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【摘 要】 近年来,在公路施工中,由于多年来路基路面施工中常见问题的极大危害性和一定的顽固性。由于我国地理环境相对比较复杂,因此在进行工程建筑施工过程中,经常会碰到的问题。比如软土地基、施工技术落后等诸多问题。就软土地基来说,如果在对其进行处理以及作业过程中,没有起到应有的重视或者作业不当,不仅会对工程的最终质量产生负面影响,同时也会造成一定的经济损失。本文对公路软土地基的施工技术进行了探讨。
【关键词】 公路工程;软土地基;施工技术;
引言:
在道路建设中,我们不可避免地会碰到诸如软土路基等工程地质条件不好的情况,无法满足路基最基本的稳定、承载力以及变形要求。为此,需要通过人工的方法进行路基性质的改良,以此来更好地满足路基对于稳定、承载力和变形的要求。对于路基的处理,则最为主要的方式是通过工程技术提升路基土抗剪强度,以便于更好地改善路基土的渗透性、压缩性和动力性。避免路基土受到剪切的破坏,防止路基土液化,减轻振动,消除土的不利特性。
一、软土路基概念和特性
对于软土而言,广义上指的是压缩性高、强度较低的软土层,以孔隙比和有机含量为主。综合软土的技术指标,大致上可以分为软粘性土、淤泥、淤泥质土、泥炭质土以及泥炭。通常把淤泥质土、淤泥、软粘性土等总称粘土。而对于一些有机含量高的泥炭质土、泥炭等总称为泥沼。各地不同原因形成的软土,都具有近于相同的共同特点,主要有:天然含水量高、孔隙比大。含水量在34%-72%之间,孔隙比在1.0-1.9之间,液限一般为35%-60%,塑性指数13-30,天然重度15kn/m3-19kn/m3;透水性差。一般情况下软土的渗透系为10-8-10-7cm/s;压缩高。压缩系数为0.005-0.02,属于高压缩土;抗剪强度低。其粘聚力在10kp左右,内摩擦角在0-5°之间;具有触变性。一旦受到扰动,土的强度明显下降。流变性显著,其长期抗剪强度只有一般抗剪度的0.4-0.8倍。
二、软土地基对路面的破坏
地基是公路的基础,承受着地基以上的所有荷载,直接影响公路的稳定性。由于施工条件的限制,软土地基的问题始终得不到合理的解决,常常造成路基沉陷和路面破坏。总结分析软土地基公路出现的各种问题,破坏作用主要体现在以下3个方面:
1、硬化问题。软土地基处理材料的混合使用常常要考虑软土地基内部结构的不稳定带来的影响,如果混合比例不符合软土地基的要求会导致硬化不均匀现象;
2、侵蚀问题。路面结构的主要构成材料是砂、石、水泥等颗粒细料。铺设这些材料之后路面难以承受雨水的冲刷,引起侵蚀问题,破坏了材料的紧密性;
3、沉降问题。公路中经常出现路基不均匀沉降的现象,主要原因是软土地基不牢和通车后车流量增大。
三、软土路基处理方法及技术要点
1、关于软土地基的表层处理办法
(一)表层排水法
表层排水法具有一定的针对性,主要是作用于土质较好,只因含水量过大而导致的软土问题。
首先,在填土开始之前,应当在地基表面开挖沟槽,将地表中的多余水分排出,然后将一些透水性较好的沙砾和碎石回填。通过表层排水法的处理,可以使地基表层的含水率降低,能够保障一些施工机械的顺利操作,而回填的做法也避免了挖开的水沟在施工过程中的盲沟作用。
(二)采用换填垫层法
一般软弱土层厚度会很小,这时施工人员便可将公路路基下面需要处理的范围控制好或者将其全部挖除掉。对于一些强度非常大的软弱土一定要采用合适的土将其换填掉。在选择换填材料时必须结合公路工程所在区域软土地基的实际情况进行考虑,一般需要选取稳定性能极佳并且里面不会含有任何侵蚀性的施工材料,另外这种材料的渗水性必须很好,例如砾料。施工人员通常将把公路所在区域软土地基中的软土采用其它高质量材料换填掉的过程叫做换填法,也有叫做垫层法的,在采用换填法开展施工作业时,每个路段的施工长度需控制到2~3米之间,对于土方量要根据软弱土层的厚度来定。通常软弱土层非常厚的就需要适当的增加弃方上面的土方量,不过这样会导致工程施工成本增加;相反的则需减少土方量,而且还可以节省材料,降低工程的施工成本。
