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摘要:高速公路软土路基处理问题已成为影响公路使用质量和工程造价的突出矛盾之一。做好公路软土路基处理是公路工程建设中的一项重要而又复杂的工作。本文从软土路基处理的原则、软土路基处理施工技术方案与方法的确定等几个方面对高速公路软基处理施工技术进行了概述,以期为从事公路软基处理相关工作的同行提供一定的参考和借鉴。
关键词:公路;软土路基;施工技术
1 引言
近年来,我国的建设事业不断发展,尤其是公路事业,更是取得了长足的进步。但是相比国民经济发展的实际需要,公路建设仍存在十分严重的滞后问题。尽快改变我国交通落后的面貌,大力发展高等级公路,已成为全国上下的共识。然而由于我国地质情况复杂,软土分布广泛,给公路建设带来了较大的隐患和影响,成为公路工程建设的关键问题之一。在软土地区修建公路,低路堤受交通荷载作用,常出现道路沉降变形现象;高路堤则易存在过大的变形沉降和稳定性差等缺陷。严重影响了道路的使用寿命和质量,造成巨大的经济损失。为此,在软土地基上修建公路,尤其是高等级公路,一定要做好地基的施工处理。
2 软土路基处理原则
软土是指在施加荷载之后,其变形或承载力不能满足相关规范规定要求的土层,既包括淤泥质土和淤泥,又包括土质相对较好但是加载后则不能满足要求的土。对于这类土,需要先经过人工加固处理后才能修建路基。软土路基的处理应遵循以下原则:
(1) 施工前应对地基进行沉降计算和稳定验算。当路面在设计使用年限内的工后沉降不能满足要求或稳定安全系数小于容许值时,均应进行处治设计。
(2) 软土地基的处理措施是基于对其进行地质勘察取得的资料来确定的。因此在进行软土地基地质勘察时,应做好处治设计、路线布设、方案比较等技术工作,采用合理的钻探工艺。采取必要的原位测试和薄壁原状取土器等先进取样技术进行地基勘探,做到取样和测试部位准确,勘探深度和范围合理,避免试样含水量和结构改变。原位测试指标、试验数据、软土地基界线应真实,能够为工程地质评价和地质描述提供全面、完整的技术资料,以满足施工需要。
(3) 处治方案应根据当地的环境、材料、施工机具、水文、地质等条件进行技术、经济比较,遵循就地取材、先简后繁的原则确定。对于地下的处治方案,需要注意不同段落间的过渡和缓和,尽量减少段落间的差异沉降。
3 软土地基处理施工技术方案与方法的选择
高速公路软土地基处理有多种方法。按处理方式分为物理处理和化学处理;按处理对象土性可分为非饱和土处理和饱和土处理、粘性土处理和砂性土处理;按处理深度分为深层处理和浅层处理;按处理效果分为永久处理和临时处理。不同的处理方法所使用的范围和采用的加固原理是不相同的。因此,在进行公路软土地基处理时,应根据不同的土性和地理条件,选择经济合理的处理方法。
3.1 软土地基处理施工技术方案的确定
软土地基处理施工技术有多种,但每种方法都不是万能的,各有优缺点、局限性和适用范围。加之工程地质条件千变万化,具体工程情况复杂,对地基的要求也不尽相同,且材料、机具等条件也会因地区不同、部门不同而有较大的差别。例如,填土预压法,工期长,施工简单,适用于沉降量较小,路基稳定的地段;换土法费用高,适用于清淤回填;强夯法工期短,施工速度快,费用低,无需添加特殊材料,对周围环境影响大,适用于加固低饱和土、黏土、砂土、碎石等;反压护道法施工费用低,工艺简单,但公路用地加大,适用于路堤高度不大于极限高度的地基,多在桥台高填土地段局部使用,一般不大面积使用。因此,针对具体的工程,应从机具、材料、工程费用、处理要求以及地基因素等多个方面进行具体的分析。在进行地基方案的确定时,可依据具体的工程情况,对某几种方法进行施工进度、经济及技术等方面的全面论证和比较之后,选择一种地基处理方法,或采用两种或两种以上方法综合的处理方案。
