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摘要:软土路基是指主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。软土路基给公路工程施工带来很大困难。因此必须对软土路基性质、处理方法加以了解,解决软土路基施工困难的问题,提高软土地基的质量。
关键词:公路 软土路基 处理
1 软土地基在公路施工中造成的危害
1.1 勘察设计不详细或不准确,导致对应该作软基处理的地段未作处理设计。
1.2 已知是软土地基,但是未做好软土地基处理,造成路堤失稳或危及线外建筑物。
1.3 虽然作了软土地基处理,但是措施不力,施工不当造成路堤失稳。
1.4 堆料不当,未按规定分层填筑,填土过快,碾压不当,造成路堤失稳。未按规定分层填筑,也未作施工观测,填土过快,碾压不当。其填料采用开山石渣土,其中合有大块石,运料没有做到均匀卸土,合理分层,而是堆成厚层用强振碾压,使强度很低、灵敏度很高的软土地基受到破坏。
1.5 扰动“硬壳层”或填筑不当,使“硬壳层”遭受破坏,导致路堤失稳。软土地基上往往有一层强度比软土高的土层,被称为“硬壳层”。“硬壳层”可以起到承重和扩散应力作用,利用好“硬壳层”对于减少工程投资是有意义的。有的地区甚至认为,有“硬壳层”存在的软土地基,宁可不作软土地基特殊处理,充分利用“硬壳层”的扩散应力作用,采取预压措施,以保持填筑路堤的稳定。
2 施工时注意事项
2.1 按设计图间距布置砂井。用不同颜色标志已打入或待打入的井位。
2.2 导杆应始终保持竖直,并经常检查。打入深度按设计规定。
2.3 允许以较快的速度打入,但套管拔出速度应控制在填充砂及压气能从容地操作为度。留心套管拔出时砂在成拱作用下与套管一起被上提产生间隙,这样常使软土侵入砂井切断砂柱。
2.4 填充砂料可采用传送带连续投入,也可采用漏斗提升喂入,从正确计量考虑,以后一种方式为优。
3 软土路基处理原则和评价方法
3.1 处理的一般原则
3.1.1 以时间换金钱 即尽早用堆载预压不作深层处理软基的方法,这种以自然沉降逐渐达到路基稳定,是一种最经济也简单的方法。
3.1.2 以金钱赢得时间 即在施工工期紧迫,时间有限的情况下,除非个别低路堤地段高度在临界高度以下,可不作地基处理。桥梁采用基础处,其余软土都需采用不同方法处理,只不过可用多种方案进行优选。
3.2 勘察、设计和施工
3.2.1 软土地区的地质情况首先要弄清楚,工程地质条件复杂,还应进行工程地质分区,以便按分区不同在区别地予以处理。在勘察设计时如地质工作做的不够深,在施工时一旦发现,可作些补充勘察及勘探工作,对地质情况作进一步了解。
3.2.2 所用材料数量要够、质量要保证;施工机械数量、规格、性能均要满足要求。
3.2.3 施工时要严格遵守施工技术规范和操作规程办事,以保证良好的质量,软土地段特别要注意控制填土速率,避免和产生路堤滑移或发生其它意外事情。
3.2.4 监理工作要跟上,观测仪具事先要埋置好,及时进行监理和记录。以保证施工的质量和安全。
3.3 处理方案的评价
3.3.1 处理软土地基常用的方法在公路方面是排水固结,多用各种不同长度和间距的袋装砂井或塑料排水板与砂垫层相结合,虽然这些方法是一般的,但却是有效的经济的。为了加快固结而且可提高地基承载力。
