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摘要:软土地基对高速公路施工修建是一种常见的通病,处理不好严重影响公路质量。本文就软土路基提出几中常见的处理方法,对保证高速公路质量具有重要作用。
关键词:高速公路;软土;方法
随着我国经济的高速发展,汽车大量增加,公路建设的重要性已经被国家当作重点来建设,而在修建公路特别是沿海地区会遇到很多不同的问题。
一、软土就是其中的一种。
所谓软土是指强度低、压缩性高的软弱土层,可将其分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭5种类型,习惯上把前3种总称为软土。这个路基的土的特性是强度低、固结慢、变形大、压缩性高。在软土上修建公路如果对软土路基处理不当或不加以处治,会产生一系列的问题,如地基抗剪强度不够引起路堤侧向整体滑动,边坡外侧土体隆起,桥头路堤纵向沿路线向河床方向产生整体滑动,导致桥台破坏;人工构造物与路堤衔接处产生差异沉降,引起桥头跳车及路面破坏;路基底面沿横向产生盆形沉降曲线,导致路面横坡变缓,影响横向排水等等。
二.对待处理软土地基有许多种方法,现在探讨以下几种方法:
砂垫层法、高压喷射注浆法、排水固结法、粉喷桩、预压法、加筋法、高真空击密法、抛石挤淤法等等。
1.砂垫层法
铺筑砂垫层是软土地基常用的浅层处治办法,通常适用于软土过湿地表面,形成填土的底层排水,在一定程度上能加固地基,补偿土中抗剪强度的不足,可防止由于局部承载力丧失而引起的路基填土与软土地基相互混杂,减少路堤的不均匀沉降。为保证砂垫层本身的渗透性,一般应采用级配良好的中粗砂,并且要求含泥量不超过5%,无杂质和有机质混入,砂垫层厚度一般为30cm～50cm。为了保证砂垫层的渗水作用,在砂垫层上应该填一层粘性土封住水不让水返上路基。在路基两侧要修好排水沟,通过砂垫层渗出的水通过排水沟排出路基外,保持路基的稳定。
2.高压喷射注浆法
高压喷射注浆技术是一种结合了化学注浆技术和高压射流切割技术的加固松软土体的应用技术。工程中采用钻机先钻进至预定深度,再通过带特殊喷嘴的注浆管将水泥浆液高压喷出,以喷射流切割搅动土体,同时钻杆边旋转边提升,造成一个均匀的圆柱状水泥土固结体,从而达到提高地基承载力,减少地基的变形,达到地基加固的目的。
3.排水固结法包括塑料板排水固结法和袋装沙排水固结法
3.1塑料板排水固结法
塑料板排水固结法是将带状塑料排水板用插入机将其插入软土中,然后在土基面上加载预压,土中的水沿塑料板的通道溢出,从而使地基得到加固的方法。这种方法的优点是:排水板是工厂生产的,质量容易控制,成本较低,施工机具重量较轻,效率较高,可在超软地基上使用,无需滤砂工艺和设备。
3.2袋装沙井排水固结法
袋装砂井是采用锤击沉入钢管或振动压入钢管至设计所要求的深度后,将已装入砂的砂袋(砂袋为聚丙烯编织袋)垂直放入管内,然后拔起钢管,利用砂袋的自重将自动开启门打开,随着钢管向上移动、拔出,袋装砂井在成孔内形成,然后在砂井顶部铺以砂垫层路堤压载,以使土中的水沿砂井排出,缩短软基固结时间。
4.粉喷桩、旋喷桩
粉喷桩是桩复合地基是一种新型的地基加固处理技术,它是利用水泥(石灰或粉煤灰等)作为固化剂,通过深层搅拌机械,在地下深层将水泥等浆液或粉体经搅拌后产生化学和物理作用后形成的桩体,并与桩周的加强土体形成复合地基,以增加地基承载力、压缩模量和抗剪力,可承担外部较大的荷载。这种方法施工速度快,加固深度大、效果好、对周围环境污染少,因而目前较多地用于公路结构物及结构物与中期过渡地基处理工程。粉喷桩目前在我国已广泛用于工业与民用建筑的地基处理、铁路、公路及市政工程的软土地基加固,它具有设备简单、用工省、见效快、成本低,施工过程中无振动、无污染,对周围环境无不良影响等优点,有显著的推广价值。
