所屬欄目:交通運輸論文 發布日期:2013-02-22 09:01 熱度:
摘 要:公路施工質量的好壞直接影響到公路的質量和壽命。現如今,隨著公路建設的飛速發展以及鋪蓋范圍之廣,不可避免地帶來公路路基穿過軟土地區的情況。在軟土地基上建造建筑物或是進行路基施工,都要求對軟土地基進行處理。
關鍵詞: 公路施工, 軟土地基,處理技術
路基是公路的重要組成部分,是按照路線位置和一定技術要求修筑的帶狀構造物,承受由路面傳來的荷載,應有足夠的強度、穩定性和耐久性。由于公路地質形成的特殊性,沿線路基下經常存在深厚的軟土層,在該軟土地基上修建道路時,有可能因地基沉降或差異沉降過大而影響道路的正常使用功能。
一、軟土路基處理原理
土體屬于分散介質,土體的強度由土粒之間的連接強度所決定。土體是由不同尺寸和不同成份的土粒組成的多相分散體系。土粒之間的粘聚力和土粒之間的內摩阻力對于土體強度起著決定性作用。
一般情況下,土中礦物都具有不同程度的親水性,水的浸入使土體與水發生強烈的相互作用,致使土粒周圍的結合水膜加厚,特別是擴散層松弛結構水的增多而引起土體的膨脹。水的存在又起到潤滑作用,降低了土粒之間的內摩阻力。大量水浸入土體使土體離散,形成濕坍和水化現象,降低了土體的穩定性。影響土體穩定性的因素較多,主要有分散度、土的成分、土中天然膠質的性質以及土體的密實性。土體的密實度越大,則孔隙率越小,水不易浸入土體,因而水穩定性較好。
從土體的特性可知,含水量和密實度對于土體的強度、穩定性影響較大,也是加固處理的關鍵。加固土的方法有多種,按其技術措施可分為:物理方法、機械方法、外加劑法、 熱處理等。加固土時所出現的各種作用過程是非常復雜的,視土的性質和結合料的種類不同而異,大體概括為化學過程、物理化學過程、物理力學過程三種情形。
二、 軟土地基處理措施
地基中常見的軟土,一般是指處于軟朔或者流朔狀態下的粘性土。其特點是天然含水量大、壓縮系數高、強度低、孔隙比大,并具有蠕變性、觸變性等特殊的工程地質性質,工程地質條件較差。選用軟土作為路基應用,必須提出切實可行的技術措施。軟土在我國的分布非常廣泛,它具有強度低、壓縮性高的特點,如何處理軟土路基施工質量問題成為公路路基施工中一大技術難題。
(一)軟土路基處理方法較多,分類也各有不同,常用的處理方法主要有:
1、強夯法
強夯法又名動力固結法或動力壓實法。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。開始時僅用于處理砂土和碎石地基,后來由于施工方法的改進和排水條件的改善,逐步應用到了細粒土地基。強夯法由于具有加固效果好、適用土類廣、設備簡單、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點,很快就傳播到世界各地。
從國內外工程實踐經驗看,強夯法加固軟土地基的一個關鍵性問題就是土的粒徑、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和淤泥不適用外,對某些類型的軟土強夯效果還是比較好的。從土的性質分析,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,所以必須創造排水通道。
2、拋石擠淤
使用易風化石料擠淤,片石大小隨泥炭稠度而定,對于容易流動的泥炭或淤泥,片石宜小些,但不宜小于30cm,且小于30cm粒徑含量不得超過 20%。當軟土地層平坦時,應沿路中線向前拋填,再漸次向兩側擴展。當軟土地層橫坡陡于1:10 時,應自高側向低側拋投, 并在低側部多拋投,使低側邊部約有2cm的平臺頂面。片石拋出軟土面后,應該用較小石頭填塞墊平,用重型機械碾壓緊密,然后在其上設反慮層,再行填土。當軟土層不是很深, 而且地質條件不是很差可以采用這種方法。
3、綁鋪竹筏
用綁鋪竹筏的辦法提高路基的強度,在軟土路基施工中,可在路槽底面以下80cm 深度位置處,在整幅路基上用鉛絲、木楔等將整排的竹筏固定于該平面位置上,而后在整排竹筏之上按規范要求制作路基。 用竹筏法處理軟土路基的竹筏可以有效地阻隔毛細水侵入路基,使路基免于凍脹病害的發生。這種方法操作簡便,施工質量容易控制。在道路使用壽命期內“路損而竹不腐”。
