论文部分内容阅读
[摘 要]公路建设工程的原则之一就是需根据不同的地质状况而采用适合的处理方法,尽量在保证地基强度的前提降低工程投资和对周围环境的影响。本文结合某公路段软土处理工程,对该工程应用到的处理技术进行了分析总结,并简要介绍了该段公路施工技术和管理心得,以供探讨。
[关键词]公路 软土路基 施工技术 管理
中图分类号:TU755 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)24-0214-01
0.引言
新中国成立以来,我国公路建设飞速发展,公路交通连接着各大城市和地区的经济圈,是我国经济发展的经络。在公路建设过程中,软土地基存在着含水量大、压缩性高、承载力小,易造成路基不均匀沉降、塌陷等问题,若处理不当,会直接影响公路质量,降低通行效率,增加维护成本,甚至产生安全隐患。
1.软土地基处理方法
1.1 结构加固法
1.强夯加固法。该技术利用能量波的形式使土体瞬间受压,降低了土体孔隙率,同时挤出一定的水分,使地基土体迅速固结。强夯法适用于加固砂性土、非饱和粘性土、杂填土等不良地基,对于含盐量少的低塑形盐渍土地基治理效果显著。该种方法具有施工简单、费用小、效果好、适用性广的优点,使用较为广泛。
2.浸水预溶法。预先对盐渍土地基浸水,使土壤中的易溶盐分溶解并渗透到更深的土层中去,浅层土颗粒的原有结构被破环,在土的自重下孔隙被逐渐压实。对于砂和砾石为主的渗透性好的盐渍土,原本松散的土体会被粒径较小的颗粒充实孔隙,使土层发生溶陷。而对于沙土为主的盐渍土,因为盐的溶解使原来的胶结体结构破环散落成细小的土粒产生溶陷。该方法可以消除70%~80%的溶陷量,适用于厚度大且渗透性良好的地基,改善地基土质效果明显,具有施工简单、成本低的优点。
3.浸水预溶配合强夯加固法。以上两种方法单独使用可能效果有限,因此可以先采用预浸泡的方法改善土体的盐胶结构,由于浸水预溶不可能完全消除土体湿陷性,土体也不可能靠自身重力就能压实,所以可将强夯法配合使用。土体浸水后含水量增大,压缩性增高,承载力降低,使强夯的作用更加明显,可大大地增加地基土的密实度。
4.挤密桩加固法。该方法是用钢管打入地下,挤密土层形成孔,再在孔内填入灰土、砂石、水泥等加固料形成桩,与桩间土一同构成复合桩基。
1.2 水分隔断法
1.提高路基高度。提高路基可极大减小地下水对路基稳定性的影响,降低毛细水的上升高度,减小冻胀和翻浆,减少因盐分随毛细水上升导致路基再盐渍化产生的溶蚀和盐胀病害。路基设计的要点在于严格控制路基不再盐渍化的最小高度。
路堤的最小高度可按下式(2-1)进行计算:
(2-1)
式中:H——路堤最低路肩设计高程;
h1——冻前地下水位高程;
h2——毛细水上升高度;
h3——临界冻结深度;
h4——安全高度,一般取0.5~1.0m。
公式中的相关参数可以通过现场测试确定,也可以通过计算求得。
2.设置隔离层。为了有效阻止毛细水的上升,在路基中设置毛细水隔断层来阻止毛细水破环路基和路面,通常使用的隔断层材料有:砂石、土工材料和沥青胶砂(土)三类。
(1)砂石材料隔断层
由砂石类材料填筑形成隔断层,不仅可以阻断毛细水上升通道,还能提高路基强度和高度,可以减弱或吸收路基的不均匀变形。其设置的重点是合理确定砂石粒径的大小和根据毛细水上升高度确定铺设厚度。
(2)土工材料隔断层
由土工布材料铺设于路基和垫层之间或底基层和基层之间,能有效隔断地下水上升和地表水下渗。材料选择时应考虑其抗顶破性能、耐老化性、耐冻性和耐腐蚀性。
(3)沥青胶砂(土)隔断层
沥青加热呈液态,常温呈固态,具有良好的塑形、密封性、憎水性和化学稳定性,其良好的胶结性能使砂、石、土等材料牢固的粘结在一起,并具有一定的强度,是做隔断层的良好材料。
