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【摘要】本文主要从软土路基的概述、市政道路软土地基的加固处理技术 、软土地基的危害等方面进行了详细的阐述。
【关键词】市政道路;施工;软基加固
中图分类号: TU99 文献标识码: A
一、前言
道路的建设是市政总体规划的重要组成部分。为保证道路整体质量,软基加固是重中之重。施工单位对于市政道路施工中软基加固技术越来越重视。
二、软土路基的概述
1.软土路基
目前软土地基的工程有很多不同的处理方法,这些方法又有各自的加固机理和适用范围,加固方法的选择需满足“理论上可靠、技术上可行、经济上合理”的三大原则条件,综合考虑工程的地质条件、使用要求、上部结构类型、技术经济指标以及施工条件等因素综合确定加固方法。
随着经济的日益发展,加上土地资源日益紧缺,我们需要在许多沿海地区的软弱地基上兴建工程,并且这些建筑物的高度在不断增加,道路的等级、使用寿命也会随着社会的发展需求在不斷地变化和提高。
2.软土路基的特点
软土路基是路基中土的含水量高、孔隙比大、压缩性高、透水性能较差以及抗剪强度低的部分。软土的成分复杂,含有大量的碳酸盐以及蒸发盐等化学成因物质和腐殖泥碎屑等生物成因物质。软土一般是在流水环境中沉积而成,带有粉砂颗粒并呈现明显的层理,地区差异性较大。
(一)软土路基具有含水量较高、孔隙比较大的特点
因为软土主要由粘土粒组和粉土粒组组成,并含少量的有机质,在不同地质环境下呈絮状结构。软土一般含水量35~80%,空隙比为1~2。
(二)软土具有明显的结构性,即当原状软土受到振动或挤压以后,土体絮状结构连接受到破坏,土的强度显著降低,甚至呈流动态。软土扰动后,随着静置时间的延长,其强度会逐步恢复。
(三)具有明显的流变性
在剪应力的作用下,软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形,并可能导致抗剪强度的衰减,在固结沉降完成后,软土还可能产生可观的次固结沉降。
(四)压缩性高,透水性差
软土的压缩模量Es<4MPa,其压缩性随着液限的增大而增大,因此土层在自重或荷载作用下达到完全固结所需要的时间是很长的。
(五)抗剪强度很低
软土天然不排水抗剪强度一般小于20kPa,有效内摩擦角度偏大。在荷载的作用下,如果软土路基能够排水固结,软土抗剪强度将产生显著变化。软土排水固结速度越快,则其强度改善效果越明显。
三、市政道路软土地基的加固处理技术
1、表层处理法表层处理法用于地表面极软弱的情况。它是通过排水、敷设或增添材料等办法提高地表强度, 防止地基局部剪切变形, 保证施工机械作业, 同时尽可能把填土荷载均匀地分布于地基上。属于这类处理方法的有: 表层排水法、砂垫层法、敷设材料法、添加剂法等等。
2、置换置换是指用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土体,以形成双层地基或复合地基,达到提高地基承载力、减少沉降的目的。加固原理主要属于置换软弱地基的处理方法有:换填垫层法、挤淤置换法、强夯置换法、等地基处理方法。
3、水泥搅拌桩加固技术水泥土搅拌桩技术适用于加固饱和软土地基,它的原理将水泥作为固化剂通过特制的搅拌机械,在地基深处将软土和固化剂强制搅拌产生一系列物理、化学反应而形成一定强度的优质地基来提高承载力和增大变形模量。
4.结束语综上所述,随着我国市政公路工程的不断向前发展,公路工程对于地基的质量要求也在不断的提高,这也给软土地基的排水加固技术带来了越来越大的挑战。软土地基的排水加固,是市政道路建设的关键,是关系到市政道路建设质量和使用寿命的重要环节。因此,只有不断改良市政公路软土地基的加固技术,才能够满足今后市政公路工程发展的需要。
四、软土地基的危害
因为软土具有这样的独特性质,所以在软土上进行地基施工建设的时候,常常给施工工程带来很多负面的影响。假如道路地基是软土地基,那么因为软土地基本身抗剪的强度无法达到承受道路之外的承载强度,这样就容易导致局部或者地基整体的损害,出现道路失去稳定性、路面下陷等问题。再者由于受到外部载荷的影响,因为地基承载能力不足,会出现地面沉降,地面变形,直接影响道路的使用。当路面承载重力受力不均匀,甚至偏差过大时,道路还可能出现断裂、构造物裂缝。所以路面要保持使用稳定,延长使用寿命,必须增强软土地基的强度,保持软土地基有能满足负荷的承载能力,不出现路面变形情况,就必须做好软土地基加固工作。
