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摘要:本文简要探讨了道路软基处理的一些方法,并对其进行了评价,同时,结合某城市市政道路软基的处理方法及效果进行了展示,以期能为所需者提供借鉴。
关键词:市政道路;软基施工;施工工艺
随着经济社会的快速发展,我国市政基础设施建设越来越频繁,市政道路建设也有了更多的发展。众所周知,市政道路荷载不大、地基承载力不高;刚性路面刚度大,整体结构性好;柔性路面即使路基有少量不均匀沉降,路面出现小微的裂缝,再进行稍加修补之后也能够正常使用。
一、市政道路软基处理常用方法
1、换填垫层法
将路基一定深度范围软弱土层换填好的砂、石、土或石屑等材料,经压实做成压缩性低、承载力高的垫层。根据换填方式不同分为:抛石挤淤法、换填土和爆破挤淤法。
2、堆载预压法
在工程建造前,消除大部分工后沉降,提高地基强度。一旦工后沉降满足要求,强度达标后,修筑道路路面。
3、加载预压排水固结法
预先加载地基,通过排水体排水,让地基土固结,提高承载力,减少工后沉降。以前排水体常用袋装砂井,在顶上铺一层土工布加筋垫层,既可横向排水通道,又可均化不均匀沉降。袋装砂井质量受施工质量影响大,如果袋中砂灌不够密实,放入孔中,砂遇水下沉,造成砂井上部脱空,无法与砂垫层连通,水无法排出,故而袋装砂井逐渐被塑料排水带所代替。塑料排水带施打速度快、效率高、对软基扰动小、施工机械轻便、抗折能力强、工厂化生产、受施工影响小等优点
4、深层搅拌法
用水泥或其他材料作固化剂主剂,经深层搅拌机械将固化剂和软土强制搅拌,利用他们之间所产生的物化反应,形成具有一定强度的加固体。深层搅拌法分为喷粉搅拌法和喷浆搅拌法。目前国内常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水较高且地基承载力不大于120kPa的粘性土。处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时,宜用试验确定其适用性。
5、煤灰碎石桩
利用工业废料与碎石掺适量水泥形成胶凝体,有一定强度、良好形成低标号混凝土桩复合地基,可节省水泥砂。
6、加筋法
在软土地基的上方,沿着水平的方向,铺设加筋材料一层或者是多层,进而和填料一起组成了具有一定厚度的加筋垫层,它能够有效地提升地基承载力,在均化地基应力的同时降低地基不均匀沉降。但是,如果地基中有了一定厚度的软土层,只是采用单纯的加筋垫层方式来处理的话,即使承载力满足了要求,地基也会出现较大的不均匀沉降。为了更好地降低沉降,采用水泥深层搅拌桩或许较为理想,其形成的水泥土桩复和地基工作状态为:变行协调桩和桩之间土,有效利用桩间土的功效,提升地基的承载力,减小地基的沉降。如果软基较厚,并且对于沉降和承载力有着较为严格的要求的话,则能够适当的考虑综合加筋垫层和水泥深层搅拌桩的优点,用加筋垫层和水泥深层搅拌桩复合地基联合处理软基。在加筋垫层作用下,有效发挥好水泥土桩与桩之间土共同作用特性,切实提升地基承载力,减小地基过分沉降,均化地基不均匀沉降。当加筋垫层采用新型复合地基的整体强度大大提高,处理效果更为明显。
二、城市道路软基处理方法评价
作为一种最为常用的软土基的处理工艺,换填垫层法在市政道路修建中应用最为广泛,但是,其只可在软土层较薄的前提下进行换填。一旦软土层厚度较大,则使用换填处理就有着较大的工程量大,造价高。而使用堆载预压法,其需要的排水固结时间较長,导致施工工期也较长,只能用在软土不厚,时间允许也可单独用,一旦工期紧则须和排水固结法一起。加载预压排水对于正常压密的深厚软粘土,是最为经济有效,但用完之后往往因为软土过厚而造成工后沉降、总沉降、差异沉降均较大,达不到预期,不均匀沉降对市政管线破坏非常大。强夯法通常不适合对饱和软粘土加固,容易出现“橡皮土”,夯后地基承载力下降,强夯置换法虽有成功应用,但还没有形成科学的理论方法,效果与置换所夯填材料有关,对差异沉降控制不理想,通常是用在大面积填海等,还需用试夯来确定设计的参数。深层搅拌法和粉煤灰碎石桩则更适合深厚高饱和软土、工期紧、路堤荷载大且工后沉降严的工程,可以有效地增加地基承载力,减小沉降,但造价高,一般是在桥头跳车以及对地下管线沉降要求高的路段,需要通过配合比试验来确定能否在含有机质多的淤泥中使用。最后,加筋法能够有效降低路基工后沉降,减小地下管线变形,同时,工程造价也比较低,是一种较为经济、简便、有效的均衡差异沉降方法。
