李長杰

摘要:軟土地基的處理是道路設(shè)計經(jīng)常遇到的情況。文章介紹了軟土路基的性質(zhì)及類型,對其施工過程中的要求以及處理方法進行了論述,總結(jié)軟土路基幾種處理方法的優(yōu)點,以解決軟土路基施工困難的問題,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

中圖分類號:U412文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)24-0006-02

我國幅員遼闊,從南到北,由東向西,地質(zhì)構(gòu)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活動的影響,更加劇了工程地質(zhì)的復雜性。因此在公路工程建設(shè)中,會遇到各種類型的地質(zhì)地基情況,在此地質(zhì)地區(qū)路基工程會出現(xiàn)很多問題,軟土路基只是其中一種情況,給公路工程建設(shè)帶來很大困難,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(shè)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(jié)系數(shù)小、固結(jié)時間長、抗剪強度弱、靈敏性強、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質(zhì)相差較大等特點。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行強夯,增加其密實度,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,確定夯點位置及間距。夯擊遍數(shù)為3 遍,從兩側(cè)開始向中部一排接一排進行,每夯點連續(xù)夯擊4 次。夯擊過程中隨時測量夯沉量,當后兩擊平均夯沉量為1～2 cm 時,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。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。對材料的配合比進行標準試驗,確定適合施工需要的各項參數(shù),以便合理指導施工。

備料、攤鋪及拌和,自卸車按規(guī)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(shè)計要求的深度和規(guī)范要求均勻度為止。攤鋪應(yīng)控制厚度,避免破壞下承層,每次的攤鋪寬度應(yīng)與上一次的攤鋪重疊50 cm。

碾壓養(yǎng)生,現(xiàn)場取樣成型試件,滿足要求后,立即進行穩(wěn)壓,然后平地機初平一次,用振動壓路機振壓4 ～6 遍直到達到要求的標準。碾壓成型后的第2天,灑水養(yǎng)生,并控制車輛運行。

(四)袋裝沙井法

袋裝沙井法具有理論成熟,施工簡易,造價低廉,質(zhì)量容易被控制等優(yōu)點。袋裝沙井法是固結(jié)排水法的一種,是在軟弱地基中設(shè)置若干沙井,在沙井上鋪砂墊層,再在砂墊層上鋪設(shè)土工布。通過增加排水措施,縮短排水距離,提高排水速度,從而使地基土的密實度增加,提高其承載能力。土工布的作用是提高其穩(wěn)定性,使之不會沿滑動面滑動。

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(jié)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(jié)劑利用深層攪拌機與地基土在原位進行攪拌,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12米的粉土或是粘性土等。

(二)排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是利用在地基中設(shè)置的排水系統(tǒng),減少周圍地基土中的含水量,提高地基的密實度,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,改變周圍地基土的物理性質(zhì),形成復合地基。此法適用于處理深度不超過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(shè)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整體,徹底改變地基的結(jié)構(gòu)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30米。

三、工程實例

某公路改建工程,樁號為K2+23～K5+73,全長3.5km。水泥混凝土路面,路基寬度23m,雙向4車道,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(wěn)定性影響較大,需進行軟基處理。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(shè)計規(guī)范》(JTGD30-2004),軟土地基處理設(shè)計包括沉降處治設(shè)計和穩(wěn)定處治設(shè)計,穩(wěn)定安全系數(shù)的計算采用固結(jié)有效應(yīng)力法,當不考慮固結(jié)時,穩(wěn)定安全系數(shù)取值不能小于1.2,一般路段容許工后沉降不能超過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(jù)以往經(jīng)驗,參考相關(guān)類似工程,本工程采用袋裝沙井法進行軟基處理。袋裝沙井法具有理論成熟,施工簡易,造價低廉,質(zhì)量容易被控制等優(yōu)點。

K2+34～K3+77段相關(guān)數(shù)據(jù)如下:路堤頂部設(shè)計寬度23.00,路堤設(shè)計高度3.75m,路堤邊坡坡度為1∶1.5,地基土層數(shù)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(shù)法進行沉降計算,e-P曲線法進行主固結(jié)沉降計算,按多層土實際容重進行基底應(yīng)力計算,在計算沉降時,要考慮彌補地基沉降引起的路堤增高。在進行穩(wěn)定計算時,采用固結(jié)有效應(yīng)力法,同時考慮超載和地震力的影響。其中地震烈度為7度,重要系數(shù)為1.0,綜合系數(shù)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,地基的沉降量為0.512m,工后沉降基準期結(jié)束時,地基的沉降量為0.621m。公路竣工后,基準期內(nèi)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(cè)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進行比較,采用袋裝沙井法時,總造價為98.34萬,采用粉噴樁時,總造價為177.65萬。顯然,無論是從地基處理效果還是從造價上比較,袋裝沙井的處理方案都是優(yōu)于粉噴樁處理方案。

四、結(jié)語

通過以上分析,可見軟土路基處理方法有多種,因此在施工中要根據(jù)路基地基的實際情況,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(wěn)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,需進一步探討更完善更好的處理方法。

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