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摘要:我國国民经济的飞速发展不仅带动了我国公路路桥工程的快速发展,而且在公路路桥的施工方面的要求也相应地提高了。然而在公路路桥施工的过程中,出现处理软土地基的情况非常普遍。因当前我国软土分布广泛的特点,软土地基的处理是公路路桥施工过程中的一大难题,笔者结合多年工作实战经验,阐述了路桥工程中如何更好地处理软土地基的不同方式,仅供大家参考。
关键词:路桥工程;处理;软土地基;方式
由于受到自然环境以及气候等因素的影响,我国地质构造具有复杂多变的特点,这就会给公路路桥的建设带来诸多难题,而软土地基则是这些常见难题之一。软土地基主要是由软土构成,它是在缓流水以及静水环境之下,不断沉积的弱粘性土或者是以淤泥为主的土层,其自身具备不稳定性、粘性低以及强度弱等缺陷。此外,随着日益扩大的基础设施建设,建设用地资源日益紧缺,对软土地基补强加固并且合理利用这一资源顺应科学发展观的需求同时也是一个亟待解决的重要难题。
1 软土地基概况
软土地基是指具有低强度、较高压缩量的软弱土层,绝大多数含有一定的有机物质,其具有高含水量、较大孔隙、强压缩性、弱透水性、强灵敏性等特点,软土土层的层状分布复杂以及各层之间物理力学性质差距较大,软土是由滨海、湖沼、谷地以及河滩等长期沉积而形成的抗碱强度弱的细粒土。
2 软土地基对于路桥施工的影响
在公路路桥施工建设中,地基处于最基础的部分,关系到路桥结构的稳定性。软土地基对于路桥施工具有一定的危害性。由于施工条件有限,许多施工单位对于软土地基的处理不到位致使地基出现许多问题,从而破坏路桥工程建设。
2.1 路面侵蚀问题
路桥路面主要是由碎石以及水泥等颗粒细料组成。而这些原料禁不起雨水冲击,大多在铺设结束后引发侵蚀现象,进而破坏原料自身的紧密程度。在雨天施工的情况之下,此类现象更加凸显,已铺设的路面在雨水的冲刷之下会逐渐松散,从而影响往后的路面稳定性。
2.2 路面沉降问题
在路桥建设过程中,路面沉降问题是最常见的通病之一,路桥施工单位在施工过程中因操作不当等因素导致一系列问题而未及时采取相应的解决措施进行处理,从而导致施工质量严重下降。部分施工单位由于施工技术缺乏,未能较好地控制路基工程的压实度,致使工程的稳定性下降。由于在路桥过渡段结构排列不科学,在桥头出现的跳车现象,既不舒服同时也会影响出行安全,甚至会引发桥头搭板坍塌断裂。与此同时,环境因素引发路面沉降问题也不容小觑,路桥过渡段经雨水侵蚀,导致路堤填土流失、强度减弱,进而导致路面沉降现象发生。
2.3 路面硬化问题
软土地基自身具有不稳定因素,因此,与路面材料进行混合使用时较易出现路面硬化现象。在路面施工的材料中,属混凝土与沥青最为常见,而路面硬化现象的出现与这两种材料配合比例息息相关,如若两种材料的配合没有达到规定的要求,则会导致路面出现膨胀以及沉陷之类的现象。
3、软土地基的治理方法
软土地基的治理方法很多,在选择方案时,一定要结合公路自身的特点。公路是带状的建筑物,而软土地段并非完全集中,多呈断续分布,新线施工时,交通运输条件差,因此对施工机械、工艺流程、材料品种应力求简便易行,取材方便,以期达到效果好、工期短、造价低的目的。
3.1 砂垫层法。即在软土层顶面铺设排水砂层,以增加排水面,使软土地基在填土荷载的作用下加速排水固结,提高其强度,满足稳定性的需要。
3.2 爆破排淤法。此方法就是将炸药放在软土或泥沼中爆炸,利用爆炸时的张力作用,把淤泥或泥炭抛弃,然后回填强度较高的渗水性土。由于此方
法易对周围环境造成污染,加之炸药成本日益昂贵,在沿海地区软基处理中较少应用。
3.3 直排水法。在地下软土层较厚,路堤大于临界高度时,公路上多采用垂直排水法来固结软土。此种方法可以将土粒空隙中的水分排除,加速地层固结沉降,从而提高路基承载力,增加抗剪强度,也可阻止侧向滑移现象的发生。有时用此方法与砂垫层、反压护道、土工布等联合使用,以便更好地提高地基的稳定性。垂直排水法主要有振冲碎石桩、挤密砂桩、砂井、袋装砂井、塑料排水板法等。
