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摘 要:随着我国公路建设、市政道路建设的不断发展,常常遇到各种各样的不良地质情况,而软土路基作为道路建设过程中最常见的不良地质之一,若处理不当,将造成路基路面失稳和沉陷等严重工程事故。如何快速准确的提出软土路基处理方法至关重要。
关键词:软土路基处理;适用条件
在道路建设过程中,软土已成为最常见的不良地质之一。软土路基处理常见的方法有换填法、强夯法、强夯置换法和振冲碎石桩法。
一、不同软土路基处理方法的适用条件
(一)换填法。换填法适用于浅层地基处理,包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的吹填土等地基处理以及暗塘、暗浜(bang小河沟)、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。
换填材料可选用砂石(碎石、卵石、角砾、圆砾、砂砾、粗砂、中砂或石屑,并应集配良好、不含杂质)、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿渣、其他工业废渣、土工合成材料。工程常用的有碎石、碎石土(细颗粒含量不宜太高)、山皮石、山皮土等。
换填厚度根据置换软弱土的深度以及下卧层的承载力确定,但计算起来会很复杂,根据经验换填厚度宜为0.5~3.0m(太厚施工困难、太薄换土垫层作用不明显),如果能换填到较好土层,则换填及满足要求,当不能换填到较好土层时,需先初步拟定垫层厚度,再通过“垫层底土的自重压力+垫层底土的附加压力≤垫层底土层的地基承载力”计算。
换填法施工简单、对软土地基处理效果好、质量容易得到保证;但换填深度过大时,施工就比较困难,置换出的弃方较难处理、多占土地容易污染环境。
(二)强夯法。强夯法适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、失陷性黄土、素填土和杂填土等。
强夯的有效加固深度,根据试夯或地区经验确定,缺少资料时可进行预估:单位夯击能为1000KN·m时,粗粒土为4-5m,细粒土为3-4m;单位夯击能为2000KN·m时,粗粒土为5-6m,细粒土为4-5m;单位夯击能为3000KN·m时,粗粒土为6-7m,细粒土为5-6m;单位夯击能为4000KN·m时,粗粒土为7-8m,细粒土为6-7m;单位夯击能为5000KN·m时,粗粒土为8-8.5m,细粒土为7-7.5m;单位夯击能为6000KN·m时,粗粒土为8.5-9m,细粒土为7.5-8m;单位夯击能为8000KN·m时,粗粒土为9-9.5m,细粒土为8-8.5m。
强夯置换处理地基,必须通过现场试夯确定其适用性和处理效果,夯点的夯击次数,应根据现场试夯的夯击次数和夯沉量关系曲线确定,并同时满足下列条件:(1)最后两击的平均夯沉量满足如下要求:单位夯击能E<4000KN·m,平均夯沉量不大于50(mm);4000KN·m≤E<6000KN·m,平均夯沉量不大于100(mm);6000KN·m≤E<8000KN·m,平均夯沉量不大于150(mm);8000KN·m≤E<12000KN·m,平均夯沉量不大于200(mm);超过12000kn·m的通过试验确定。(2)夯坑周围地面不应发生过大隆起。(3)不因夯坑过深而发生提锤困难。
(三)强夯置换法。强夯置换法适用于高饱和度的粉土和粘性土。强夯置换的深度应有土质条件确定,除厚层饱和粉土(墩下土在施工时密度变大强度提高,故可不穿透)外,应穿透软土层,达到较硬土层上,深度不宜超过10m(地基处理手册规定墩身一般不超过7m)。
墩体材料可采用集配良好的块石、碎石、矿渣、工业废渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料,且粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过30%。
