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摘要在公路工程施工中,软土地基是常遇见的问题,软土地基是地基承载力达不到其上面的构造物要求的承载力,或虽在构造物施工时能达到要求,但在后期使用过程中地基失稳,造成构造物沉降过大或不均匀沉降以致彻底破坏构造物的不良地基。若不加处理或处理不当,往往会发生路基失稳、路面开裂、桥头错台等问题,过量沉陷还会导致公路严重破坏或不能使用。通过分析软土地基的特点,针对软土地基处理的常用技术及施工、评价工作要点进行探讨,以期通过本文的阐述为将来的施工实践打下坚实的理论基础。
关键词公路;软土地基;施工;处理方法
中图分类号U416.16文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)062-0033-01
1软土地基的特点
软土对公路的危害,引起我国公路部门各级组织的重视,科研、设计、施工等单位全力以赴,协同作战,经过多年努力,已摸索了不少对策,并取得了可喜的成绩。交通部颁布了《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》,使我国公路软基无论在设计方面或施工方面,出现了有章可循的局面。《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》对软土的定义为滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。根据工程实际经验,我们可以得出结论,除了上述特征指标外,还应根据液限指标和稠度等来综合判别确定。软土地基的特点是强度低、固结慢、变形大;在软土地基上修筑高等级公路最突出的问题是稳定与沉降变形。软土地基对道路还有一种影响,即其含水量较大不能达到较好的压实要求和其它技术标准。
2软土地基处理的常用技术
2.1强夯法和强夯置换法
强夯挤密法一般用来加固碎石土、砂土、低饱和度的杂填土、黏性土、湿陷性黄土、素填土等各类地基。对于饱和度较高的黏性土等地基,如有工程经验或试验证明采用强夯法有加固效果的也可采用。通常认为强夯挤密法只适用于塑性指数Ip≤10的土。对于设置有竖向排水系统的软黏土地基,是否适用强夯法处理目前尚有不同看法。对于厚度小于6m的软黏土层采用强夯置换法处理,边夯边填碎石等粗粒形成深度为3m～6m,直径2m左右的碎石桩体与周围土体形成复合地基,也已取得较好的加固效果。强夯造成的振动、噪声等公害也应引起足够的重视。
2.2排水固结法(静力排水固结法)
排水固结法又称预压法,适用于淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和黏性土地基。饱和软黏土在荷载作用下,土的孔隙比减小,孔隙中水逐渐被挤出,当超静孔隙水压力消散,有效应力将会提高,土的强度随之增加。袋装砂井和塑料排水带的长细比大,并且影响得到人们的重视。近些年来非理想性的固结理论及其工程技术已经得到长足的发展,真空一堆联合预压法先后在上海、广州、福州和天津等地得到应用。到目前为止,学术界对真空预压法的有效加因探度看法不一。有的学者认为真正的有效深度在6m以内,有的则认为可达20m,甚至更深。真空预压的有效深度需进一步研究。
2.3深层搅拌法
通过特制机械沿深度将固化剂与地基土强制搅拌就地成桩加周地基的方法是深层搅拌法,当固化剂(水泥或石灰)为粉体时又称为粉体喷射搅拌法。深层搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土和含水量较高的地基及承载力特征值不大于120kPa的黏性土、粉土等软土地基。
2.4高压喷射注浆法
高压喷射注浆法是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深度,以高压喷射流使固化浆液与土体棍合,凝固硬化加固地基土体的方法:它适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。高压喷射注浆法在意大利、日本和联邦德国得到较快的发展,意大利Radio公司还开发了可同时在钻进中检测地层土质、机器控制和自动调节设计浆量并收集反馈信息的机械,国内也很重视并已进行过一些探索性试验。
2.5加筋地基
加筋地基方法在施工过程中将基础地基下一定范围内的软弱土层剔除,然后逐层铺设土工合成材料与砂石等组成的加筋垫层来做地基持力层。土工合成材料作为新型的岩土工程施工材料,是岩土工程应用的合成材料产品类型的统称。当埋设方式和数量满足一定的工程要求时,就可以极大地改善地基承载力。
3软土地基处理的施工与评价要点
3.1施工过程中的要点
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。2)设计方案要经济又要合理切合当地实际情况。3)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。4)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。5)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。
如能树立质量第一的思想,严格将上述几项工作做好,应该说软土路基施工,可以达到安全、优质的目的。
3.2处理方案的评价要点
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问距的袋装砂井(直径7～10cm)或塑料排水板(宽l0mm,厚4.5～6.0)与砂垫层(厚30～80cm)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,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。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)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。
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。
4结束语
对于软土地基处理采用什么方法應根据不同的地质条件、施工条件、土质的物理、力学性能等综合考虑,同时还应考虑其施工的方便性、可行性及经济性。随着科学技术的不断发展,新材料、新工艺的开发,对于软土地基处理的方法会越来越多,越来越经济、方便、有效,将更有利于公路路基的处理,充分发挥出公路的优越性。
参考文献
[1]JTJ017—96.公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].
[2]邓学均.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2004.