(三)添加剂法
当软土的表层为粘性土壤时,便可采用添加剂法。通过在表层添加一些化学物质,诸如生石灰、熟石灰、水泥、纤维物质等,可以有效的改善地基的压缩性和强度特性,用以保证施工机械的运行,而添加的化学物质在经过反应过后,生成了新的更具有加固效果的物质,从而使软土的成分发生了巨大的改变,促使土壤更具有稳定性。
(四)敷垫材料法
由于软土本身的孔隙比大,因此就会导致地基土层不均匀的问题,从而发生沉降和变向拉伸,此时则可以采用敷垫材料法。利用化纤无纺布、土工布、玻璃纤维格栅灯具有抗剪力和拉抗力的材料敷垫在地表层,用以增强机械的行驶和工作,提高地基的支撑能力。
2、软土地基的基层处理办法
(一)轻型填方施工法
轻型填方施工法是利用大型泡沫苯乙烯块(EPS)修筑轻型填方路堤。
相信有过处理过软土地基的工作人员都清楚,取决软土地段的沉降与稳定性的直接因素就是路堤填料的重量,轻质的填料可以有效的增加路堤的稳定性,并能够在一定程度上减少路堤的沉降,因此,轻型填方施工法可以有效的阻止地基下沉的同时,也能够减少对已经筑构好的地基产生横向的影响。
有一点值得注意的是,泡沫苯乙烯这种材料对油性的物质比較敏感,因此,在使用轻型填方施工法之前,应当在泡沫苯乙烯材料的表面做一层保护,从而防止材料的损伤,给后续的施工工作进行带来不必要的麻烦。
(二)复合地基处理法
复合地基处理法也称深层搅拌法,主要是利用一种特制的机械,沿深度将固化剂与地基土强制就地搅拌形成水泥土桩加固地基的方法。这种处理方法存在着很多好处,在有效提高稳定性的同时,也能够阻止沉降的发生。 (三)碎石桩法
碎石桩法对于选材有着一定的特殊要求,选用的材料必须是未风华的干净碎石、砾石、碎砖、矿渣等,级配粒径≤5cm,以免振冲器磨耗过大或卡孔。简答的说,碎石桩法是通过一种能够产生水平方向振动的管状设备,以高压水流边振边冲在软弱黏性地基中成孔,在孔内分批填入碎石(或矿渣等松散粗颗粒材料)加以振密制桩,形成的竖向增强体与周围黏性土形成复合地基。此方法较之于其他方法而言,其加固期相对较短,使用率也在大幅度提高。不仅如此,碎石桩法对缩短工期十分有利,一旦在施工过程中出现施工工期过紧的问题,采用碎石桩处理软基为好。
(四)竖向排水固結法
为了能够缩短排水的距离,进而更好的促进排水结构的形成,在软土地基中可以设置垂直的排水柱,这种方法主要分为砂井排水法和纸板排水法两种,而且这两种方法并不是独立存在,往往都是配合使用。
砂井排水法可以根据不同的环境,采用打入式、振动式、螺旋式等等,两者相结合,通常可以有效的组织沉降和变向拉伸,但是也存在着对泥炭层的处理效果较差的问题,若采用这种施工方法,首先应对砂井的直径和垂深等数据有精确的把握,然后进行稳定及沉降的预算。
四、结束语
软土地基对公路路基的稳定影响很大,由于软土地基本身性质的特殊性,使得公路软土地基的施工技术成为了一大难题。随着科学的发展,施工工艺的快速发展,公路软土地基的应对方法越来越多,不同的施工环境可以采用不同的方法。但是,总结我国当前所有的软土地基施工方法,不难发现,处理软土地基问题还没实现大创新,目前存在的方法都是在原始的施工工艺上慢慢改进而成。由此,我国应该加大力度研究公路软土地基的施工工艺和措施,提高公路的稳定性和安全性,减少工程事故的发生。
参考文献:
[1]邵义明.市政道路工程中地基施工常用的技术[J].道路工程,2012,l3(4):132-134.
[2]朱德才.研究软土地基对路面造成的破坏力[J].安徽道路施工,2010,28(11):10-12.
