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摘要:软土地基施工质量的好坏直接影响到路桥的质量与寿命。本文从软土特点入手,分析了软土地基的危害,对路桥软土地基处理的原则及技术展开初步探讨,仅供参考。
关键词:路桥工程;软土地基;施工技术
中图分类号:TV52
一、软土地基概述
1、软土特点。软土一般是指在静水和缓慢流水环境中沉积,以黏粒为主并伴有微生物作用的近代沉积物。软土是一种呈软塑到流塑状态,其外观以灰色为主的细土粒,如淤泥和淤泥质土、泥炭土和沼泽土,以及其他 高压缩性饱和黏性土、粉土等,其中淤泥和淤泥质土是软土的主要类型,多分布在我国滨海平原、河口三角洲、湖盆地周围及山涧谷地。软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、渗透系数小、压缩性高、强度低等特点,同时可呈灵敏性结构。
2、软土地基的危害。软土地基的性质因地而异,因层而异,不可预见性大,在强度低,压缩性高的软土地基上修筑路基,往往会发生路基失稳或过量沉陷。如果路桥工程在软土地基上修建,则需要根据实际情况采取具体技术对路基进行特殊处理。软土路基产生的危害 分析起来主要包括以下两个方面 :一方面 ,软土路基强度及稳定性差 ,当软土路基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时 ,软土路基会产生局部或整体剪切破坏 ,造成路堤塌方、失稳及桥台破坏 ;另一方面 ,流变性显著 ,当软土路基在上部荷载及外部荷载作用下产生过大的沉降变形时 ,会影响道路的正常使用。准确认识软土路基危害,有针对性地加强路桥软土地基的处理,是保证软土路段满足安全营运的必然选择。
二、路桥软土地基处理的原则。
对于路桥工程,原则上首先应考虑利用天然地基,对于淤泥和淤泥质上利用其上覆较好层作为地基持力层,当上覆土层较薄,应注意避免施工时对淤泥和淤泥质土的扰动:对于冲填、杂填建筑垃圾和性能稳定的工业废料,当均匀性和密实度较好时,均可利用作为地基、持力层;对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有腐蚀性的工业废料等杂填土,未经处理不宜作为地基持力层。若地基软弱不能满足要求,则需进行处理,根据工程情况及地基土质条件或组成的不同,处理的目的可以是:提高土的抗剪强度,使地基保持稳定;降低土的压缩性,使地基的沉降和不均匀沉降至允许范围内;降低土的渗透性或渗流的水力梯度,防止或减少水的渗漏,避免渗流造成地基破坏;改善土的动力性能,防止地基产生震陷变形或因土的震动液化而丧失稳定性;消除或减少土的沉陷性或胀缩性引起的地基变形,避免建筑物破坏或影响其正常使用。
三、路桥软土地基处理施工技术
首先,换填垫层施工技术。当软弱土层厚度不很大时,可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除,然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的中粗砂)称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度为2~3m,如果软弱土层厚度过大,则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。通过换填具有较高抗剪强度的地基土,从而达到增强地基承载力的目的,满足构筑物对地基的要求。主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种。
1、砂砾垫层:当路堤高度小于极限高度的2倍,软土层较薄,填筑材料比较困难,或雨季施工时,采用砂砾(砂)垫层,在填土与基底之间设一排水面,从而使地基在受到填土荷载后,迅速地将地基土中的孔隙水排出,加快固结速度,提高地基的承载力,减少沉降,防止地基局部剪切变形。要注意控制填土速度,所用的材料为含泥量不大于5%的洁净中粗砂,或最大粒径小于5cm的天然级配砂砾。
2、换填法:在软土厚度不大于2m 时,利用渗水性材料(砂砾或碎石)进行置换填土,可以降低压缩性,提高承载力,提高抗剪强度,减少沉降量,改善动力特性,加速土层的排水固结。它的特点是施工工艺简单,但费用比较高。
3、抛石挤淤:当软土或沼泽土位于水下,更换土施工困难,且厚度小于3m,表層无硬壳、基底含水量超过液限、路堤自重可以挤出的软土之上,排水比较困难时,采用抛片石(直径一般不小于 30cm)挤淤的方法。从中部开始抛石,逐渐向两边延伸,挤出淤泥,提高路基强度。
另外,深层密实施工技术。对地基深层的软弱土体进行振密和挤密的地基加固方法称为深层密实法。通常采用爆破、夯击、挤压和振动及加入抗剪强度高的材料等方法,适用于软土厚度>3m的中厚软土的加固,分布面积广的软基加固处理,其加固深度可达到30m。通过振动、挤压使地基中土体密实、固结,并利用加入的具有高抗剪强度的桩体材料置换部分软弱土体中的三相(气相、液相与固相)部分,形成复合地基,达到提高抗剪强度的目的。主要加固方法:强夯法、深层搅拌桩法、挤密碎石桩法等。
