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        公路施工中的軟土地基處理方法

        2015-01-02 00:36:27曹春山樊友麗王存良
        西部資源 2015年6期
        關(guān)鍵詞:墊層軟土碎石

        曹春山 樊友麗 王存良

        內(nèi)蒙古自治區(qū)第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘查院 鄂爾多斯 017000

        公路施工中的軟土地基處理方法

        曹春山 樊友麗 王存良

        內(nèi)蒙古自治區(qū)第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘查院 鄂爾多斯 017000

        軟土地基處理已成為影響我國高速公路建設(shè)的關(guān)鍵問題之一。本文通過對比公路工程施工中軟土地基的分析,論證并闡述了軟土地基的處理原則和常用的施工方法。

        軟土地基;原則;施工方法

        我國自1984年開始興建高速公路以來,公路事業(yè)得到了長足發(fā)展,高速公路通車?yán)锍态F(xiàn)居世界第三位。但由于我國高速公路建設(shè)極不平衡,絕大部分建于東部諸省,而位于東部沿海地區(qū)的軟土地基處理問題已成為影響該區(qū)高速公路建設(shè)的關(guān)鍵問題之一。

        軟土地基指的是主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、水下沉積的飽和軟黏土為主組成的地基,其具有較高的含水量、大的空隙比、透水性差、壓縮性高、強度低等特點,其含水量一般在34%~72%之間,孔隙比在1.0~1.9之間,飽和度一般大于95%,液限一般為35~60,塑性指數(shù)為13~30,天然容重約為15~19kN/m3,壓縮系數(shù)為大于0.5~1.0MPa-1,滲透系數(shù)為10-8~10-4cm/s,靈敏度為4~8,其快剪粘聚力在10kPa左右,快剪內(nèi)摩擦角在0°~5°之間[1]。其在較大的荷載作用下,易發(fā)生整體剪切、局部剪切或刺入破壞,造成路面沉降或路基失穩(wěn),從已建軟土地基上高速公路運行情況看,工后沉降較大,沉降差異造成“橋頭跳車”的現(xiàn)象成為高速公路目前普遍存在的通病。

        為了提高公路工程建設(shè)的進度和質(zhì)量,我國引進、發(fā)展了多種軟土處理技術(shù),積累了一定的經(jīng)驗,本文根據(jù)幾年來參與軟土地基處理施工的經(jīng)驗,談?wù)剬奋浲恋鼗幚碓瓌t和常用方法。

        1.軟土地基處理的原則

        (1)以時間換金錢:即盡早用堆載預(yù)壓不作深層處理軟基的方法,以自然沉降逐漸達到路基穩(wěn)定,是一種簡單也最經(jīng)濟的方法。但我國公路基本建設(shè)的程序不能保證早撥款、征地、從容施工,而一旦工程項目付諸實施時,又往往限于工期,一般情況用自然沉降法將難以實現(xiàn)。

        (2)以金錢贏得時間:即在施工工期緊迫、時間有限的情況下,除非個別低路堤地段高度在臨界高度以下,可不作地基處理。橋梁采用基礎(chǔ)處,其余軟土都需采用不同方法處理,只不過可用多種方案進行優(yōu)選[2]。

        2.軟土地基處理的方法

        軟土地基處理方法很多,歸納起來有五大類,即:置換、排水固結(jié)、振動擠密、膠結(jié)和加筋等,細分起來約有70余種。較多的工程則選用常規(guī)的、傳統(tǒng)的方法,即置換、固結(jié)排水和振動擠密等法。其特點是技術(shù)可靠、經(jīng)濟適用、施工容易、效果顯著且不受時空限制,故得到推廣應(yīng)用。公路軟基常用的處理方法如:

        2.1 砂(礫)墊層

        砂(礫)墊層適用于軟土層不厚,排水條件良好,且砂礫資源豐富、工期不緊的情況。砂(礫)墊層一般厚度為10~25cm,其基本原理是增加排水面,使軟土地基在構(gòu)造物荷載作用下加速排水固結(jié),提高軟土層強度,滿足穩(wěn)定性要求。砂礫墊層施工時應(yīng)選用潔凈中、粗砂,含泥量≤5%,最大粒徑5cm,施工時要適當(dāng)灑水壓實。