3.4 反压护道法。即在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道,使路堤下的淤泥或软土向两侧隆起的趋势得到平衡,从而保证路堤的临界高度,反压护道的高度一般为路堤高度的1.2~1.3倍(参见图)。
3.5 抛石挤淤法。即在路基底部抛设一定数量的片石,将淤泥挤出基底范围,以提高地基的强度。此法适用于常年积水的洼地以及排水困难、泥炭呈流动状态、厚度较薄、表层无硬壳、片石能达到底部的泥沼或厚度为3m~4m的软土。采用此法需要石料来源丰富、价格低廉,且所抛片石一般不应小于30cm。抛投的顺序,应先从路堤中部开始,中部
3.6 置换法。即将软土挖除,用粒粗且透水性能好的砂砾土回填,彻底改变土层的性质。如果软土层较薄,亦可掺入一定比例的生石灰,以吸收土中
水分使其硬化,在活性钙的作用下,土的性质也有所改变。当地面粘性土硬壳层下伏软土层较薄时,要注意充分利用表面硬壳层承载力较高的特点,保护这层硬壳不被破坏,再在其上铺以30cm~50cm砂砾土垫层后,填土预压,亦可达到处理的目的
3.7 侧向约束法。在路堤两侧坡脚附近打入木桩、钢筋砼桩或者设置片石齿墙等,可限制基底软土的挤动,从而保持基底的稳定。此方法适用于软土层较薄、底部有坚硬土层和施工期紧迫的情况。
3.8 综合加固法。即将以上加固处理软基的方法,同时采用其两种以上,构成综合处治措施。
4、工程中软土地基的治理
在软土地基上填土存在的问题分为两大类:一类是稳定性的破坏,另一类是过大的下沉和变形。因此,在公路设计和施工中,要讨论填土的稳定性和下沉问题,同时还需注意对周围地基的影响。具体要注意以下几个问题: a)为使填土稳定,应优先考虑慢速填土;
b)施工时应根据动态观测进行稳定性沉降速度控制;
c)对于沉降问题,应尽可能保证填土设置时间,有效地利用时间效应;
d)估计软基处理对工程费用影响较大时,应进行试验性填土以研究处治方法。
以下介绍二个工程案例。
例1,某路段出现了软基问题,分析造成该段软基的原因,主要是地下水位高,因此提出了设置砂垫层的处治措施,设置砂势层的厚度为60cm。经实施后,效果较好,解决了路基松软的问题。
例2,某高速公路路段,经过一个废弃的鱼塘,出现了软基问题。现场调查淤泥深度为3m~4m,决定采取抛挤片石法,再在上面铺一层50cm的砂垫层,砂垫层上面再铺筑透水性良好的砂砾土50cm。由于该处片石较经济,通过合并处治后,取得了很好的效果,同时费用也比较低廉。
由前文的介绍和案例可知,进行软基处理应因地制宜,搞清软基成因,再提出解决措施,并尽量降低处治成本。有条件的地方,对软土地区的公路路基,应提前进行土方作业,采用加载预压的方法,使其自然沉降而趋于稳定,然后在稳定路基上铺筑路面,通车运行。这样可节省许多处治费用,降低公路造价。但从我国目前公路基本建设的情况看,凡应上马的工程项目经上级批准立项后,才能拨款进行征地拆迁,一旦开工就要尽快完成使用。而采用自然沉降法,工期需延长,同时还必须超前对软基地段做出施工安排,使得经费要先拨、征地拆迁要先办才能顺利进行施工,达到预期目的。因此,采用自然沉降法,方法虽好,但往往难于付诸实施。针对目前我国基建程序的具体情况,笔者建议:一方面,在高等级公路建设项目上开展一些试点工程,使采用自然沉降法的能顺利实施,摸索出经验,再逐步推广,这不失为一项既有创新又有实际经济效益的举措;另一方面,对软基的处治技术,应投入一些资金进一步研究,以找到更新、更好、更快、更经济的方法。
5、结 语
随着科技的飛速发展,软土地基的处理技术也日益进步,对于机械设备、施工工艺以及现场检测等问题的处理也取得了较大突破。在进行软土地基处理之前,各个建设施工单位以及部门要对软土地基场地进行勘察,并且进行精心设计与反复探究,进而依据实际情况选择合理科学的处理方法,增强软土地基的稳定程度与土地承载力,并且在此基础之上进行不断探索,探究出新的工艺技术,从而在投入较低成本的基础之下,达到最佳效果,在保证施工质量与安全的基础上进而创造出良好的经济效益以及社会效益。
参考文献:
[1]孙连军,冯勇.地基处理方法综述[J].山西建筑,2007(4).
[2]袁得富,史建党.公路工程软土地基处理[J].河南科技,2006(10).
[3]李阳.高等级公路软土地基处理技术[J].四川建材,2007(1).