1、强夯法:对于砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基,可采用重锤夯实或强夯。它的基本原理是:土层在巨大的冲击能作用下,土中产生很大的压力和冲击波,致使土体局部压缩,夯击点周围一定深度内产生裂隙良好的排水通道,使土中的孔隙水(气)顺利排出,土体迅速固结。强夯后地基承载力可提高3~4倍,压缩性可降低200%~1000%。
2、深层搅拌法:深层搅拌法为就地成桩,是用水泥,石灰并掺入粉煤灰及其它添加剂,将含水量较高的软弱土直接变成具有一定强度的水泥土。这种方法特别适合于城市工程的施工,深层搅拌桩法不需要钻孔桩的泥浆护壁及水下灌注砼等较为复杂的施工工艺,桩径,桩距和排列形状没有严格限制,在施工的过程中没有噪音污染,材料排除少,对环境的污染较小。在施工中应保持送灰连续、均匀,不得间断,每根桩均应确保均匀和足额的喷灰量,为保证成桩质量,对桩顶1.5m范围内复搅、复喷,为了使土充分压实及水泥拌和均匀,钻头至桩底时,应原位旋转2min。
3、挤密碎石桩法:振动挤密碎石桩复合地基首先进行桩位布置,然后桩就位,取土成孔,填料,夯实造桩,成桩、铺设垫层,挤密碎石桩移到下一桩位。为了保证成桩参数的准确,大面积施工前,必须做成桩试验,桩机就位的垂直度要满足要求,垂直度偏差不大于1.5%;为了防止出现断桩,碎石量应满足要求,不得有植物残体垃圾等杂质;在沉桩过程中,遇到体积大的单独石头,可做位移处理。碎石挤密桩加固软土地基对桩间土的挤密效果是十分显著的,加固后的地基承载力为原天然土的3.5倍,且能大大缩短地基固结沉降的时间。碎石挤密桩受场地影响小,施工成本低、工期短,能显著提高软土地基的承载力特征值和压缩模量,具有较好的经济效益和社会效益。
结束语:
总之,软土地基是一种不良地基,具有强度较低、压缩性较高和透水性很小等特性,若处理不当所造成的危害是不容忽视的。路桥软土地基施工时,我们必须根据现场地质情况及结构设计和使用要求选取软基处理方法,做到技术上先进、经济上合理。
参考文献:
[1] 华肖敏. 浅谈软土地基施工的处理方法[J]. 科技信息 , 2010,(12):147-149.
[2] 袁得富,史建党.公路工程软土地基处理[J].河南科技,2006,(10)
[3] 张紫千,王志杰.软土地基上的路基施工技术探析[J].科技信息(学术研究),2007,(13)
关键词:路桥工程;软土地基;施工技术
中图分类号:TV52
一、软土地基概述
1、软土特点。软土一般是指在静水和缓慢流水环境中沉积,以黏粒为主并伴有微生物作用的近代沉积物。软土是一种呈软塑到流塑状态,其外观以灰色为主的细土粒,如淤泥和淤泥质土、泥炭土和沼泽土,以及其他 高压缩性饱和黏性土、粉土等,其中淤泥和淤泥质土是软土的主要类型,多分布在我国滨海平原、河口三角洲、湖盆地周围及山涧谷地。软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、渗透系数小、压缩性高、强度低等特点,同时可呈灵敏性结构。
2、软土地基的危害。软土地基的性质因地而异,因层而异,不可预见性大,在强度低,压缩性高的软土地基上修筑路基,往往会发生路基失稳或过量沉陷。如果路桥工程在软土地基上修建,则需要根据实际情况采取具体技术对路基进行特殊处理。软土路基产生的危害 分析起来主要包括以下两个方面 :一方面 ,软土路基强度及稳定性差 ,当软土路基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时 ,软土路基会产生局部或整体剪切破坏 ,造成路堤塌方、失稳及桥台破坏 ;另一方面 ,流变性显著 ,当软土路基在上部荷载及外部荷载作用下产生过大的沉降变形时 ,会影响道路的正常使用。准确认识软土路基危害,有针对性地加强路桥软土地基的处理,是保证软土路段满足安全营运的必然选择。
二、路桥软土地基处理的原则。
对于路桥工程,原则上首先应考虑利用天然地基,对于淤泥和淤泥质上利用其上覆较好层作为地基持力层,当上覆土层较薄,应注意避免施工时对淤泥和淤泥质土的扰动:对于冲填、杂填建筑垃圾和性能稳定的工业废料,当均匀性和密实度较好时,均可利用作为地基、持力层;对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有腐蚀性的工业废料等杂填土,未经处理不宜作为地基持力层。若地基软弱不能满足要求,则需进行处理,根据工程情况及地基土质条件或组成的不同,处理的目的可以是:提高土的抗剪强度,使地基保持稳定;降低土的压缩性,使地基的沉降和不均匀沉降至允许范围内;降低土的渗透性或渗流的水力梯度,防止或减少水的渗漏,避免渗流造成地基破坏;改善土的动力性能,防止地基产生震陷变形或因土的震动液化而丧失稳定性;消除或减少土的沉陷性或胀缩性引起的地基变形,避免建筑物破坏或影响其正常使用。