3.3.2 轻质路堤:我国轻质路堤采用的材料一般是粉煤灰,国外也有用大块型硬质泡沫塑料。粉煤路堤有三种类型,即单一的、土和粉煤灰互层的和土砂及粉煤灰等混合的。轻质路堤的作用是减轻路堤自重,减小或加速软土沉降提高土体抗剪强度,同时它作为填料还有节约投资、减少占地等效益。
3.3.3 其他辅助方法:土工布(分有纺和无纺的两种,一般多用编织的,个别的也有两种类型组合的,可以达到优点互补)还有一材料是塑料加劲格栅,实际上类似“柴排压枝”的作用,这些材料可提高地基整体性,减少地基不均匀的沉降,对防止滑移尽快施工也有好处。
4 软土路基处理方法
4.1 表层排水法 对土質较好因含水量过大而导致的软土地基,在填土之前,地表面开挖沟槽,排除地表水,同时降低地基表层部分的含水率,以保障施工机械通行。为了发挥开挖出的沟槽在施工中达到盲沟的效果,应回填透水性好的砂砾或碎石。
设计、施工注意事项:
4.1.1 沟槽的布置沟槽布置要考虑利用地形自然坡度排水;填土沉降要注意坡度的变化;不使来自四周挖方部位的地表水、渗透水浸入填土;沟槽的间隔要尽可能加密,以增大排水能力,即使有部分沟槽被切断也不会妨害整体排水。
4.1.2 沟槽的构造填土之前在沟槽内用透水良好的砂回填成为盲沟。纵向盲沟一般沿道路纵向或中央纵向开挖,横向盲沟一般间距10m～15m布置。沟槽内埋设多孔排水管时,必须用优质反滤层加以保护。
4.2 砂垫层法 对于地基上部软土层极薄且含水量大时,在软土地基上敷垫0.5～1.2m左右厚的砂垫层。这样可达到固结软土层,使砂垫层起到上部排水层作用;同时,砂垫层又成为填土内的地下排水层,以降低填土内的水位。
4.2.1 设计如采用机械施工,在确定砂垫层厚度时,应考虑机械的重量,轮胎对地面接触压力,偏心程度及软土地基表层强度等。在极软地基上,仅用砂垫层来确保大型施工机械的通行,往往需要较厚的砂垫层,是不经济的,所以常与表层排水或敷垫材料等法并用。填土面积大且排水距离长,预计有多处地下水渗出时,若仅用山砂作砂垫层,不能获得充分排水效果,应采用设置盲沟,砂垫层内的排水距离宜短不宜长。
4.2.2 施工砂垫层施工时应设放样板。摊铺作业一般采用自卸汽车与推土机联合操作。要尽量做到均匀一致。用透水性差的粉土作填料时,其坡脚附近的砂垫层一旦被土复盖,就有可能妨碍侧向排水,因此对砂垫层的端部要妥善处理。
4.3 强夯法 强夯法是利用重物对软弱地基进行强夯,增加其密实度,从而提高路基地基承载能力和减少沉降,一般适用于地基处理深度不超过三米的低饱和度粉土,粘性土,湿陷性黄土,素填土和杂填土等。施工前,对重夯地段测量放样,确定夯点位置及间距。夯击遍数为三遍,从两侧开始向中部一排接一排进行,每夯点连续夯击四次。夯击过程中随时测量夯沉量,当后两击平均夯沉量为1～2cm 时,即可终止夯击。
4.4 置换法 本法是以优质土置换软弱土,确保填土稳定和减少沉降量。施工方法分有人工挖掘置换和借填土自重或用爆炸法将软弱土挤出的强制置换。其施工都比较容易,多数情况下能在短时间内达到所要求的目的。从可靠性来说人工挖掘置换较优。置换材料应采用即使受到水浸也不致降低承载力的粗粒土。但必须进行充分压实。
4.5 高压喷射注浆法 高压喷射注浆法是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻至设计的土层深度,然后高压喷浆,使混凝土砂浆与土体形成一个整体,彻底改变地基的结构组成,提高地基的承载能力,减少其沉降。此法适用于软弱地基深度较大的地基,可以超过30米。
5 结论
