用。此外,还增加了对路堤基底的压实强度不宜小于95%的要求。
4.3软粘性土路基填筑及压实
软粘性土路堤施工时,清除坡面杂草,挖好向内倾斜的台阶。比如结合面陡立,无法挖成台阶时,可以采用土工钉或者锚喷砼加强结合。若地基土层具有强湿陷性或较高的压缩性,且容许承载力低于路堤自重压力时,可考虑采用重锤夯实,石灰桩挤密加固。 软粘性土路堤应分层填筑,分层压实,大于25cm的块料,必须打碎,并应在接近土的压实最佳含水量时碾压密实。施工时应注意对路基进行排水处理,根据设计、规范要求及时做好综合排水设施,将水迅速引离路基。在填挖交界处引出边沟水量,应做好出水口的加固。
五.路基防排水
5.1 地表排水:对路基有害的地面水主要设置侧沟、天沟及边坡平台截水沟,将水截引排至路基范围以外,防止水流冲刷路基或软化路基,底层的底部均做成自两线中心向两侧倾5%的横向排水坡.
5.2 地下防排水:
5.2.1对路基有害的地下水,根据地下水的类型、含水层埋藏深度、地层的渗透性等条件及对环境的影响,选用适宜的排除地下水设施。
对埋藏浅的地下水或无固定含水层时,采用明沟、排水槽、渗水暗沟、边坡渗沟、支撑渗透边沟等。
5.2.2路堑基床的排水,当地下水最高水位高于基床换填底面时,设纵向渗水盲沟排水;当地下水最高水位低于换填底面时,采用设纵向透水管。
盲沟中的透水管,采用硬聚氯乙烯PVC管,内径150mm,壁厚不小于7.7mm;
盲沟的材料为用洁净的碎石和粗砂,限制细颗粒的含量,保证透水性。盲管盲沟:标高的控制,保证有一定的坡度,不能使水滞留在盲管和盲沟中。
5.3施工过程质量控制
(1)严格控制搅拌机钻进和提升速度、供浆与停浆时间,确保成桩质量。
(2)控制下钻深度、喷浆高程及停浆面。桩端必须原位喷浆搅拌一定时间。
(3)成桩过程中,以一次喷浆二次搅拌或二次喷浆四次搅拌为宜。复搅时应避免浆液上冒。
(4)成樁过程中,当因故停浆继续施工时必须重叠接桩,接桩长度不得小于0.5m。若停机
超过3h,应在原桩位旁边进行补桩处理。
(5)配制好的浆液不得离析,供浆应连续,固化剂与外掺剂的用量、泵送浆液时间必须有专
人记录。
(6)随时检查施工记录,评定成桩质量,如有不合格桩或异常情况,应及时采取补桩或其他处理措施。
(7)浆体喷射搅拌桩桩顶高程应符合施工图要求。
(8)钻机成孔和喷浆过程中,应将废弃的加固料及冒浆回收处理,防止污染环境。
6 施工检测方法
搅拌桩桩体强度介于刚性桩和散体材料桩之间,其施工质量的检测指标和检测方法也有别于
其它桩型,主要包括以下三个方面:桩体材料检测、成桩质量检测和加固效果检测。
结束语
水泥搅拌桩由于其施工难度不大,而且能快速有效地减少工后沉降,保证地基的稳定性,尤其是高路堤软土段经过处理后对减少桥头跳车现象有明显效果,故搅拌桩处理软基在我国高等级公路上已广泛应用。但就过程控制而言,仍有许多问题有待解决。在道路软基处理时应根据具体的土质、施工条件、工期等因素,因地制宜选择经济的、适用性强的、有实效的处理方法。各种软土路基处理方法都有它的适用范围、局限性和优缺点,加之工程地质条件千变万化,各个道路工程间路基条件差别很大,具体道路工程对路基的要求也不同,而且机具材料等条件也会因工作部门不同、地区不同而有较大的差别。因此,对每一个道路工程的分析,应从路基条件、处理要求、施工工艺、工程费用以及材料、机具来源等各方面进行综合考虑,以确定合适的路基处理方法。以提高公路的建设质量,促进道路交通事业的发展。
参考文献:
[1] 郝玉龙,蒋动期等,双层地基超载预压固结理论及应用,岩土工程学报,2004年26卷5期.
[2] 杨进良,《土力学》,北京:中国水利水电出版社,2000.
[3] 崖岗,黄嘉福,真空联合堆载预压和超载预压法加固软基,公路,2004.8.
