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(梅州市天翔建设工程有限公司 广东)
摘 要:在软土路基上进行公路施工往往容易产生工后沉降较大、桥头跳车等现象,其轻者影响行车速度,重则导致交通事故,因此,在保证工程质量的前提下,如何能够实现减小工后沉降,减少质量及交通安全事故的产生是在软土路基上修建公路时应高度重视和急需解决的问题。
关键词:公路施工 软土路基 处理措施
路基是根据路线位置和一定的技术要求施工建立起来的带状结构,也是公路的重要组成部分,同时路基是承受公路路面负载的主要载体,应具有足够的强度,稳定性和耐久性。 公路施工中选择软土路基作为路基应用时,首先要有切实可行的技术措施作保证。如何在保证质量前提下在软土路基上进行合理的施工已经成为公路路基工程中的一大技术难题。
1 软土路基特征及危害
(1)淤泥与淤泥土质在工程上统称为软土,是指高压缩性软弱土层,软土的主要成分是粒及粉粒,形成一下的结构,天然含水量高、孔隙比大、透水性差、压缩性高、灵敏度高、抗剪强度低、流变性显著。
(2)软土路基问题及其危害概括起来主要有如下两个方面:①强度及稳定问题。当软土路基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时,软土路基会产生局部或整体剪切破坏,造成路堤塌方、失稳及桥台破坏。②沉降变形问题。当软土路基在上部荷载及外部荷载作用下产生过太的沉降变形时,会影响道路的正常使用。特别是产生过大的不均匀沉降时,会造成路面开裂破坏,结构物与路堤衔接处差异沉降,引起桥头跳车,涵身、通道凹陷,沉降缝拉宽而漏水;路面横坡变缓、积水,从而引起路面损坏等。
2 软土路基容易出现的问题
在施工过程中主要容易出现两个问题。一是在路堤填土过程中容易出现地基失稳,从而引起路堤滑坡,所以要控制填土速率,确保地基的稳定和工程的质量,尽量不影响工作进度。二是在路堤填土后和路堤填筑的过程中,地基都会产生比较大的沉降和剩余沉降,所以要控制沉降和路基的预留高度。所以,在探明公路所在地质是软土的情况下,必须考虑公路的承载慎重的选择恰当的软土路基处理方式。
3 公路软土路基的常见处理措施
深层搅拌法,排水固结法,砂垫层法,土工织物法,粉喷桩等等都是我国公路建设过程中常用的软土路基处理方法,目前工程中比较常用的是砂垫层加塑料排水板或者袋装砂井,土工布,通过这种方法的复合可以得到更好的效果。笔者将软土路基的处理方法大致分成七类进行分析。
3.1排水固结法
排水固结法主要的目的是排水。通过在软土在地基中人为的加入排水管道和之上加压,让土中的水慢慢排除,从而减小空隙比,让地基固结变形,随着超静水压力的减弱,有效应力渐渐提高,地基土的强度得到增加。这种方法通常由两个部分组成,一是排水系统,一是加压系统。
加压系统常见的是在软土上进行预压。在工程建造前,预先加载让地基大部分沉降,提高地基土的承载能力。可以使用相当于通车后荷载的重物,也可以在软土路基上放置超过路面的重量的荷载,不过后者对于泥潭层较厚的情况不太合适,对于粘土层较薄的或者浅层土可以用单独堆载的方法。排水系统的制作可以设置砂井或者塑料排水板。砂井是指利用打桩机打入钢管,或者利用高压射水等方法在在路基中做出有一定规律的孔,再在孔中灌入粗砂子形成砂柱,起到排水通道的作用。现代常常用织物袋装砂井,降低了成本,施工难度,也不像砂柱一样因为地基的变形而失去连续性,减弱排水效果。塑料排水板也是常用的排水系统,是在软土层插入塑料排水板作为渗水的通道,这样可以加快排水的速度。在使用砂井或者塑料排水板的同时,也可以在软土地基上铺上砂垫层,再在上面覆盖薄膜密封,利用抽气泵让排水通道保持比较高的真空状态,再利用大气压将土中的水抽出。