软土路基是我们在施工中经常遇到的问题,因此就要求我们在施工过程中根据具体工程实际情况,因地制宜,灵活采用各种方法,不断学习总结更加先进的科学技术、管理经验,真正做到“精心组织、科学施工”,从而取得很好的施工效果。
关键词:公路 软土路基 处理
1 软土地基在公路施工中造成的危害
1.1 勘察设计不详细或不准确,导致对应该作软基处理的地段未作处理设计。
1.2 已知是软土地基,但是未做好软土地基处理,造成路堤失稳或危及线外建筑物。
1.3 虽然作了软土地基处理,但是措施不力,施工不当造成路堤失稳。
1.4 堆料不当,未按规定分层填筑,填土过快,碾压不当,造成路堤失稳。未按规定分层填筑,也未作施工观测,填土过快,碾压不当。其填料采用开山石渣土,其中合有大块石,运料没有做到均匀卸土,合理分层,而是堆成厚层用强振碾压,使强度很低、灵敏度很高的软土地基受到破坏。
1.5 扰动“硬壳层”或填筑不当,使“硬壳层”遭受破坏,导致路堤失稳。软土地基上往往有一层强度比软土高的土层,被称为“硬壳层”。“硬壳层”可以起到承重和扩散应力作用,利用好“硬壳层”对于减少工程投资是有意义的。有的地区甚至认为,有“硬壳层”存在的软土地基,宁可不作软土地基特殊处理,充分利用“硬壳层”的扩散应力作用,采取预压措施,以保持填筑路堤的稳定。
2 施工时注意事项
2.1 按设计图间距布置砂井。用不同颜色标志已打入或待打入的井位。
2.2 导杆应始终保持竖直,并经常检查。打入深度按设计规定。
2.3 允许以较快的速度打入,但套管拔出速度应控制在填充砂及压气能从容地操作为度。留心套管拔出时砂在成拱作用下与套管一起被上提产生间隙,这样常使软土侵入砂井切断砂柱。
2.4 填充砂料可采用传送带连续投入,也可采用漏斗提升喂入,从正确计量考虑,以后一种方式为优。
3 软土路基处理原则和评价方法
3.1 处理的一般原则
3.1.1 以时间换金钱 即尽早用堆载预压不作深层处理软基的方法,这种以自然沉降逐渐达到路基稳定,是一种最经济也简单的方法。
3.1.2 以金钱赢得时间 即在施工工期紧迫,时间有限的情况下,除非个别低路堤地段高度在临界高度以下,可不作地基处理。桥梁采用基础处,其余软土都需采用不同方法处理,只不过可用多种方案进行优选。
3.2 勘察、设计和施工
3.2.1 软土地区的地质情况首先要弄清楚,工程地质条件复杂,还应进行工程地质分区,以便按分区不同在区别地予以处理。在勘察设计时如地质工作做的不够深,在施工时一旦发现,可作些补充勘察及勘探工作,对地质情况作进一步了解。
3.2.2 所用材料数量要够、质量要保证;施工机械数量、规格、性能均要满足要求。
3.2.3 施工时要严格遵守施工技术规范和操作规程办事,以保证良好的质量,软土地段特别要注意控制填土速率,避免和产生路堤滑移或发生其它意外事情。
3.2.4 监理工作要跟上,观测仪具事先要埋置好,及时进行监理和记录。以保证施工的质量和安全。
3.3 处理方案的评价
3.3.1 处理软土地基常用的方法在公路方面是排水固结,多用各种不同长度和间距的袋装砂井或塑料排水板与砂垫层相结合,虽然这些方法是一般的,但却是有效的经济的。为了加快固结而且可提高地基承载力。
3.3.2 轻质路堤:我国轻质路堤采用的材料一般是粉煤灰,国外也有用大块型硬质泡沫塑料。粉煤路堤有三种类型,即单一的、土和粉煤灰互层的和土砂及粉煤灰等混合的。轻质路堤的作用是减轻路堤自重,减小或加速软土沉降提高土体抗剪强度,同时它作为填料还有节约投资、减少占地等效益。