三、市政道路软基处理新方法
在进行市政管线软基的处理时,如果是使用一般高等级公路的处理方法,恐怕很难有效地满足管线对于沉降所提的要求。但是,如果整个道路断面又都是按照管线基础的要求来作软基处理,又有较高的造价。为此,我们需要综合不同管线对地质条件、沉降、工期、经济等因素要求,结合不同软基处理来操作。
1、工程概况
此工程为某隧道连接线的道路工程,工程的全长为4.71公里,采用的是双向六车道的模式,路面的标准宽度为50m。这其中,软基路段的长度约占到了全场的一半多,为2.53公里。此工程最为主要的一项分项控制工程就是软基处理,为此,工程布设了若干试验段,以便于更好地进行动态设计和信息化施工。此项工程所处的环境为人工围海造田地区,需要长期受潮汐的影响。场地的上部采取的是人工填土的方式,厚度只有0.5m,密实度、均性差等不良。下卧淤泥层厚在10-15m的区间内,为高压缩性、低透水性、低强度软弱土体,而工程的淤泥各物理指标见如1。
道路标准横断面及管线布置如图1所示。污水管、雨水管以及预留煤气管位布置在非机动车道下,交通信号电缆和路灯电缆布置在非机分隔带下,其余管线布置在人行道下。
2、软基的处理方法
作为城市的主干道,此项工程管线较多,雨污水管线的埋设深度也较深,最深处达到了7m,管线对于地基的沉降较为敏感,软基路段均为填方路堤,工期时间短。为了更好地满足路基两侧雨污水深埋管基在施工后沉降幅度在10cm 范围内的要求,结合工程质量以及工程的造价,此工程提出在中央机动车道下采用袋装砂井配合堆载预压排水固结处理,非机动车道及人行道下采用粉喷桩复合地基处理的设计方案。袋装砂井的间距在1.2m左右,而其直径则为70mm,呈三角形进行布置。水泥土搅拌桩的间距为1.0m,直径在500mm,三角形布置,袋装砂井和水泥土搅拌桩均穿过淤泥夹砂层和淤泥层,进而进入到粉质粘土层中,砂垫层的厚为0.5m,一层单向土工格栅加筋,如图2所示。大约有将近40%的路基需要通过粉喷桩进行处理,而大约有60%的路基需使用袋装砂井排水固结进行处理。因为粉喷桩处理单价为32元/延米,而袋装砂井排水固结处理的单价约3.5元/延米,仅为粉喷桩处理费用的1/10。所以,软基处理费用可节省一半左右,超过1000万元。
3、处理效果评论
为了更好地检验“两边硬、中间软”地基处理方法,我们在路中心以及两种处理方法的交界地点的两侧、坡脚及路肩等埋设孔隙水压力计、总沉降盘、测斜管、分层沉降盘、水位计和土压力盒。仪器埋设如图3 所示。
在袋装砂井的处理段内,其允许的最大总沉降量,在路中是1269mm。而对于两侧的粉喷桩处理段内,允许的最大总沉降量在交界处是254mm,大约占到路中最大沉降量的20%。在上部填土荷载的作用下,袋装砂井处理段和粉喷桩处理段可能有的较大沉降差异在717mm左右;中部袋装砂井处理区向两侧粉喷桩处理区侧向位移明显要高于坡脚处侧向位移,坡脚处的最大侧向位移是在地表处,两侧交界处最大侧向位移在地表下5-6m深的淤泥层中;对于袋装砂井的处理段路,随填土加高基压缩的范围而逐渐变深,压缩量也是随着深度的增加而由大变小,大约有80%-85%的压缩量是在地表下8m的范围内发生的,压缩层主要在粉质粘土层上13-16m的淤泥夹砂层和淤泥层中;粉喷桩处理段与袋装砂井处理段相比,复合地基压缩量小,压缩层在地表下15-18m范围内,压缩量与深度无关,主要受粉喷桩施工质量控制;各测点孔隙水压力随填土高增大而增大,加荷间歇期孔隙水压渐消,加载435d后,土层固结85-95%;水泥土搅拌桩复合地基中,随填土高度增加,桩应力和土应力也增大,填土停止后堆载时,随土体固结,桩应力由1.88减小到1.11。
四、结论
通过实例分析市政道路软基处理方法(在同一断面不同位置采用不同软基处理方案),实测表明,该方法可以很好的提高管线地基承载力,满足管线沉降要求,降低造价。
参考文献:
[1] 邱水贤.浅谈市政道路软基处理常用方法与效果评价[J].中国城市经济.2011(17).