关键词:路基;软土路基;施工技术
一、工程概况
本工程为广梧高速公路河口至双凤段第五合同段,位于云安县境内,路线经彩营村、高峰水泥厂、云浮制漆厂、硫铁矿水厂、大岗围村、高简头村、大水坑村、桂榜山、长坑口、旧仓村和大洞村等地,沿线有S368省道、X465县道、村道及机耕便道经过,交通方便。该合同段全长12.71km。
二、路基挖石方施工顺序
(一)、概况
本合同段路基填方共約109万m3(其中填石方7.7万m3),挖方共约130万m3(其中挖石方估计40~50万m3),路基土石方施工主要位于在隧道进口端,约占总量的85%。土石方施工以机械化施工为主。
(二)、施工测量准备工作
恢复中桩→放出边桩→开挖征地沟→砍树挖根→清除表土→标出孔位→潜孔钻打眼→装药、填塞→联线、检查、起爆→开炸石方至设计标高→整平、碾压路基→修整边坡→边坡防护→开炸边沟并砌筑。
(三)、软土地基的处理施工
本工程软基处理采用如下方法:
1 清淤换填
本合同段清淤换填路基是属于浅层不良软土路基处理,全线清淤换填砂砾设计数量共有12万方。清淤前,清淤后,换填后需业主、监理,施工单位三方联测工程数量。清淤换填施工方法如下:
(1)、清淤换填前,先将该路段内的水全部排干,并让其充分晾晒。
(2)、清淤拟采用挖掘机开挖,汽车运输至指定弃土场弃土。清淤时应按设计要求将淤泥彻底清除干净,并报业主和监理工程师确认。对于结构物基础及路基淤泥清除干净后,要及时采取开挖临时排水沟或抽水机抽水等措施将基底渗水排除,并让地基进行充分凉晒,以有利于材料的回填和压实。
(3)、路基的清淤换填材料要按设计进行,材料主要采用石牙山隧道洞渣,施工时要确保材料质量、回填范围和压实度等技术指标满足设计与规范要求。
三.软土路基地基施工技术
3.1 软土路基地基施工的主要方法
挖除换填;CFG桩地基;压实;碾压、强夯置换、堆载预压、深层搅拌等措施。
(1)挖除换填主要处理厚度小于1.5 m的表层软土、松软土、软黏土;
(2)强夯或强夯置换处理厚度不超过5 m的三种地基,①碎石土,砂、卵、砾石土等粗粒土地基;②低含水量与低饱和度黏性土(硬塑以上)和粉质土地基;③素填土与杂填土地基。夯击能范围2000~4000kN,置换碎块石厚0.6~1.2m。
(3)CFG桩复合地基处理厚度超过5m的黏性土、粉土和松软土地基,特别是具有较厚的硬壳或硬层夹软弱层的地基,桩径0.5m,桩间距1.5~2.0m,正三角形布置,CFG桩加固深度应穿透软弱土层(压缩层),当硬层为土层、基岩的全风化层时到达无压缩层以下不小于0.5m;当硬层为强~弱风化层时到达基岩面。
桩体原材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥配合而成,材料按C15混凝土强度要求配制。
当加固区表层为软土或松软土时,CFG桩采用扩大桩头,扩大头顶宽1.0m,高0.6m,施工时桩头0.6m范围挖除,现场浇注C15混凝土,桩间土应采用中粗砂或碎石土进行换填,换填厚0.5~1.5m。
(4)灌注桩或管桩桩网复合地基处理深厚层的软弱地基、不均匀沉降大的地段、地基沉降要求高和有侧向应力的过渡段;①管桩桩径0.35;0.45m,桩间距1.8~2.5m,加固深度不超过30 m,正方形布置;②灌注桩桩径0.8m,桩间距2.5~3.5m,加固深度不超过10~25 m,矩形布置。
(5)堆载预压按堆载质量分为欠载、等载和超载预压三种情况,堆载高度一般为2.0~3.0m,预压期一般为6~12个月。
四.路基填土压实
4.1 填料要求
碎石类土作为填料,要求填料中的粗颗粒的母岩单轴饱和抗压强度Rc>18MPa,而且不易软化(软化系数kr>0.75);填料中的细粒土(大于0.075mm)含量应小于25%,且塑性指数Ip≤23,对于基床以下部分,液限应WL<41%。
利用砂类土作为填料,砾砂中大于2.5mm的颗粒、粗砂中大于0.8mm的颗粒、中砂中大于0.35mm的颗粒应坚硬,颗粒级配应良好,并含有不宜大于12%的细粒含量,且液限WL<35%,以保证具有较好的力学性能。
对填料至少做以下指标试验:①自由膨胀率Fs(应小于30%);②蒙脱石含量M(应小于5%);③阳离子交换量应小于165mmol/kg)。
4.2 路基压实
目前路基施工中,一般使用了大吨位压路机,碾压效果有了很大的改善。对提高路基土的压实度起了很好的作用。规范规定一级公路底面以下15-75cm压实强度大于85%,路面底面70-135cm部分的上路堤其压实度必须≥90%,对其它等级公路当铺筑路面时,其压实度按一级公路的标准采用。此外,还增加了对路堤基底的压实强度不宜小于95%的要求。
4.3软粘性土路基填筑及压实
软粘性土路堤施工时,清除坡面杂草,挖好向内倾斜的台阶。比如结合面陡立,无法挖成台阶时,可以采用土工钉或者锚喷砼加强结合。若地基土层具有强湿陷性或较高的压缩性,且容许承载力低于路堤自重压力时,可考虑采用重锤夯实,石灰桩挤密加固。 软粘性土路堤应分层填筑,分层压实,大于25cm的块料,必须打碎,并应在接近土的压实最佳含水量时碾压密实。施工时应注意对路基进行排水处理,根据设计、规范要求及时做好综合排水设施,将水迅速引离路基。在填挖交界处引出边沟水量,应做好出水口的加固。
五.路基防排水
5.1 地表排水:对路基有害的地面水主要设置侧沟、天沟及边坡平台截水沟,将水截引排至路基范围以外,防止水流冲刷路基或软化路基,底层的底部均做成自两线中心向两侧倾5%的横向排水坡.
