摘要:軟土地基是一種不良地基,在其上進(jìn)行公路工程的建設(shè),需要采取一定的措施進(jìn)行處理,才能滿足承載力的需求。本文就路基工程中軟土地基的處理方法作了一定的分析和探討,以供參考。
關(guān)鍵詞:軟土地基;路基工程;加固
隨著社會和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,高速公路在地區(qū)建設(shè)中的作用越來越重要。同時,公路工程的發(fā)展對地基的承載能力要求也越來越高,天然的軟土地基遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其對地基承載力的要求。若對軟土地基處理不當(dāng),往往會導(dǎo)致路基失穩(wěn)或過量沉降,直接影響到工程質(zhì)量投資和進(jìn)度,因此,采取一定的技術(shù)措施對軟土地基進(jìn)行處理是非常重要的問題。
1 軟土地基加固處理的必要性
軟弱土一般是指抗剪強(qiáng)度低,壓縮性高,滲透性較小的土。主要包括尚未固結(jié)的沖填土、雜填土、素填土、淤泥以及淤泥質(zhì)土等。地基主要受力層是由軟弱土所組成的,稱為軟弱地基軟土地基的承載能力很低,一般不超過50KN/m2。由于軟弱土壓縮性高、透水性差,在建筑物或構(gòu)筑物荷載作用下會產(chǎn)生很大的沉降和沉降差,而且沉降的延續(xù)時間長,很可能影響建筑物或構(gòu)筑物的正常使用。另外,由于其強(qiáng)度低,地基承載力和穩(wěn)定性往往不能滿足工程要求。因此,這種地基通常需要采取處理措施。
2 常用的軟土地基處理方法
軟土地基的處理方法很多,在路基工程實(shí)踐中常用的方法主要有:換填法、排水固結(jié)法和振動擠密法。其特點(diǎn)是技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)適用、施工容易、效果顯著且不受時空限制,故得到推廣應(yīng)用。
2.1換填法(換土墊層法)
換填法是將基礎(chǔ)底面以下處理范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖去,然后分層換填強(qiáng)度較高的砂、碎石、素土、灰土、粉質(zhì)黏土、粉煤灰、礦渣及其他性能穩(wěn)定和無侵蝕性的材料,并碾壓、夯實(shí)至要求的密實(shí)度為止。此法的處理深度通??刂圃?m以內(nèi)較為經(jīng)濟(jì)合理。換填材料可用中(粗)砂,級配良好的砂石、灰土、素土、石屑或煤渣等。換填法的作用,是提高持力層的承載力,改善土的壓縮性,減小地基變形。當(dāng)軟弱土較薄時,可全部挖去;當(dāng)軟弱土較厚時,可部分挖去。填土可采用砂、碎石、素土等?,F(xiàn)行的設(shè)計(jì)思路是將換填墊層作為基礎(chǔ)的持力層,利用基底附加應(yīng)力在換填墊層中向下擴(kuò)散時應(yīng)力不斷減小的特點(diǎn),選擇合適的墊層厚度,以達(dá)到軟弱下臥層頂面所受的壓應(yīng)力不大于其容許應(yīng)力的目的。
當(dāng)路堤高度小于極限高度的2倍、軟土層較薄、填筑材料比較困難或雨季施工時,采用砂礫墊層。在填土與基底之間設(shè)一排水面,從而使地基在受到填土荷載后迅速地將地基土中的孔隙水排出,加快固結(jié)速度,提高地基的承載力,減少沉降,防止地基局部剪切變形。當(dāng)軟土厚度不大于2m時,利用滲水性材料砂礫或碎石進(jìn)行置換填土,可以降低壓縮性、提高承載力、提高抗剪強(qiáng)度、減少沉降量、改善動力特性、加速土層的排水固結(jié)、提高路基強(qiáng)度的目的。這種方法施工工藝較簡單但費(fèi)用較高。除此之外,拋石擠淤法也是常用的方法。
2.2排水固結(jié)法
排水固結(jié)法是在天然軟土地基表層設(shè)置砂墊層等水平向排水體,在地基中設(shè)置砂井等豎向排水體,然后加載預(yù)壓,使土體的孔隙水排出,逐漸固結(jié),地基發(fā)生沉降,同時地基強(qiáng)度逐步提高的方法。適用于處理各類淤泥、淤泥質(zhì)粘土及沖填等飽和粘性土地基。主要加固方法有堆載預(yù)壓法、砂井法、袋裝砂井、真空預(yù)壓法、電滲排水法、降低地下水位法、塑料排水板法。排水固結(jié)法具有節(jié)省土方、少占農(nóng)田、經(jīng)濟(jì)有效等特點(diǎn),可用于加固軟弱地基,特別適用于路堤高度大于極限高度或農(nóng)田地段和填料來源困難的情況。在天然土層的水平排水性能較垂直向?yàn)楹?,或軟土存在有連續(xù)薄砂層時,采用此法較好。
