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摘 要:土工格栅加筋材料具有抗拉变形模量大、强度高、韧性好、与土颗粒间的摩擦系数高、联锁作用强等特点。将其与各种粗粒土混合形成加筋垫层,用于软弱地基加固补强,可有效提升地基承载能力,减小沉降。基于此,本文结合某省道改建软基加固工程,提出了土工格栅加筋碎石垫层施工方案,以期全面提升工程质量。
关键词:改建工程;软基加固;工程概况
中图分类号:U41 文献标识码:A 文章编号:2096-6903(2020)12-0000-00
0引言
近年来,随着交通量的增长,重轴载比例不断攀升,采用换填土或石灰土垫层的路面,普遍出现了不同程度的早期损害现象。随着公路建设规模的不断扩大,大量加筋垫层加固补强软弱路基的案例取得了良好的应用效果。为此,本文针对土工格栅加筋碎石垫层施工法进行了研究,相比其他软基加固方法,土工格栅加筋碎石垫层法具有简便、快捷、投资少等特点,将其用于软基加固,可有效减小路基变形,提高路基稳定性,加快施工进度[1]。
1软土地基的危害
软土地基在我国公路行业规范当中,将其定义为强度低、压缩量较高的软弱土层,在此土层当中,基本上含有一定有机物质。软土具有高压缩性,且其具有抗剪强度低、透水性性低等缺陷。若在软土地基上修建公路工程,若处理不当,很容易产生路基失稳,进而造成严重的质量安全事故。目前,软土地基对于公路建设的危害主要集中在以下几点:
(1)强度及稳定性差。针对软土路基,当其抗剪切强度在路基、路面载荷以下时,软土路基就会产生整体或局部剪切破坏现象,进而破坏路基,甚至产生坍塌现象。
(2)沉降变形问题。当软土路基表面受到荷载或外部压力作用时,软土路基的沉降变形问题便会出现,进而影响路基质量[2]。一旦路基出现不均匀沉降,将会严重影响路面的使用性能,甚至出现裂缝等病害。若沉降出现于路桥过渡段,则会产生桥头跳车,进而造成病害进一步发展,最终影响行车舒适性和安全。
(3)地基土失稳问题。当车辆频繁从软弱地基段通行时,地基土和饱和黏土便会产生液化、失稳等现象。加之外部自然因素等影响,将进一步降低地基强度,影响道路使用寿命。
2工程概况
某省道改建公路工程地形平坦,位于渠灌区,路基土为粉质中液限粘质土, 属潮湿~过湿类型。为保证路基质量,决定设置土工格栅加筋碎石垫层进行软基加固补强处理。垫层结构为200mm厚碎石层+200mm厚碎石层+150mm厚二灰土,285(0.01mm)为垫层顶面设计回弹弯沉值。
3土工格栅加筋碎石垫层的作用机理
在土工格栅加筋碎石垫层当中,土工格栅主要起到加筋补强的作用,而碎石垫层的强度则是通过碎石相互嵌挤产生的内摩擦力构成。在土工格栅对碎石阻力作用下,可大幅提升碎石垫层联锁、咬合摩擦力,增强复合结构的强度,有效提高路基的承载力。同时,土工格栅还可以使碎石垫层形成复合加固带,有效阻止路基出现隆起、侧向位移,避免软基产生沉降和水平位移。此外,在此加固处理作用下,可能通过碎石垫层孔隙及时将软基内的水分排出,加快软土地基固结效果[3]。
4省道改建公路软基施工处治技术要点
4.1原材料选择
(1)土工格栅。根据工程建设要求,土工格栅可采用双向塑料CE-131型,各项技术指标可满足规定要求。
(2)碎石。根据工程要求,碎石可采取两种规格,即30~50mm、50~70mm。要求碎石洁净、均匀、质地坚固。
(3)二灰土。二灰土的材料组成主要为石灰、土、粉煤灰,在配合比方面,根据工程建设要求,可设定为石灰﹕土﹕粉煤灰=10﹕66﹕24。
4.2施工准备
(1)机械准备。施工前,需根據工程现场实际情况,合理配备施工机械,并核对机械种类、数量和组合方式是否正确,同时详细检验工程机械的基本情况,确保机械运行正常,保证施工中不会出现意外故障,影响施工进度。
(2)人员准备。人是一切施工活动的执行者,在一个工程项目当中,需要配备充足的施工技术人员,比如技术员、测量员、安全员、试验员等,并对施工工人进行技术交底,做好现场施工秩序维护工作。