3.2置换法
这类方法主要是通过各种手段制作复合地基,从而提高了地基的强度,承载能力,减少沉降量。比较常见的方法是碎石桩法,在高压水流的作用下,让可以产生水平震动的管状设备一边震动一边冲,在软土中冲出空,再在孔中填入碎石等材料制成桩基,这样的复合地基可以提高承载力,而且不受地下水位的影响,造价低廉,越来越受到关注。粉喷桩用特质的设备将水泥或者生石灰等粉体固化剂打入路基的深处,这样软土和固化剂拌和后形成有水泥状桩体,再与柱间土形成了复合地基。粉喷法和深层搅拌法不同,粉喷法喷入的粉体固化剂能比水泥浆吸收更多的水来让土体固结,这种方法可以提高路基承载力1倍到1.5倍。
除了碎石桩,粉喷装以外,CFG桩,钢渣桩,石灰桩等都是类似的方法。
3.3换填法
这种方法通常将地面以的部分软土挖去,然后在分层填充强度较高,性质稳定的碎石,砂,灰土,矿渣等材料,最后再分层夯实,压,震动,使其达到一定的密实度,形成硬垫层,通过对附加应力的分散提高路基的承载能力。这其实也是一种通过置换制作复合路基的方法,如果基层的软弱土层比较薄,上面的负载也不大时,可以直接加入碎石等,对表面进行压,夯实,震动等处理,同样可以提高地基的强度。
3.4深层搅拌法
这种方法实际上是通过注浆加固地基,采用高压设备将有胶结性和充填的浆液注入软土层内,通过讲题的扩散,凝固来增加了底层的强图,降低了土壤的渗透力。深层搅拌法常用水泥浆等作为固化剂,用的设备是深层搅拌机,在路基的深处将软土和水泥浆搅拌,凝固后地基的强度得到提高。除了深层搅拌法,还可以用高压喷射注浆,用钻机帮助浆液被喷嘴注入土层,之后再给浆液加压,冲切土体,这样土体与浆液混合后可以按照一定的比例排列,凝固。这种方法对于有涌水现象或者地下水流速度快的工程不是很合适。
3.5排水砂垫层法与工织物法
这种方法主要用于路基上部的软土层比较薄,而且含水量大的情况下。这种方法就是通过在路基上铺0.5米到1.2米左右的砂垫层来让软土层固结,提高地基的承载力。另外,也可以在软土地基上铺一层土工织物,这种方法主要用于淤泥一类的超软地基,这种地基汗水梁较高。铺设土工织物的方法主要是通过土工格栅和土工织物的韧性和强度是土体的内应力传递减弱,增加土体的抗拉程度和刚度,这个过程中土工织物可以和土体形成复杂的结构,不仅增加路基的稳定,也减少了填筑之后地基的不均匀沉降。在砂井法和其他深层加固法前都可以先进行铺设工织物处理,提高施工的可行度。
3.6重锤夯实法
当软土土层比较厚,范围比较广而没有特别有效的软土处理方法的情况下可以采用重锤夯实法,这种方法就是利用机械锤的自由落下,反复夯实地面的方法。由于软土受到重锤的夯实,上层土层向下位移,产生了高度的压缩,提高了地基的强度。但是需要的机械比较多,所以对于施工场地小的地点不适用。
4 结束语
软基处理对公路建设周期、造价及质量与安全均具有举足轻重的影响,应给予高度重视。在设计阶段,应选定具有代表性的典型路段做软土处理试验,为软土地基设计方案的选定、施工填土速率的确定提供参考。在施工阶段中,为保证质量和工期创造有利条件。实践证明,对高含水量、高压缩性的软土而言,最经济合理的处理方法是排水固结法。同时在浅层处理的各种方案中采用土工织物有助于减少沉降量,且沉降较为均匀,是一种值得大力推广的方法。
参考文献
[1] 潘丽勇.针对公路施工中软基施工技术的分析探讨[ J].城市建设理论研究(电子版)2011(20).
[2] 吴雨霖,高速公路施工软土路基的处置及施工技术[J].大江周刊(论坛),2011(8).
[3] 王江飞,李乾玲.交通标准化[J].2010(20).
