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山東茂隆新材料科技有限公司 2020-11-17 3708
摘要:軟土地基的處理是道路設計經常遇到的情況。文章介紹了軟土路基的性質及類型,對其施工過程中的要求以及處理方法進行了論述,總結軟土路基幾種處理方法的優點,以解決軟土路基施工困難的問題,提高軟土地基的質量。
關鍵詞:公路,軟土地基;處理技術;質量控制
我國幅員遼闊,從南到北,由東向西,地質構造復雜多變,加之受到所處自然地理環境和氣候多變等因素及人類活動的影響,更加劇了工程地質的復雜性。因此在公路工程建設中,會遇到各種類型的地質地基情況,在此地質地區路基工程會出現很多問題,軟土路基只是其中一種情況,給公路工程建設帶來很大困難,為了解決軟土路基對施工的影響,必須對軟土路基性質、處理方法加以了解。
軟土地基的處理是道路設計經常遇到的情況。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相差較大等特點。主要包括沖填土,雜填土,淤泥質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。夯擊遍數為3遍,從兩側開始向中部一排接一排進行,每夯點連續夯擊4次。夯擊過程中隨時測量夯沉量,當后兩擊平均夯沉量為1~2cm 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,以便合理指導施工。
備料、攤鋪及拌和,自卸車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
碾壓養生,現場取樣成型試件,滿足要求后,立即進行穩壓,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,質量容易被控制等優點。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結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)排水固結法
排水固結法是利用在地基中設置的排水系統,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,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,需進行軟基處理。K2+34~K3+77段
玻纖土工格柵是一種用于路面增強、老路補強,加固路基及軟土基的優良土工合成材料。玻纖土工格柵高強無堿玻璃纖維通過國際先進的經編工藝制成網狀基材,經表面涂覆處理而制成的半剛性制品。具有經、緯雙向很高的抗拉強度和較低的延伸率,并具有耐高溫、耐低寒、抗老化、耐腐蝕等優良性能,廣泛應用于瀝青路面、水泥路面及路基的增強和鐵路路基、堤壩護坡、機場跑道、防沙治沙等工程項目。
的地基,為由淤泥質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,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0.3m。具體對于本工程,大部分的路段地基為淤泥質亞粘土,路堤填土高度均不大于5.5m,軟弱土層厚,土質較弱,沉降較大。根據以往經驗,參考相關類似工程,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,質量容易被控制等優點。K2+34~K3+77段相關數據如下: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。采用經驗系數法進行沉降計算,e-P曲線法進行主固結沉降計算,按多層土實際容重進行基底應力計算,在計算沉降時,要考慮彌補地基沉降引起的路堤增高。在進行穩定計算時,采用固結有效應力法,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,地基的沉降量為0.512m,工后沉降基準期結束時,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于粉噴樁處理方案。
四、結語
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,取得良好的經濟效益。總之,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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