论文部分内容阅读
[摘要]主要对高速公路软土路基的处理方法问题进行了研究。首先分析了软土路基的特点，然后探讨了高速公路软土路基的常用处理方法，最后研究了水泥土搅拌桩方法的应用。
[关键词]高速公路；软土；路基；处理
中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）05-0035-01
1.软土路基的特点分析
淤泥及淤泥质土在工程上统称为软土，其成分主要由粘粒及粉粒组成，常成絮状结构，并含有机质，软土的天然含水量大于液限，有的可达2000%。孔隙比在1-2之间，个别可达5.8，它具有较高的压缩性。软土强度低，粘聚力小，标准贯入击数N普遍很低，通常不大于5。其渗透l生差，渗透系数一般小于10-5mm/s，固结速度慢，若软土层厚度超过10m，要使土层达到较大的固结度往往需要5-10年之久。并具有明显的结构性和流变性，灵敏度通常大于4，一经扰动，其絮状结构受到破坏，土的强度显著降低；在荷载的作用下，因缓慢剪切变形抗剪强度逐渐衰减，在主固结沉降完毕之后还可能继续产生可观的次固结沉降。
2.高速公路软土路基的常用处理方法
2.1高压喷射注浆法
高压喷射注浆法将带有特殊喷嘴的注浆管，通过钻孔置入到处理土层的预定深度，然后将浆液（常用水泥浆）以高压冲切土体。在喷射浆液的同时，以一定的速度旋转提升，即形成水泥土圆柱体；若喷嘴提升而不旋转，则形成墙状固结体。加固后可用以提高地基承载力，减小沉降，防止砂土液化、管涌和基坑隆起，建成防渗帷幕，适用于处理淤泥、淤泥质粘土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土等地基。
2.2冻结法
冻结法采用液态氮或二氧化碳膨胀的方法，或采用普通的机械制冷设备与一个封闭式液压系统相连接，而使冷却液在内流动，从而使软而湿的土进行冻结，以提高土的强度和降低土的压缩性。适用于各类土，特别在软土地质条件，开挖深度大于7-8m，以及低于地下水位的情况下是一种普遍而有效的施工措施。
2.3挤密法
挤密法是利用挤密或振动使深层土密实，并在振动或挤密过程中，回填砂、砾石、碎石、灰土、二灰或石灰等，形成砂桩、碎石桩、灰土桩、二灰桩或石灰桩，与桩间土一起组成复合基础，从而提高地基承载力，减小沉降，消除或部分消除土的湿陷性或液化性。砂（砂石）桩挤密法、振动水冲法、干振碎石桩法，一般适用于杂填土和松散砂土，对于软土地基经试验证明加固有效时方可使用。灰土桩、二灰桩挤密法一般适用于地下水位以上深度为5-10m的湿陷性黄土和人工填土。
2.4机械碾压法
机械碾压法是指挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂（石）垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土（灰土、二灰）垫层等，它可提高持力层的承载力，减小沉降量，消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性，防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。常用于基坑面积和开挖土方量较大的回填土方工程，适用于处理浅层非饱和软弱地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、素填土和杂填土地基，這种方法简易可行，但仅限于浅层处理，一般不大于3m，对湿陷性黄土地基不大于5m；如遇地下水，对于重要工程，需有附加降低地下水位的措施；干渣垫层、土（灰土、二灰）垫层等；它可提高持力层的承载力，减小沉降量，消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性，防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。
3.水泥土搅拌桩方法的应用
3.1泥土搅拌桩的概念
水泥土搅拌法按照施工工艺，可将其分为浆液喷射法和粉体喷射法两种，前者形成的加固体称为深层搅拌桩，后者形成的加固体称为粉喷桩，二者统称为水泥土搅拌桩。水泥土搅拌法是用于加固饱和软粘土地基的一种新颖方法，它是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液状或粉体状）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。其所形成的加固体与桩间土共同承担上部结构的荷载，从而提高地基的承载能力，减少沉降变形，采用干法（喷粉）或湿法（喷浆），主要取决于被加固土的土层含水量。一般当土层的天然含水量小于30%时宜采用湿法，大于50%时宜采用干法，而界于30%-50%之间时可视具体情况灵活选择。