        2.2 換填法

        換填法是將基礎(chǔ)底面下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖去,然后分層換填強度較大的砂、砂礫、碎石等材料,并夯壓(或振實)至要求的密實度為止。換土墊層常用作淺處理地基的方法,適用于軟土層較薄且易于排水施工的情況,一般換填的深度為30—100cm。

        2.3 拋石擠淤

        當(dāng)軟土層較厚,呈淤泥狀態(tài),排水困難且不易運輸時,可采用拋石擠淤法。擠淤施工用料采用不易風(fēng)化石料,片石尺寸以30cm~50cm為宜。拋投的順序應(yīng)沿道路中軸線,由中間到兩邊,使淤泥向兩旁擠出。片石擠淤穩(wěn)定后,要鋪設(shè)一層砂礫反濾層,再進行基礎(chǔ)施工。

        2.4 排水固結(jié)法

        其機理是在軟基中設(shè)置袋裝砂井或塑料排水板,利用路堤重量分級加載,使軟土中的孔隙水排出后逐漸固結(jié),路基因而產(chǎn)生壓密沉降,同時地基強度也有逐漸提高的一種方法,一般和砂(礫)墊層同時使用。常用的兩種材料為:塑料排水板、袋裝砂井。

        2.5 土工織物加強法

        采用精編織式土工布和土工格柵,鋪設(shè)于軟基表面,可單獨使用,也可以聯(lián)合使用。更多的是在深層處理后鋪設(shè),在地面先填以厚度為30cm中粗砂,以增加土工織物摩阻力,可充分發(fā)揮它們調(diào)整應(yīng)力的作用。

        2.6 碎石樁

        碎石樁加固地基的實質(zhì)是把松散的天然地基變成由碎石樁和擠密的樁間土區(qū)組成共同工作的復(fù)合地基,它在成孔和振密碎石的過程中,土體在振沖器水平激振力作用下,將填料擠向孔壁的軟土中,樁體直徑加大,產(chǎn)生徑向位移,其樁間土密度增高,孔隙比減少,承載力比加固前可提高60%以上。施工方法有振沖法和干振法兩種,由于振沖法在施工中消耗水量大和產(chǎn)生廢泥漿,現(xiàn)場污染嚴(yán)重,因此推薦采用干振法施工[3]。

        2.7 粉噴樁、旋噴樁

        粉噴樁、旋噴樁它是用水泥(或粉煤灰等)作為固化劑,通過深層攪拌機械,在軟土中利用壓縮空氣噴射水泥(或粉煤灰等),與軟土強行攪拌,利用固化劑與軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理--化學(xué)反應(yīng),使軟土固結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的地基,以達到提高地基承載力、減少地基沉降量的目的。

        2.8 預(yù)制鋼筋混凝土管樁法

        預(yù)制鋼筋混凝土管樁法是將預(yù)制好的混凝土管樁經(jīng)由沉樁機械打入到地基中。應(yīng)使樁尖打入持力層,路基荷載作用在管樁上,此種方法常用于道路拼寬地段。常用的施工方法有錘擊沉樁和靜力壓樁。

        3.總結(jié)

        軟土地基的處理方法很多,但目的只有一個:以盡量小的經(jīng)濟代價,增加路基的穩(wěn)定性、減小施工后沉降。在具體實施中,應(yīng)因地制宜、恰到好處地選擇處理方案,本著經(jīng)濟、可靠、投資少、效益高的指導(dǎo)原則,才能做好軟土地基的處理工作。

        [1]王立軍,松楠,陸弘翰.北方高等級公路軟土地基處理技術(shù).森林工程.2003.2:55~56.

        [2]王翔.軟土地基處理技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用.西部探礦工程.2006.3:59~60.

        [3]呂粵丹.干振碎石樁加固技術(shù)處理新近填土地基.洛陽工學(xué)院學(xué)報.2002.1:100~103.

        The article mainly illustrates the danger of the soft soil foundations in construction of road engineer,introducing the treatment principle and construction method of weak soil foundation.

        Weak soil foundation;Principle;Construction method

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