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路基处理的目的是对软弱地基土进行改造和加固,改善路基土性能,提高路基承载力,减小路基沉降和渗透等,确保上部基础和建筑结构的使用安全和耐久性,具有巨大的技术和经济意义。
1 路基的加固方法
公路路基作为路面的基础, 尽管不与行车和外界环境荷载直接发生作用, 但仍旧承受来自基层的荷载扩散和环境的影响。路基要发挥其作用, 必须具备足够的强度和稳定性。天然状态下的路基填料结构松散, 强度与稳定性都较差, 很难满足道路行车和气候荷载的作用要求, 因此, 对路基必须予以人工再次压实, 也就是进行必要的加固, 使其达到设计要求的强度与稳定性指标。
1.1 机械碾压法
机械碾压法是最常见的一种路基压实加固方法。常用于大面积填土的压实和杂填土地基的处理,该方法是用压路机、推土机、平碾、羊足碾或其他碾压机械在路基表面来回开动, 利用机械自重把松散的路基土压实加固, 以充分发挥路基土的强度, 减少路基在行车荷载作用下产生的沉降, 增大路基土的不透水性, 提高路基的强度稳定性。这种压实方法常用于地下水位以上大面积填土的路基压实以及一般非饱和粘性土和杂填土地基的浅层处理。
1.2 强夯法
强夯法又称动力固结法或动力压实法,我国于20 世纪80 年代开始, 在天津新港、河北、山西等地进行了强夯法的试验研究, 并取得了较好的加固效果, 此后在全国推广使用。适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土以及黏性土、湿陷性黄土、杂填土、素填土等地基。
1.3 注浆法
注浆法是指利用液压、气压或电化学原理, 通过注浆管把浆液均匀地注入地层中, 浆液以充填、渗透和挤密等方式赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置, 经人工控制一定时间后, 浆液将原来松散的土料或裂隙胶结成一个整体, 形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学元素稳定性好的“结石体”。 注浆法适用于岩基、砂土、淤泥、淤泥质粘土、粉土和一般人工填土层等地质情况,适用范围广、加固效果显著,但其成本较高。注浆方法目前常用的有4 种:深层搅拌法、高压喷射注浆法、压密灌浆法、劈裂灌浆法。
1.4 桩基加固法
桩基加固是利用制孔机械设备在软土路基中钻孔, 填入加固料制成桩, 桩和软土构成复合地基。加固料和土体共同作用, 增加地基承载力。根据填入孔中加固料不同而分为碎石桩、生石灰桩、挤密砂桩等。
2 我国路基不良路段的加固方法
2.1 不良路基处理措施
2.1.1 袋装砂井排水法加固软土路基。根据施工中出现的情况,经多方案比较后,填方路段采用袋装砂井排水法地基处理,因土质软弱,为保证砂井打设质量,使之起到良好排水作用,施工中一定要严格遵守有关施工技术规范和设计图纸要求。
2.1.2 袋装砂井的作用。这个主要是北方用。南方就没有。主要是用在山多。寒冷的时候。根椐固结理论,软粘土固结所需时间的长短与其相对排水距离的平方成正比。为了加述地基的固结,最有效的方法就是增加土层的排水途径。袋装砂井就是为此目的而设置的。
2.1.3 袋装砂井排水法的加固原理。在含水量大、孔隙比大、压缩性高、软土深厚的软土地基中打入砂袋作为排水通道以增加土层的排水途径,缩短排水的距离。在上部荷载的作用下,产生的附加应力使土颗粒间的孔隙水通过插在软土层中的砂井排出地层外面以达到土颗粒间位移密实,从而大大加速了地基的固结与沉降。减少压缩性,降低孔隙比和含水量,增加土体密实度,在较短时间内达到较高的固结度,以提高软土路基的承载力和抗剪能力,从而保证路堤和地基的稳定。
2.2 换填处理。
主要适用于路基填土高度在2m 以下的矮路堤中,一般挖除深度控制在60~80cm厚渗水性较好的天然砂砾、山皮石或风化砂做替换材料,以每层填料厚度不超过30cm分层填筑,分层碾压成型,以提高基底承载力,从而达到人工处理地基的目的。
2.3 直接填筑垫层。
主要适用于路基填土高度在2m以上的路堤中。首先在原地面上的清除草皮表土,坡脚外挖成纵向沟底不小于0.5%坡度的排水沟;横向以20m左右等距50cm深宽填砂砾或碎石的鱼刺排水沟,且与纵向排水沟联通。基底大致整平后,按全幅分层填筑60~80cm厚的天然砂砾、山皮石或风化砂一次稳定成型,作为人工填筑的持力层。个别软土层较厚,且路基填土较高的地段,采用反压护坡道的方式两侧各加宽填筑2~3m,同时控制填筑加载速度,以保持软土层的徐徐沉降,完成固结,以利稳定。
路基处理技术,包括路基加固技术(主要作用是增强软土地基的承载力,减少其沉降变形) 、桩基技术(主要作用是把上部荷载传至地基深部) 、地下连续墙技术(主要作用是提供侧向支护) 。这三种不同施工技术的综合应用形成了许多新技术、新工艺,能产生更好的技术效果、经济效益和社会效益。随着路基处理技术水平的提高,多种路基处理技术的综合应用将是我国路基处理技术发展的一个新动向。路基基底加固处理时, 采用哪种方法, 应当根据软土的物理、力学性能, 当地自然环境, 以及经济, 技术和施工条件, 一般通过试验确定。随着科学技术不断进步, 新型加固材料的开发与应用, 加固工艺的提高, 推动加固技术不断创新与发展。我国公路的发展方向是高速、重载线路. 从设计标准、施工质量、对路基沉降和强度都提出了更高要求, 只有不断提高软土路基加固技术水平, 才能适应公路建设发展的需要。