3.2 软土地基处理施工技术方法的选择
前文对软土地基处理施工技术方案的选择进行了介绍,但每种方案的确定都是建立在施工技术方法正确选择的基础上的。因此要想保证施工方案的可行性,首先要做好施工方法的选择工作。其次在进行软土地基处理施工技术方法选择时应从以下几方面进行考虑:
(1) 土质、地基构成等地基条件
土质包括泥炭质地基、粘土质地基和砂质地基等。对于含水率较高的泥炭质地基,其有相当的透水性,初期强度低,压缩性大,一次固结即可产生沉降,增加强度。对于粘土地基,几乎所有软基处理方法都适用,但因其对部分条件反应十分灵敏,一经扰动,強度就会急剧降低,因而对于这类地基,应尽可能采用地基扰动较少的方法。砂质地基的性能较好,其作为道路填土地基一般不会出现问题。但是当砂性液化严重时,应采用振动固结或砂子加实桩等方法进行改良。
地基构成对软土地基处理施工技术选择的影响主要表现在四个方面:首先是软土层的厚度。当软土层较厚时,应根据土质和处理目的,采取表层处理和其他方法并用的措施。软土层厚,采用砂子加实桩或竖向排水井全层处理既不经济又困难,加载预压效果也不佳,因此只需处理到适当深度即可。当软土层较薄时,其滑动破坏危险性小,沉降量小,采用简单的表层处理即可,对于重要的构造物基础,可挖掘置换。其次是对于加有砂层(排水层)的软土层。其厚度较薄,通过缩短固结排水距离,即可加速沉降,充分获得因固结产生的附加强度,因而不必采用砂子加实桩或竖向排水,仅作填土预压或表层处理即可。第三,对于软土层较厚且又无砂层(排水层)的情况,需用竖向排井法进行沉降处理,用灰桩或砂子加实桩、反压护道等作稳定处理。最后对于浅层为砂层,且其上有厚的堆积软弱粘性土层的情况,应采用预压填实、竖向排井等方法做沉降处理。
(2) 道路条件
道路条件是指道路位置(构造物连接处还是一般位置)、道路几何形状(填土高度和宽度)以及道路性质(交通量和行驶速度)等。
(3) 施工条件
施工条件包括工期、材料、施工深度的确定、施工机械的安置以及对周围环境的影响等。
工期是进行软土地基处理方法选择非常重要的参考因素。应按照工程确定的工期选择合适的处理方法,同时进行包括经济性在内的研讨。同时,材料采集的经济性及其难易程度也是选定软土地基处理施工技术方法时必须要考虑的,尤其是砂垫层法、挖掘置换法、反压护道、填土预压法、竖向排井法及灰桩法等与材料关系密切的施工方法。对于施工机械的安置,要保证其在工地上具有足够的工作面。另外,施工深度也是施工条件中需要考虑的一个重要方面。对于换土深度,用爆破强制置换和填土自重强制置换时为7~10cm,人工挖掘时为3cm。超过上述深度时,通常不宜使用。砂子加实桩法、竖向排井法等的施工深度为20~40cm,当超过这一深度时,进行改良则不经济的。施工时的振动噪声、排出泥水、地下水变化、四周地基扰动等都会对周围环境造成较大影响,因此在进行施工方法的选择时,应进行充分深入的研究和探讨。
4 结束语
在高速公路建设中,软土路基处理问题已经成为影响道路使用质量和工程造价的突出矛盾之一。要解决好这一问题,关键是正确认识软土路基的危害性和性质,同时结合工程现场实际,借鉴已有的资料和成果,合理选择一种或几种组合的施工处理方法,使处理后的路基满足高等级公路的建设要求。
参考文献
[1] 刘巍巍. 高速公路软基处理技术对比应用研究[J]. 黑龙江交通科技, 2010(2): 26.
[2] 张丹. 浅谈高速公路软基处理方法[J]. 经济技术协作信息, 2010(16): 173.
