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浅谈公路工程软土地基处理方法

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  • 发布时间:2020-07-17 13:53

【概要描述】公路建设中,常因软土地基的处理不当而造成路基病害,随着我国公路事业的飞速发展,此问题也越来越突出,应引起我们高度的重视。结合工作实际,针对公路工程软地基处理方法进行了论述。   在路基工程中,软土地基土孔隙比大,含水量高,有机质、腐殖质多,标准贯入数低,从而导致承载力低,变形大,抗剪强度低。公路建设中,常因软土地基的处理不当而造成路基病害,随着我国公路事业的飞速发展,此问题也越来越突出,应引起我们

浅谈公路工程软土地基处理方法

【概要描述】公路建设中,常因软土地基的处理不当而造成路基病害,随着我国公路事业的飞速发展,此问题也越来越突出,应引起我们高度的重视。结合工作实际,针对公路工程软地基处理方法进行了论述。   在路基工程中,软土地基土孔隙比大,含水量高,有机质、腐殖质多,标准贯入数低,从而导致承载力低,变形大,抗剪强度低。公路建设中,常因软土地基的处理不当而造成路基病害,随着我国公路事业的飞速发展,此问题也越来越突出,应引起我们

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  公路建设中,常因软土地基的处理不当而造成路基病害,随着我国公路事业的飞速发展,此问题也越来越突出,应引起我们高度的重 视。结合工作实际,针对公路工程软地基处理方法进行了论述。
 
  在路基工程中,软土地基土孔隙比大,含水量 高,有机质、腐殖质多,标准贯入数低,从而导致承 载力低,变形大,抗剪强度低。公路建设中,常因软 土地基的处理不当而造成路基病害,随着我国公路 事业的飞速发展,此问题也越来越突出,应引起我 们高度的重视。
 
  1 软土地基的共性
 
  我国地幅辽阔,地质情况复杂,不同地方的软 土也各不相同,主要包括软粘性土、淤泥质土、泥炭 质土及泥炭等5 种类型。这些软土的物理性能虽然 有所差异,但都有如下共性:a.天然含水量高,孔隙 比大。通常含水量在 34%- 72%之间,孔隙比大于 1.0。b.压缩性高。压缩系数一般为0.5- 2.0mm2 /N,有 的甚至超过4.5mm2 /N。c.抗剪强度低,流变性显著。 不排水快剪内摩擦角接近于 0,快剪粘聚力约为 10kPa,内聚力小于 25kPa,容许承载力小于 100kPa,长期抗剪强度只有一般抗剪强度的 40% - 80%。d.透水性差。渗透系数一般为 10- 8- 10- 7cm/s。 e.具有触变性。软土一旦受振动,强度明显降低,甚 至形成流动状态。
 
  由于软土具有以上共性,如果软土地基处理 得不恰当、不彻底,那么公路建成通车后,路基再出 现不均匀的沉降,就会导致路面结构层出现裂缝, 不但影响通车,而且将大量增加维护费用,处理起 来也比较复杂。因此路基施工中,必须高度重视软 土地基的处理。
 
  2 软土地基的处理方法
 
  2.1 换填法。
 
  将软弱土层全部挖除 (通常 <3m),再换填强度较高、稳定性较好的中、粗砂或 砂砾等。如软弱层 >3m, 可将基底下一定深度范围 的湿软土层挖去,在底面铺一层碎石或片石,再换 填砂或砂砾。这种方法由于换填材料的极限承载力 接近,使得路基沉降比较均匀,目前公路建设中广 泛采用。但不适宜用于超厚软基。
 
  2.2 排水固结法。
 
  主要是运用预压的方法,挤 出软土地基中过多的水分,以达到挤紧土粒和提高 土体强度的目的。这种方法包括砂井堆载预压降水 预压、真空预压等。优点是操作简单,方便易行,缺 点是需较长的固结时间,对工期影响较大。此方法 多用于结构物的地基处理。
 
  2.3 挤密法。
 
  利用各种打桩机具击入钢管,或 用高压射水、爆破等方法在软基中形成有规律的孔限,并注入沙、石、灰土或石灰等材料,捣实成直径 较大的桩体,利用横向挤压作用,使土粒空隙减少, 达到紧密状态。此方法主要用于砂质土且厚度较大的软基,其粘土含量一般少于 5%,对于粘性土层的 效果则不明显。
 
  2.4 压力灌注法。
 
  一般是用压力将加固软土的 溶液通过注浆管,灌注入土的孔隙或缝隙中,凭借 浆液的胶结或疑固,增加软土间的联结,从而达到提高软基强度、减少沉降的目的。浆液材料主要有 水泥浆液和各种化学浆液。化学浆液一般是以水玻璃为主剂的水泥浆液、氯化钙溶液、铝酸钠溶液以 及单纯的水玻璃等。具体施工时采用何种浆液,主 要根据土体的物理性质来决定。此法多用于较小范 围的软基加固和已有结构物的加固。
 
  2.5 高压喷射固化法。
 
  利用工程钻机钻至预定 的深度后,以高压射流(20000- 50000kPa),通过钻 杆下端的旋转喷射装置,向周围软土喷射加固浆 液,冲击土体,强行使浆液与软土切割搅拌。钻杆边 喷边徐徐提升,在喷射有效范围内,土和浆液快速 凝固成旋喷桩,加固直径为 0.5- 1.5m,桩的极限强 度可达 500- 8000kPa。其优点是广泛适用于各种 软弱土层,包括超厚软基。且效果良好,缺点是所需 费用较高。
 
