[摘 ?要]公路建設(shè)工程的原則之一就是需根據(jù)不同的地質(zhì)狀況而采用適合的處理方法,盡量在保證地基強度的前提降低工程投資和對周圍環(huán)境的影響。本文結(jié)合某公路段軟土處理工程,對該工程應用到的處理技術(shù)進行了分析總結(jié),并簡要介紹了該段公路施工技術(shù)和管理心得,以供探討。
[關(guān)鍵詞]公路 ?軟土路基 ?施工技術(shù) ?管理
中圖分類號:TU755 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)24-0214-01
0.引言
新中國成立以來,我國公路建設(shè)飛速發(fā)展,公路交通連接著各大城市和地區(qū)的經(jīng)濟圈,是我國經(jīng)濟發(fā)展的經(jīng)絡(luò)。在公路建設(shè)過程中,軟土地基存在著含水量大、壓縮性高、承載力小,易造成路基不均勻沉降、塌陷等問題,若處理不當,會直接影響公路質(zhì)量,降低通行效率,增加維護成本,甚至產(chǎn)生安全隱患。
1.軟土地基處理方法
1.1 結(jié)構(gòu)加固法
1.強夯加固法。該技術(shù)利用能量波的形式使土體瞬間受壓,降低了土體孔隙率,同時擠出一定的水分,使地基土體迅速固結(jié)。強夯法適用于加固砂性土、非飽和粘性土、雜填土等不良地基,對于含鹽量少的低塑形鹽漬土地基治理效果顯著。該種方法具有施工簡單、費用小、效果好、適用性廣的優(yōu)點,使用較為廣泛。
2.浸水預溶法。預先對鹽漬土地基浸水,使土壤中的易溶鹽分溶解并滲透到更深的土層中去,淺層土顆粒的原有結(jié)構(gòu)被破環(huán),在土的自重下孔隙被逐漸壓實。對于砂和礫石為主的滲透性好的鹽漬土,原本松散的土體會被粒徑較小的顆粒充實孔隙,使土層發(fā)生溶陷。而對于沙土為主的鹽漬土,因為鹽的溶解使原來的膠結(jié)體結(jié)構(gòu)破環(huán)散落成細小的土粒產(chǎn)生溶陷。該方法可以消除70%~80%的溶陷量,適用于厚度大且滲透性良好的地基,改善地基土質(zhì)效果明顯,具有施工簡單、成本低的優(yōu)點。
3.浸水預溶配合強夯加固法。以上兩種方法單獨使用可能效果有限,因此可以先采用預浸泡的方法改善土體的鹽膠結(jié)構(gòu),由于浸水預溶不可能完全消除土體濕陷性,土體也不可能靠自身重力就能壓實,所以可將強夯法配合使用。土體浸水后含水量增大,壓縮性增高,承載力降低,使強夯的作用更加明顯,可大大地增加地基土的密實度。
4.擠密樁加固法。該方法是用鋼管打入地下,擠密土層形成孔,再在孔內(nèi)填入灰土、砂石、水泥等加固料形成樁,與樁間土一同構(gòu)成復合樁基。
1.2 水分隔斷法
1.提高路基高度。提高路基可極大減小地下水對路基穩(wěn)定性的影響,降低毛細水的上升高度,減小凍脹和翻漿,減少因鹽分隨毛細水上升導致路基再鹽漬化產(chǎn)生的溶蝕和鹽脹病害。路基設(shè)計的要點在于嚴格控制路基不再鹽漬化的最小高度。
路堤的最小高度可按下式(2-1)進行計算:
(2-1)
式中:H——路堤最低路肩設(shè)計高程;
h1——凍前地下水位高程;
h2——毛細水上升高度;
h3——臨界凍結(jié)深度;
h4——安全高度,一般取0.5~1.0m。
公式中的相關(guān)參數(shù)可以通過現(xiàn)場測試確定,也可以通過計算求得。
2.設(shè)置隔離層。為了有效阻止毛細水的上升,在路基中設(shè)置毛細水隔斷層來阻止毛細水破環(huán)路基和路面,通常使用的隔斷層材料有:砂石、土工材料和瀝青膠砂(土)三類。
(1)砂石材料隔斷層
由砂石類材料填筑形成隔斷層,不僅可以阻斷毛細水上升通道,還能提高路基強度和高度,可以減弱或吸收路基的不均勻變形。其設(shè)置的重點是合理確定砂石粒徑的大小和根據(jù)毛細水上升高度確定鋪設(shè)厚度。
(2)土工材料隔斷層
由土工布材料鋪設(shè)于路基和墊層之間或底基層和基層之間,能有效隔斷地下水上升和地表水下滲。材料選擇時應考慮其抗頂破性能、耐老化性、耐凍性和耐腐蝕性。
(3)瀝青膠砂(土)隔斷層
瀝青加熱呈液態(tài),常溫呈固態(tài),具有良好的塑形、密封性、憎水性和化學穩(wěn)定性,其良好的膠結(jié)性能使砂、石、土等材料牢固的粘結(jié)在一起,并具有一定的強度,是做隔斷層的良好材料。