五、软基加固技术在市政道路施工中的应用分析
软基加固技术中的袋装沙井、沙井和砂垫层法,在软土地基排水加固处理过程中,均属于最为主要的方式。值得注意的是采用砂垫层的方法排水的时候,务必将排水固结的速度和路基填筑的速度保持一致,进而使路基在进行填筑中,既能够快速排水,也能够有效防止过大的荷载而出现的损坏。
例如:某市开发区的软土地区,其中的地表主要是粘质土层,这是由于此地区的河流泛滥而形成的,对于该地区的地基处理,可采取排水固结法进行处理,即袋装沙井、沙井沙袋沙井法。相关的施工人员首先按照该工程的实际特征,选择出符合该工程的排水砂井,也就是短密砂井。这是因为短密砂井不仅对地基产生复合作用,而且也对能够将排水间距进行缩短,从而起到快速排水的作用。一般情况下,对于短密砂井中的砂井间距与井深的比,相对比通常的砂井均小,所以该道路工程所需要的砂井间距设置为90cm,径间比设置为5,井深设置为4m比较合适。具体的砂井施工:先将砂垫层铺筑在地表上,只有这样,才能将软土的承载力进行提高,水平排水水面进行增加,从而便于机械摊铺砂垫层和造孔。然而,此砂垫层的厚度是通过软土表面能够承载造孔设备强度以及具体现状进行确定。在进行铺筑砂垫层的时候,应该选择相对比较轻型的载重自卸车,这样可以将砂料直接置于待处理的地基位置处,然后采用普通的推土机,将其给予摊平。最后利用显著的标记将摊平砂垫层进行标志。当砂垫层铺筑完成之后,再进行采用套管法施工即可。由此可知,在市政道路施工中,积极采用软土加固技术中的装沙井、沙井和砂垫层法,可以更好的将市政道路中施工软土地基进行处理,有利于市政道路工程施工的顺利开展。
六、市政道路施工中软土地基处理方法分析
软土地基的特点是强度低、固结慢、变形大;在软土地基上修筑高等级公路最突出的问题是稳定与沉降变形。软土地基对道路还有一种影响,即其含水量较大不能达到较好的压实要求和其它技术标准。软土地基上的新旧路基结合部拼接时,还应对结合部下的软土地基进行重点处理。可以采用超载预压、加密加长粉喷桩、旋喷桩、路堤桩(混凝土管桩)和隔离墙(定喷桩)等方法,通过间距和打设深度的分级过渡处理,沿路基横向形成渐变段,能较理想地解决新旧路堤沉降差问题,大量的试验资料表明,水泥加固土的强度随龄期的增长而增大,一般7d可以达到标准强度的 30%~50%,30d 可以达到标准强度的 60%~75%,90d大约为 180d 强度的 80%,而 180d 后强度的增长仍然末终止。根据电子显微镜的观测,水泥土的硬化反应也需要三个月才能完成,此时检测无法解决施工工期紧张的问题。根据日本的经验,水泥加固土的强度龄期最少 7d,最好 28d,据此可以预测水泥加固土的长期强度,根据工程实践可知,从长期看强度略有增加的趋势,但将 28d 时的强度看作长期强度就可以了;虽然 28d 时的强度偏于保守,但仍然被国内外许多工程所采用。同时也应注意到:沿海地区的高含水量软土地基中的粉喷桩早期强度往往较低,必须加强粉喷桩的施工质量控制,粉喷桩的施工最好采用全桩复搅,务必避免只对桩体上部复搅,对于粉喷桩处理软土地基的工程,设计要求粉喷桩的单桩承载力不小于一个标准数值,这种不考虑路段的填土高度、软土地基的土层情况和粉喷桩的长短等影响因素,统一采用一个标准是不妥的,粉喷桩作为一种应用历史不长的软土地基处理方法,无论从其加固机理还是设计计算方法,目前均处于半理论的阶段,因此,在实际施工中,要针对软土路基实际情况,有选择性进行软土地基施工处理,因此,在软土地基路堤施工过程中,必须深入分析研究已发生事故的原因,然后根据软土地基特性、软土地基处理方法、路堤填筑高度和加载计划等综合确定填土速率的控制标准,同时在施工过程中加强对沉降和位移的监测,至少每天观测一次,严格控制每次加载的厚度及停置时间。
七、结束语
我国土地种类繁多,在市政道路施工应该因地制宜的来进行建造。在软土地基的加固技术上更应该多下功夫。加强每一步的施工管理,加强施工人员的专业技能都是不可忽视的部分。
参考文献:
[1]折学森.软土地基沉降计算[M].北京:人民出版社,2009.
[2]李彰明.软土地基加固的理论、设计与施工[M].北京:中国电力出版社,2008.