[3]罗观云.公路常用软基处理设计[J].山西建筑,2008,34(11):295-296.
[4]苏建林.公路工程施工技术[M].北京:人民交通出版社,2005.
[5]黄兴安等.市政工程质量通病防治手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[6]陈祥义等.公路工程中软土地基处理[J].黑龙江:黑龙江交通科技,1999.
关键词公路;软土地基;施工;处理方法
中图分类号U416.16文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)062-0033-01
1软土地基的特点
软土对公路的危害,引起我国公路部门各级组织的重视,科研、设计、施工等单位全力以赴,协同作战,经过多年努力,已摸索了不少对策,并取得了可喜的成绩。交通部颁布了《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》,使我国公路软基无论在设计方面或施工方面,出现了有章可循的局面。《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》对软土的定义为滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。根据工程实际经验,我们可以得出结论,除了上述特征指标外,还应根据液限指标和稠度等来综合判别确定。软土地基的特点是强度低、固结慢、变形大;在软土地基上修筑高等级公路最突出的问题是稳定与沉降变形。软土地基对道路还有一种影响,即其含水量较大不能达到较好的压实要求和其它技术标准。
2软土地基处理的常用技术
2.1强夯法和强夯置换法
强夯挤密法一般用来加固碎石土、砂土、低饱和度的杂填土、黏性土、湿陷性黄土、素填土等各类地基。对于饱和度较高的黏性土等地基,如有工程经验或试验证明采用强夯法有加固效果的也可采用。通常认为强夯挤密法只适用于塑性指数Ip≤10的土。对于设置有竖向排水系统的软黏土地基,是否适用强夯法处理目前尚有不同看法。对于厚度小于6m的软黏土层采用强夯置换法处理,边夯边填碎石等粗粒形成深度为3m～6m,直径2m左右的碎石桩体与周围土体形成复合地基,也已取得较好的加固效果。强夯造成的振动、噪声等公害也应引起足够的重视。
2.2排水固结法(静力排水固结法)
排水固结法又称预压法,适用于淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和黏性土地基。饱和软黏土在荷载作用下,土的孔隙比减小,孔隙中水逐渐被挤出,当超静孔隙水压力消散,有效应力将会提高,土的强度随之增加。袋装砂井和塑料排水带的长细比大,并且影响得到人们的重视。近些年来非理想性的固结理论及其工程技术已经得到长足的发展,真空一堆联合预压法先后在上海、广州、福州和天津等地得到应用。到目前为止,学术界对真空预压法的有效加因探度看法不一。有的学者认为真正的有效深度在6m以内,有的则认为可达20m,甚至更深。真空预压的有效深度需进一步研究。
2.3深层搅拌法
通过特制机械沿深度将固化剂与地基土强制搅拌就地成桩加周地基的方法是深层搅拌法,当固化剂(水泥或石灰)为粉体时又称为粉体喷射搅拌法。深层搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土和含水量较高的地基及承载力特征值不大于120kPa的黏性土、粉土等软土地基。
2.4高压喷射注浆法
高压喷射注浆法是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深度,以高压喷射流使固化浆液与土体棍合,凝固硬化加固地基土体的方法:它适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。高压喷射注浆法在意大利、日本和联邦德国得到较快的发展,意大利Radio公司还开发了可同时在钻进中检测地层土质、机器控制和自动调节设计浆量并收集反馈信息的机械,国内也很重视并已进行过一些探索性试验。
2.5加筋地基
加筋地基方法在施工过程中将基础地基下一定范围内的软弱土层剔除,然后逐层铺设土工合成材料与砂石等组成的加筋垫层来做地基持力层。土工合成材料作为新型的岩土工程施工材料,是岩土工程应用的合成材料产品类型的统称。当埋设方式和数量满足一定的工程要求时,就可以极大地改善地基承载力。
3软土地基处理的施工与评价要点
3.1施工过程中的要点
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。2)设计方案要经济又要合理切合当地实际情况。3)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。4)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。5)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。
如能树立质量第一的思想,严格将上述几项工作做好,应该说软土路基施工,可以达到安全、优质的目的。
3.2处理方案的评价要点
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问距的袋装砂井(直径7～10cm)或塑料排水板(宽l0mm,厚4.5～6.0)与砂垫层(厚30～80cm)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,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。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)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。
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。
4结束语
对于软土地基处理采用什么方法應根据不同的地质条件、施工条件、土质的物理、力学性能等综合考虑,同时还应考虑其施工的方便性、可行性及经济性。随着科学技术的不断发展,新材料、新工艺的开发,对于软土地基处理的方法会越来越多,越来越经济、方便、有效,将更有利于公路路基的处理,充分发挥出公路的优越性。
参考文献
[1]JTJ017—96.公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].
[2]邓学均.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2004.
[3]罗观云.公路常用软基处理设计[J].山西建筑,2008,34(11):295-296.
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[5]黄兴安等.市政工程质量通病防治手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[6]陈祥义等.公路工程中软土地基处理[J].黑龙江:黑龙江交通科技,1999.