5.预压法包括真空预压和堆载预压
5.1真空预压
真空预压是以大气压作为预压荷载,对地基土进行抽气,在土中造成一定的真空度
形成大气压力与真空压力的差值作用,将土中一部分水抽出,从而使地基土固结而加固。如果设置排水砂井,还可将孔隙内的水加速排出。
5.2超载预压
在地基上堆放重物(水、土、砂、石等)进行预压。当堆载超过计划建造的建筑物荷载时,称为超载预压。预压所需时间的长短取决于地基土层的渗透特性、厚度和预压荷载的大小等因素。这些因素可以根据地基固结理论进行计算预计。施工时应监测地面沉降和土中孔隙水压力的消散情况,对预压加以控制。
有时候对不同的道路应用真空一堆载联合预压法,使路基安全可靠,填土速度加快,从而缩短填筑期和预压期。它是利用真空应力和竖向排水体加速软土固结。通过抽真空形成负压,对于道路而言,可利用路基填土做堆载,使土体在真空荷载和堆载联合作用下发生固结。同时,由于真空产生负压,使土体产生侧向收缩变形,可以抵消因堆载引起的侧向挤出变形,土体不会因荷载大而破坏
6.加筋法
加筋土是将抗拉能力很强的土工合成材料埋置于土层中,利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力,使土与加筋材料形成整体,减少整体变形和增强整体稳定。由于土工织物受拉作用,调整了基底应力分布,地基侧向位移和沉降却相应减少,地基稳定性就大大提高。
7.高真空击密法
高真空击密法是一种快速加固软土地基的新技术,它是通过数遍的高真空,并结合数遍合适的变能量击密,达到降低土体的含水量,提高密实度、承载力,减少地基工后和差异沉降量的目的。快速高真空击密法软地基处理方法是上海港湾软地基处理公司徐士龙的发明专利,其具有工期短、造价低、质量可控的优点,近年来在机杨,道路,高速公路的建设上都得到广处应用。
8.抛石挤淤法
在路基底部抛投一定数量片石,将淤泥挤出基底范围,以提高地基的强度。这种方法施工简单、迅速、方便。本法适用于常年积水的洼地,排水困难,泥炭呈流动状态,厚度较薄,表层无硬壳,片石能沉达底部的淤泥或厚度为3～4m的软土;在特别软弱的地面上施工,由于机械无法进入,或是表面存在大量积水无法排除时;石料丰富、运距较短的情况等。
三、结语
软土地基处理的目的主要是使路堤不会产生局部和整体剪切破坏,以致路基坍塌,满足强度及稳定性要求;公路使用期不致发生较大的沉降和不均匀沉降,以保证路面结构完整和车辆高速平稳行驶,由于软土分布情况较为复杂,软土尤其是淤泥的土性较差,而高速公路要求路堤的稳定和沉降标准较高,因此,软土地基处理设计对整个工程的质量至关重要。进行软土地基处理,特别是软土层较厚的地基,处理的方式是否到位,对工程的施工质量、工程进度和工程造价有着直接的影响。综上所述,对于软土地基处理采用什么方法应根据不同的地质条件、施工条件、土质、物理、力学性能等综合考虑,同时还应考虑其施工的方便性、可行性及经济性。
参考文献
[1]刘玉卓.公路工程软基处理[M].北京:人民交通出版社,2004.
[2]郭耿新.沪宁高速公路软基处理方法优选[J].地基处理,1996,(1).
[3]韩利.高速公路软土地基处理分类及其方法综述[J].公路工程,2007,32(5):39-44.