5.2 地下防排水:
5.2.1对路基有害的地下水,根据地下水的类型、含水层埋藏深度、地层的渗透性等条件及对环境的影响,选用适宜的排除地下水设施。
对埋藏浅的地下水或无固定含水层时,采用明沟、排水槽、渗水暗沟、边坡渗沟、支撑渗透边沟等。
5.2.2路堑基床的排水,当地下水最高水位高于基床换填底面时,设纵向渗水盲沟排水;当地下水最高水位低于换填底面时,采用设纵向透水管。
盲沟中的透水管,采用硬聚氯乙烯PVC管,内径150mm,壁厚不小于7.7mm;
盲沟的材料为用洁净的碎石和粗砂,限制细颗粒的含量,保证透水性。盲管盲沟:标高的控制,保证有一定的坡度,不能使水滞留在盲管和盲沟中。
5.3施工过程质量控制
(1)严格控制搅拌机钻进和提升速度、供浆与停浆时间,确保成桩质量。
(2)控制下钻深度、喷浆高程及停浆面。桩端必须原位喷浆搅拌一定时间。
(3)成桩过程中,以一次喷浆二次搅拌或二次喷浆四次搅拌为宜。复搅时应避免浆液上冒。
(4)成樁过程中,当因故停浆继续施工时必须重叠接桩,接桩长度不得小于0.5m。若停机
超过3h,应在原桩位旁边进行补桩处理。
(5)配制好的浆液不得离析,供浆应连续,固化剂与外掺剂的用量、泵送浆液时间必须有专
人记录。
(6)随时检查施工记录,评定成桩质量,如有不合格桩或异常情况,应及时采取补桩或其他处理措施。
(7)浆体喷射搅拌桩桩顶高程应符合施工图要求。
(8)钻机成孔和喷浆过程中,应将废弃的加固料及冒浆回收处理,防止污染环境。
6 施工检测方法
搅拌桩桩体强度介于刚性桩和散体材料桩之间,其施工质量的检测指标和检测方法也有别于
其它桩型,主要包括以下三个方面:桩体材料检测、成桩质量检测和加固效果检测。
结束语
水泥搅拌桩由于其施工难度不大,而且能快速有效地减少工后沉降,保证地基的稳定性,尤其是高路堤软土段经过处理后对减少桥头跳车现象有明显效果,故搅拌桩处理软基在我国高等级公路上已广泛应用。但就过程控制而言,仍有许多问题有待解决。在道路软基处理时应根据具体的土质、施工条件、工期等因素,因地制宜选择经济的、适用性强的、有实效的处理方法。各种软土路基处理方法都有它的适用范围、局限性和优缺点,加之工程地质条件千变万化,各个道路工程间路基条件差别很大,具体道路工程对路基的要求也不同,而且机具材料等条件也会因工作部门不同、地区不同而有较大的差别。因此,对每一个道路工程的分析,应从路基条件、处理要求、施工工艺、工程费用以及材料、机具来源等各方面进行综合考虑,以确定合适的路基处理方法。以提高公路的建设质量,促进道路交通事业的发展。
参考文献:
[1] 郝玉龙,蒋动期等,双层地基超载预压固结理论及应用,岩土工程学报,2004年26卷5期.
[2] 杨进良,《土力学》,北京:中国水利水电出版社,2000.
[3] 崖岗,黄嘉福,真空联合堆载预压和超载预压法加固软基,公路,2004.8.