摘要:軟土地基的處理是道路設(shè)計(jì)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(duì)其施工過(guò)程中的要求以及處理方法進(jìn)行了論述,總結(jié)軟土路基幾種處理方法的優(yōu)點(diǎn),以解決軟土路基施工困難的問(wèn)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

  我國(guó)幅員遼闊,從南到北,由東向西,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)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(dòng)的影響,更加劇了工程地質(zhì)的復(fù)雜性。因此在公路工程建設(shè)中,會(huì)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(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題,軟土路基只是其中一種情況,給公路工程建設(shè)帶來(lái)很大困難,為了解決軟土路基對(duì)施工的影響,必須對(duì)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(jì)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(qiáng)度低的細(xì)粒土。具有孔隙比大、含水量高、壓縮性強(qiáng)、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、抗剪強(qiáng)度弱、靈敏性強(qiáng)、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點(diǎn)。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(qiáng)夯法,換填法和拋石擠淤法等(淺層處理是指對(duì)路床處理深度不超過(guò)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(gè)整體,增大壓力擴(kuò)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(qiáng)夯法

  強(qiáng)夯法是利用重物對(duì)軟弱地基進(jìn)行強(qiáng)夯,增加其密實(shí)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(guò)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(duì)重夯地段測(cè)量放樣,確定夯點(diǎn)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(jìn)行,每夯點(diǎn)連續(xù)夯擊4次。夯擊過(guò)程中隨時(shí)測(cè)量夯沉量,當(dāng)后兩擊平均夯沉量為1~2cm 時(shí),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(shí)。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(guò)5米。

  測(cè)量放樣,挖除路基坡腳全部軟弱土、凍脹土。對(duì)材料的配合比進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn),確定適合施工需要的各項(xiàng)參數(shù),以便合理指導(dǎo)施工。

  備料、攤鋪及拌和,自卸車按規(guī)定計(jì)量將砂礫運(yùn)至施工路段,確保配料的均勻性及準(zhǔn)確性,然后用平地機(jī)攤鋪,直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度和

  碾壓養(yǎng)生,現(xiàn)場(chǎng)取樣成型試件,滿足要求后,立即進(jìn)行穩(wěn)壓,然后平地機(jī)初平一次,用振動(dòng)壓路機(jī)振壓4~6遍直到達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)。碾壓成型后的第2天,灑水養(yǎng)生,并控制車輛運(yùn)行。

  (四)袋裝沙井法

  袋裝沙井法具有理論成熟,施工簡(jiǎn)易,造價(jià)低廉,質(zhì)量容易被控制等優(yōu)點(diǎn)。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(guò)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(shí)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(huì)沿滑動(dòng)面滑動(dòng)。

  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(fù)合地基法和高壓噴射注漿法等(深層處理是指對(duì)路床處理深度超過(guò)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(jī)與地基土在原位進(jìn)行攪拌,使之成為復(fù)合地基,提高整體的承載能力。此法一般適用于不超過(guò)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(shí)度,增強(qiáng)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(jī)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(fù)合地基。此法適用于處理深度不超過(guò)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(jī)將帶有噴嘴的注漿管鉆至設(shè)計(jì)的土層深度,然后高壓噴漿,使混凝土砂漿與土體形成一個(gè)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(guò)30米。

  三、工程實(shí)例

  某公路改建工程,樁號(hào)為K2+23~K5+73,全長(zhǎng)3.5km。水泥混凝土路面,路基寬度23m,雙向4車道,荷載等級(jí)為公路一級(jí)。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(duì)薄弱,容易觸變,對(duì)上面公路的沉降及穩(wěn)定性影響較大,需進(jìn)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(jì)規(guī)范》(JTGD30-2004),軟土地基處理設(shè)計(jì)包括沉降處治設(shè)計(jì)和穩(wěn)定處治設(shè)計(jì),穩(wěn)定安全系數(shù)的計(jì)算采用固結(jié)有效應(yīng)力法,當(dāng)不考慮固結(jié)時(shí),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(guò)0.3m。具體對(duì)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(yàn),參考相關(guān)類似工程,本工程采用袋裝沙井法進(jìn)行軟基處理。袋裝沙井法具有理論成熟,施工簡(jiǎn)易,造價(jià)低廉,質(zhì)量容易被控制等優(yōu)點(diǎn)。

  K2+34~K3+77段相關(guān)數(shù)據(jù)如下:路堤頂部設(shè)計(jì)寬度23.00,路堤設(shè)計(jì)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(zhǎng)度為11m。工后沉降基準(zhǔn)期為334天,其中路基施工期為183天,路基預(yù)壓期為122天。采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法進(jìn)行沉降計(jì)算,e-P曲線法進(jìn)行主固結(jié)沉降計(jì)算,按多層土實(shí)際容重進(jìn)行基底應(yīng)力計(jì)算,在計(jì)算沉降時(shí),要考慮彌補(bǔ)地基沉降引起的路堤增高。在進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算時(shí),采用固結(jié)有效應(yīng)力法,同時(shí)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(jì)算部分:考慮地基沉降的影響,路堤的計(jì)算高度為4.021m,公路竣工時(shí),地基的沉降量為0.512m,工后沉降基準(zhǔn)期結(jié)束時(shí),地基的沉降量為0.621m。公路竣工后,基準(zhǔn)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(jìn)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(jì)算:混凝土單樁承載力取分別按樁材強(qiáng)度和樁側(cè)摩阻力計(jì)算的較小者。

  雖然兩種方案,都可以達(dá)到提高地基土的承載力,減小沉降的要求,但是對(duì)這兩者的造價(jià)進(jìn)行比較,采用袋裝沙井法時(shí),總造價(jià)為98.34萬(wàn),采用粉噴樁時(shí),總造價(jià)為177.65萬(wàn)。顯然,無(wú)論是從地基處理效果還是從造價(jià)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(yǔ)

  通過(guò)以上分析,可見(jiàn)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(shí)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(jì)效益。總之,軟土路基處理因素復(fù)雜,需進(jìn)一步探討更完善更好的處理方法。

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