1.3 去除盐分法
去除盐分法分为换填法和化学处理法。换填法将浅层不良土挖除后用砂、碎石、灰土等分层填筑压实,达到改良地基的目的。目前的化学处理法有两种,一是用氯盐来抑制硫酸盐的盐胀;二是通过离子交换将易溶的硫酸盐转化为难溶的硫酸盐[3]。
2.软基处理施工技术实例
2.1 工程概况
某高等公路某标段处于盐沼软土地基之上,主要类型为中~强氯盐、硫酸盐盐渍土,途径地貌为构造剥蚀山前冲洪积扇倾斜平原区、中高山区及盐湖沼泽区(k560+000~k600+500),均呈带状展布。地基天然含水率高达27.4%~39.8%,孔隙比为0.74~1.07,一般大于0.8,液限为28.1%~39.1%,压缩系数为0.24~0.43Mpa-1。根据勘察和室内实验结果,根据沿线地质特征将该段工程分成2段,即k560+000~k564+500段、k564+500~k566+500段。
2.2 路基处理措施
1.k560+000~k564+500段地基处理方案
本路段土壤盐渍化程度高和毛细水上升是制约本路段公路稳定性的主要因素,采用水分隔断层法和换填法处理地基。处理方案为:“砂砾+土工布隔断层+换填”方案,路面结构层下设隔水土工布加20 cm砂砾隔断层,隔断层以下路基采用砾石土填筑;地基表层0.5~1.0m含盐量高的松软砂土采用天然砂砾换填。
2.k564+500~k566+500段地基处理方案
该路段位于盐湖边缘,地下水较浅,地基承载力低,可用砾石挤密桩和强夯置换法加固,两种方案均能解决地基承载力低的问题。强夯置换法使用更加广泛,且造价较低,具有较大的优势。 强夯加固深度计算采用Menard经验公式,一般为5~9m,夯点采用正方形布置,夯点间距采用4 m;满夯时夯点彼此搭接1/4。具体方案为:原地表分层填筑1.0m厚砂砾,采用3000KN·m夯击能点夯,并在夯点不断回填砂砾,形成砾石墩[4]。
3.施工管理要求
1.对于位置偏远而物资匮乏的地区,公路地基的处理应因地制宜、综合处理,此处公路交通压力较小,但使用周期长,且维护较为困难,地基处理时必须做到一次处理、不留后患。
2.在选择施工方法时,应提出多种方案进行技术经济比较,在保证工程质量的同时兼顾经济合理性。
3.一些地段表层盐盖厚度大于0.8m,若无淡水溶蚀,承载力极高,可适当利用。
4.盐渍土地区路基填土高度直接受毛细水上升高度、冻胀深度等的影响,但路基填料均需远运借调,且路基过高也受风沙影响。通过设置隔断层、采用1:1.5边坡可降低路基高度,节省填料[5]。
4.结束语
软土地地基工程,针对施工地实际情况,采用多种方法相结合的方式,制定最优化施工方案,会取得较好的治理效果。该路段路基经过处理后,其承载力符合了施工标准,取得了较好的经济社会效益。本文通过分析研究该路段处理技术,取得了宝贵的盐渍土地基处理经验。此外,通过 研究和实践发现,采用黑色路面、设置半刚性基层和隔断层是减小盐渍土地区公路病害的有效方法。
参考文献
[1] 郭娟.高速公路盐渍化软土地基加固技术与变形规律研究[D].长安大学,2011.
[2] 唐志.新疆地区公路软土路基处理施工工艺研究[J].交通标准化,2010,(18)119-120.
[3] 赵爱莉,段康进,刘军勇.强夯置换法处理盐渍化软土地基的应用研究[J].公路工程,2012,(01):133-135+160.
[4] 刘军勇,张留俊,张发如.察尔汗盐湖地区盐渍化软土地基处理技术研究[J].路基工程,2012,(01):115-117+121.
[5] 宁展望.盐湖区高速公路盐渍化软土地基沉降规律研究[D].长安大学,2014.