[3]邱志义.路桥软土地基施工中的新技术研究[J].路桥工程,2009,32(14):65-67.
[4]旷利军.软土地基施工处理及要求[J].科园月刊,2012,(4):4.
【关键词】 公路工程;软土地基;施工技术;
引言:
在道路建设中,我们不可避免地会碰到诸如软土路基等工程地质条件不好的情况,无法满足路基最基本的稳定、承载力以及变形要求。为此,需要通过人工的方法进行路基性质的改良,以此来更好地满足路基对于稳定、承载力和变形的要求。对于路基的处理,则最为主要的方式是通过工程技术提升路基土抗剪强度,以便于更好地改善路基土的渗透性、压缩性和动力性。避免路基土受到剪切的破坏,防止路基土液化,减轻振动,消除土的不利特性。
一、软土路基概念和特性
对于软土而言,广义上指的是压缩性高、强度较低的软土层,以孔隙比和有机含量为主。综合软土的技术指标,大致上可以分为软粘性土、淤泥、淤泥质土、泥炭质土以及泥炭。通常把淤泥质土、淤泥、软粘性土等总称粘土。而对于一些有机含量高的泥炭质土、泥炭等总称为泥沼。各地不同原因形成的软土,都具有近于相同的共同特点,主要有:天然含水量高、孔隙比大。含水量在34%-72%之间,孔隙比在1.0-1.9之间,液限一般为35%-60%,塑性指数13-30,天然重度15kn/m3-19kn/m3;透水性差。一般情况下软土的渗透系为10-8-10-7cm/s;压缩高。压缩系数为0.005-0.02,属于高压缩土;抗剪强度低。其粘聚力在10kp左右,内摩擦角在0-5°之间;具有触变性。一旦受到扰动,土的强度明显下降。流变性显著,其长期抗剪强度只有一般抗剪度的0.4-0.8倍。
二、软土地基对路面的破坏
地基是公路的基础,承受着地基以上的所有荷载,直接影响公路的稳定性。由于施工条件的限制,软土地基的问题始终得不到合理的解决,常常造成路基沉陷和路面破坏。总结分析软土地基公路出现的各种问题,破坏作用主要体现在以下3个方面:
1、硬化问题。软土地基处理材料的混合使用常常要考虑软土地基内部结构的不稳定带来的影响,如果混合比例不符合软土地基的要求会导致硬化不均匀现象;
2、侵蚀问题。路面结构的主要构成材料是砂、石、水泥等颗粒细料。铺设这些材料之后路面难以承受雨水的冲刷,引起侵蚀问题,破坏了材料的紧密性;
3、沉降问题。公路中经常出现路基不均匀沉降的现象,主要原因是软土地基不牢和通车后车流量增大。
三、软土路基处理方法及技术要点
1、关于软土地基的表层处理办法
(一)表层排水法
表层排水法具有一定的针对性,主要是作用于土质较好,只因含水量过大而导致的软土问题。
首先,在填土开始之前,应当在地基表面开挖沟槽,将地表中的多余水分排出,然后将一些透水性较好的沙砾和碎石回填。通过表层排水法的处理,可以使地基表层的含水率降低,能够保障一些施工机械的顺利操作,而回填的做法也避免了挖开的水沟在施工过程中的盲沟作用。
(二)采用换填垫层法
一般软弱土层厚度会很小,这时施工人员便可将公路路基下面需要处理的范围控制好或者将其全部挖除掉。对于一些强度非常大的软弱土一定要采用合适的土将其换填掉。在选择换填材料时必须结合公路工程所在区域软土地基的实际情况进行考虑,一般需要选取稳定性能极佳并且里面不会含有任何侵蚀性的施工材料,另外这种材料的渗水性必须很好,例如砾料。施工人员通常将把公路所在区域软土地基中的软土采用其它高质量材料换填掉的过程叫做换填法,也有叫做垫层法的,在采用换填法开展施工作业时,每个路段的施工长度需控制到2~3米之间,对于土方量要根据软弱土层的厚度来定。通常软弱土层非常厚的就需要适当的增加弃方上面的土方量,不过这样会导致工程施工成本增加;相反的则需减少土方量,而且还可以节省材料,降低工程的施工成本。
(三)添加剂法