实际工程中夯锤单击夯击能一般选用3000KN·m(大多数地基满足要求,且超过3000后机械台班费用大幅上升)。夯点的夯击次数应通过现场试夯确定,并应满足下列条件:(1)墩体穿透软弱土层,且达到设计墩长;(2)累计夯沉量为设计墩长的1.5-2倍;(3)最后两击平均夯沉量按强夯取值。
墩位布置宜采用等边三角形或正方形,对独立基础或条形基础可根据基础形状与宽度作相应布置。
墩间距应根据荷载大小和原状土的承载力选定,当满堂布置时,可取夯锤直径的2-3倍,对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.1-1.2倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.1-1.2倍。强夯置换处理范围同强夯。
墩顶应铺设一层厚度不小于500mm的压实垫层,垫层材料宜与墩体材料相同,粒径不宜大于100mm。
(四)振冲碎石桩。主要适用于粘性土、粉土、饱和黄土、人工填土等地基的处理。如果土的强度过于低弱(例如刚吹填的软土),以致土的约束力始终不能平衡使填料挤入管壁的力,那就始终不能形成桩体,这样本法就不适用。
碎石桩的破坏以鼓出破坏为主,范围是桩顶至两个桩径长度。通常做法是在桩体全部制成之后,将桩体顶部1m左右挖去(该处上覆压力小,很难做出符合密实要求的桩体),铺30cm-50cm的碎石垫层,然后再上面做基础。桩长是指在垫层底面以下实有桩长,一般桩长不宜短于4m,但当桩长大于7m时,制桩功效显著降低。
桩体材料可取碎石、卵石、含石砂砾、矿渣等,填料应有适当集配,含泥量不宜太大。
桩的直径:桩体不是想象的那种圆柱体(胡萝卜形,上粗下细),桩的直径是指按照每根桩的用料量估算的平均理论直径,用D表示。一般D=0.8~1.2m。
面积置换率:面积置换率是桩的截面积Ap与其影响面积A之比,用m表示(m越大,桩的间距越小)。
桩的影响面积De:等边三角形De=1.05d 正方形De=1.13d 矩形De=1.13
m=D2/De2
一般采用m=0.25~0.4
二、结语
根据理论计算及工程经验,可以用如下方法初步确定软土路基处理方案:3m以内使用换填或强夯(高饱和软土只能换填,其他强夯,强夯较便宜);7m以内采用强夯或强夯置换(高饱和粘土只能强夯置换,其他可强夯);7m以上考虑使用振冲碎石桩。
关键词:软土路基处理;适用条件
在道路建设过程中,软土已成为最常见的不良地质之一。软土路基处理常见的方法有换填法、强夯法、强夯置换法和振冲碎石桩法。
一、不同软土路基处理方法的适用条件
(一)换填法。换填法适用于浅层地基处理,包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的吹填土等地基处理以及暗塘、暗浜(bang小河沟)、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。
换填材料可选用砂石(碎石、卵石、角砾、圆砾、砂砾、粗砂、中砂或石屑,并应集配良好、不含杂质)、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿渣、其他工业废渣、土工合成材料。工程常用的有碎石、碎石土(细颗粒含量不宜太高)、山皮石、山皮土等。
换填厚度根据置换软弱土的深度以及下卧层的承载力确定,但计算起来会很复杂,根据经验换填厚度宜为0.5~3.0m(太厚施工困难、太薄换土垫层作用不明显),如果能换填到较好土层,则换填及满足要求,当不能换填到较好土层时,需先初步拟定垫层厚度,再通过“垫层底土的自重压力+垫层底土的附加压力≤垫层底土层的地基承载力”计算。
换填法施工简单、对软土地基处理效果好、质量容易得到保证;但换填深度过大时,施工就比较困难,置换出的弃方较难处理、多占土地容易污染环境。
(二)强夯法。强夯法适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、失陷性黄土、素填土和杂填土等。
