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道路软土地基的施工技术措施浅析

冯兰兰   
卷宗
2013年11期

摘 要:本文针对实际施工工程,就道路软基处置的技术措施进行了分析。

关键词:道路;地基地质;软土地基;处理措施

近年来,随着我国经济持续高速发展,公路运输需求强劲增长,公路基础设施建设速度快。高等级公路建设数量和里程的日渐增多,公路路线穿越软土地基区域的情况也随之增多,伴随着不断提高的公路设计车速以及日趋增加的交通荷载,对公路工程的质量、线形指标的要求越来越高。对公路软土地基进行工程处理,往往成为缩短建设工期、降低工程造价和确保工程质量的关键的因素之一。

1 软土分类及其特性

《建筑地基基础设计规范》中有规定指出:软土主要是指淤泥及淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土,而持力层主要由软土组成的地基称为软弱地基。软土的特性有:天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、渗透性差、具有构荷性,抗剪强度低等。而任何建筑物都是从基础开始兴建的,而基础又是建筑在地基之上的,当天然地基不能满足建筑物的安全性要求时,就要对天然地基进行处理,以保证建筑物其安全与正常使用。

2 软土地基处治原则和方法

软土地基处治时应遵循以下原则:投资少效益高少占农田和安全实用的技术经济政策;密切结合当地工程地质条件、材料供应、施工力量和工期要求,因地制宜,达到技术上先进、经济上合理。软基的处理方法多种多样,主要的处治方法有以下几种:

(1)砂垫层:砂垫层为设置于路堤填土与软土地基之间的透水性垫层,可起排水的作用,从而保证了填土荷载作用下的集中孔隙水的顺利排出,既加快了地基的固结,还可以保护路堤免受孔隙水浸泡。砂垫层多采用中、粗砂厚度一般为0.5~1.0 m,宽度(两侧)比路堤底宽多0.5~1.0m。设置砂砾垫层要注意防止被细粒污染而造成排水孔隙堵塞,在砂砾层的上下应设反滤层或土工格栅。

(2)排水固结法: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,但却是有效经济的。为了加快固结而且可提高地基承载力,也可用直径30~50cm或更小一些的砂桩或碎石桩,但造价比上述常用方法要增加至少3~5倍。

(3)轻质路堤:轻质路堤指用粉煤灰等轻质材料填筑路堤,达到减轻路堤自重,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。路堤采用的材料一般是粉煤灰。粉煤路堤有三种类型,即单一的、土和粉煤灰混合的和土砂及粉煤灰等混合的。此处还有浅层拌合和换填优质材料及抛石排淤等处理浅层软土。有的为深层还设有反压护道。土工织物铺设时,应顺路堤坡角回折2~3m,为了保护土工织物,上下都应铺设0.2~0.3m左右的砂垫层。

(4)表层分布厚度小于3m的软土时,可采用浅层拌和、换填、抛石等方法进行处治。浅层拌和填料可用石灰等无机结合料,换填材料宜用水稳性好的材料,如砂、砾、片石等渗水性材料或强度较高的粘性土。换土能根本改善地基,不留后患,效果较好,适用于软土层不厚且易于排水的情况,水塘、河沟和埋藏沟谷等局部部分的软土常用换土方法予以处治。但因软土地区地下水位一般较高,挖掘困难,换土深度一般不宜超过2m。抛石挤淤是强迫换土的一种形式,它不必抽水挖淤,施工简便。抛石挤淤多采用不易分化石料,片石大小随软土稠度而定,对于流塑状态的淤泥,片石可稍小些,一般不宜超过30cm,且小于30cm粒径含量不得超过20%,片石抛出水面后应用较小石块堵塞垫平,用重型机械压实紧密,其上设反滤层后再填路基土。

(5)反压护道:反压护道是在路堤一侧或两侧填筑一定宽度和高度的护道,运用力学平衡原理,平衡路堤自重作用产生的滑动力矩,以提高路基的稳定性。反压护道一般采用单级形式。由于反压护道本身的高度不能超过极限高度,所以反压护道用于路堤高度不大于极限高度5/3倍的情况,单级反压护道的高度宜采用路堤高度的1/3~1/2,宽度应通过稳定性计算确定,且应注意满足路堤完工后的沉降要求。反压护道虽说简易,但占地过多,在路堤填料来源困难地段也难于应用。况且,反压护道只能解决软土地基上路堤的稳定问题,对于沉降问题非但无益,往往还加大沉降量。

