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2010-04-22 14:08 李長(cháng)杰 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
摘要:軟土地基的處理是道路設計經(jīng)常遇到的情況。文章介紹了軟土路基的性質(zhì)及類(lèi)型,對其施工過(guò)程中的要求以及處理方法進(jìn)行了論述,總結軟土路基幾種處理方法的優(yōu)點(diǎn),以解決軟土路基施工困難的問(wèn)題,提高軟土地基的質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:公路,軟土地基;處理技術(shù);質(zhì)量控制
我國幅員遼闊,從南到北,由東向西,地質(zhì)構造復雜多變,加之受到所處自然地理環(huán)境和氣候多變等因素及人類(lèi)活動(dòng)的影響,更加劇了工程地質(zhì)的復雜性。因此在公路工程建設中,會(huì )遇到各種類(lèi)型的地質(zhì)地基情況,在此地質(zhì)地區路基工程會(huì )出現很多問(wèn)題,軟土路基只是其中一種情況,給公路工程建設帶來(lái)很大困難,為了解決軟土路基對施工的影響,必須對軟土路基性質(zhì)、處理方法加以了解。
軟土地基的處理是道路設計經(jīng)常遇到的情況。軟土是指湖沼、濱海、谷地、濕地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。具有孔隙比大、含水量高、壓縮性強、固結系數小、固結時(shí)間長(cháng)、抗剪強度弱、靈敏性強、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點(diǎn)。主要包括沖填土,雜填土,淤泥質(zhì)土以及其他高壓縮性土等。
一、軟土路基淺層處理方法
軟土地基淺層處理的方法主要包括加筋土法,強夯法,換填法和拋石擠淤法等(淺層處理是指對路床處理深度不超過(guò)5米)。
(一)加筋土法
加筋土法是將土工織物或是土工柵格等植入地基土中,兩者形成一個(gè)整體,增大壓力擴散角,從而提高地基的承載能力,減少其沉降。加筋土法一般適用于由回填土形成的路堤,適用于軟土,沙土和粘性土等。
(二)強夯法
強夯法是利用重物對軟弱地基進(jìn)行強夯,增加其密實(shí)度,從而提高路基地基承載能力和減少沉降,一般適用于地基處理深度不超過(guò)3米的低飽和度粉土,粘性土,濕陷性黃土,素填土和雜填土等。
施工前,對重夯地段測量放樣,確定夯點(diǎn)位置及間距。夯擊遍數為3遍,從兩側開(kāi)始向中部一排接一排進(jìn)行,每夯點(diǎn)連續夯擊4次。夯擊過(guò)程中隨時(shí)測量夯沉量,當后兩擊平均夯沉量為1~2cm 時(shí),即可終止夯擊。
(三)換填法
換填法是將軟弱土層清除并清底,然后回填砂碎石并壓實(shí)。一般適用于淤泥質(zhì)土和黃土和人工回填土,適用深度不超過(guò)5米。
測量放樣,挖除路基坡腳全部軟弱土、凍脹土。對材料的配合比進(jìn)行標準試驗,確定適合施工需要的各項參數,以便合理指導施工。
備料、攤鋪及拌和,自卸車(chē)按規定計量將砂礫運至施工路段,確保配料的均勻性及準確性,然后用平地機攤鋪,直到達到設計要求的深度和規范要求均勻度為止。攤鋪應控制厚度,避免破壞下承層,每次的攤鋪寬度應與上一次的攤鋪重疊50cm。
碾壓養生,現場(chǎng)取樣成型試件,滿(mǎn)足要求后,立即進(jìn)行穩壓,然后平地機初平一次,用振動(dòng)壓路機振壓4~6遍直到達到要求的標準。碾壓成型后的第2天,灑水養生,并控制車(chē)輛運行。
(四)袋裝沙井法
袋裝沙井法具有理論成熟,施工簡(jiǎn)易,造價(jià)低廉,質(zhì)量容易被控制等優(yōu)點(diǎn)。袋裝沙井法是固結排水法的一種,是在軟弱地基中設置若干沙井,在沙井上鋪砂墊層,再在砂墊層上鋪設土工布。通過(guò)增加排水措施,縮短排水距離,提高排水速度,從而使地基土的密實(shí)度增加,提高其承載能力。土工布的作用是提高其穩定性,使之不會(huì )沿滑動(dòng)面滑動(dòng)。
二、軟土地基深層處理方法
軟土地基深層處理的方法主要是深層攪拌法、排水固結法、石灰樁法、復合地基法和高壓噴射注漿法等(深層處理是指對路床處理深度超過(guò)5米)。