(3)施工便道。本工程属于省道改建项目,施工中尽可能选用原有道路作为施工便道,并对周围环境进行排查,保证其不会影响施工。
(4)原材料质量检测。施工材料是施工质量的根本保障,在施工前,针对各类材料都要进行检测,比如碎石的粒径、针片状含量等。针对土工格栅材料,则需检测其抗拉强度等指标[4]。
4.3施工流程
4.3.1测量放样
垫层中心线可通过坐标法进行测量放样,并和相邻施工段的中线闭合。待垫层边桩和施工边线放出后,要求施工边线宽度比设计垫层每侧均多出50cm。随后,将路基范围内的杂物清理干净,并进行地基整平。
4.3.2土工格栅铺设
土工格栅铺设时,先用木桩锚固土工格栅一端,另一端用钢管加焊钢筋钩由拖拉机牵引水平抽拉,保证拉直、绷紧土工格栅,不允许出现扭曲、弯折情况,要将土工格栅的抗拉力充分发挥出现。土工格栅搭接长度不应大于30 cm,单侧锚固长度超过1.5 m。保证土工格栅与碎石层表面紧紧贴合。
4.3.3碎石层的施工
根据施工要求,本工程设两层碎石层,每层厚度均为200mm。相比设计宽度,碎石层摊铺宽度应多出一些,24cm为各层碎石松铺厚度。通过推土机进行碎石推运铺筑,并进行摊铺整平。在初平时,可采用推土机进行施工,保证摊铺厚度均匀,便于压实。若局部存在不平整的地方,需及时通过人工进行修正。随后,采用钢轮压路机进行碾压,碾压速度为2.0~2.5 km/h,碾压遍数为2~3遍,碾压顺序为“两侧—中间”,保证碾压后无明显轮迹。 4.3.4二灰土层的施工
通过集中厂拌法进行二灰土拌和,摊铺时以“推土机+人工”法为准,30cm为松铺厚度。初平时,利用履带式推土机进行施工,将局部凹陷部位通过二灰土填补并找平。随后,通过平地机进行刮平、整形。碾压时,可采用钢轮压路机施工,碾压遍数控制在3~4遍,保证碾压速度在2.0~2.2 km/h,确保碾压后无明显轮迹,压实度满足施工规定。
4.4软基加固效果分析
4.4.1地基承载力检测
土工格栅加筋碎石垫层软基加固后,采用浅层平板荷载试验法进行地基承载力检测,以天然地基和土工格栅加筋碎石垫层处治后的地基进行对比分析。每个试验段取4个测点,计算获取承载力检测的平均值。最终得出,天然地基的承载力平均值为92kPa,土工格栅加筋碎石垫层软基加固后的地基承载力平均值为139 kPa,经加固处理后,地基的承载力可满足规范要求(130 kPa),且相比天然地基,处治后的地基承载力明显提升。
4.4.2沉降观测分析
软土地基最易产生的问题的就是不均匀沉降问题,为了有效控制沉降变形,本工程通过沉降观测板进行沉降观测。在每个监测断面设置4个测点,将其分布设于路基中线和边线处,相邻监测断面的间距设为50m。在路基填筑施工和预压阶段通过精密水准仪进行沉降观测。填筑路基时,要每填筑1层进行一次观测,保证软基沉降速度不超过10 mm/d。为了检验土工格栅加筋碎石垫层软基加固效果,在完成路基填筑施工后便可进行预压堆载,并对预压期进行沉降观测,当月沉降量在3 mm以内,即可做下一工序施工。
由此可见,在本观测周期当中,在初期阶段路基沉降变化较大,后期逐步趋于稳定,70d后沉降量基本趋于稳定,说明土工格栅加筋碎石垫层软基加固效果可有效控制路基沉降量,且具有良好的应用效果。
5结语
综上所述,随着社会经济的迅速发展,我国交通量日益增长,为了有效加固软土路基,必须根据工程实际情况,合理选取加固方法。基于此,本文提出了土工格栅加筋碎石垫层软基加固工艺,经大量实践证明,土工格栅加筋碎石垫层强度高、稳定性好,可有效提高软土地基承载力。因此,做好土工格栅加筋碎石垫层施工具有重要意义。
参考文献
[1]冯志超公路工程施工中软土地基问题及处理技术[J].工程建设与设计,2019(7):87-88+91.
[2]郭彩节.公路工程施工中软基处理关键技术应用研究[J].中小企业管理與科技(下旬刊),2018(10):179-180.
[3] 王亚涛,何杰,汤磊华,等.土工格栅加筋垫层工作特性分析[J].湖南工业大学学报,2015,29(4):15-19.