作者简介:
黄宁,男,(1981.07—),四川攀枝花人,毕业于西南交通大学,硕士,高级工程师,研究方向:大跨径桥梁设计与施工。
[关键词]公路 软土路基 施工技术 管理
中图分类号:TU755 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)24-0214-01
0.引言
新中国成立以来,我国公路建设飞速发展,公路交通连接着各大城市和地区的经济圈,是我国经济发展的经络。在公路建设过程中,软土地基存在着含水量大、压缩性高、承载力小,易造成路基不均匀沉降、塌陷等问题,若处理不当,会直接影响公路质量,降低通行效率,增加维护成本,甚至产生安全隐患。
1.软土地基处理方法
1.1 结构加固法
1.强夯加固法。该技术利用能量波的形式使土体瞬间受压,降低了土体孔隙率,同时挤出一定的水分,使地基土体迅速固结。强夯法适用于加固砂性土、非饱和粘性土、杂填土等不良地基,对于含盐量少的低塑形盐渍土地基治理效果显著。该种方法具有施工简单、费用小、效果好、适用性广的优点,使用较为广泛。
2.浸水预溶法。预先对盐渍土地基浸水,使土壤中的易溶盐分溶解并渗透到更深的土层中去,浅层土颗粒的原有结构被破环,在土的自重下孔隙被逐渐压实。对于砂和砾石为主的渗透性好的盐渍土,原本松散的土体会被粒径较小的颗粒充实孔隙,使土层发生溶陷。而对于沙土为主的盐渍土,因为盐的溶解使原来的胶结体结构破环散落成细小的土粒产生溶陷。该方法可以消除70%~80%的溶陷量,适用于厚度大且渗透性良好的地基,改善地基土质效果明显,具有施工简单、成本低的优点。
3.浸水预溶配合强夯加固法。以上两种方法单独使用可能效果有限,因此可以先采用预浸泡的方法改善土体的盐胶结构,由于浸水预溶不可能完全消除土体湿陷性,土体也不可能靠自身重力就能压实,所以可将强夯法配合使用。土体浸水后含水量增大,压缩性增高,承载力降低,使强夯的作用更加明显,可大大地增加地基土的密实度。
4.挤密桩加固法。该方法是用钢管打入地下,挤密土层形成孔,再在孔内填入灰土、砂石、水泥等加固料形成桩,与桩间土一同构成复合桩基。
1.2 水分隔断法
1.提高路基高度。提高路基可极大减小地下水对路基稳定性的影响,降低毛细水的上升高度,减小冻胀和翻浆,减少因盐分随毛细水上升导致路基再盐渍化产生的溶蚀和盐胀病害。路基设计的要点在于严格控制路基不再盐渍化的最小高度。
路堤的最小高度可按下式(2-1)进行计算:
(2-1)
式中:H——路堤最低路肩设计高程;
h1——冻前地下水位高程;
h2——毛细水上升高度;
h3——临界冻结深度;
h4——安全高度,一般取0.5~1.0m。
公式中的相关参数可以通过现场测试确定,也可以通过计算求得。
2.设置隔离层。为了有效阻止毛细水的上升,在路基中设置毛细水隔断层来阻止毛细水破环路基和路面,通常使用的隔断层材料有:砂石、土工材料和沥青胶砂(土)三类。
(1)砂石材料隔断层
由砂石类材料填筑形成隔断层,不仅可以阻断毛细水上升通道,还能提高路基强度和高度,可以减弱或吸收路基的不均匀变形。其设置的重点是合理确定砂石粒径的大小和根据毛细水上升高度确定铺设厚度。
(2)土工材料隔断层
由土工布材料铺设于路基和垫层之间或底基层和基层之间,能有效隔断地下水上升和地表水下渗。材料选择时应考虑其抗顶破性能、耐老化性、耐冻性和耐腐蚀性。
(3)沥青胶砂(土)隔断层
沥青加热呈液态,常温呈固态,具有良好的塑形、密封性、憎水性和化学稳定性,其良好的胶结性能使砂、石、土等材料牢固的粘结在一起,并具有一定的强度,是做隔断层的良好材料。
1.3 去除盐分法