[3] 孙清华. 公路软基处理技术浅析[J]. 青海科技, 2010(3): 106-108.
[4] 方银杏. 论公路软基施工质量控制[J]. 淮北职业技术学院学报, 2010(3): 5-6.
关键词:公路;软土路基;施工技术
1 引言
近年来,我国的建设事业不断发展,尤其是公路事业,更是取得了长足的进步。但是相比国民经济发展的实际需要,公路建设仍存在十分严重的滞后问题。尽快改变我国交通落后的面貌,大力发展高等级公路,已成为全国上下的共识。然而由于我国地质情况复杂,软土分布广泛,给公路建设带来了较大的隐患和影响,成为公路工程建设的关键问题之一。在软土地区修建公路,低路堤受交通荷载作用,常出现道路沉降变形现象;高路堤则易存在过大的变形沉降和稳定性差等缺陷。严重影响了道路的使用寿命和质量,造成巨大的经济损失。为此,在软土地基上修建公路,尤其是高等级公路,一定要做好地基的施工处理。
2 软土路基处理原则
软土是指在施加荷载之后,其变形或承载力不能满足相关规范规定要求的土层,既包括淤泥质土和淤泥,又包括土质相对较好但是加载后则不能满足要求的土。对于这类土,需要先经过人工加固处理后才能修建路基。软土路基的处理应遵循以下原则:
(1) 施工前应对地基进行沉降计算和稳定验算。当路面在设计使用年限内的工后沉降不能满足要求或稳定安全系数小于容许值时,均应进行处治设计。
(2) 软土地基的处理措施是基于对其进行地质勘察取得的资料来确定的。因此在进行软土地基地质勘察时,应做好处治设计、路线布设、方案比较等技术工作,采用合理的钻探工艺。采取必要的原位测试和薄壁原状取土器等先进取样技术进行地基勘探,做到取样和测试部位准确,勘探深度和范围合理,避免试样含水量和结构改变。原位测试指标、试验数据、软土地基界线应真实,能够为工程地质评价和地质描述提供全面、完整的技术资料,以满足施工需要。
(3) 处治方案应根据当地的环境、材料、施工机具、水文、地质等条件进行技术、经济比较,遵循就地取材、先简后繁的原则确定。对于地下的处治方案,需要注意不同段落间的过渡和缓和,尽量减少段落间的差异沉降。
3 软土地基处理施工技术方案与方法的选择
高速公路软土地基处理有多种方法。按处理方式分为物理处理和化学处理;按处理对象土性可分为非饱和土处理和饱和土处理、粘性土处理和砂性土处理;按处理深度分为深层处理和浅层处理;按处理效果分为永久处理和临时处理。不同的处理方法所使用的范围和采用的加固原理是不相同的。因此,在进行公路软土地基处理时,应根据不同的土性和地理条件,选择经济合理的处理方法。
3.1 软土地基处理施工技术方案的确定
软土地基处理施工技术有多种,但每种方法都不是万能的,各有优缺点、局限性和适用范围。加之工程地质条件千变万化,具体工程情况复杂,对地基的要求也不尽相同,且材料、机具等条件也会因地区不同、部门不同而有较大的差别。例如,填土预压法,工期长,施工简单,适用于沉降量较小,路基稳定的地段;换土法费用高,适用于清淤回填;强夯法工期短,施工速度快,费用低,无需添加特殊材料,对周围环境影响大,适用于加固低饱和土、黏土、砂土、碎石等;反压护道法施工费用低,工艺简单,但公路用地加大,适用于路堤高度不大于极限高度的地基,多在桥台高填土地段局部使用,一般不大面积使用。因此,针对具体的工程,应从机具、材料、工程费用、处理要求以及地基因素等多个方面进行具体的分析。在进行地基方案的确定时,可依据具体的工程情况,对某几种方法进行施工进度、经济及技术等方面的全面论证和比较之后,选择一种地基处理方法,或采用两种或两种以上方法综合的处理方案。
3.2 软土地基处理施工技术方法的选择