(一)深層攪拌法
深層攪拌法是將水泥或是其他減水聯(lián)結劑利用深層攪拌機與地基土在原位進(jìn)行攪拌,使之成為復合地基,提高整體的承載能力。此法一般適用于不超過(guò)12米的粉土或是粘性土等。
(二)排水固結法
排水固結法是利用在地基中設置的排水系統,減少周?chē)鼗林械暮,提高地基的密?shí)度,增強抗剪能力,適用于厚度較大的飽和土地基或是沖填土地基。
(三)石灰樁法
石灰樁法是在地基土中,利用人工或是機械成孔,將石灰回填路基中,由于石灰的吸水性以及離子交換作用,改變周?chē)鼗恋奈锢硇再|(zhì),形成復合地基。此法適用于處理深度不超過(guò)12米的軟弱粘性土和雜填土。
(四)高壓噴射注漿法
高壓噴射注漿法是利用鉆機將帶有噴嘴的注漿管鉆至設計的土層深度,然后高壓噴漿,使混凝土砂漿與土體形成一個(gè)整體,徹底改變地基的結構組成,提高地基的承載能力,減少其沉降。此法適用于軟弱地基深度較大的地基,可以超過(guò)30米。
三、工程實(shí)例
某公路改建工程,樁號為K2+23~K5+73,全長(cháng)3.5km。水泥混凝土路面,路基寬度23m,雙向4車(chē)道,荷載等級為公路一級。此次改建工程的地基由于軟弱土厚度較大,土質(zhì)軟弱,埋深淺,承載能力和抗剪能力相對薄弱,容易觸變,對上面公路的沉降及穩定性影響較大,需進(jìn)行軟基處理。K2+34~K3+77段的地基,為由淤泥質(zhì)亞粘土組成的軟土段,埋深2~5m,軟土層厚6~10m。參考《公路路基設計規范》(JTGD30-2004),軟土地基處理設計包括沉降處治設計和穩定處治設計,穩定安全系數的計算采用固結有效應力法,當不考慮固結時(shí),穩定安全系數取值不能小于1.2,一般路段容許工后沉降不能超過(guò)0.3m。具體對于本工程,大部分的路段地基為淤泥質(zhì)亞粘土,路堤填土高度均不大于5.5m,軟弱土層厚,土質(zhì)較弱,沉降較大。根據以往經(jīng)驗,參考相關(guān)類(lèi)似工程,本工程采用袋裝沙井法進(jìn)行軟基處理。袋裝沙井法具有理論成熟,施工簡(jiǎn)易,造價(jià)低廉,質(zhì)量容易被控制等優(yōu)點(diǎn)。
K2+34~K3+77段相關(guān)數據如下:路堤頂部設計寬度23.00,路堤設計高度3.75m,路堤邊坡坡度為1:1.5,地基土層數為3層,砂墊層厚度為0.4m,豎向排水體半徑0.035m,間距1米,豎向排水體的長(cháng)度為11m。工后沉降基準期為334天,其中路基施工期為183天,路基預壓期為122天。采用經(jīng)驗系數法進(jìn)行沉降計算,e-P曲線(xiàn)法進(jìn)行主固結沉降計算,按多層土實(shí)際容重進(jìn)行基底應力計算,在計算沉降時(shí),要考慮彌補地基沉降引起的路堤增高。在進(jìn)行穩定計算時(shí),采用固結有效應力法,同時(shí)考慮超載和地震力的影響。其中地震烈度為7度,重要系數為1.0,綜合系數為0.25。
沉降計算部分:考慮地基沉降的影響,路堤的計算高度為4.021m,公路竣工時(shí),地基的沉降量為0.512m,工后沉降基準期結束時(shí),地基的沉降量為0.621m。公路竣工后,基準期內的殘余沉降為0.101m。故總的沉降為1.2×0.723=0.868m。
如若采用粉噴樁進(jìn)行軟基加固,擬采用直徑為0.5m的粉噴樁,樁距1.2m,梅花形布置。
單樁承載力計算:混凝土單樁承載力取分別按樁材強度和樁側摩阻力計算的較小者。
雖然兩種方案,都可以達到提高地基土的承載力,減小沉降的要求,但是對這兩者的造價(jià)進(jìn)行比較,采用袋裝沙井法時(shí),總造價(jià)為98.34萬(wàn),采用粉噴樁時(shí),總造價(jià)為177.65萬(wàn)。顯然,無(wú)論是從地基處理效果還是從造價(jià)上比較,袋裝沙井的處理方案都是優(yōu)于粉噴樁處理方案。
四、結語(yǔ)
通過(guò)以上分析,可見(jiàn)軟土路基處理方法有多種,因此在施工中要根據路基地基的實(shí)際情況,選擇合理的處理方法,不僅提高軟土路基的質(zhì)量,增加承載力和穩定性,還可以加快施工工期,取得良好的經(jīng)濟效益?傊,軟土路基處理因素復雜,需進(jìn)一步探討更完善更好的處理方法。
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