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摘要:公路软土路基处理技术是建设单位必须掌握的重要基础。本文根据软土地质的特点,在结合公路路基处理技术的基础上,说明了软土路基处理的依据,阐述公路软土路基处理中填换垫层、碎石桩、排水固结、水泥搅拌桩、强夯等技术,并结合公路软土路基的施工,阐述了公路软土路基应用填换垫层法的实际,希望对行业进行公路软土路基处理工作有所启示,形成科学、有效进行公路软土路基处理的技术体系,达到稳定公路软土路基的作用。
关键词:公路施工;软土路基;处理技术
中图分类号:X734文献标识码: A
引言
路基是公路的重要组成部分,承载着公路受到的压力,必须具备足够的强度、抗压性以及耐久性。在公路工程项目的施工过程中,尽管在设计时就对软土地基尽可能进行了规避,但是有时仍不可避免地遇到软土地基,如果处理不当,会造成公路质量不合格,出现路基沉降过大,导致路面坍陷,影响公路的正常使用。因此,加强公路施工中的软土路基处理技术的研究,以提高公路质量和使用寿命,是十分必要的。
一、软土路基的特点
软土路基在我国的公路施工中较为常见,同时也是比较难以处理的问题。软土是承载力较低的、软塑状的黏性土,其基本特点是土壤自身含水量较大、空隙比大、压缩系数高、强度相对较低,并且具有蠕变性和触变性等较为特殊的工程地质性质,施工条件极差。一般来说,软土的天然含水量几乎可以达到35%,液限与天然空隙比大于或等于1,剪切强度小于35kPa。软土自身的承载能力极差、强度低、固结慢,给公路施工带来了巨大的阻碍。为了保证施工质量和正常使用,必须对软土路基进行相应的处理。
二、软土路基的危害
软土路基的危害可以分为公路施工过程中的危害和公路使用过程中的危害。施工过程中一般容易出现两个方面的问题。首先,在路堤的填土过程中,容易出现地基失稳的现象,进而引起路基的滑坡。为了防止这种现象的出现,在对路堤进行填土时,要对填土速度进行控制,确保速度均匀稳定,保证路堤填土的顺利实现,确保工程的施工质量,同时,要在不影响工程进度的情况下完成。其次,在路堤填土完成后以及路堤填筑的过程中,地基都会出现一定的沉降和剩余沉降,为了保证公路的正常使用,要结合公路的实际情况,充分考虑其承载能力,选择适当的软土地基处理方式。在公路使用过程中,软土路基的影响非常大,其对公路的承载能力和使用寿命产生巨大的影响,轻则造成公路大面积塌陷,影响正常使用,重则造成公路彻底瘫痪,给国家造成巨大的经济损失。因此,在选择软土路基处理技术时,一定要结合公路的实际数据,对公路的交通流量和承载能力有一个详细的了解,确保公路质量合格,经得起时间的考验。
三、道路软土路基处理技术方法
1、碎石桩法
用带有高压水流的管状设备在软土中边振边冲,直到软土形成孔洞后,往孔洞里填塞碎石等坚硬物体,制成许多的柱形桩体,碎石的桩体和桩间土形成复合型的地基。这种方法的实施主要是为了能够形成像钢筋混凝土一样的复合结构,从而能够加强地基的承压力,尽量减少地基的下陷量。由于碎石桩法的成本较低,还能减少路基的下陷,并且低下水位不会对其产生影响,目前,在道路减少中,受到了广泛的关注。
2、化学加固法
指根据施工地区的土壤特性,在土层中加入适当的化学物质,对土体进行催化,通过发生的化学反应,使土体相互黏结在一起,从而改善土层的整体性质,实现强化土层承载能力的最终目的。
3、换填法
施工人员首先要将软土路基的软弱土层用机械设备给挖掉,再用像碎石、卵石、煤渣等质地坚硬、强度高、防侵蚀效果好的物体进行填充,如果填充物不同,需要进行分层次的填充方法。然后使用专业机械对填充地进行施压、振动等形式的处理,让其达到合理的密度。
4、水泥搅拌方法
水泥搅拌方法起源于美国,在上世纪五十年代被引入日本。日本开始了对水泥搅拌法的创新与发展,不断的研发新的搅拌机和推出新的水泥搅拌方法,这些方法也不断的在社会推广与发展。我国水泥搅拌方法的开始,是在上世纪七十年代,由冶金部研究总院以及交通部的水运设计总院共同研制出来的。该研究在八零年成果通过了鉴定,随后被推广应用到道路施工的领域中来。现阶段,水泥搅拌法已经在我国道路施工领域开始广泛的应用。