[4]赵金健,郭建军.软土地基处理技术[J].中国高新技术企业,2008(6).
[5]胡继红.软土地基的危害及其处理[J].吉林工程技术师范学院学报,2006(6).
关键词:路桥工程;处理;软土地基;方式
由于受到自然环境以及气候等因素的影响,我国地质构造具有复杂多变的特点,这就会给公路路桥的建设带来诸多难题,而软土地基则是这些常见难题之一。软土地基主要是由软土构成,它是在缓流水以及静水环境之下,不断沉积的弱粘性土或者是以淤泥为主的土层,其自身具备不稳定性、粘性低以及强度弱等缺陷。此外,随着日益扩大的基础设施建设,建设用地资源日益紧缺,对软土地基补强加固并且合理利用这一资源顺应科学发展观的需求同时也是一个亟待解决的重要难题。
1 软土地基概况
软土地基是指具有低强度、较高压缩量的软弱土层,绝大多数含有一定的有机物质,其具有高含水量、较大孔隙、强压缩性、弱透水性、强灵敏性等特点,软土土层的层状分布复杂以及各层之间物理力学性质差距较大,软土是由滨海、湖沼、谷地以及河滩等长期沉积而形成的抗碱强度弱的细粒土。
2 软土地基对于路桥施工的影响
在公路路桥施工建设中,地基处于最基础的部分,关系到路桥结构的稳定性。软土地基对于路桥施工具有一定的危害性。由于施工条件有限,许多施工单位对于软土地基的处理不到位致使地基出现许多问题,从而破坏路桥工程建设。
2.1 路面侵蚀问题
路桥路面主要是由碎石以及水泥等颗粒细料组成。而这些原料禁不起雨水冲击,大多在铺设结束后引发侵蚀现象,进而破坏原料自身的紧密程度。在雨天施工的情况之下,此类现象更加凸显,已铺设的路面在雨水的冲刷之下会逐渐松散,从而影响往后的路面稳定性。
2.2 路面沉降问题
在路桥建设过程中,路面沉降问题是最常见的通病之一,路桥施工单位在施工过程中因操作不当等因素导致一系列问题而未及时采取相应的解决措施进行处理,从而导致施工质量严重下降。部分施工单位由于施工技术缺乏,未能较好地控制路基工程的压实度,致使工程的稳定性下降。由于在路桥过渡段结构排列不科学,在桥头出现的跳车现象,既不舒服同时也会影响出行安全,甚至会引发桥头搭板坍塌断裂。与此同时,环境因素引发路面沉降问题也不容小觑,路桥过渡段经雨水侵蚀,导致路堤填土流失、强度减弱,进而导致路面沉降现象发生。
2.3 路面硬化问题
软土地基自身具有不稳定因素,因此,与路面材料进行混合使用时较易出现路面硬化现象。在路面施工的材料中,属混凝土与沥青最为常见,而路面硬化现象的出现与这两种材料配合比例息息相关,如若两种材料的配合没有达到规定的要求,则会导致路面出现膨胀以及沉陷之类的现象。
3、软土地基的治理方法
软土地基的治理方法很多,在选择方案时,一定要结合公路自身的特点。公路是带状的建筑物,而软土地段并非完全集中,多呈断续分布,新线施工时,交通运输条件差,因此对施工机械、工艺流程、材料品种应力求简便易行,取材方便,以期达到效果好、工期短、造价低的目的。
3.1 砂垫层法。即在软土层顶面铺设排水砂层,以增加排水面,使软土地基在填土荷载的作用下加速排水固结,提高其强度,满足稳定性的需要。
3.2 爆破排淤法。此方法就是将炸药放在软土或泥沼中爆炸,利用爆炸时的张力作用,把淤泥或泥炭抛弃,然后回填强度较高的渗水性土。由于此方
法易对周围环境造成污染,加之炸药成本日益昂贵,在沿海地区软基处理中较少应用。
3.3 直排水法。在地下软土层较厚,路堤大于临界高度时,公路上多采用垂直排水法来固结软土。此种方法可以将土粒空隙中的水分排除,加速地层固结沉降,从而提高路基承载力,增加抗剪强度,也可阻止侧向滑移现象的发生。有时用此方法与砂垫层、反压护道、土工布等联合使用,以便更好地提高地基的稳定性。垂直排水法主要有振冲碎石桩、挤密砂桩、砂井、袋装砂井、塑料排水板法等。
3.4 反压护道法。即在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道,使路堤下的淤泥或软土向两侧隆起的趋势得到平衡,从而保证路堤的临界高度,反压护道的高度一般为路堤高度的1.2~1.3倍(参见图)。