4、表層處理法
表層排水法:表層排水法是在路基填筑前,在地面開挖水溝,以排除地表水,同時降低地基表層的含水量, 確保施工機械的作業條件,為了使開挖水溝在施工中發揮盲溝作用, 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,以加速沉降的發展,縮短固結過程的方法。
5、吹填砂路堤
在沖刷較小的軟弱地基土上,修筑中小橋或一般構造物時,如地基承載力不夠或沉降較大, 較經濟、簡便的處理方法就是運用墊層法進行淺層處理。當軟弱土層不超過30cm且接近地面,可將它全部挖除;如軟弱土層較厚,可將基底下一定范圍內軟土挖去,用強度較高、穩定性較好的土,如中砂、粗砂、砂礫等換填并分層壓實。這樣,基底以下地基便由砂墊層及層底部下臥層來滿足承載力的要求,從而達到加固地基的目的。
墊層施工應嚴格控制墊層材料的顆粒成分和質量。在地下水位高于基坑底面時,應采取排水或降低水位的措施。施工時應嚴格保證墊層材料的密實度,選擇合格的鋪壓厚度,確定最優含水量。壓密可采用碾壓、振動壓實、水撼法、重錘實等方法。 要求分層壓密達到90%以上。
在基坑挖好經檢驗后,應迅速鋪壓墊層材料,避免坑底暴露過久,或被踐踏、浸水使得土結構遭到破壞,強度降低。 砂礫 墊 層的質量檢驗,可選用環刀取樣法或貫入法進行,采用應達到的干容重和貫入度作為控制指標。墊層材料除前述砂、砂礫外,也可考慮石灰土、二灰土等,可根據具體情況因地制宜、就地取材選擇,并正確選用有關設計參數。
(二)公路軟基處理注意事項
1、軟土路基的排水設計
保證路基具有水溫穩定性,是滿足路基基本要求之一。為防止行車荷載和自然因素水溫 的反復作用產生過量的變形,產生裂縫破壞,需對軟土路基進行排水設計。先將數根長7m~9m、寬10cm 隔毛細水侵入路基,根據軟土路基深淺定的雙向槽型塑料排水板插入軟土路基中,然后鋪入卵石、天然砂礫,利用“塑料排水插板”的毛吸原理,將軟土路基中的水擠壓排出,達到施工規范標準。這種施工方法簡便, 具有耗材少、工效高、進度快、質量好、安全可靠等特點。
2、設置排水盲溝處理軟土路基
在下穿式道鐵立交橋引道最低點處,用在縱橫向增設排水盲溝的辦法處理排水,使路基中的水分有組織排走。盲溝的截面尺寸為10cm×10cm,盲溝內用4~6cm碎石骨料充填,保證盲溝內有足夠的空隙率,盲溝頂面用竹筏鋪蓋,然后按規范要求做基層和面層。用這種辦法在寧城道鐵立交橋引道路面施工中得到成功應用。
(三)公路軟基處理質檢與監測
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測,對于成層軟土應采用分層沉降標進行土體豎向變形觀測。
2、土的側向位移:土體側向變形是控制路堤填筑速率的重要參數。地表的側向位移可用設在坡角的邊樁進行觀測,上體內部的側向位移觀測應采用測斜儀。
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,因此,軟基處理施工必須確保施工質量,科學地做好施工組織設計,加強工地技術管理,嚴格按照有關操作規程實施,認真做好工程質量檢查和驗收工作。
三、結語
總之,軟土地基的處理質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、 高效運營的關鍵。對于軟土地基處理采用什么方法應根據不同的地質條件、施工條件、物理、力學性能等綜合考慮,同時還應考慮其施工的方便性、可行性及經濟性。因地制宜,結合工程的實際情況,標本兼治,徹底處理軟土路基,消除隱患,確保路基質量。
參考文獻
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[2]李彰明.軟土地基加固的理論、 設計與施工[M]。北京: 中國電力出版社, 2006
文章標題:淺議公路施工中軟土地基的處理技術
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