去除盐分法分为换填法和化学处理法。换填法将浅层不良土挖除后用砂、碎石、灰土等分层填筑压实,达到改良地基的目的。目前的化学处理法有两种,一是用氯盐来抑制硫酸盐的盐胀;二是通过离子交换将易溶的硫酸盐转化为难溶的硫酸盐[3]。
2.软基处理施工技术实例
2.1 工程概况
某高等公路某标段处于盐沼软土地基之上,主要类型为中~强氯盐、硫酸盐盐渍土,途径地貌为构造剥蚀山前冲洪积扇倾斜平原区、中高山区及盐湖沼泽区(k560+000~k600+500),均呈带状展布。地基天然含水率高达27.4%~39.8%,孔隙比为0.74~1.07,一般大于0.8,液限为28.1%~39.1%,压缩系数为0.24~0.43Mpa-1。根据勘察和室内实验结果,根据沿线地质特征将该段工程分成2段,即k560+000~k564+500段、k564+500~k566+500段。
2.2 路基处理措施
1.k560+000~k564+500段地基处理方案
本路段土壤盐渍化程度高和毛细水上升是制约本路段公路稳定性的主要因素,采用水分隔断层法和换填法处理地基。处理方案为:“砂砾+土工布隔断层+换填”方案,路面结构层下设隔水土工布加20 cm砂砾隔断层,隔断层以下路基采用砾石土填筑;地基表层0.5~1.0m含盐量高的松软砂土采用天然砂砾换填。
2.k564+500~k566+500段地基处理方案
该路段位于盐湖边缘,地下水较浅,地基承载力低,可用砾石挤密桩和强夯置换法加固,两种方案均能解决地基承载力低的问题。强夯置换法使用更加广泛,且造价较低,具有较大的优势。 强夯加固深度计算采用Menard经验公式,一般为5~9m,夯点采用正方形布置,夯点间距采用4 m;满夯时夯点彼此搭接1/4。具体方案为:原地表分层填筑1.0m厚砂砾,采用3000KN·m夯击能点夯,并在夯点不断回填砂砾,形成砾石墩[4]。
3.施工管理要求
1.对于位置偏远而物资匮乏的地区,公路地基的处理应因地制宜、综合处理,此处公路交通压力较小,但使用周期长,且维护较为困难,地基处理时必须做到一次处理、不留后患。
2.在选择施工方法时,应提出多种方案进行技术经济比较,在保证工程质量的同时兼顾经济合理性。
3.一些地段表层盐盖厚度大于0.8m,若无淡水溶蚀,承载力极高,可适当利用。
4.盐渍土地区路基填土高度直接受毛细水上升高度、冻胀深度等的影响,但路基填料均需远运借调,且路基过高也受风沙影响。通过设置隔断层、采用1:1.5边坡可降低路基高度,节省填料[5]。
4.结束语
软土地地基工程,针对施工地实际情况,采用多种方法相结合的方式,制定最优化施工方案,会取得较好的治理效果。该路段路基经过处理后,其承载力符合了施工标准,取得了较好的经济社会效益。本文通过分析研究该路段处理技术,取得了宝贵的盐渍土地基处理经验。此外,通过 研究和实践发现,采用黑色路面、设置半刚性基层和隔断层是减小盐渍土地区公路病害的有效方法。
参考文献
[1] 郭娟.高速公路盐渍化软土地基加固技术与变形规律研究[D].长安大学,2011.
[2] 唐志.新疆地区公路软土路基处理施工工艺研究[J].交通标准化,2010,(18)119-120.
[3] 赵爱莉,段康进,刘军勇.强夯置换法处理盐渍化软土地基的应用研究[J].公路工程,2012,(01):133-135+160.
[4] 刘军勇,张留俊,张发如.察尔汗盐湖地区盐渍化软土地基处理技术研究[J].路基工程,2012,(01):115-117+121.
[5] 宁展望.盐湖区高速公路盐渍化软土地基沉降规律研究[D].长安大学,2014.
作者简介:
黄宁,男,(1981.07—),四川攀枝花人,毕业于西南交通大学,硕士,高级工程师,研究方向:大跨径桥梁设计与施工。