3.2水泥土搅拌桩的制作工艺
（1）就位：对中、调平；
（2）预搅下沉：下沉的速度可由电机的电流监测表控制，工作电流应小于70A（随机型不同而有差异）；
（3）制备水泥浆：下沉到预定深度后，开始制备水泥浆，并注入集料斗中；（4）喷浆搅拌提升：提升20cm，开启灰浆泵将水泥浆压入土中，边喷浆边旋转，同时严格按预定提升速度提升搅拌机；
（5）重复搅拌下沉、提升：将搅拌机边旋转搅拌边下沉，到设计深度后再边搅拌边提升，直到升出地面；
（6）清洗；
（7）移位：对于单搅拌轴的深层搅拌施工机械，在预搅下沉时也有采用喷浆切割土体、搅拌下沉的工艺，以防止出浆口下沉过程中被堵，但要严格控制水泥总量和分布均匀性。
3.3水泥土搅拌桩的技术要点
（1）预搅下沉时，要严格控制下沉速度，使土体被完全切割破碎，以利于与水泥浆拌和均匀。特别是对于较硬的粘土夹层，如果在预搅下沉时下沉速度过怏，土层不能被完全切割，造成很多游离的硬粘土块，在后续的重复搅拌过程中，不管如何加强复搅都无法将其消除，致使桩体中夹含大量的原状土块，降低了桩身强度和检测合格率。
（2）制备的水泥浆不能离析，因而水泥浆应在搅拌机中不断搅拌，直至压浆时才可将其缓慢地注入集料斗中；
（3）预搅下沉时，应尽量避免采用水冲下沉，只有遇硬土层下沉太慢时，才可适量冲水；
（4）预搅下沉时就开启压浆，容易造成后来的涌浆和水泥浪费现象，也给桩头开挖和清理工作带来麻烦，应尽量避免；
（5）为确保加固强度和加固体的均匀性，压浆阶段不容许出现断浆或停浆现象，输浆管道不能发生堵塞，并严格控制搅拌机的提升速度。当出现断浆现象时，应将搅拌头下沉0.5m后重新开启压浆泵开始压浆、提升，提升速度要通过试验来确定，以确保搅拌头提升至桩顶设计标高时压浆刚好完毕；
（6）当桩顶设计标高与现场地面相近时，应特别注意桩头搅拌质量，可待搅拌头提出地面停机后，再利用其自身重量对桩顶加固土下压，以保证桩头的密实性；
4.注意事项及质量控制
在进行软基清挖回填前，必须做好回填前的人员、机械等准备工作，做到清底、回填、碾压一次成型。石头泥分层回填松铺厚度可控制在50cm以内，压实前要注意使砂砾及泥土等细骨料填满石块间空隙。确定当天作业段石头泥的填筑应填至地下水位以上。当软基处理完毕后方可进行路基的正常填筑。
[关键词]高速公路；软土；路基；处理
中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）05-0035-01
1.软土路基的特点分析
淤泥及淤泥质土在工程上统称为软土，其成分主要由粘粒及粉粒组成，常成絮状结构，并含有机质，软土的天然含水量大于液限，有的可达2000%。孔隙比在1-2之间，个别可达5.8，它具有较高的压缩性。软土强度低，粘聚力小，标准贯入击数N普遍很低，通常不大于5。其渗透l生差，渗透系数一般小于10-5mm/s，固结速度慢，若软土层厚度超过10m，要使土层达到较大的固结度往往需要5-10年之久。并具有明显的结构性和流变性，灵敏度通常大于4，一经扰动，其絮状结构受到破坏，土的强度显著降低；在荷载的作用下，因缓慢剪切变形抗剪强度逐渐衰减，在主固结沉降完毕之后还可能继续产生可观的次固结沉降。
2.高速公路软土路基的常用处理方法
2.1高压喷射注浆法
高压喷射注浆法将带有特殊喷嘴的注浆管，通过钻孔置入到处理土层的预定深度，然后将浆液（常用水泥浆）以高压冲切土体。在喷射浆液的同时，以一定的速度旋转提升，即形成水泥土圆柱体；若喷嘴提升而不旋转，则形成墙状固结体。加固后可用以提高地基承载力，减小沉降，防止砂土液化、管涌和基坑隆起，建成防渗帷幕，适用于处理淤泥、淤泥质粘土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土等地基。
2.2冻结法
冻结法采用液态氮或二氧化碳膨胀的方法，或采用普通的机械制冷设备与一个封闭式液压系统相连接，而使冷却液在内流动，从而使软而湿的土进行冻结，以提高土的强度和降低土的压缩性。适用于各类土，特别在软土地质条件，开挖深度大于7-8m，以及低于地下水位的情况下是一种普遍而有效的施工措施。
2.3挤密法
挤密法是利用挤密或振动使深层土密实，并在振动或挤密过程中，回填砂、砾石、碎石、灰土、二灰或石灰等，形成砂桩、碎石桩、灰土桩、二灰桩或石灰桩，与桩间土一起组成复合基础，从而提高地基承载力，减小沉降，消除或部分消除土的湿陷性或液化性。砂（砂石）桩挤密法、振动水冲法、干振碎石桩法，一般适用于杂填土和松散砂土，对于软土地基经试验证明加固有效时方可使用。灰土桩、二灰桩挤密法一般适用于地下水位以上深度为5-10m的湿陷性黄土和人工填土。