当软土的表层为粘性土壤时,便可采用添加剂法。通过在表层添加一些化学物质,诸如生石灰、熟石灰、水泥、纤维物质等,可以有效的改善地基的压缩性和强度特性,用以保证施工机械的运行,而添加的化学物质在经过反应过后,生成了新的更具有加固效果的物质,从而使软土的成分发生了巨大的改变,促使土壤更具有稳定性。
(四)敷垫材料法
由于软土本身的孔隙比大,因此就会导致地基土层不均匀的问题,从而发生沉降和变向拉伸,此时则可以采用敷垫材料法。利用化纤无纺布、土工布、玻璃纤维格栅灯具有抗剪力和拉抗力的材料敷垫在地表层,用以增强机械的行驶和工作,提高地基的支撑能力。
2、软土地基的基层处理办法
(一)轻型填方施工法
轻型填方施工法是利用大型泡沫苯乙烯块(EPS)修筑轻型填方路堤。
相信有过处理过软土地基的工作人员都清楚,取决软土地段的沉降与稳定性的直接因素就是路堤填料的重量,轻质的填料可以有效的增加路堤的稳定性,并能够在一定程度上减少路堤的沉降,因此,轻型填方施工法可以有效的阻止地基下沉的同时,也能够减少对已经筑构好的地基产生横向的影响。
有一点值得注意的是,泡沫苯乙烯这种材料对油性的物质比較敏感,因此,在使用轻型填方施工法之前,应当在泡沫苯乙烯材料的表面做一层保护,从而防止材料的损伤,给后续的施工工作进行带来不必要的麻烦。
(二)复合地基处理法
复合地基处理法也称深层搅拌法,主要是利用一种特制的机械,沿深度将固化剂与地基土强制就地搅拌形成水泥土桩加固地基的方法。这种处理方法存在着很多好处,在有效提高稳定性的同时,也能够阻止沉降的发生。 (三)碎石桩法
碎石桩法对于选材有着一定的特殊要求,选用的材料必须是未风华的干净碎石、砾石、碎砖、矿渣等,级配粒径≤5cm,以免振冲器磨耗过大或卡孔。简答的说,碎石桩法是通过一种能够产生水平方向振动的管状设备,以高压水流边振边冲在软弱黏性地基中成孔,在孔内分批填入碎石(或矿渣等松散粗颗粒材料)加以振密制桩,形成的竖向增强体与周围黏性土形成复合地基。此方法较之于其他方法而言,其加固期相对较短,使用率也在大幅度提高。不仅如此,碎石桩法对缩短工期十分有利,一旦在施工过程中出现施工工期过紧的问题,采用碎石桩处理软基为好。
(四)竖向排水固結法
为了能够缩短排水的距离,进而更好的促进排水结构的形成,在软土地基中可以设置垂直的排水柱,这种方法主要分为砂井排水法和纸板排水法两种,而且这两种方法并不是独立存在,往往都是配合使用。
砂井排水法可以根据不同的环境,采用打入式、振动式、螺旋式等等,两者相结合,通常可以有效的组织沉降和变向拉伸,但是也存在着对泥炭层的处理效果较差的问题,若采用这种施工方法,首先应对砂井的直径和垂深等数据有精确的把握,然后进行稳定及沉降的预算。
四、结束语
软土地基对公路路基的稳定影响很大,由于软土地基本身性质的特殊性,使得公路软土地基的施工技术成为了一大难题。随着科学的发展,施工工艺的快速发展,公路软土地基的应对方法越来越多,不同的施工环境可以采用不同的方法。但是,总结我国当前所有的软土地基施工方法,不难发现,处理软土地基问题还没实现大创新,目前存在的方法都是在原始的施工工艺上慢慢改进而成。由此,我国应该加大力度研究公路软土地基的施工工艺和措施,提高公路的稳定性和安全性,减少工程事故的发生。
参考文献:
[1]邵义明.市政道路工程中地基施工常用的技术[J].道路工程,2012,l3(4):132-134.
[2]朱德才.研究软土地基对路面造成的破坏力[J].安徽道路施工,2010,28(11):10-12.
[3]邱志义.路桥软土地基施工中的新技术研究[J].路桥工程,2009,32(14):65-67.
[4]旷利军.软土地基施工处理及要求[J].科园月刊,2012,(4):4.