3.3.3 其他辅助方法:土工布(分有纺和无纺的两种,一般多用编织的,个别的也有两种类型组合的,可以达到优点互补)还有一材料是塑料加劲格栅,实际上类似“柴排压枝”的作用,这些材料可提高地基整体性,减少地基不均匀的沉降,对防止滑移尽快施工也有好处。
4 软土路基处理方法
4.1 表层排水法 对土質较好因含水量过大而导致的软土地基,在填土之前,地表面开挖沟槽,排除地表水,同时降低地基表层部分的含水率,以保障施工机械通行。为了发挥开挖出的沟槽在施工中达到盲沟的效果,应回填透水性好的砂砾或碎石。
设计、施工注意事项:
4.1.1 沟槽的布置沟槽布置要考虑利用地形自然坡度排水;填土沉降要注意坡度的变化;不使来自四周挖方部位的地表水、渗透水浸入填土;沟槽的间隔要尽可能加密,以增大排水能力,即使有部分沟槽被切断也不会妨害整体排水。
4.1.2 沟槽的构造填土之前在沟槽内用透水良好的砂回填成为盲沟。纵向盲沟一般沿道路纵向或中央纵向开挖,横向盲沟一般间距10m～15m布置。沟槽内埋设多孔排水管时,必须用优质反滤层加以保护。
4.2 砂垫层法 对于地基上部软土层极薄且含水量大时,在软土地基上敷垫0.5～1.2m左右厚的砂垫层。这样可达到固结软土层,使砂垫层起到上部排水层作用;同时,砂垫层又成为填土内的地下排水层,以降低填土内的水位。
4.2.1 设计如采用机械施工,在确定砂垫层厚度时,应考虑机械的重量,轮胎对地面接触压力,偏心程度及软土地基表层强度等。在极软地基上,仅用砂垫层来确保大型施工机械的通行,往往需要较厚的砂垫层,是不经济的,所以常与表层排水或敷垫材料等法并用。填土面积大且排水距离长,预计有多处地下水渗出时,若仅用山砂作砂垫层,不能获得充分排水效果,应采用设置盲沟,砂垫层内的排水距离宜短不宜长。
4.2.2 施工砂垫层施工时应设放样板。摊铺作业一般采用自卸汽车与推土机联合操作。要尽量做到均匀一致。用透水性差的粉土作填料时,其坡脚附近的砂垫层一旦被土复盖,就有可能妨碍侧向排水,因此对砂垫层的端部要妥善处理。
4.3 强夯法 强夯法是利用重物对软弱地基进行强夯,增加其密实度,从而提高路基地基承载能力和减少沉降,一般适用于地基处理深度不超过三米的低饱和度粉土,粘性土,湿陷性黄土,素填土和杂填土等。施工前,对重夯地段测量放样,确定夯点位置及间距。夯击遍数为三遍,从两侧开始向中部一排接一排进行,每夯点连续夯击四次。夯击过程中随时测量夯沉量,当后两击平均夯沉量为1～2cm 时,即可终止夯击。
4.4 置换法 本法是以优质土置换软弱土,确保填土稳定和减少沉降量。施工方法分有人工挖掘置换和借填土自重或用爆炸法将软弱土挤出的强制置换。其施工都比较容易,多数情况下能在短时间内达到所要求的目的。从可靠性来说人工挖掘置换较优。置换材料应采用即使受到水浸也不致降低承载力的粗粒土。但必须进行充分压实。
4.5 高压喷射注浆法 高压喷射注浆法是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻至设计的土层深度,然后高压喷浆,使混凝土砂浆与土体形成一个整体,彻底改变地基的结构组成,提高地基的承载能力,减少其沉降。此法适用于软弱地基深度较大的地基,可以超过30米。
5 结论
软土路基是我们在施工中经常遇到的问题,因此就要求我们在施工过程中根据具体工程实际情况,因地制宜,灵活采用各种方法,不断学习总结更加先进的科学技术、管理经验,真正做到“精心组织、科学施工”,从而取得很好的施工效果。