[4]徐志钧.软土地基和预压发地基处理[M].北京:机械工业出版社,2004.
关键词:高速公路;软土;方法
随着我国经济的高速发展,汽车大量增加,公路建设的重要性已经被国家当作重点来建设,而在修建公路特别是沿海地区会遇到很多不同的问题。
一、软土就是其中的一种。
所谓软土是指强度低、压缩性高的软弱土层,可将其分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭5种类型,习惯上把前3种总称为软土。这个路基的土的特性是强度低、固结慢、变形大、压缩性高。在软土上修建公路如果对软土路基处理不当或不加以处治,会产生一系列的问题,如地基抗剪强度不够引起路堤侧向整体滑动,边坡外侧土体隆起,桥头路堤纵向沿路线向河床方向产生整体滑动,导致桥台破坏;人工构造物与路堤衔接处产生差异沉降,引起桥头跳车及路面破坏;路基底面沿横向产生盆形沉降曲线,导致路面横坡变缓,影响横向排水等等。
二.对待处理软土地基有许多种方法,现在探讨以下几种方法:
砂垫层法、高压喷射注浆法、排水固结法、粉喷桩、预压法、加筋法、高真空击密法、抛石挤淤法等等。
1.砂垫层法
铺筑砂垫层是软土地基常用的浅层处治办法,通常适用于软土过湿地表面,形成填土的底层排水,在一定程度上能加固地基,补偿土中抗剪强度的不足,可防止由于局部承载力丧失而引起的路基填土与软土地基相互混杂,减少路堤的不均匀沉降。为保证砂垫层本身的渗透性,一般应采用级配良好的中粗砂,并且要求含泥量不超过5%,无杂质和有机质混入,砂垫层厚度一般为30cm～50cm。为了保证砂垫层的渗水作用,在砂垫层上应该填一层粘性土封住水不让水返上路基。在路基两侧要修好排水沟,通过砂垫层渗出的水通过排水沟排出路基外,保持路基的稳定。
2.高压喷射注浆法
高压喷射注浆技术是一种结合了化学注浆技术和高压射流切割技术的加固松软土体的应用技术。工程中采用钻机先钻进至预定深度,再通过带特殊喷嘴的注浆管将水泥浆液高压喷出,以喷射流切割搅动土体,同时钻杆边旋转边提升,造成一个均匀的圆柱状水泥土固结体,从而达到提高地基承载力,减少地基的变形,达到地基加固的目的。
3.排水固结法包括塑料板排水固结法和袋装沙排水固结法
3.1塑料板排水固结法
塑料板排水固结法是将带状塑料排水板用插入机将其插入软土中,然后在土基面上加载预压,土中的水沿塑料板的通道溢出,从而使地基得到加固的方法。这种方法的优点是:排水板是工厂生产的,质量容易控制,成本较低,施工机具重量较轻,效率较高,可在超软地基上使用,无需滤砂工艺和设备。
3.2袋装沙井排水固结法
袋装砂井是采用锤击沉入钢管或振动压入钢管至设计所要求的深度后,将已装入砂的砂袋(砂袋为聚丙烯编织袋)垂直放入管内,然后拔起钢管,利用砂袋的自重将自动开启门打开,随着钢管向上移动、拔出,袋装砂井在成孔内形成,然后在砂井顶部铺以砂垫层路堤压载,以使土中的水沿砂井排出,缩短软基固结时间。
4.粉喷桩、旋喷桩
粉喷桩是桩复合地基是一种新型的地基加固处理技术,它是利用水泥(石灰或粉煤灰等)作为固化剂,通过深层搅拌机械,在地下深层将水泥等浆液或粉体经搅拌后产生化学和物理作用后形成的桩体,并与桩周的加强土体形成复合地基,以增加地基承载力、压缩模量和抗剪力,可承担外部较大的荷载。这种方法施工速度快,加固深度大、效果好、对周围环境污染少,因而目前较多地用于公路结构物及结构物与中期过渡地基处理工程。粉喷桩目前在我国已广泛用于工业与民用建筑的地基处理、铁路、公路及市政工程的软土地基加固,它具有设备简单、用工省、见效快、成本低,施工过程中无振动、无污染,对周围环境无不良影响等优点,有显著的推广价值。