[4]刘磊.土工格栅加筋碎石垫层工作性状研究[J].中外建筑,2013,19(5):118-120.
收稿日期:2020-11-02
作者简介:张清东(1972—),男,河南南阳人,本科,工程师,研究方向:沥青混凝土路面。
关键词:改建工程;软基加固;工程概况
中图分类号:U41 文献标识码:A 文章编号:2096-6903(2020)12-0000-00
0引言
近年来,随着交通量的增长,重轴载比例不断攀升,采用换填土或石灰土垫层的路面,普遍出现了不同程度的早期损害现象。随着公路建设规模的不断扩大,大量加筋垫层加固补强软弱路基的案例取得了良好的应用效果。为此,本文针对土工格栅加筋碎石垫层施工法进行了研究,相比其他软基加固方法,土工格栅加筋碎石垫层法具有简便、快捷、投资少等特点,将其用于软基加固,可有效减小路基变形,提高路基稳定性,加快施工进度[1]。
1软土地基的危害
软土地基在我国公路行业规范当中,将其定义为强度低、压缩量较高的软弱土层,在此土层当中,基本上含有一定有机物质。软土具有高压缩性,且其具有抗剪强度低、透水性性低等缺陷。若在软土地基上修建公路工程,若处理不当,很容易产生路基失稳,进而造成严重的质量安全事故。目前,软土地基对于公路建设的危害主要集中在以下几点:
(1)强度及稳定性差。针对软土路基,当其抗剪切强度在路基、路面载荷以下时,软土路基就会产生整体或局部剪切破坏现象,进而破坏路基,甚至产生坍塌现象。
(2)沉降变形问题。当软土路基表面受到荷载或外部压力作用时,软土路基的沉降变形问题便会出现,进而影响路基质量[2]。一旦路基出现不均匀沉降,将会严重影响路面的使用性能,甚至出现裂缝等病害。若沉降出现于路桥过渡段,则会产生桥头跳车,进而造成病害进一步发展,最终影响行车舒适性和安全。
(3)地基土失稳问题。当车辆频繁从软弱地基段通行时,地基土和饱和黏土便会产生液化、失稳等现象。加之外部自然因素等影响,将进一步降低地基强度,影响道路使用寿命。
2工程概况
某省道改建公路工程地形平坦,位于渠灌区,路基土为粉质中液限粘质土, 属潮湿~过湿类型。为保证路基质量,决定设置土工格栅加筋碎石垫层进行软基加固补强处理。垫层结构为200mm厚碎石层+200mm厚碎石层+150mm厚二灰土,285(0.01mm)为垫层顶面设计回弹弯沉值。
3土工格栅加筋碎石垫层的作用机理
在土工格栅加筋碎石垫层当中,土工格栅主要起到加筋补强的作用,而碎石垫层的强度则是通过碎石相互嵌挤产生的内摩擦力构成。在土工格栅对碎石阻力作用下,可大幅提升碎石垫层联锁、咬合摩擦力,增强复合结构的强度,有效提高路基的承载力。同时,土工格栅还可以使碎石垫层形成复合加固带,有效阻止路基出现隆起、侧向位移,避免软基产生沉降和水平位移。此外,在此加固处理作用下,可能通过碎石垫层孔隙及时将软基内的水分排出,加快软土地基固结效果[3]。
4省道改建公路软基施工处治技术要点
4.1原材料选择
(1)土工格栅。根据工程建设要求,土工格栅可采用双向塑料CE-131型,各项技术指标可满足规定要求。
(2)碎石。根据工程要求,碎石可采取两种规格,即30~50mm、50~70mm。要求碎石洁净、均匀、质地坚固。
(3)二灰土。二灰土的材料组成主要为石灰、土、粉煤灰,在配合比方面,根据工程建设要求,可设定为石灰﹕土﹕粉煤灰=10﹕66﹕24。
4.2施工准备
(1)机械准备。施工前,需根據工程现场实际情况,合理配备施工机械,并核对机械种类、数量和组合方式是否正确,同时详细检验工程机械的基本情况,确保机械运行正常,保证施工中不会出现意外故障,影响施工进度。
(2)人员准备。人是一切施工活动的执行者,在一个工程项目当中,需要配备充足的施工技术人员,比如技术员、测量员、安全员、试验员等,并对施工工人进行技术交底,做好现场施工秩序维护工作。
(3)施工便道。本工程属于省道改建项目,施工中尽可能选用原有道路作为施工便道,并对周围环境进行排查,保证其不会影响施工。