摘 要:在软土路基上进行公路施工往往容易产生工后沉降较大、桥头跳车等现象,其轻者影响行车速度,重则导致交通事故,因此,在保证工程质量的前提下,如何能够实现减小工后沉降,减少质量及交通安全事故的产生是在软土路基上修建公路时应高度重视和急需解决的问题。
关键词:公路施工 软土路基 处理措施
路基是根据路线位置和一定的技术要求施工建立起来的带状结构,也是公路的重要组成部分,同时路基是承受公路路面负载的主要载体,应具有足够的强度,稳定性和耐久性。 公路施工中选择软土路基作为路基应用时,首先要有切实可行的技术措施作保证。如何在保证质量前提下在软土路基上进行合理的施工已经成为公路路基工程中的一大技术难题。
1 软土路基特征及危害
(1)淤泥与淤泥土质在工程上统称为软土,是指高压缩性软弱土层,软土的主要成分是粒及粉粒,形成一下的结构,天然含水量高、孔隙比大、透水性差、压缩性高、灵敏度高、抗剪强度低、流变性显著。
(2)软土路基问题及其危害概括起来主要有如下两个方面:①强度及稳定问题。当软土路基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时,软土路基会产生局部或整体剪切破坏,造成路堤塌方、失稳及桥台破坏。②沉降变形问题。当软土路基在上部荷载及外部荷载作用下产生过太的沉降变形时,会影响道路的正常使用。特别是产生过大的不均匀沉降时,会造成路面开裂破坏,结构物与路堤衔接处差异沉降,引起桥头跳车,涵身、通道凹陷,沉降缝拉宽而漏水;路面横坡变缓、积水,从而引起路面损坏等。
2 软土路基容易出现的问题
在施工过程中主要容易出现两个问题。一是在路堤填土过程中容易出现地基失稳,从而引起路堤滑坡,所以要控制填土速率,确保地基的稳定和工程的质量,尽量不影响工作进度。二是在路堤填土后和路堤填筑的过程中,地基都会产生比较大的沉降和剩余沉降,所以要控制沉降和路基的预留高度。所以,在探明公路所在地质是软土的情况下,必须考虑公路的承载慎重的选择恰当的软土路基处理方式。
3 公路软土路基的常见处理措施
深层搅拌法,排水固结法,砂垫层法,土工织物法,粉喷桩等等都是我国公路建设过程中常用的软土路基处理方法,目前工程中比较常用的是砂垫层加塑料排水板或者袋装砂井,土工布,通过这种方法的复合可以得到更好的效果。笔者将软土路基的处理方法大致分成七类进行分析。
3.1排水固结法
排水固结法主要的目的是排水。通过在软土在地基中人为的加入排水管道和之上加压,让土中的水慢慢排除,从而减小空隙比,让地基固结变形,随着超静水压力的减弱,有效应力渐渐提高,地基土的强度得到增加。这种方法通常由两个部分组成,一是排水系统,一是加压系统。
加压系统常见的是在软土上进行预压。在工程建造前,预先加载让地基大部分沉降,提高地基土的承载能力。可以使用相当于通车后荷载的重物,也可以在软土路基上放置超过路面的重量的荷载,不过后者对于泥潭层较厚的情况不太合适,对于粘土层较薄的或者浅层土可以用单独堆载的方法。排水系统的制作可以设置砂井或者塑料排水板。砂井是指利用打桩机打入钢管,或者利用高压射水等方法在在路基中做出有一定规律的孔,再在孔中灌入粗砂子形成砂柱,起到排水通道的作用。现代常常用织物袋装砂井,降低了成本,施工难度,也不像砂柱一样因为地基的变形而失去连续性,减弱排水效果。塑料排水板也是常用的排水系统,是在软土层插入塑料排水板作为渗水的通道,这样可以加快排水的速度。在使用砂井或者塑料排水板的同时,也可以在软土地基上铺上砂垫层,再在上面覆盖薄膜密封,利用抽气泵让排水通道保持比较高的真空状态,再利用大气压将土中的水抽出。