5、排水固结法
该方法的主要目的是排水,具体有两种措施。首先,对于含水量较少的软土,在实际施工中,可以通过热化处理,将土体中的水分排除,进而提高土层的固结程度,加强土层的自身强度,其施工方法简便,但是限制较大,对于含水量较高的土层作用不大。其次,在软土路基中加入排水管道,并在土层上部施加一定的压力,将土中过量的水分“挤”出来,通过排水管道逐渐排除,从而减小土壤的空隙比,使得软土地基固结变形,强度得到加强。这种施工方法必须关注两个部分,即排水系统和加压系统。排水系统的构建可以通过设置砂井或塑料排水板来实现。目前,通常使用织物袋装砂井,成本较低、施工简单、排水效果也较好。塑料排水板是在软土层插入塑料排水板作为渗水的通道,可以有效地加快排水的速度。加压系统较为常见的是在软土上进行预压。在工程施工准备阶段,预先对软土施加压力,使其沉降,提高软土地基的承载能力,施加的压力可以与公路通车后的承载能力相同,也可以适当超出。对于黏土层较薄或者浅层土可以用单独堆载的方法。
6、深层搅拌法
深层搅拌法指通过在土层中注浆来加固地基。采用高压设备,将黏度较大的泥浆或可以实现固化的浆液注入软土层中,对土体的物理性质进行改善,当浆液凝固时,会连带周围的土体共同凝结,从而实现加固地基的效果。一般常用的浆液是水泥浆,适用深层搅拌机,在软土路基深处对软土和水泥浆进行搅拌,凝固后地基的强度得到提高。
7、粉喷桩技术的应用
某公路工程经过一淤泥质土路段,对加固效果、经济性、对周围影响等多方面综合考虑后,决定采用粉喷桩技术。首先对原路基进行整平工作,包括材料准备、测量放线等。材料设备包括粉体喷射搅拌机、水泥、粉煤灰、生石灰等。施工时,对钻机进行调整,使鉆头对准设计的孔位,然后启动钻机、匀速钻进,稳定后可适当加快速度。当钻进深度达到设计值时,提升钻头并开始喷粉,两者同步进行。当钻头即将升出地面时,停止喷粉工作,并减缓钻头的提升速度,改送压缩空气。最后提出钻杆。全部工作结束后,需进行全面检查,并加以养护,以保证工程质量。
8、机械夯实法
夯实法指的是用重锤等工具对软土地基施加压力,使地基饱和的土体通过外荷载力的作用使其排水固结,缩小土体结构中泥土颗粒间的距离,增强土体的抗剪强度,避免因地基因土地结构孔隙较大而发生沉降,提高了地基的承载力,降低了软土地基土层的压缩性。夯实法在工程建筑领域最先应用于体积较大的石块、砾土的压碎处理,后经工艺改进及排水技术的发展,逐渐应用于对软弱地基的处理方面。夯实法的优点在于:技术要求低、夯实机具简单,夯实效果明显、节省成本投入等。缺点是不能对工程进行整体把握、施工进度慢,耗时较长等。夯实法通常适用范围较广,可处理除厚层淤泥质和淤泥以外的大部分土质。从软土地基土层的性质分析,土层的夯实效果取决于土层的含水量及土颗粒之间的间隙比。
9、真空预压法
真空预压法处理地基时。首先在原地基表面铺垫一定厚度(通常为40,50era)的砂垫层作为水平排水体,然后在土体中打入袋装砂井或塑料排水板(以下统称砂井)作为竖向排水体,再将不透气的薄膜铺设在需要加固的软土地基表面砂垫层上,薄膜四周埋人土中。通过抽真空装置产生负压,再借助于埋设在砂垫层中的管道,将薄膜下土体间的空气抽出,使其形成相对负压,由于砂井渗透性较大,该负压能够传递到砂井中,并且在砂井和周围土体之间形成孔压差,使土体中的孔隙水流人砂井并被排出,以达到固结。由于真空预压对于密封性的特殊要求,该法主要适用于能在加固区形成(包括采取措施后能形成)稳定负压边界条件的软土地基,如淤泥质土、淤泥、素填土、吹填土和冲填土。一些实际工程证明,对于砂层和粉煤灰,采取措施后也能获得所需的真空度。
结束语
软土路基处理技术的方法很多,需要施工技术人员实地考察,针对不同情况,采取相应的处理方法。虽然技术很多,但是我国目前的软土路基处理效果并不理想,软土路基的处理影响着道路施工的整体质量,它需要软土路基施工人员足够重视软土路基处理,做好对道路软土路基的处理,并且不断的进行软土路基技术的改革与创新,来优化道路施工质量,提高施工效益。
参考文献
[1]王晓硕.浅谈道路工程软土路基处理技术及应用[J].黑龙江交通科技,2012.