1 路基的加固方法
公路路基作为路面的基础, 尽管不与行车和外界环境荷载直接发生作用, 但仍旧承受来自基层的荷载扩散和环境的影响。路基要发挥其作用, 必须具备足够的强度和稳定性。天然状态下的路基填料结构松散, 强度与稳定性都较差, 很难满足道路行车和气候荷载的作用要求, 因此, 对路基必须予以人工再次压实, 也就是进行必要的加固, 使其达到设计要求的强度与稳定性指标。
1.1 机械碾压法
机械碾压法是最常见的一种路基压实加固方法。常用于大面积填土的压实和杂填土地基的处理,该方法是用压路机、推土机、平碾、羊足碾或其他碾压机械在路基表面来回开动, 利用机械自重把松散的路基土压实加固, 以充分发挥路基土的强度, 减少路基在行车荷载作用下产生的沉降, 增大路基土的不透水性, 提高路基的强度稳定性。这种压实方法常用于地下水位以上大面积填土的路基压实以及一般非饱和粘性土和杂填土地基的浅层处理。
1.2 强夯法
强夯法又称动力固结法或动力压实法,我国于20 世纪80 年代开始, 在天津新港、河北、山西等地进行了强夯法的试验研究, 并取得了较好的加固效果, 此后在全国推广使用。适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土以及黏性土、湿陷性黄土、杂填土、素填土等地基。
1.3 注浆法
注浆法是指利用液压、气压或电化学原理, 通过注浆管把浆液均匀地注入地层中, 浆液以充填、渗透和挤密等方式赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置, 经人工控制一定时间后, 浆液将原来松散的土料或裂隙胶结成一个整体, 形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学元素稳定性好的“结石体”。 注浆法适用于岩基、砂土、淤泥、淤泥质粘土、粉土和一般人工填土层等地质情况,适用范围广、加固效果显著,但其成本较高。注浆方法目前常用的有4 种:深层搅拌法、高压喷射注浆法、压密灌浆法、劈裂灌浆法。
1.4 桩基加固法
桩基加固是利用制孔机械设备在软土路基中钻孔, 填入加固料制成桩, 桩和软土构成复合地基。加固料和土体共同作用, 增加地基承载力。根据填入孔中加固料不同而分为碎石桩、生石灰桩、挤密砂桩等。
2 我国路基不良路段的加固方法
2.1 不良路基处理措施
2.1.1 袋装砂井排水法加固软土路基。根据施工中出现的情况,经多方案比较后,填方路段采用袋装砂井排水法地基处理,因土质软弱,为保证砂井打设质量,使之起到良好排水作用,施工中一定要严格遵守有关施工技术规范和设计图纸要求。
2.1.2 袋装砂井的作用。这个主要是北方用。南方就没有。主要是用在山多。寒冷的时候。根椐固结理论,软粘土固结所需时间的长短与其相对排水距离的平方成正比。为了加述地基的固结,最有效的方法就是增加土层的排水途径。袋装砂井就是为此目的而设置的。
2.1.3 袋装砂井排水法的加固原理。在含水量大、孔隙比大、压缩性高、软土深厚的软土地基中打入砂袋作为排水通道以增加土层的排水途径,缩短排水的距离。在上部荷载的作用下,产生的附加应力使土颗粒间的孔隙水通过插在软土层中的砂井排出地层外面以达到土颗粒间位移密实,从而大大加速了地基的固结与沉降。减少压缩性,降低孔隙比和含水量,增加土体密实度,在较短时间内达到较高的固结度,以提高软土路基的承载力和抗剪能力,从而保证路堤和地基的稳定。
2.2 换填处理。
主要适用于路基填土高度在2m 以下的矮路堤中,一般挖除深度控制在60~80cm厚渗水性较好的天然砂砾、山皮石或风化砂做替换材料,以每层填料厚度不超过30cm分层填筑,分层碾压成型,以提高基底承载力,从而达到人工处理地基的目的。
2.3 直接填筑垫层。
主要适用于路基填土高度在2m以上的路堤中。首先在原地面上的清除草皮表土,坡脚外挖成纵向沟底不小于0.5%坡度的排水沟;横向以20m左右等距50cm深宽填砂砾或碎石的鱼刺排水沟,且与纵向排水沟联通。基底大致整平后,按全幅分层填筑60~80cm厚的天然砂砾、山皮石或风化砂一次稳定成型,作为人工填筑的持力层。个别软土层较厚,且路基填土较高的地段,采用反压护坡道的方式两侧各加宽填筑2~3m,同时控制填筑加载速度,以保持软土层的徐徐沉降,完成固结,以利稳定。
路基处理技术,包括路基加固技术(主要作用是增强软土地基的承载力,减少其沉降变形) 、桩基技术(主要作用是把上部荷载传至地基深部) 、地下连续墙技术(主要作用是提供侧向支护) 。这三种不同施工技术的综合应用形成了许多新技术、新工艺,能产生更好的技术效果、经济效益和社会效益。随着路基处理技术水平的提高,多种路基处理技术的综合应用将是我国路基处理技术发展的一个新动向。路基基底加固处理时, 采用哪种方法, 应当根据软土的物理、力学性能, 当地自然环境, 以及经济, 技术和施工条件, 一般通过试验确定。随着科学技术不断进步, 新型加固材料的开发与应用, 加固工艺的提高, 推动加固技术不断创新与发展。我国公路的发展方向是高速、重载线路. 从设计标准、施工质量、对路基沉降和强度都提出了更高要求, 只有不断提高软土路基加固技术水平, 才能适应公路建设发展的需要。