[3]苏建林.公路工程施工技术[M].北京:人民交通出版社,2008.
【关键词】市政道路;施工;软基加固
中图分类号: TU99 文献标识码: A
一、前言
道路的建设是市政总体规划的重要组成部分。为保证道路整体质量,软基加固是重中之重。施工单位对于市政道路施工中软基加固技术越来越重视。
二、软土路基的概述
1.软土路基
目前软土地基的工程有很多不同的处理方法,这些方法又有各自的加固机理和适用范围,加固方法的选择需满足“理论上可靠、技术上可行、经济上合理”的三大原则条件,综合考虑工程的地质条件、使用要求、上部结构类型、技术经济指标以及施工条件等因素综合确定加固方法。
随着经济的日益发展,加上土地资源日益紧缺,我们需要在许多沿海地区的软弱地基上兴建工程,并且这些建筑物的高度在不断增加,道路的等级、使用寿命也会随着社会的发展需求在不斷地变化和提高。
2.软土路基的特点
软土路基是路基中土的含水量高、孔隙比大、压缩性高、透水性能较差以及抗剪强度低的部分。软土的成分复杂,含有大量的碳酸盐以及蒸发盐等化学成因物质和腐殖泥碎屑等生物成因物质。软土一般是在流水环境中沉积而成,带有粉砂颗粒并呈现明显的层理,地区差异性较大。
(一)软土路基具有含水量较高、孔隙比较大的特点
因为软土主要由粘土粒组和粉土粒组组成,并含少量的有机质,在不同地质环境下呈絮状结构。软土一般含水量35~80%,空隙比为1~2。
(二)软土具有明显的结构性,即当原状软土受到振动或挤压以后,土体絮状结构连接受到破坏,土的强度显著降低,甚至呈流动态。软土扰动后,随着静置时间的延长,其强度会逐步恢复。
(三)具有明显的流变性
在剪应力的作用下,软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形,并可能导致抗剪强度的衰减,在固结沉降完成后,软土还可能产生可观的次固结沉降。
(四)压缩性高,透水性差
软土的压缩模量Es<4MPa,其压缩性随着液限的增大而增大,因此土层在自重或荷载作用下达到完全固结所需要的时间是很长的。
(五)抗剪强度很低
软土天然不排水抗剪强度一般小于20kPa,有效内摩擦角度偏大。在荷载的作用下,如果软土路基能够排水固结,软土抗剪强度将产生显著变化。软土排水固结速度越快,则其强度改善效果越明显。
三、市政道路软土地基的加固处理技术
1、表层处理法表层处理法用于地表面极软弱的情况。它是通过排水、敷设或增添材料等办法提高地表强度, 防止地基局部剪切变形, 保证施工机械作业, 同时尽可能把填土荷载均匀地分布于地基上。属于这类处理方法的有: 表层排水法、砂垫层法、敷设材料法、添加剂法等等。
2、置换置换是指用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土体,以形成双层地基或复合地基,达到提高地基承载力、减少沉降的目的。加固原理主要属于置换软弱地基的处理方法有:换填垫层法、挤淤置换法、强夯置换法、等地基处理方法。
3、水泥搅拌桩加固技术水泥土搅拌桩技术适用于加固饱和软土地基,它的原理将水泥作为固化剂通过特制的搅拌机械,在地基深处将软土和固化剂强制搅拌产生一系列物理、化学反应而形成一定强度的优质地基来提高承载力和增大变形模量。
4.结束语综上所述,随着我国市政公路工程的不断向前发展,公路工程对于地基的质量要求也在不断的提高,这也给软土地基的排水加固技术带来了越来越大的挑战。软土地基的排水加固,是市政道路建设的关键,是关系到市政道路建设质量和使用寿命的重要环节。因此,只有不断改良市政公路软土地基的加固技术,才能够满足今后市政公路工程发展的需要。
四、软土地基的危害
因为软土具有这样的独特性质,所以在软土上进行地基施工建设的时候,常常给施工工程带来很多负面的影响。假如道路地基是软土地基,那么因为软土地基本身抗剪的强度无法达到承受道路之外的承载强度,这样就容易导致局部或者地基整体的损害,出现道路失去稳定性、路面下陷等问题。再者由于受到外部载荷的影响,因为地基承载能力不足,会出现地面沉降,地面变形,直接影响道路的使用。当路面承载重力受力不均匀,甚至偏差过大时,道路还可能出现断裂、构造物裂缝。所以路面要保持使用稳定,延长使用寿命,必须增强软土地基的强度,保持软土地基有能满足负荷的承载能力,不出现路面变形情况,就必须做好软土地基加固工作。