[2]李春荣.关于公路施工中软土路基处理技术的研究[J].黑龙江交通科技,2013.
[3]朱磊,张守起,姜吴刚,等.塑料排水板排水固结法在路基软土施工中的应用[J].浙江建筑,2010.
关键词:公路施工;软土路基;处理技术
中图分类号:X734文献标识码: A
引言
路基是公路的重要组成部分,承载着公路受到的压力,必须具备足够的强度、抗压性以及耐久性。在公路工程项目的施工过程中,尽管在设计时就对软土地基尽可能进行了规避,但是有时仍不可避免地遇到软土地基,如果处理不当,会造成公路质量不合格,出现路基沉降过大,导致路面坍陷,影响公路的正常使用。因此,加强公路施工中的软土路基处理技术的研究,以提高公路质量和使用寿命,是十分必要的。
一、软土路基的特点
软土路基在我国的公路施工中较为常见,同时也是比较难以处理的问题。软土是承载力较低的、软塑状的黏性土,其基本特点是土壤自身含水量较大、空隙比大、压缩系数高、强度相对较低,并且具有蠕变性和触变性等较为特殊的工程地质性质,施工条件极差。一般来说,软土的天然含水量几乎可以达到35%,液限与天然空隙比大于或等于1,剪切强度小于35kPa。软土自身的承载能力极差、强度低、固结慢,给公路施工带来了巨大的阻碍。为了保证施工质量和正常使用,必须对软土路基进行相应的处理。
二、软土路基的危害
软土路基的危害可以分为公路施工过程中的危害和公路使用过程中的危害。施工过程中一般容易出现两个方面的问题。首先,在路堤的填土过程中,容易出现地基失稳的现象,进而引起路基的滑坡。为了防止这种现象的出现,在对路堤进行填土时,要对填土速度进行控制,确保速度均匀稳定,保证路堤填土的顺利实现,确保工程的施工质量,同时,要在不影响工程进度的情况下完成。其次,在路堤填土完成后以及路堤填筑的过程中,地基都会出现一定的沉降和剩余沉降,为了保证公路的正常使用,要结合公路的实际情况,充分考虑其承载能力,选择适当的软土地基处理方式。在公路使用过程中,软土路基的影响非常大,其对公路的承载能力和使用寿命产生巨大的影响,轻则造成公路大面积塌陷,影响正常使用,重则造成公路彻底瘫痪,给国家造成巨大的经济损失。因此,在选择软土路基处理技术时,一定要结合公路的实际数据,对公路的交通流量和承载能力有一个详细的了解,确保公路质量合格,经得起时间的考验。
三、道路软土路基处理技术方法
1、碎石桩法
用带有高压水流的管状设备在软土中边振边冲,直到软土形成孔洞后,往孔洞里填塞碎石等坚硬物体,制成许多的柱形桩体,碎石的桩体和桩间土形成复合型的地基。这种方法的实施主要是为了能够形成像钢筋混凝土一样的复合结构,从而能够加强地基的承压力,尽量减少地基的下陷量。由于碎石桩法的成本较低,还能减少路基的下陷,并且低下水位不会对其产生影响,目前,在道路减少中,受到了广泛的关注。
2、化学加固法
指根据施工地区的土壤特性,在土层中加入适当的化学物质,对土体进行催化,通过发生的化学反应,使土体相互黏结在一起,从而改善土层的整体性质,实现强化土层承载能力的最终目的。
3、换填法
施工人员首先要将软土路基的软弱土层用机械设备给挖掉,再用像碎石、卵石、煤渣等质地坚硬、强度高、防侵蚀效果好的物体进行填充,如果填充物不同,需要进行分层次的填充方法。然后使用专业机械对填充地进行施压、振动等形式的处理,让其达到合理的密度。
4、水泥搅拌方法
水泥搅拌方法起源于美国,在上世纪五十年代被引入日本。日本开始了对水泥搅拌法的创新与发展,不断的研发新的搅拌机和推出新的水泥搅拌方法,这些方法也不断的在社会推广与发展。我国水泥搅拌方法的开始,是在上世纪七十年代,由冶金部研究总院以及交通部的水运设计总院共同研制出来的。该研究在八零年成果通过了鉴定,随后被推广应用到道路施工的领域中来。现阶段,水泥搅拌法已经在我国道路施工领域开始广泛的应用。
5、排水固结法
