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摘要:在市政道路建设过程中,经常会遇到指强度低、压缩量较高的软弱土层,给道路路基的施工造成一定的困难。路基承受由路面传来的一系列荷载,就需要足够的稳定性和承载力。因此,处理好软土地基是保证路基质量的关键因素。
关键词:市政道路;软土地基;处理方法
近年来,在市政道路工程建设中,软土地基处理问题已日益成为影响工程造价和道路使用质量的主要因素,并且越来越受到工程建设从业者的关注。因此,本文对市政道路软土地基提出了两个处理方法。
1.道路工程中软土地基的常见处理方法
1.1粒料桩法
为提高地基承载力,在需进行处理的软土基范围内,利用碎石、砂砾等松散粒料做桩料,利用专业机械制成较大直径的桩体,并对桩内的地基土进行置换处理,称之为粒料桩法,常见的有碎石桩和砂桩。粒料桩桩位通常采用正三角形布置,桩径设计为40-100cm,处理时应保证路基下坡脚外侧至少有两排粒料桩,桩长及桩间距应利用公式计算确定,最大桩距不能超过5倍桩径,桩顶需设置60cm厚垫层。粒料桩适用于松散砂土、粉土、粘性土、素填土和杂填土,对变形控制要求不是很严格的饱和软粘土地基工程,对十字板抗剪强度小于10kpa的饱和软粘土地基应谨慎选用。
1.2加固土桩法
用带有回转、翻转、喷粉与搅拌功能的机械,对地基指定范围内的软土进行固化处理,使之得到改良、加固,最终形成加固土桩体的方式即为加固土桩法,常见的有水泥搅拌桩、粉喷桩和旋喷桩。水泥搅拌桩或粉喷桩适用于淤泥、淤泥质土、饱和粘性土地基;旋喷桩适用于淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑饱和粘性土地基,尤其在施工场地狭窄、净空低、上部土质较硬而下部土质较软弱软土基础上更为适用。当然其中有部分特殊情况需区别对待,例如:当地基土壤含水量小于30%、大于70%或地下水的PH值小于4时不宜采用粉喷桩。加固土桩选择的固化剂均为水泥,其中搅拌桩、旋喷桩采用浆喷,粉喷桩采用水泥粉。作为固化剂的水泥,其强度应为32.5级及以上,通常选择普通硅酸盐水泥,如遇具有腐蚀性的地下水则应采用抗腐蚀水泥。
1.3排水固结法
排水固结法中的排水系统包括水平排水砂垫层和竖向排水体结构,主要目的是改变地基原有排水边界条件、缩短地基孔隙水的排水距离、加速软土的固化过程。通常由水平排水砂垫层、竖向排水体、竖向排水体与水平砂垫层共同构成一个完整的排水系统,实现排水固结目标。排水固结法适用于饱和软粘土、有机质粘土的地基处理。
1.4水泥粉煤灰碎石桩
该法的常用材料为水泥、粉煤灰、碎石,其混合料配合比可以根据桩身强度c15砼的强度要求进行试验后再确定比例,cfg桩适用于处理软弱粘性土、粉土、砂土和以自重固结的素填土地基。
2.城市道路软土地基处理
2.1砂垫层法对于软土地基层厚较薄、含水量较高时,可以采用砂垫层法排水固结软土地基,而且砂垫层会起到地下排水层的作用,以降低填土的内部水位改善施工机械的作业条件。砂垫层用砂一般采用中砂及粗砂,应该有较好的级配,且颗粒不均匀系数不大于5,含量不宜超过3%-5%。通常情况下,为了保证施工机械的通行,砂垫层一般结合表层排水以及敷垫材料使用,一般使用横粗砂,当使用透水性较差的粉土时,必须进行妥善的处理。
2.2在軟土地基表层铺设一层或多层土工织物,由于土工织物具有整体连续性好,抗拉强度较高,耐腐蚀以及施工便利的优点。铺垫材料法减少路堤填筑后的路基不均匀沉降,同时可以提高路基承载能力。铺垫材料一般采用编织土工布和土工格栅,将其铺设于软土地基表面,同时可以起到反滤、排水、隔离和补强的作用。