1.3 去除鹽分法
去除鹽分法分為換填法和化學處理法。換填法將淺層不良土挖除后用砂、碎石、灰土等分層填筑壓實,達到改良地基的目的。目前的化學處理法有兩種,一是用氯鹽來抑制硫酸鹽的鹽脹;二是通過離子交換將易溶的硫酸鹽轉(zhuǎn)化為難溶的硫酸鹽[3]。
2.軟基處理施工技術(shù)實例
2.1 工程概況
某高等公路某標段處于鹽沼軟土地基之上,主要類型為中~強氯鹽、硫酸鹽鹽漬土,途徑地貌為構(gòu)造剝蝕山前沖洪積扇傾斜平原區(qū)、中高山區(qū)及鹽湖沼澤區(qū)(k560+000~k600+500),均呈帶狀展布。地基天然含水率高達27.4%~39.8%,孔隙比為0.74~1.07,一般大于0.8,液限為28.1%~39.1%,壓縮系數(shù)為0.24~0.43Mpa-1。根據(jù)勘察和室內(nèi)實驗結(jié)果,根據(jù)沿線地質(zhì)特征將該段工程分成2段,即k560+000~k564+500段、k564+500~k566+500段。
2.2 路基處理措施
1.k560+000~k564+500段地基處理方案
本路段土壤鹽漬化程度高和毛細水上升是制約本路段公路穩(wěn)定性的主要因素,采用水分隔斷層法和換填法處理地基。處理方案為:“砂礫+土工布隔斷層+換填”方案,路面結(jié)構(gòu)層下設(shè)隔水土工布加20 cm砂礫隔斷層,隔斷層以下路基采用礫石土填筑;地基表層0.5~1.0m含鹽量高的松軟砂土采用天然砂礫換填。
2.k564+500~k566+500段地基處理方案
該路段位于鹽湖邊緣,地下水較淺,地基承載力低,可用礫石擠密樁和強夯置換法加固,兩種方案均能解決地基承載力低的問題。強夯置換法使用更加廣泛,且造價較低,具有較大的優(yōu)勢。
強夯加固深度計算采用Menard經(jīng)驗公式,一般為5~9m,夯點采用正方形布置,夯點間距采用4 m;滿夯時夯點彼此搭接1/4。具體方案為:原地表分層填筑1.0m厚砂礫,采用3000KN·m夯擊能點夯,并在夯點不斷回填砂礫,形成礫石墩[4]。
3.施工管理要求
1.對于位置偏遠而物資匱乏的地區(qū),公路地基的處理應因地制宜、綜合處理,此處公路交通壓力較小,但使用周期長,且維護較為困難,地基處理時必須做到一次處理、不留后患。
2.在選擇施工方法時,應提出多種方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較,在保證工程質(zhì)量的同時兼顧經(jīng)濟合理性。
3.一些地段表層鹽蓋厚度大于0.8m,若無淡水溶蝕,承載力極高,可適當利用。
4.鹽漬土地區(qū)路基填土高度直接受毛細水上升高度、凍脹深度等的影響,但路基填料均需遠運借調(diào),且路基過高也受風沙影響。通過設(shè)置隔斷層、采用1:1.5邊坡可降低路基高度,節(jié)省填料[5]。
4.結(jié)束語
軟土地地基工程,針對施工地實際情況,采用多種方法相結(jié)合的方式,制定最優(yōu)化施工方案,會取得較好的治理效果。該路段路基經(jīng)過處理后,其承載力符合了施工標準,取得了較好的經(jīng)濟社會效益。本文通過分析研究該路段處理技術(shù),取得了寶貴的鹽漬土地基處理經(jīng)驗。此外,通過 研究和實踐發(fā)現(xiàn),采用黑色路面、設(shè)置半剛性基層和隔斷層是減小鹽漬土地區(qū)公路病害的有效方法。
參考文獻
[1] 郭娟.高速公路鹽漬化軟土地基加固技術(shù)與變形規(guī)律研究[D].長安大學,2011.
[2] 唐志.新疆地區(qū)公路軟土路基處理施工工藝研究[J].交通標準化,2010,(18)119-120.
[3] 趙愛莉,段康進,劉軍勇.強夯置換法處理鹽漬化軟土地基的應用研究[J].公路工程,2012,(01):133-135+160.
[4] 劉軍勇,張留俊,張發(fā)如.察爾汗鹽湖地區(qū)鹽漬化軟土地基處理技術(shù)研究[J].路基工程,2012,(01):115-117+121.
[5] 寧展望.鹽湖區(qū)高速公路鹽漬化軟土地基沉降規(guī)律研究[D].長安大學,2014.
作者簡介:
黃寧,男,(1981.07—),四川攀枝花人,畢業(yè)于西南交通大學,碩士,高級工程師,研究方向:大跨徑橋梁設(shè)計與施工。