[2] 张传峰,陈礼仪,周应华,祝世强.不同软基处理方法工后沉降与稳定研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程).2009(S1).
关键词:市政道路;软基施工;施工工艺
随着经济社会的快速发展,我国市政基础设施建设越来越频繁,市政道路建设也有了更多的发展。众所周知,市政道路荷载不大、地基承载力不高;刚性路面刚度大,整体结构性好;柔性路面即使路基有少量不均匀沉降,路面出现小微的裂缝,再进行稍加修补之后也能够正常使用。
一、市政道路软基处理常用方法
1、换填垫层法
将路基一定深度范围软弱土层换填好的砂、石、土或石屑等材料,经压实做成压缩性低、承载力高的垫层。根据换填方式不同分为:抛石挤淤法、换填土和爆破挤淤法。
2、堆载预压法
在工程建造前,消除大部分工后沉降,提高地基强度。一旦工后沉降满足要求,强度达标后,修筑道路路面。
3、加载预压排水固结法
预先加载地基,通过排水体排水,让地基土固结,提高承载力,减少工后沉降。以前排水体常用袋装砂井,在顶上铺一层土工布加筋垫层,既可横向排水通道,又可均化不均匀沉降。袋装砂井质量受施工质量影响大,如果袋中砂灌不够密实,放入孔中,砂遇水下沉,造成砂井上部脱空,无法与砂垫层连通,水无法排出,故而袋装砂井逐渐被塑料排水带所代替。塑料排水带施打速度快、效率高、对软基扰动小、施工机械轻便、抗折能力强、工厂化生产、受施工影响小等优点
4、深层搅拌法
用水泥或其他材料作固化剂主剂,经深层搅拌机械将固化剂和软土强制搅拌,利用他们之间所产生的物化反应,形成具有一定强度的加固体。深层搅拌法分为喷粉搅拌法和喷浆搅拌法。目前国内常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水较高且地基承载力不大于120kPa的粘性土。处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时,宜用试验确定其适用性。
5、煤灰碎石桩
利用工业废料与碎石掺适量水泥形成胶凝体,有一定强度、良好形成低标号混凝土桩复合地基,可节省水泥砂。
6、加筋法
在软土地基的上方,沿着水平的方向,铺设加筋材料一层或者是多层,进而和填料一起组成了具有一定厚度的加筋垫层,它能够有效地提升地基承载力,在均化地基应力的同时降低地基不均匀沉降。但是,如果地基中有了一定厚度的软土层,只是采用单纯的加筋垫层方式来处理的话,即使承载力满足了要求,地基也会出现较大的不均匀沉降。为了更好地降低沉降,采用水泥深层搅拌桩或许较为理想,其形成的水泥土桩复和地基工作状态为:变行协调桩和桩之间土,有效利用桩间土的功效,提升地基的承载力,减小地基的沉降。如果软基较厚,并且对于沉降和承载力有着较为严格的要求的话,则能够适当的考虑综合加筋垫层和水泥深层搅拌桩的优点,用加筋垫层和水泥深层搅拌桩复合地基联合处理软基。在加筋垫层作用下,有效发挥好水泥土桩与桩之间土共同作用特性,切实提升地基承载力,减小地基过分沉降,均化地基不均匀沉降。当加筋垫层采用新型复合地基的整体强度大大提高,处理效果更为明显。
二、城市道路软基处理方法评价
作为一种最为常用的软土基的处理工艺,换填垫层法在市政道路修建中应用最为广泛,但是,其只可在软土层较薄的前提下进行换填。一旦软土层厚度较大,则使用换填处理就有着较大的工程量大,造价高。而使用堆载预压法,其需要的排水固结时间较長,导致施工工期也较长,只能用在软土不厚,时间允许也可单独用,一旦工期紧则须和排水固结法一起。加载预压排水对于正常压密的深厚软粘土,是最为经济有效,但用完之后往往因为软土过厚而造成工后沉降、总沉降、差异沉降均较大,达不到预期,不均匀沉降对市政管线破坏非常大。强夯法通常不适合对饱和软粘土加固,容易出现“橡皮土”,夯后地基承载力下降,强夯置换法虽有成功应用,但还没有形成科学的理论方法,效果与置换所夯填材料有关,对差异沉降控制不理想,通常是用在大面积填海等,还需用试夯来确定设计的参数。深层搅拌法和粉煤灰碎石桩则更适合深厚高饱和软土、工期紧、路堤荷载大且工后沉降严的工程,可以有效地增加地基承载力,减小沉降,但造价高,一般是在桥头跳车以及对地下管线沉降要求高的路段,需要通过配合比试验来确定能否在含有机质多的淤泥中使用。最后,加筋法能够有效降低路基工后沉降,减小地下管线变形,同时,工程造价也比较低,是一种较为经济、简便、有效的均衡差异沉降方法。