2.4机械碾压法
机械碾压法是指挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂（石）垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土（灰土、二灰）垫层等，它可提高持力层的承载力，减小沉降量，消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性，防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。常用于基坑面积和开挖土方量较大的回填土方工程，适用于处理浅层非饱和软弱地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、素填土和杂填土地基，這种方法简易可行，但仅限于浅层处理，一般不大于3m，对湿陷性黄土地基不大于5m；如遇地下水，对于重要工程，需有附加降低地下水位的措施；干渣垫层、土（灰土、二灰）垫层等；它可提高持力层的承载力，减小沉降量，消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性，防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。
3.水泥土搅拌桩方法的应用
3.1泥土搅拌桩的概念
水泥土搅拌法按照施工工艺，可将其分为浆液喷射法和粉体喷射法两种，前者形成的加固体称为深层搅拌桩，后者形成的加固体称为粉喷桩，二者统称为水泥土搅拌桩。水泥土搅拌法是用于加固饱和软粘土地基的一种新颖方法，它是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液状或粉体状）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。其所形成的加固体与桩间土共同承担上部结构的荷载，从而提高地基的承载能力，减少沉降变形，采用干法（喷粉）或湿法（喷浆），主要取决于被加固土的土层含水量。一般当土层的天然含水量小于30%时宜采用湿法，大于50%时宜采用干法，而界于30%-50%之间时可视具体情况灵活选择。
3.2水泥土搅拌桩的制作工艺
（1）就位：对中、调平；
（2）预搅下沉：下沉的速度可由电机的电流监测表控制，工作电流应小于70A（随机型不同而有差异）；
（3）制备水泥浆：下沉到预定深度后，开始制备水泥浆，并注入集料斗中；（4）喷浆搅拌提升：提升20cm，开启灰浆泵将水泥浆压入土中，边喷浆边旋转，同时严格按预定提升速度提升搅拌机；
（5）重复搅拌下沉、提升：将搅拌机边旋转搅拌边下沉，到设计深度后再边搅拌边提升，直到升出地面；
（6）清洗；
（7）移位：对于单搅拌轴的深层搅拌施工机械，在预搅下沉时也有采用喷浆切割土体、搅拌下沉的工艺，以防止出浆口下沉过程中被堵，但要严格控制水泥总量和分布均匀性。
3.3水泥土搅拌桩的技术要点
（1）预搅下沉时，要严格控制下沉速度，使土体被完全切割破碎，以利于与水泥浆拌和均匀。特别是对于较硬的粘土夹层，如果在预搅下沉时下沉速度过怏，土层不能被完全切割，造成很多游离的硬粘土块，在后续的重复搅拌过程中，不管如何加强复搅都无法将其消除，致使桩体中夹含大量的原状土块，降低了桩身强度和检测合格率。
（2）制备的水泥浆不能离析，因而水泥浆应在搅拌机中不断搅拌，直至压浆时才可将其缓慢地注入集料斗中；
（3）预搅下沉时，应尽量避免采用水冲下沉，只有遇硬土层下沉太慢时，才可适量冲水；
（4）预搅下沉时就开启压浆，容易造成后来的涌浆和水泥浪费现象，也给桩头开挖和清理工作带来麻烦，应尽量避免；
（5）为确保加固强度和加固体的均匀性，压浆阶段不容许出现断浆或停浆现象，输浆管道不能发生堵塞，并严格控制搅拌机的提升速度。当出现断浆现象时，应将搅拌头下沉0.5m后重新开启压浆泵开始压浆、提升，提升速度要通过试验来确定，以确保搅拌头提升至桩顶设计标高时压浆刚好完毕；
（6）当桩顶设计标高与现场地面相近时，应特别注意桩头搅拌质量，可待搅拌头提出地面停机后，再利用其自身重量对桩顶加固土下压，以保证桩头的密实性；
4.注意事项及质量控制
在进行软基清挖回填前，必须做好回填前的人员、机械等准备工作，做到清底、回填、碾压一次成型。石头泥分层回填松铺厚度可控制在50cm以内，压实前要注意使砂砾及泥土等细骨料填满石块间空隙。确定当天作业段石头泥的填筑应填至地下水位以上。当软基处理完毕后方可进行路基的正常填筑。