(6)水泥搅拌法:对于软基在5~12m,使用此方法效果会好些。水泥搅拌法按施工工艺可分为湿法和干法两种,湿法是利用深层搅拌机,将水泥浆与地基土在原位拌和;干法是利用粉喷机,将水泥粉或石灰粉与地基土在原位拌和。搅拌形成柱状水泥土体,可以提高地基承载力,减少沉降,增加地基稳定性和防止渗漏。当地下水中含有大量硫酸盐时,应选用抗硫酸盐水泥;冬季施工时应注意负温度对处理效果的影响。注意的是桩底必须伸入持力土层不小于50cm。

(7)CFG桩:利用振动打桩机击沉直径300~400mm的桩管,在管内边振动边填入碎石、粉煤灰、水泥和水按一定比例的配合材料,形成半刚性的桩体,与原地基形成复合地基,从而提高地基承载力,使天然地基承载力提高70%以上。

(8)预应力管桩:预应力管桩方法来自于工民建的低级处理方法,对处理淤泥质土层(>30m)的软土路基较为适用。由于其他方法的桩体在达到一定深度的时候失去处理效果,而预应力管桩的特点是,每根桩都可以互相接在一起而强度不变,正好克服了软基深而桩体强度失效的缺点。管桩是在管壁内设有预应力束,管端有连接螺栓,由打桩机或者油压设备将预应力管桩一根一根的打入地下,伸入持力层不小于50cm。

3 施工现场常用处理软土路基方法

在施工中经常碰到的情况多数不是软土地基,因为如果有软土地基一般情况在设计时应该根据地质资料,提出处理方法。多数情况是有局部地段地质情况和原来设计不同,出现局部地基承载力达不到设计要求,或者由于局部地段含水量过大造成地基软弹。根据出现的这些情况一般常用的方法主要有:

(1)换填。这种方法最大有效处理深度3米。采用人工或机械挖除路堤下全部软土,换填强度较高的粘性土或砂、砾、卵石、片石等渗水性材料。换填的深度要根据承载力确定。

(2)抛石填筑。就是在有软土或弹簧土以及有积水的路段填石头,填石的高度以露出要处理的路段原有土层高度为宜。在填石的过程中注意一定要用推土机把石块压实,不能出现软弹现象。然后再填筑土方。

(3)盲沟。就是在要处理的路段根据要处理的路段的长度,在横向或纵向挖盲沟,盲沟通常用渗水性大孔隙填料或片石砌筑而成。也可以填入不同级配的石块起到排水的功能。注意盲沟的出口要与排水沟连接,以便把路基中的水排出路基。

(4)排水砂垫层。排水砂垫层是在路堤底部地面上铺设一层砂层,作用是在软土顶面增加一个排水面,在填土的过程中,荷载逐渐增加,促使软土地基排水固结渗出的水就可以从砂垫层中排走。为确保砂垫层能通畅排水,要采用渗水性良好的材料。砂垫层一般的厚度为0.6~1.0米。为了保证砂垫层的渗水作用,在砂垫层上应该填一层粘性土封住水不让水返上路基。在路基两侧要修好排水沟,通过砂垫层渗出的水通过排水沟排出路基外,保持路基的稳定。

4 结语

随着我国经济的快速发展,对道路建设的要求势必也越来越高,如何在现有的场地条件下,建设满足工程要求又经济美观的道路将是道路建设一直的课题,相信未来将会出现更多节约材料、节省工期、新颖先进又经济的技术措施。

参考文献

[1]苏建林.公路工程施工技术[M].北京:人民交通出版社.2005

[2]刘玉卓.公路工程软基处理[M].北京:人民交通出版社.2002

[3]李彰明.软土地基加固的理论、设计与施工[M].北京:中国电力出版社.2006

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