强夯的有效加固深度,根据试夯或地区经验确定,缺少资料时可进行预估:单位夯击能为1000KN·m时,粗粒土为4-5m,细粒土为3-4m;单位夯击能为2000KN·m时,粗粒土为5-6m,细粒土为4-5m;单位夯击能为3000KN·m时,粗粒土为6-7m,细粒土为5-6m;单位夯击能为4000KN·m时,粗粒土为7-8m,细粒土为6-7m;单位夯击能为5000KN·m时,粗粒土为8-8.5m,细粒土为7-7.5m;单位夯击能为6000KN·m时,粗粒土为8.5-9m,细粒土为7.5-8m;单位夯击能为8000KN·m时,粗粒土为9-9.5m,细粒土为8-8.5m。
强夯置换处理地基,必须通过现场试夯确定其适用性和处理效果,夯点的夯击次数,应根据现场试夯的夯击次数和夯沉量关系曲线确定,并同时满足下列条件:(1)最后两击的平均夯沉量满足如下要求:单位夯击能E<4000KN·m,平均夯沉量不大于50(mm);4000KN·m≤E<6000KN·m,平均夯沉量不大于100(mm);6000KN·m≤E<8000KN·m,平均夯沉量不大于150(mm);8000KN·m≤E<12000KN·m,平均夯沉量不大于200(mm);超过12000kn·m的通过试验确定。(2)夯坑周围地面不应发生过大隆起。(3)不因夯坑过深而发生提锤困难。
(三)强夯置换法。强夯置换法适用于高饱和度的粉土和粘性土。强夯置换的深度应有土质条件确定,除厚层饱和粉土(墩下土在施工时密度变大强度提高,故可不穿透)外,应穿透软土层,达到较硬土层上,深度不宜超过10m(地基处理手册规定墩身一般不超过7m)。
墩体材料可采用集配良好的块石、碎石、矿渣、工业废渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料,且粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过30%。
实际工程中夯锤单击夯击能一般选用3000KN·m(大多数地基满足要求,且超过3000后机械台班费用大幅上升)。夯点的夯击次数应通过现场试夯确定,并应满足下列条件:(1)墩体穿透软弱土层,且达到设计墩长;(2)累计夯沉量为设计墩长的1.5-2倍;(3)最后两击平均夯沉量按强夯取值。
墩位布置宜采用等边三角形或正方形,对独立基础或条形基础可根据基础形状与宽度作相应布置。
墩间距应根据荷载大小和原状土的承载力选定,当满堂布置时,可取夯锤直径的2-3倍,对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.1-1.2倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.1-1.2倍。强夯置换处理范围同强夯。
墩顶应铺设一层厚度不小于500mm的压实垫层,垫层材料宜与墩体材料相同,粒径不宜大于100mm。
(四)振冲碎石桩。主要适用于粘性土、粉土、饱和黄土、人工填土等地基的处理。如果土的强度过于低弱(例如刚吹填的软土),以致土的约束力始终不能平衡使填料挤入管壁的力,那就始终不能形成桩体,这样本法就不适用。
碎石桩的破坏以鼓出破坏为主,范围是桩顶至两个桩径长度。通常做法是在桩体全部制成之后,将桩体顶部1m左右挖去(该处上覆压力小,很难做出符合密实要求的桩体),铺30cm-50cm的碎石垫层,然后再上面做基础。桩长是指在垫层底面以下实有桩长,一般桩长不宜短于4m,但当桩长大于7m时,制桩功效显著降低。
桩体材料可取碎石、卵石、含石砂砾、矿渣等,填料应有适当集配,含泥量不宜太大。
桩的直径:桩体不是想象的那种圆柱体(胡萝卜形,上粗下细),桩的直径是指按照每根桩的用料量估算的平均理论直径,用D表示。一般D=0.8~1.2m。
面积置换率:面积置换率是桩的截面积Ap与其影响面积A之比,用m表示(m越大,桩的间距越小)。
桩的影响面积De:等边三角形De=1.05d 正方形De=1.13d 矩形De=1.13
m=D2/De2
一般采用m=0.25~0.4
二、结语
根据理论计算及工程经验,可以用如下方法初步确定软土路基处理方案:3m以内使用换填或强夯(高饱和软土只能换填,其他强夯,强夯较便宜);7m以内采用强夯或强夯置换(高饱和粘土只能强夯置换,其他可强夯);7m以上考虑使用振冲碎石桩。