5.预压法包括真空预压和堆载预压
5.1真空预压
真空预压是以大气压作为预压荷载,对地基土进行抽气,在土中造成一定的真空度
形成大气压力与真空压力的差值作用,将土中一部分水抽出,从而使地基土固结而加固。如果设置排水砂井,还可将孔隙内的水加速排出。
5.2超载预压
在地基上堆放重物(水、土、砂、石等)进行预压。当堆载超过计划建造的建筑物荷载时,称为超载预压。预压所需时间的长短取决于地基土层的渗透特性、厚度和预压荷载的大小等因素。这些因素可以根据地基固结理论进行计算预计。施工时应监测地面沉降和土中孔隙水压力的消散情况,对预压加以控制。
有时候对不同的道路应用真空一堆载联合预压法,使路基安全可靠,填土速度加快,从而缩短填筑期和预压期。它是利用真空应力和竖向排水体加速软土固结。通过抽真空形成负压,对于道路而言,可利用路基填土做堆载,使土体在真空荷载和堆载联合作用下发生固结。同时,由于真空产生负压,使土体产生侧向收缩变形,可以抵消因堆载引起的侧向挤出变形,土体不会因荷载大而破坏
6.加筋法
加筋土是将抗拉能力很强的土工合成材料埋置于土层中,利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力,使土与加筋材料形成整体,减少整体变形和增强整体稳定。由于土工织物受拉作用,调整了基底应力分布,地基侧向位移和沉降却相应减少,地基稳定性就大大提高。
7.高真空击密法
高真空击密法是一种快速加固软土地基的新技术,它是通过数遍的高真空,并结合数遍合适的变能量击密,达到降低土体的含水量,提高密实度、承载力,减少地基工后和差异沉降量的目的。快速高真空击密法软地基处理方法是上海港湾软地基处理公司徐士龙的发明专利,其具有工期短、造价低、质量可控的优点,近年来在机杨,道路,高速公路的建设上都得到广处应用。
8.抛石挤淤法
在路基底部抛投一定数量片石,将淤泥挤出基底范围,以提高地基的强度。这种方法施工简单、迅速、方便。本法适用于常年积水的洼地,排水困难,泥炭呈流动状态,厚度较薄,表层无硬壳,片石能沉达底部的淤泥或厚度为3～4m的软土;在特别软弱的地面上施工,由于机械无法进入,或是表面存在大量积水无法排除时;石料丰富、运距较短的情况等。
三、结语
软土地基处理的目的主要是使路堤不会产生局部和整体剪切破坏,以致路基坍塌,满足强度及稳定性要求;公路使用期不致发生较大的沉降和不均匀沉降,以保证路面结构完整和车辆高速平稳行驶,由于软土分布情况较为复杂,软土尤其是淤泥的土性较差,而高速公路要求路堤的稳定和沉降标准较高,因此,软土地基处理设计对整个工程的质量至关重要。进行软土地基处理,特别是软土层较厚的地基,处理的方式是否到位,对工程的施工质量、工程进度和工程造价有着直接的影响。综上所述,对于软土地基处理采用什么方法应根据不同的地质条件、施工条件、土质、物理、力学性能等综合考虑,同时还应考虑其施工的方便性、可行性及经济性。
参考文献
[1]刘玉卓.公路工程软基处理[M].北京:人民交通出版社,2004.
[2]郭耿新.沪宁高速公路软基处理方法优选[J].地基处理,1996,(1).
[3]韩利.高速公路软土地基处理分类及其方法综述[J].公路工程,2007,32(5):39-44.
[4]徐志钧.软土地基和预压发地基处理[M].北京:机械工业出版社,2004.