  2.6 加筋土法。
 
  将软弱地基的土体彻底挖除,在 基底填筑一层约 0.5m厚的砂垫层,再在垫层上填砂质土,并根据设计要求在土体中加入筋条且碾压 密实。这种方法主要用于大面积的不太厚的且地下 水位较低的软土地基中。优点是能大量节约工程费 用,尤其适用于砂石较少的地区,对要求较高的高 速公路则较少采用。
 
  2.7 土工布法。
 
  在软土地基表层铺设一层或多 层土工布,既可减少路堤填筑后的不均匀沉降,又 可提高地基承载力,同时不影响排水。对于淤泥类 的超厚超软地基,在采用深层加固法前,可铺设土 工布作为前期处理:为保护土工布不被损坏,在其 上下均应铺筑约 0.3m厚的砂垫层。该法的优点是 施工简单,且费用低。但通常与其他软基处理方法 联合使用,单独采用时只适用于并不严重的软土地 基。
 
  2.8 塑料排水板法。
 
  用插板机将塑料排水板插 入软保留中,形成竖向排水通道,将土中的水分排 走,从而提高软土层强度。排水板主要分为多孔单 一结构型和复合结构型。其中复合结构型排水面积 大,效果佳,此方法施工十分简单、快捷,有利于缩 短施工期,目前在我国公路建设中被推广使用,效 果良好。
 
  2.9 强夯法。
 
  将重锤(80- 400kN,甚至 2000kN) 从 6- 40m高处自由落下,使受夯击的土层产生很大的应力和冲击波,致使土中孔隙压缩,土体局部 液化,夯击点周围一定深度内产生裂隙,形成良好 的排水通道,使土中水顺利溢出,土体迅速固结。从 而降低了土的压缩性,提高了承载力。它是从普通 夯实法发展而成,优点是工艺简单、效果好、施工速 度快、使用经济、适用土层范围广。缺点是需要相应 的机具设备,且噪音和振动较大,不宜在人口密集 和附近防震要求高的地方使用。除了上述软土地基 处理方法外,目前普遍使用的还有石灰桩、袋装砂 井、普通夯实、反压护道等其他多种方法。其目的都 是为了增强软土的强度,提高地基承载力,使得路 基的沉降均匀,减少公路病害。
 
  3 软基处理的常用材料质量要求
 
  3.1 砂砾料。用作垫层的砂砾料应具有良好的透水性,不含有机质、粘土块和其它有害物质。砂砾 的最大粒径不得大于 53mm,含泥量不得大于 5%。
 
  3.2 碎石。碎石由岩石和砾石轧制而成,应洁 净、干燥,并具有足够的强度和耐磨耗性,其颗粒形 状应具有棱角,不得掺有软质石和其它杂质,粒径 宜为 20~50mm,含泥量不应大于 10%。
 
  3.3 土工合成材料。土工合成材料的选用应符 合《公路土工合成材料应用技术规范》的规定。应具 有足够的抗拉强度,对土工织物,还应具有较高的 刺破强度和握持强度等。土工合成材料试验项目和 试验方法应符合《公路软土地基路堤设计与施工技 术规范》和《公路土工合成试验规程》的规定。
 
  3.4 塑料排水板。塑料排水板是由芯体和包围 芯体的合成纤维透水膜构成的复合体,应具有较好 的耐腐蚀性和足够的柔度,其性能指标应符合《塑 料排水板施工规程》的规定。
 
  3.5 片石。抛石挤淤应采用不易风化的片石,其 尺寸应小于 300mm。
 
  3.6 水泥。水泥各项性能指标应符合图纸要求, 严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。所用 水泥指标还应符合水泥相应标准的规定。
 
  3.7 石灰。石灰应符合《公路路面基层施工技术 规范》表 4.2.2 所规定的Ⅲ级以上的要求。按《公路 工程无机结合稳定材料试验规程》规定的试验方法 进行检验。
 
  3.8 材料的采购和保管。用于软土地基处理的 塑料排水板、土工合成材料、砂袋及石灰、水泥、砂 等材料,都必须按施工图纸和规范的要求的质量指 标采购进购、堆放,严禁材料被污染或混合堆放,过 期产品严禁使用。塑料排水板、土工合成材料和砂 袋等材料应贮存在不被日光直接照射和被雨水淋 泡处,应根据工程进度和日用量按日取用。
 
  4 结论
 
  软基的处理方法很多,具体采用何种方法,应 根据实际情况决定。随着我国公路事业的飞速发 展,越来越多的新设备、新工艺、新材料将会被应用 于软基处理。因软基处理不当而产生的不均匀沉降 和路面病害将越来越少。
 
  软基处理一直是公路建设中的技术难题,地 形的复杂多样决定了不同的地质状况应采用不同 的软基处理方法,即使相同的地质情况,采用不同 的软基处理方法也会有不同的效果,我们只有综合 各种技术处理措施,才能真正处理好高速公路软基 问题。随着科技的进步,在科研人员、技术人员、施 工人员等相关人员的共同努力下,新的技术将不断 涌现,将不断地推动高速公路建设技术向前推进。

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