3.2置换法
这类方法主要是通过各种手段制作复合地基,从而提高了地基的强度,承载能力,减少沉降量。比较常见的方法是碎石桩法,在高压水流的作用下,让可以产生水平震动的管状设备一边震动一边冲,在软土中冲出空,再在孔中填入碎石等材料制成桩基,这样的复合地基可以提高承载力,而且不受地下水位的影响,造价低廉,越来越受到关注。粉喷桩用特质的设备将水泥或者生石灰等粉体固化剂打入路基的深处,这样软土和固化剂拌和后形成有水泥状桩体,再与柱间土形成了复合地基。粉喷法和深层搅拌法不同,粉喷法喷入的粉体固化剂能比水泥浆吸收更多的水来让土体固结,这种方法可以提高路基承载力1倍到1.5倍。
除了碎石桩,粉喷装以外,CFG桩,钢渣桩,石灰桩等都是类似的方法。
3.3换填法
这种方法通常将地面以的部分软土挖去,然后在分层填充强度较高,性质稳定的碎石,砂,灰土,矿渣等材料,最后再分层夯实,压,震动,使其达到一定的密实度,形成硬垫层,通过对附加应力的分散提高路基的承载能力。这其实也是一种通过置换制作复合路基的方法,如果基层的软弱土层比较薄,上面的负载也不大时,可以直接加入碎石等,对表面进行压,夯实,震动等处理,同样可以提高地基的强度。
3.4深层搅拌法
这种方法实际上是通过注浆加固地基,采用高压设备将有胶结性和充填的浆液注入软土层内,通过讲题的扩散,凝固来增加了底层的强图,降低了土壤的渗透力。深层搅拌法常用水泥浆等作为固化剂,用的设备是深层搅拌机,在路基的深处将软土和水泥浆搅拌,凝固后地基的强度得到提高。除了深层搅拌法,还可以用高压喷射注浆,用钻机帮助浆液被喷嘴注入土层,之后再给浆液加压,冲切土体,这样土体与浆液混合后可以按照一定的比例排列,凝固。这种方法对于有涌水现象或者地下水流速度快的工程不是很合适。
3.5排水砂垫层法与工织物法
这种方法主要用于路基上部的软土层比较薄,而且含水量大的情况下。这种方法就是通过在路基上铺0.5米到1.2米左右的砂垫层来让软土层固结,提高地基的承载力。另外,也可以在软土地基上铺一层土工织物,这种方法主要用于淤泥一类的超软地基,这种地基汗水梁较高。铺设土工织物的方法主要是通过土工格栅和土工织物的韧性和强度是土体的内应力传递减弱,增加土体的抗拉程度和刚度,这个过程中土工织物可以和土体形成复杂的结构,不仅增加路基的稳定,也减少了填筑之后地基的不均匀沉降。在砂井法和其他深层加固法前都可以先进行铺设工织物处理,提高施工的可行度。
3.6重锤夯实法
当软土土层比较厚,范围比较广而没有特别有效的软土处理方法的情况下可以采用重锤夯实法,这种方法就是利用机械锤的自由落下,反复夯实地面的方法。由于软土受到重锤的夯实,上层土层向下位移,产生了高度的压缩,提高了地基的强度。但是需要的机械比较多,所以对于施工场地小的地点不适用。
4 结束语
软基处理对公路建设周期、造价及质量与安全均具有举足轻重的影响,应给予高度重视。在设计阶段,应选定具有代表性的典型路段做软土处理试验,为软土地基设计方案的选定、施工填土速率的确定提供参考。在施工阶段中,为保证质量和工期创造有利条件。实践证明,对高含水量、高压缩性的软土而言,最经济合理的处理方法是排水固结法。同时在浅层处理的各种方案中采用土工织物有助于减少沉降量,且沉降较为均匀,是一种值得大力推广的方法。
参考文献
[1] 潘丽勇.针对公路施工中软基施工技术的分析探讨[ J].城市建设理论研究(电子版)2011(20).
[2] 吴雨霖,高速公路施工软土路基的处置及施工技术[J].大江周刊(论坛),2011(8).
[3] 王江飞,李乾玲.交通标准化[J].2010(20).