3.5 抛石挤淤法。即在路基底部抛设一定数量的片石,将淤泥挤出基底范围,以提高地基的强度。此法适用于常年积水的洼地以及排水困难、泥炭呈流动状态、厚度较薄、表层无硬壳、片石能达到底部的泥沼或厚度为3m~4m的软土。采用此法需要石料来源丰富、价格低廉,且所抛片石一般不应小于30cm。抛投的顺序,应先从路堤中部开始,中部
3.6 置换法。即将软土挖除,用粒粗且透水性能好的砂砾土回填,彻底改变土层的性质。如果软土层较薄,亦可掺入一定比例的生石灰,以吸收土中
水分使其硬化,在活性钙的作用下,土的性质也有所改变。当地面粘性土硬壳层下伏软土层较薄时,要注意充分利用表面硬壳层承载力较高的特点,保护这层硬壳不被破坏,再在其上铺以30cm~50cm砂砾土垫层后,填土预压,亦可达到处理的目的
3.7 侧向约束法。在路堤两侧坡脚附近打入木桩、钢筋砼桩或者设置片石齿墙等,可限制基底软土的挤动,从而保持基底的稳定。此方法适用于软土层较薄、底部有坚硬土层和施工期紧迫的情况。
3.8 综合加固法。即将以上加固处理软基的方法,同时采用其两种以上,构成综合处治措施。
4、工程中软土地基的治理
在软土地基上填土存在的问题分为两大类:一类是稳定性的破坏,另一类是过大的下沉和变形。因此,在公路设计和施工中,要讨论填土的稳定性和下沉问题,同时还需注意对周围地基的影响。具体要注意以下几个问题: a)为使填土稳定,应优先考虑慢速填土;
b)施工时应根据动态观测进行稳定性沉降速度控制;
c)对于沉降问题,应尽可能保证填土设置时间,有效地利用时间效应;
d)估计软基处理对工程费用影响较大时,应进行试验性填土以研究处治方法。
以下介绍二个工程案例。
例1,某路段出现了软基问题,分析造成该段软基的原因,主要是地下水位高,因此提出了设置砂垫层的处治措施,设置砂势层的厚度为60cm。经实施后,效果较好,解决了路基松软的问题。
例2,某高速公路路段,经过一个废弃的鱼塘,出现了软基问题。现场调查淤泥深度为3m~4m,决定采取抛挤片石法,再在上面铺一层50cm的砂垫层,砂垫层上面再铺筑透水性良好的砂砾土50cm。由于该处片石较经济,通过合并处治后,取得了很好的效果,同时费用也比较低廉。
由前文的介绍和案例可知,进行软基处理应因地制宜,搞清软基成因,再提出解决措施,并尽量降低处治成本。有条件的地方,对软土地区的公路路基,应提前进行土方作业,采用加载预压的方法,使其自然沉降而趋于稳定,然后在稳定路基上铺筑路面,通车运行。这样可节省许多处治费用,降低公路造价。但从我国目前公路基本建设的情况看,凡应上马的工程项目经上级批准立项后,才能拨款进行征地拆迁,一旦开工就要尽快完成使用。而采用自然沉降法,工期需延长,同时还必须超前对软基地段做出施工安排,使得经费要先拨、征地拆迁要先办才能顺利进行施工,达到预期目的。因此,采用自然沉降法,方法虽好,但往往难于付诸实施。针对目前我国基建程序的具体情况,笔者建议:一方面,在高等级公路建设项目上开展一些试点工程,使采用自然沉降法的能顺利实施,摸索出经验,再逐步推广,这不失为一项既有创新又有实际经济效益的举措;另一方面,对软基的处治技术,应投入一些资金进一步研究,以找到更新、更好、更快、更经济的方法。
5、结 语
随着科技的飛速发展,软土地基的处理技术也日益进步,对于机械设备、施工工艺以及现场检测等问题的处理也取得了较大突破。在进行软土地基处理之前,各个建设施工单位以及部门要对软土地基场地进行勘察,并且进行精心设计与反复探究,进而依据实际情况选择合理科学的处理方法,增强软土地基的稳定程度与土地承载力,并且在此基础之上进行不断探索,探究出新的工艺技术,从而在投入较低成本的基础之下,达到最佳效果,在保证施工质量与安全的基础上进而创造出良好的经济效益以及社会效益。
参考文献:
[1]孙连军,冯勇.地基处理方法综述[J].山西建筑,2007(4).
[2]袁得富,史建党.公路工程软土地基处理[J].河南科技,2006(10).
[3]李阳.高等级公路软土地基处理技术[J].四川建材,2007(1).
[4]赵金健,郭建军.软土地基处理技术[J].中国高新技术企业,2008(6).
[5]胡继红.软土地基的危害及其处理[J].吉林工程技术师范学院学报,2006(6).