该方法的主要目的是排水,具体有两种措施。首先,对于含水量较少的软土,在实际施工中,可以通过热化处理,将土体中的水分排除,进而提高土层的固结程度,加强土层的自身强度,其施工方法简便,但是限制较大,对于含水量较高的土层作用不大。其次,在软土路基中加入排水管道,并在土层上部施加一定的压力,将土中过量的水分“挤”出来,通过排水管道逐渐排除,从而减小土壤的空隙比,使得软土地基固结变形,强度得到加强。这种施工方法必须关注两个部分,即排水系统和加压系统。排水系统的构建可以通过设置砂井或塑料排水板来实现。目前,通常使用织物袋装砂井,成本较低、施工简单、排水效果也较好。塑料排水板是在软土层插入塑料排水板作为渗水的通道,可以有效地加快排水的速度。加压系统较为常见的是在软土上进行预压。在工程施工准备阶段,预先对软土施加压力,使其沉降,提高软土地基的承载能力,施加的压力可以与公路通车后的承载能力相同,也可以适当超出。对于黏土层较薄或者浅层土可以用单独堆载的方法。
6、深层搅拌法
深层搅拌法指通过在土层中注浆来加固地基。采用高压设备,将黏度较大的泥浆或可以实现固化的浆液注入软土层中,对土体的物理性质进行改善,当浆液凝固时,会连带周围的土体共同凝结,从而实现加固地基的效果。一般常用的浆液是水泥浆,适用深层搅拌机,在软土路基深处对软土和水泥浆进行搅拌,凝固后地基的强度得到提高。
7、粉喷桩技术的应用
某公路工程经过一淤泥质土路段,对加固效果、经济性、对周围影响等多方面综合考虑后,决定采用粉喷桩技术。首先对原路基进行整平工作,包括材料准备、测量放线等。材料设备包括粉体喷射搅拌机、水泥、粉煤灰、生石灰等。施工时,对钻机进行调整,使鉆头对准设计的孔位,然后启动钻机、匀速钻进,稳定后可适当加快速度。当钻进深度达到设计值时,提升钻头并开始喷粉,两者同步进行。当钻头即将升出地面时,停止喷粉工作,并减缓钻头的提升速度,改送压缩空气。最后提出钻杆。全部工作结束后,需进行全面检查,并加以养护,以保证工程质量。
8、机械夯实法
夯实法指的是用重锤等工具对软土地基施加压力,使地基饱和的土体通过外荷载力的作用使其排水固结,缩小土体结构中泥土颗粒间的距离,增强土体的抗剪强度,避免因地基因土地结构孔隙较大而发生沉降,提高了地基的承载力,降低了软土地基土层的压缩性。夯实法在工程建筑领域最先应用于体积较大的石块、砾土的压碎处理,后经工艺改进及排水技术的发展,逐渐应用于对软弱地基的处理方面。夯实法的优点在于:技术要求低、夯实机具简单,夯实效果明显、节省成本投入等。缺点是不能对工程进行整体把握、施工进度慢,耗时较长等。夯实法通常适用范围较广,可处理除厚层淤泥质和淤泥以外的大部分土质。从软土地基土层的性质分析,土层的夯实效果取决于土层的含水量及土颗粒之间的间隙比。
9、真空预压法
真空预压法处理地基时。首先在原地基表面铺垫一定厚度(通常为40,50era)的砂垫层作为水平排水体,然后在土体中打入袋装砂井或塑料排水板(以下统称砂井)作为竖向排水体,再将不透气的薄膜铺设在需要加固的软土地基表面砂垫层上,薄膜四周埋人土中。通过抽真空装置产生负压,再借助于埋设在砂垫层中的管道,将薄膜下土体间的空气抽出,使其形成相对负压,由于砂井渗透性较大,该负压能够传递到砂井中,并且在砂井和周围土体之间形成孔压差,使土体中的孔隙水流人砂井并被排出,以达到固结。由于真空预压对于密封性的特殊要求,该法主要适用于能在加固区形成(包括采取措施后能形成)稳定负压边界条件的软土地基,如淤泥质土、淤泥、素填土、吹填土和冲填土。一些实际工程证明,对于砂层和粉煤灰,采取措施后也能获得所需的真空度。
结束语
软土路基处理技术的方法很多,需要施工技术人员实地考察,针对不同情况,采取相应的处理方法。虽然技术很多,但是我国目前的软土路基处理效果并不理想,软土路基的处理影响着道路施工的整体质量,它需要软土路基施工人员足够重视软土路基处理,做好对道路软土路基的处理,并且不断的进行软土路基技术的改革与创新,来优化道路施工质量,提高施工效益。
参考文献
[1]王晓硕.浅谈道路工程软土路基处理技术及应用[J].黑龙江交通科技,2012.
[2]李春荣.关于公路施工中软土路基处理技术的研究[J].黑龙江交通科技,2013.
[3]朱磊,张守起,姜吴刚,等.塑料排水板排水固结法在路基软土施工中的应用[J].浙江建筑,2010.