隨著(zhù)高等級公路建設的飛速發(fā)展,設計速度的提高,對線(xiàn)形指標的選用也隨之提高,從而不可避免地帶來(lái)公路路基穿過(guò)軟土地區的情況。在軟土地基上建造建筑物或是進(jìn)行路基施工,都要求對軟土地基進(jìn)行處理。其處理的目的主要是改善地基土的工程性質(zhì),達到滿(mǎn)足建筑物對地基穩定和變形的要求,包括改善地基土的變形特性和滲透性,提高其抗剪強度和抗液化能力,消除其他不利的影響。
一、軟土地基處理
軟土路基處理方法較多,分類(lèi)也各有不同,常用的處理方法主要有:
(一)強夯法
強夯法又名動(dòng)力固結法或動(dòng)力壓實(shí)法。這種方法是反復將重錘(一般為10~40t)提到高處使其自由落下(一般落距為10~40m)夯擊地基,從而使地基的強度提高、壓縮性得到降低的方法。開(kāi)始時(shí)僅用于處理砂土和碎石地基,后來(lái)由于施工方法的改進(jìn)和排水條件的改善,逐步應用到了細粒土地基。強夯法由于具有加固效果好、適用土類(lèi)廣、設備簡(jiǎn)單、施工方便、節省勞力、施工期短、節約材料、施工文明和施工費用低等優(yōu)點(diǎn),很快就傳播到世界各地。
我國在70年代后期開(kāi)始引進(jìn)此項技術(shù),并分別在天津、河北、山西等地進(jìn)行了試驗研究,取得了較好的效果,后來(lái)很快在全國各地推廣開(kāi)來(lái)。80年代中期,我國采用強夯法處理填海地基獲得成功,并在沿海地區進(jìn)行了推廣應用,取得了較好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
強夯法同其他軟土地基處理技術(shù)一樣,也有其一定的適用范圍和特殊要求。從國內外工程實(shí)踐經(jīng)驗看,強夯法加固軟土地基的一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題就是土的粒徑、土層特性及其含水量。
一般認為強夯法目前除了對厚層淤泥質(zhì)和淤泥不適用外,對某些類(lèi)型的軟土強夯效果還是比較好的。從土的性質(zhì)分析,軟土強夯效果決定于地基土的含水量、粒徑級配及孔隙比的大小。此外,軟土的土層性質(zhì)也很重要。采用強夯法處理軟土地基,其加固效果決定于地基土的滲透性,所以必須創(chuàng )造排水通道。
(二)表層處理法
表層排水法:表層排水法是在路基填筑前,在地面開(kāi)挖水溝,以排除地表水,同時(shí)降低地基表層的含水量,確保施工機械的作業(yè)條件,為了使開(kāi)挖水溝在施工中發(fā)揮盲溝作用,常用透水性良好的砂礫回填。
砂墊層法:砂墊層法是在軟土地基頂面鋪設厚度為0.6~1.0m的砂墊層(具體厚度視路堤高度、軟土層厚度及壓縮性而定,太厚施工困難,太薄效果差)作為軟土層固結所需要的上部排水層,以加速沉降的發(fā)展,縮短固結過(guò)程的方法。
(三)拋石擠淤
即在路基底部拋投一定數量的片石,將淤泥擠出基底范圍,以提高地基的強度。這種方法施工簡(jiǎn)單、迅速、方便。主要適用于常年積水的洼地,排水困難,泥炭呈流動(dòng)狀態(tài),厚度較薄,表層無(wú)硬殼,片石能沉達底部的泥沼或厚度為3~4m的軟土。
二、案例分析
(一)工程概況
某公路工程為一級公路,路基寬度為22.5m,全長(cháng)11.834km,雙向四車(chē)道,計算行車(chē)速度100km/h,荷載等級為汽車(chē)-超20級,掛車(chē)-120.地貌路線(xiàn)所經(jīng)地段地勢低洼平緩,大部分為池塘,屬濱海沖積平原。本區為暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區,主要特征為一年四季分明,冬冷夏熱溫差大。
地下水為第四系孔隙潛水,主要靠地表水補給。水位埋深較淺,地下水及地表水對混凝土具有結晶類(lèi)及結晶分解復合類(lèi)強腐蝕。
(二)公路軟基處理施工工藝
對于淤泥層厚度較小的路段:施工準備→測量放樣→排水→清淤→鋪筑第一層土工格柵→山皮土填筑→鋪筑第二層土工格柵→填筑第一層改良土→鋪筑第三層土工格柵→填筑第二層改良土。
對于鹽池,池中淤泥較厚,且水位較高路段:施工準備→測量放樣→拋石擠淤→碾壓→鋪筑土工格柵→填改良土→碾壓→檢查驗收。
(三)公路軟基處理施工組織設計