前文对软土地基处理施工技术方案的选择进行了介绍,但每种方案的确定都是建立在施工技术方法正确选择的基础上的。因此要想保证施工方案的可行性,首先要做好施工方法的选择工作。其次在进行软土地基处理施工技术方法选择时应从以下几方面进行考虑:
(1) 土质、地基构成等地基条件
土质包括泥炭质地基、粘土质地基和砂质地基等。对于含水率较高的泥炭质地基,其有相当的透水性,初期强度低,压缩性大,一次固结即可产生沉降,增加强度。对于粘土地基,几乎所有软基处理方法都适用,但因其对部分条件反应十分灵敏,一经扰动,強度就会急剧降低,因而对于这类地基,应尽可能采用地基扰动较少的方法。砂质地基的性能较好,其作为道路填土地基一般不会出现问题。但是当砂性液化严重时,应采用振动固结或砂子加实桩等方法进行改良。
地基构成对软土地基处理施工技术选择的影响主要表现在四个方面:首先是软土层的厚度。当软土层较厚时,应根据土质和处理目的,采取表层处理和其他方法并用的措施。软土层厚,采用砂子加实桩或竖向排水井全层处理既不经济又困难,加载预压效果也不佳,因此只需处理到适当深度即可。当软土层较薄时,其滑动破坏危险性小,沉降量小,采用简单的表层处理即可,对于重要的构造物基础,可挖掘置换。其次是对于加有砂层(排水层)的软土层。其厚度较薄,通过缩短固结排水距离,即可加速沉降,充分获得因固结产生的附加强度,因而不必采用砂子加实桩或竖向排水,仅作填土预压或表层处理即可。第三,对于软土层较厚且又无砂层(排水层)的情况,需用竖向排井法进行沉降处理,用灰桩或砂子加实桩、反压护道等作稳定处理。最后对于浅层为砂层,且其上有厚的堆积软弱粘性土层的情况,应采用预压填实、竖向排井等方法做沉降处理。
(2) 道路条件
道路条件是指道路位置(构造物连接处还是一般位置)、道路几何形状(填土高度和宽度)以及道路性质(交通量和行驶速度)等。
(3) 施工条件
施工条件包括工期、材料、施工深度的确定、施工机械的安置以及对周围环境的影响等。
工期是进行软土地基处理方法选择非常重要的参考因素。应按照工程确定的工期选择合适的处理方法,同时进行包括经济性在内的研讨。同时,材料采集的经济性及其难易程度也是选定软土地基处理施工技术方法时必须要考虑的,尤其是砂垫层法、挖掘置换法、反压护道、填土预压法、竖向排井法及灰桩法等与材料关系密切的施工方法。对于施工机械的安置,要保证其在工地上具有足够的工作面。另外,施工深度也是施工条件中需要考虑的一个重要方面。对于换土深度,用爆破强制置换和填土自重强制置换时为7~10cm,人工挖掘时为3cm。超过上述深度时,通常不宜使用。砂子加实桩法、竖向排井法等的施工深度为20~40cm,当超过这一深度时,进行改良则不经济的。施工时的振动噪声、排出泥水、地下水变化、四周地基扰动等都会对周围环境造成较大影响,因此在进行施工方法的选择时,应进行充分深入的研究和探讨。
4 结束语
在高速公路建设中,软土路基处理问题已经成为影响道路使用质量和工程造价的突出矛盾之一。要解决好这一问题,关键是正确认识软土路基的危害性和性质,同时结合工程现场实际,借鉴已有的资料和成果,合理选择一种或几种组合的施工处理方法,使处理后的路基满足高等级公路的建设要求。
参考文献
[1] 刘巍巍. 高速公路软基处理技术对比应用研究[J]. 黑龙江交通科技, 2010(2): 26.
[2] 张丹. 浅谈高速公路软基处理方法[J]. 经济技术协作信息, 2010(16): 173.
[3] 孙清华. 公路软基处理技术浅析[J]. 青海科技, 2010(3): 106-108.
[4] 方银杏. 论公路软基施工质量控制[J]. 淮北职业技术学院学报, 2010(3): 5-6.