三、市政道路软基处理新方法
在进行市政管线软基的处理时,如果是使用一般高等级公路的处理方法,恐怕很难有效地满足管线对于沉降所提的要求。但是,如果整个道路断面又都是按照管线基础的要求来作软基处理,又有较高的造价。为此,我们需要综合不同管线对地质条件、沉降、工期、经济等因素要求,结合不同软基处理来操作。
1、工程概况
此工程为某隧道连接线的道路工程,工程的全长为4.71公里,采用的是双向六车道的模式,路面的标准宽度为50m。这其中,软基路段的长度约占到了全场的一半多,为2.53公里。此工程最为主要的一项分项控制工程就是软基处理,为此,工程布设了若干试验段,以便于更好地进行动态设计和信息化施工。此项工程所处的环境为人工围海造田地区,需要长期受潮汐的影响。场地的上部采取的是人工填土的方式,厚度只有0.5m,密实度、均性差等不良。下卧淤泥层厚在10-15m的区间内,为高压缩性、低透水性、低强度软弱土体,而工程的淤泥各物理指标见如1。
道路标准横断面及管线布置如图1所示。污水管、雨水管以及预留煤气管位布置在非机动车道下,交通信号电缆和路灯电缆布置在非机分隔带下,其余管线布置在人行道下。
2、软基的处理方法
作为城市的主干道,此项工程管线较多,雨污水管线的埋设深度也较深,最深处达到了7m,管线对于地基的沉降较为敏感,软基路段均为填方路堤,工期时间短。为了更好地满足路基两侧雨污水深埋管基在施工后沉降幅度在10cm 范围内的要求,结合工程质量以及工程的造价,此工程提出在中央机动车道下采用袋装砂井配合堆载预压排水固结处理,非机动车道及人行道下采用粉喷桩复合地基处理的设计方案。袋装砂井的间距在1.2m左右,而其直径则为70mm,呈三角形进行布置。水泥土搅拌桩的间距为1.0m,直径在500mm,三角形布置,袋装砂井和水泥土搅拌桩均穿过淤泥夹砂层和淤泥层,进而进入到粉质粘土层中,砂垫层的厚为0.5m,一层单向土工格栅加筋,如图2所示。大约有将近40%的路基需要通过粉喷桩进行处理,而大约有60%的路基需使用袋装砂井排水固结进行处理。因为粉喷桩处理单价为32元/延米,而袋装砂井排水固结处理的单价约3.5元/延米,仅为粉喷桩处理费用的1/10。所以,软基处理费用可节省一半左右,超过1000万元。
3、处理效果评论
为了更好地检验“两边硬、中间软”地基处理方法,我们在路中心以及两种处理方法的交界地点的两侧、坡脚及路肩等埋设孔隙水压力计、总沉降盘、测斜管、分层沉降盘、水位计和土压力盒。仪器埋设如图3 所示。
在袋装砂井的处理段内,其允许的最大总沉降量,在路中是1269mm。而对于两侧的粉喷桩处理段内,允许的最大总沉降量在交界处是254mm,大约占到路中最大沉降量的20%。在上部填土荷载的作用下,袋装砂井处理段和粉喷桩处理段可能有的较大沉降差异在717mm左右;中部袋装砂井处理区向两侧粉喷桩处理区侧向位移明显要高于坡脚处侧向位移,坡脚处的最大侧向位移是在地表处,两侧交界处最大侧向位移在地表下5-6m深的淤泥层中;对于袋装砂井的处理段路,随填土加高基压缩的范围而逐渐变深,压缩量也是随着深度的增加而由大变小,大约有80%-85%的压缩量是在地表下8m的范围内发生的,压缩层主要在粉质粘土层上13-16m的淤泥夹砂层和淤泥层中;粉喷桩处理段与袋装砂井处理段相比,复合地基压缩量小,压缩层在地表下15-18m范围内,压缩量与深度无关,主要受粉喷桩施工质量控制;各测点孔隙水压力随填土高增大而增大,加荷间歇期孔隙水压渐消,加载435d后,土层固结85-95%;水泥土搅拌桩复合地基中,随填土高度增加,桩应力和土应力也增大,填土停止后堆载时,随土体固结,桩应力由1.88减小到1.11。
四、结论
通过实例分析市政道路软基处理方法(在同一断面不同位置采用不同软基处理方案),实测表明,该方法可以很好的提高管线地基承载力,满足管线沉降要求,降低造价。
参考文献:
[1] 邱水贤.浅谈市政道路软基处理常用方法与效果评价[J].中国城市经济.2011(17).
[2] 张传峰,陈礼仪,周应华,祝世强.不同软基处理方法工后沉降与稳定研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程).2009(S1).