(4)原材料质量检测。施工材料是施工质量的根本保障,在施工前,针对各类材料都要进行检测,比如碎石的粒径、针片状含量等。针对土工格栅材料,则需检测其抗拉强度等指标[4]。
4.3施工流程
4.3.1测量放样
垫层中心线可通过坐标法进行测量放样,并和相邻施工段的中线闭合。待垫层边桩和施工边线放出后,要求施工边线宽度比设计垫层每侧均多出50cm。随后,将路基范围内的杂物清理干净,并进行地基整平。
4.3.2土工格栅铺设
土工格栅铺设时,先用木桩锚固土工格栅一端,另一端用钢管加焊钢筋钩由拖拉机牵引水平抽拉,保证拉直、绷紧土工格栅,不允许出现扭曲、弯折情况,要将土工格栅的抗拉力充分发挥出现。土工格栅搭接长度不应大于30 cm,单侧锚固长度超过1.5 m。保证土工格栅与碎石层表面紧紧贴合。
4.3.3碎石层的施工
根据施工要求,本工程设两层碎石层,每层厚度均为200mm。相比设计宽度,碎石层摊铺宽度应多出一些,24cm为各层碎石松铺厚度。通过推土机进行碎石推运铺筑,并进行摊铺整平。在初平时,可采用推土机进行施工,保证摊铺厚度均匀,便于压实。若局部存在不平整的地方,需及时通过人工进行修正。随后,采用钢轮压路机进行碾压,碾压速度为2.0~2.5 km/h,碾压遍数为2~3遍,碾压顺序为“两侧—中间”,保证碾压后无明显轮迹。 4.3.4二灰土层的施工
通过集中厂拌法进行二灰土拌和,摊铺时以“推土机+人工”法为准,30cm为松铺厚度。初平时,利用履带式推土机进行施工,将局部凹陷部位通过二灰土填补并找平。随后,通过平地机进行刮平、整形。碾压时,可采用钢轮压路机施工,碾压遍数控制在3~4遍,保证碾压速度在2.0~2.2 km/h,确保碾压后无明显轮迹,压实度满足施工规定。
4.4软基加固效果分析
4.4.1地基承载力检测
土工格栅加筋碎石垫层软基加固后,采用浅层平板荷载试验法进行地基承载力检测,以天然地基和土工格栅加筋碎石垫层处治后的地基进行对比分析。每个试验段取4个测点,计算获取承载力检测的平均值。最终得出,天然地基的承载力平均值为92kPa,土工格栅加筋碎石垫层软基加固后的地基承载力平均值为139 kPa,经加固处理后,地基的承载力可满足规范要求(130 kPa),且相比天然地基,处治后的地基承载力明显提升。
4.4.2沉降观测分析
软土地基最易产生的问题的就是不均匀沉降问题,为了有效控制沉降变形,本工程通过沉降观测板进行沉降观测。在每个监测断面设置4个测点,将其分布设于路基中线和边线处,相邻监测断面的间距设为50m。在路基填筑施工和预压阶段通过精密水准仪进行沉降观测。填筑路基时,要每填筑1层进行一次观测,保证软基沉降速度不超过10 mm/d。为了检验土工格栅加筋碎石垫层软基加固效果,在完成路基填筑施工后便可进行预压堆载,并对预压期进行沉降观测,当月沉降量在3 mm以内,即可做下一工序施工。
由此可见,在本观测周期当中,在初期阶段路基沉降变化较大,后期逐步趋于稳定,70d后沉降量基本趋于稳定,说明土工格栅加筋碎石垫层软基加固效果可有效控制路基沉降量,且具有良好的应用效果。
5结语
综上所述,随着社会经济的迅速发展,我国交通量日益增长,为了有效加固软土路基,必须根据工程实际情况,合理选取加固方法。基于此,本文提出了土工格栅加筋碎石垫层软基加固工艺,经大量实践证明,土工格栅加筋碎石垫层强度高、稳定性好,可有效提高软土地基承载力。因此,做好土工格栅加筋碎石垫层施工具有重要意义。
参考文献
[1]冯志超公路工程施工中软土地基问题及处理技术[J].工程建设与设计,2019(7):87-88+91.
[2]郭彩节.公路工程施工中软基处理关键技术应用研究[J].中小企业管理與科技(下旬刊),2018(10):179-180.
[3] 王亚涛,何杰,汤磊华,等.土工格栅加筋垫层工作特性分析[J].湖南工业大学学报,2015,29(4):15-19.
[4]刘磊.土工格栅加筋碎石垫层工作性状研究[J].中外建筑,2013,19(5):118-120.
收稿日期:2020-11-02
作者简介:张清东(1972—),男,河南南阳人,本科,工程师,研究方向:沥青混凝土路面。