2.3 深層密實(shí)法
深層密實(shí)法是指采用爆破、夯擊、擠壓和振動等方法,對松軟地基土進(jìn)行振密和擠密。它與淺層加固(如機(jī)械碾壓和重錘夯實(shí)等)方法的不同點(diǎn),不但在于其所用的施工機(jī)具不同,更為重要的是它可使地基土在較大深度范圍內(nèi)得以密實(shí)。深層密實(shí)法也是當(dāng)代地基處理工程的重大發(fā)展之一。深層密實(shí)法適用于軟土厚度3m的中厚軟土的加固,適用于分布面積較大的軟土地基加固處理方法,其加固深度可達(dá)到30m。通過振動、擠壓使地基中土體密實(shí)、固結(jié)并利用加入的具有高抗剪強(qiáng)度的樁體材料置換部分軟弱土體中的三相:氣相、液相與固相部分形成復(fù)合地基達(dá)到提高抗剪強(qiáng)度的目的。
2.4化學(xué)加固法
化學(xué)加固法是利用某些化學(xué)溶液注入地基土中,通過化學(xué)反應(yīng)生成膠凝物質(zhì)或使土顆粒表面活化,在接觸處膠結(jié)固化,以增強(qiáng)土顆粒間的連結(jié),提高土體的力學(xué)強(qiáng)度的方法。適用于處理砂土、粉土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粘土和一般人工填土,也可以在處理裂隙巖體及已有構(gòu)筑物地基加強(qiáng)中。常用的加固方法有硅化加固法、堿液加固法、電化學(xué)加固法和高分子化學(xué)加固法。
2.5加筋路基法
對于沉降量不大的路堤,高路堤填土適當(dāng)采用土工布墊隔,限制了軟基和路基的側(cè)向位移,增加了側(cè)向約束,從而降低應(yīng)力水平,加強(qiáng)了路基剛度與穩(wěn)定性,提高了路基的水平橫向排水,使荷載均布。采用土工布覆蓋攤鋪,既提高路基剛度,也使邊坡受到維護(hù),有利于排水,增加地基穩(wěn)定性。
2.6反壓護(hù)道及側(cè)向約束法
(1)反壓護(hù)道法
反壓護(hù)道是在路堤兩側(cè)填筑一定寬度的護(hù)道,使路堤下的淤泥或泥炭向兩側(cè)隆起的趨勢得到平衡,以提高路堤在施工中的滑動破壞安全系數(shù),達(dá)到路堤穩(wěn)定的目的。反壓護(hù)道法加固路基的特點(diǎn)是不需要特殊的機(jī)具設(shè)備和材料,施工簡易,但占地較多、土量較大,后期沉降大,養(yǎng)護(hù)工作量大。一般適用于非耕作區(qū)、取土方便地區(qū)的軟土處理,對泥沼不宜采用。反壓護(hù)道在施工時,一般應(yīng)先填包括反壓護(hù)道在內(nèi)的砂墊層及路堤,最后填筑主路堤。同時在填筑中應(yīng)避免過高堆填,而應(yīng)分層鋪筑,充分壓實(shí),并應(yīng)有一定橫坡度,以利于排水:兩則反壓護(hù)道應(yīng)與主路堤同時填筑,特別是反壓護(hù)道的填筑速度不得低于主路堤。
(2)側(cè)向約束
側(cè)向約束法是在路堤兩側(cè)坡腳附近打入鋼筋混凝土樁或者設(shè)置毛石齒墻等,可限制基底軟土的擠動,從而保持基底的穩(wěn)定 地基在施行側(cè)向約束后,路堤的填筑速度可不加控制,較反壓護(hù)道節(jié)省土方和耕地,但需耗費(fèi)一定數(shù)量的鋼筋、水泥、木材等,成本較高。
除了上述這些方法之外,軟土地基的處理方法還有水泥土攪拌法、強(qiáng)夯法、砂石樁法等多種方法。在確定地基處理方法時,還要注意節(jié)約能源、注意環(huán)境保護(hù),避免因?yàn)榈鼗幚韺Φ孛嫠偷叵滤a(chǎn)生污染,避免振動噪音對周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響等。
3 總結(jié)
軟土地基處理的方法雖然很多,但都有各自的特點(diǎn)和適用范圍,在實(shí)際工程運(yùn)用中應(yīng)根據(jù)具體的地質(zhì)條件等因素選用合適的處理方法或合理的組合,按照施工工藝流程對軟土地基進(jìn)行處理,以滿足地基承載力的要求,保證工程安全。