五、软基加固技术在市政道路施工中的应用分析
软基加固技术中的袋装沙井、沙井和砂垫层法,在软土地基排水加固处理过程中,均属于最为主要的方式。值得注意的是采用砂垫层的方法排水的时候,务必将排水固结的速度和路基填筑的速度保持一致,进而使路基在进行填筑中,既能够快速排水,也能够有效防止过大的荷载而出现的损坏。
例如:某市开发区的软土地区,其中的地表主要是粘质土层,这是由于此地区的河流泛滥而形成的,对于该地区的地基处理,可采取排水固结法进行处理,即袋装沙井、沙井沙袋沙井法。相关的施工人员首先按照该工程的实际特征,选择出符合该工程的排水砂井,也就是短密砂井。这是因为短密砂井不仅对地基产生复合作用,而且也对能够将排水间距进行缩短,从而起到快速排水的作用。一般情况下,对于短密砂井中的砂井间距与井深的比,相对比通常的砂井均小,所以该道路工程所需要的砂井间距设置为90cm,径间比设置为5,井深设置为4m比较合适。具体的砂井施工:先将砂垫层铺筑在地表上,只有这样,才能将软土的承载力进行提高,水平排水水面进行增加,从而便于机械摊铺砂垫层和造孔。然而,此砂垫层的厚度是通过软土表面能够承载造孔设备强度以及具体现状进行确定。在进行铺筑砂垫层的时候,应该选择相对比较轻型的载重自卸车,这样可以将砂料直接置于待处理的地基位置处,然后采用普通的推土机,将其给予摊平。最后利用显著的标记将摊平砂垫层进行标志。当砂垫层铺筑完成之后,再进行采用套管法施工即可。由此可知,在市政道路施工中,积极采用软土加固技术中的装沙井、沙井和砂垫层法,可以更好的将市政道路中施工软土地基进行处理,有利于市政道路工程施工的顺利开展。
六、市政道路施工中软土地基处理方法分析
软土地基的特点是强度低、固结慢、变形大;在软土地基上修筑高等级公路最突出的问题是稳定与沉降变形。软土地基对道路还有一种影响,即其含水量较大不能达到较好的压实要求和其它技术标准。软土地基上的新旧路基结合部拼接时,还应对结合部下的软土地基进行重点处理。可以采用超载预压、加密加长粉喷桩、旋喷桩、路堤桩(混凝土管桩)和隔离墙(定喷桩)等方法,通过间距和打设深度的分级过渡处理,沿路基横向形成渐变段,能较理想地解决新旧路堤沉降差问题,大量的试验资料表明,水泥加固土的强度随龄期的增长而增大,一般7d可以达到标准强度的 30%~50%,30d 可以达到标准强度的 60%~75%,90d大约为 180d 强度的 80%,而 180d 后强度的增长仍然末终止。根据电子显微镜的观测,水泥土的硬化反应也需要三个月才能完成,此时检测无法解决施工工期紧张的问题。根据日本的经验,水泥加固土的强度龄期最少 7d,最好 28d,据此可以预测水泥加固土的长期强度,根据工程实践可知,从长期看强度略有增加的趋势,但将 28d 时的强度看作长期强度就可以了;虽然 28d 时的强度偏于保守,但仍然被国内外许多工程所采用。同时也应注意到:沿海地区的高含水量软土地基中的粉喷桩早期强度往往较低,必须加强粉喷桩的施工质量控制,粉喷桩的施工最好采用全桩复搅,务必避免只对桩体上部复搅,对于粉喷桩处理软土地基的工程,设计要求粉喷桩的单桩承载力不小于一个标准数值,这种不考虑路段的填土高度、软土地基的土层情况和粉喷桩的长短等影响因素,统一采用一个标准是不妥的,粉喷桩作为一种应用历史不长的软土地基处理方法,无论从其加固机理还是设计计算方法,目前均处于半理论的阶段,因此,在实际施工中,要针对软土路基实际情况,有选择性进行软土地基施工处理,因此,在软土地基路堤施工过程中,必须深入分析研究已发生事故的原因,然后根据软土地基特性、软土地基处理方法、路堤填筑高度和加载计划等综合确定填土速率的控制标准,同时在施工过程中加强对沉降和位移的监测,至少每天观测一次,严格控制每次加载的厚度及停置时间。
七、结束语
我国土地种类繁多,在市政道路施工应该因地制宜的来进行建造。在软土地基的加固技术上更应该多下功夫。加强每一步的施工管理,加强施工人员的专业技能都是不可忽视的部分。
参考文献:
[1]折学森.软土地基沉降计算[M].北京:人民出版社,2009.
[2]李彰明.软土地基加固的理论、设计与施工[M].北京:中国电力出版社,2008.
[3]苏建林.公路工程施工技术[M].北京:人民交通出版社,2008.