因本施工路段經(jīng)過(guò)水塘地段,我部擬按設計要求采用排水、清淤、片石填筑、換填改良土、鋪設經(jīng)編土工格柵等方法進(jìn)行軟土路基處理工作。
1.排水清淤。積水較少地段直接采取抽水措施將積水抽排干凈,待水抽干后,用挖掘機配合濕地推土機清除底部淤泥,清至出現原狀土為止。淤泥清除后放至指定地點(diǎn),清淤經(jīng)監理工程師驗收后,按設計規定材料進(jìn)行回填。
清淤完成后及時(shí)恢復中線(xiàn),用白灰彈出片石填筑的內外邊線(xiàn),經(jīng)監理工程師同意后,方可進(jìn)行片石填筑。
2.片石填筑。材料:片石抗壓強度不應低于30MPa,片石中部厚度不應小于15cm.試驗段:正式施工前,在現場(chǎng)選取200m路段作為試驗段先行施工,以檢驗施工方法及工藝流程、施工機械的配置組合、石料回填時(shí)機及厚度、碾壓遍數等技術(shù)指標。施工完畢報監理批準后,再依照試驗段經(jīng)驗展開(kāi)大面積施工。
片石填筑的方法:填筑前先測量,用白灰彈出內外邊線(xiàn),在施工中嚴格控制碎石嵌擠的施工厚度和平整度,采用震動(dòng)壓路機和三輪壓路機碾壓,確保壓實(shí)度。
。1)片石用自卸汽車(chē)運至施工地點(diǎn)。采用推土機推平,平地機精平,確保厚度和平整度,采用震動(dòng)壓路機和三輪壓路機碾壓,確保壓實(shí)度。片石填寬要超出設計寬度30cm以上,為下步工序做好準備;
。2)分層填筑時(shí),按水平分層,先低后高,根據現場(chǎng)情況先中央后兩側式卸料,并用推土機推平,碾壓層厚度控制在50cm;
。3)片石頂部在碾壓時(shí)應采用碎石屑等細料進(jìn)行找平然后以50T以上(激振力+自重)的重型壓路機進(jìn)行碾壓,至輪跡小于8mm為止,其上填筑路基土。片石彎沉檢驗待改良土第一步完成后進(jìn)行;
。4)片石填筑后及時(shí)進(jìn)行削坡(改良土及石灰土填筑完畢后也及時(shí)削坡)。
3.換填改良土。改良土擬采用集中場(chǎng)拌,用穩定土拌和機拌和。
材料:石灰;土;改良土檢測。強度試驗。
正式施工前,在現場(chǎng)選取200m路段作為試驗段先行施工,以檢驗施工方法及工藝流程、施工機械的配置組合、上料方法及數量控制、松鋪系數等技術(shù)指標。施工完畢報監理批準后,再依照試驗段經(jīng)驗展開(kāi)大面積施工。
路基填筑時(shí)原則上采用分層攤鋪(但可考慮經(jīng)監理批準的其他方法)、壓實(shí),如含水量過(guò)大,采用翻曬法,再用推土機粗平、平地機細平;含水量過(guò)小,則應先加水悶土,再運輸、攤鋪、找平?傊蛊溥_到最佳含水量±2%以?xún)鹊囊,再碾壓成活?span lang="EN-US">
攤鋪時(shí)超過(guò)每層路堤的設計寬度30cm,壓實(shí)寬度不小于設計寬度,壓實(shí)厚度按規范要求控制在:90區20±2cm,93區20±2cm,95區20±1cm的范圍內,連接構造物路堤處加強碾壓。
(四)公路軟基處理監測技術(shù)
軟土地基路堤設計與施工所需要的一些重要參數及測試方法如下:
1.地表和土體的豎向位移。地表的豎向位移采用沉降板觀(guān)測,對于成層軟土應采用分層沉降標進(jìn)行土體豎向變形觀(guān)測。
2.土的側向位移。地表的側向位移可用設在坡角的邊樁進(jìn)行觀(guān)測,上體內部的側向位移觀(guān)測應采用測斜儀。土體側向變形是控制路堤填筑速率的重要參數。
(五)公路軟基處理質(zhì)檢
在設計中雖然采用了合理的地基處理方案,但由于施工管理不善,造成地基處理失敗或未達到預期效果的工程也不少見(jiàn),因此,軟基處理施工必須確保施工質(zhì)量,科學(xué)地做好施工組織設計,加強工地技術(shù)管理,嚴格按照有關(guān)操作規程實(shí)施,認真做好工程質(zhì)量檢查和驗收工作。
三、結語(yǔ)
軟土地基的處理質(zhì)量直接影響到路基的基礎承載力,也是保證道路建成后安全、高效運營(yíng)的關(guān)鍵。軟基處理在道路工程中比較常見(jiàn),軟基處理方法也很多,并且對其它的軟基處理方法在理論上也做了一定的學(xué)習,為將來(lái)的施工實(shí)踐打下了堅實(shí)的理論基礎。
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