三、路桥软土地基处理施工技术
首先,换填垫层施工技术。当软弱土层厚度不很大时,可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除,然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的中粗砂)称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度为2~3m,如果软弱土层厚度过大,则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。通过换填具有较高抗剪强度的地基土,从而达到增强地基承载力的目的,满足构筑物对地基的要求。主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种。
1、砂砾垫层:当路堤高度小于极限高度的2倍,软土层较薄,填筑材料比较困难,或雨季施工时,采用砂砾(砂)垫层,在填土与基底之间设一排水面,从而使地基在受到填土荷载后,迅速地将地基土中的孔隙水排出,加快固结速度,提高地基的承载力,减少沉降,防止地基局部剪切变形。要注意控制填土速度,所用的材料为含泥量不大于5%的洁净中粗砂,或最大粒径小于5cm的天然级配砂砾。
2、换填法:在软土厚度不大于2m 时,利用渗水性材料(砂砾或碎石)进行置换填土,可以降低压缩性,提高承载力,提高抗剪强度,减少沉降量,改善动力特性,加速土层的排水固结。它的特点是施工工艺简单,但费用比较高。
3、抛石挤淤:当软土或沼泽土位于水下,更换土施工困难,且厚度小于3m,表層无硬壳、基底含水量超过液限、路堤自重可以挤出的软土之上,排水比较困难时,采用抛片石(直径一般不小于 30cm)挤淤的方法。从中部开始抛石,逐渐向两边延伸,挤出淤泥,提高路基强度。
另外,深层密实施工技术。对地基深层的软弱土体进行振密和挤密的地基加固方法称为深层密实法。通常采用爆破、夯击、挤压和振动及加入抗剪强度高的材料等方法,适用于软土厚度>3m的中厚软土的加固,分布面积广的软基加固处理,其加固深度可达到30m。通过振动、挤压使地基中土体密实、固结,并利用加入的具有高抗剪强度的桩体材料置换部分软弱土体中的三相(气相、液相与固相)部分,形成复合地基,达到提高抗剪强度的目的。主要加固方法:强夯法、深层搅拌桩法、挤密碎石桩法等。
1、强夯法:对于砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基,可采用重锤夯实或强夯。它的基本原理是:土层在巨大的冲击能作用下,土中产生很大的压力和冲击波,致使土体局部压缩,夯击点周围一定深度内产生裂隙良好的排水通道,使土中的孔隙水(气)顺利排出,土体迅速固结。强夯后地基承载力可提高3~4倍,压缩性可降低200%~1000%。
2、深层搅拌法:深层搅拌法为就地成桩,是用水泥,石灰并掺入粉煤灰及其它添加剂,将含水量较高的软弱土直接变成具有一定强度的水泥土。这种方法特别适合于城市工程的施工,深层搅拌桩法不需要钻孔桩的泥浆护壁及水下灌注砼等较为复杂的施工工艺,桩径,桩距和排列形状没有严格限制,在施工的过程中没有噪音污染,材料排除少,对环境的污染较小。在施工中应保持送灰连续、均匀,不得间断,每根桩均应确保均匀和足额的喷灰量,为保证成桩质量,对桩顶1.5m范围内复搅、复喷,为了使土充分压实及水泥拌和均匀,钻头至桩底时,应原位旋转2min。
3、挤密碎石桩法:振动挤密碎石桩复合地基首先进行桩位布置,然后桩就位,取土成孔,填料,夯实造桩,成桩、铺设垫层,挤密碎石桩移到下一桩位。为了保证成桩参数的准确,大面积施工前,必须做成桩试验,桩机就位的垂直度要满足要求,垂直度偏差不大于1.5%;为了防止出现断桩,碎石量应满足要求,不得有植物残体垃圾等杂质;在沉桩过程中,遇到体积大的单独石头,可做位移处理。碎石挤密桩加固软土地基对桩间土的挤密效果是十分显著的,加固后的地基承载力为原天然土的3.5倍,且能大大缩短地基固结沉降的时间。碎石挤密桩受场地影响小,施工成本低、工期短,能显著提高软土地基的承载力特征值和压缩模量,具有较好的经济效益和社会效益。
结束语:
总之,软土地基是一种不良地基,具有强度较低、压缩性较高和透水性很小等特性,若处理不当所造成的危害是不容忽视的。路桥软土地基施工时,我们必须根据现场地质情况及结构设计和使用要求选取软基处理方法,做到技术上先进、经济上合理。
参考文献:
[1] 华肖敏. 浅谈软土地基施工的处理方法[J]. 科技信息 , 2010,(12):147-149.
[2] 袁得富,史建党.公路工程软土地基处理[J].河南科技,2006,(10)
[3] 张紫千,王志杰.软土地基上的路基施工技术探析[J].科技信息(学术研究),2007,(13)