2.3软土地基的表层为粘性土时,可以采用在表层粘性土内掺入添加剂,改善地基的压缩性能和强度特性。使用较多的添加剂是生石灰,熟石灰和水泥。这类添加材料可以降低土壤含水量、产生的团聚效应,而且会随着时间的推移会发生化学性固结,从而增强土体的稳定性。
2.4如果软土地基含水量较大而土质却较好,可以采用表层排水法处理。在道路路基填筑前,在地表开挖沟槽,排除地表水以降低地基表层的含水量,为了使沟槽在施工中发挥盲沟作用,可以使用透水性良好的砂砾回填。水沟布设应全面考虑地形与土质情况,使排水畅通。水沟断面尺寸一般取宽0.5m,深0.5-1.0m,路堤填筑前,宜用砂砾回填成盲沟。沟槽的布置要考虑地形与土质,以便于排水畅通,沟槽尺寸一般取宽0.5m,深0.5-1.0m。填筑之前沟槽内用透水良好的砂砾回填成为盲沟,纵向盲沟沿道路纵向开挖,横向盲沟间距按10-15m布置。若埋设孔管,必须使用过滤材料保护。
2.5水泥搅拌桩加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程,利用机械设备将水泥喷入待处理的道路软土地基内,并不断上下搅拌均匀,促使水泥与土发生水解水化反应并形成凝胶体,最终形成一种稳定的结构整体,从而提高土体的整体强度,满足路基使用承载力的要求。水泥搅拌桩根据施工方法可以分为湿法和干法两种。湿法搅拌桩是利用水泥作为固化剂,通过机械进行持续的深层搅拌,在路基深处将软土和固化剂强力搅拌,形成有足够的强度的复合地基。水泥搅拌桩加固分为浆喷法和粉喷法,当土质的天然含水量大于30%、塑性指数大于10时一般采取粉喷法,因为一般情况下相同的搅拌时间内粉喷法比浆喷法处理的软基强度要高,但是浆喷法施工便利,容易控制施工质量。水泥搅拌桩必须根据试验确定的技术参数进行施工,施工应该控制钻机下钻深度、喷粉高程以及停灰面以确保搅拌桩有足够的长度。在喷粉接桩时,需保证喷粉重叠长度大于lm。搅拌桩施工时,水泥的泵送过程必须连续,固化剂的用量误差应控制在于1%之内。完成搅拌施工后,将钻头提离地面,开启空压机,清除管道及喷咀中的残余粉体和附着泥土,然后桩机移向下一桩位。
2.6排水固结法适用于处理厚度较大的饱和软土和冲填土地基,通过布置垂直排水井,改良地基排水条件,并采用加压抽气抽水渗电等措施,加速土基排水固结以及强度增长,从而达到提高土基承载力,降低沉降的目的。排水固结法一般有堆载预压法,真空预压以及电渗排水法。
2.7振密挤密法通过挤密或振动使深层土迷失,砂桩是利用打桩机在松散的砂性土或人工填土中冲击或振动成孔并灌填砂料后形成的桩体。在成桩过程中,由于以周围砂性土产生了挤密作用,或同时产生了挤密或振密作用,从而提高了周围土体的密度,改善了地基的承载性能和整体稳定性,减少了地基的沉降量,消除或部分消除湿陷性或液化性。挤密砂桩最初主要用于挤密砂土地基,随着高效能专用机具的出现,又逐渐用于可液化粉土地基的加固。近年来,通过与预压法联合使用,在软弱粘性土地基上取得了良好的效果,成为一种用途极为广泛的地基处理方法。
3.结语
在软土地区进行设计与施工的道路工程,必须从地基、建筑、结构、施工、使用等多个方面来考虑,采取相应的措施,减少地基的不均匀沉降,保证建筑物的正常使用。在道路工程中对软土地基的处理是保证道路使用安全的重要基础,在实际工程中为了保证处理效果应先对地质情况与工程需要进行分析,然后选择最为合理的方式处理。同时保证施工的经济性与规范化的要求,即根据工程需要选择合理的工艺并按照规范标准实施,克服不利因素保证软土处理的效果。
参考文献
[1]张海勤等.浅谈沿海地区软土路基处理的设计与施工[J].2009(05)
[2]徐至钧.软土地基和预压法地基处理[M].北京:机械工业出版社,2010
关键词:市政道路;软土地基;处理方法
近年来,在市政道路工程建设中,软土地基处理问题已日益成为影响工程造价和道路使用质量的主要因素,并且越来越受到工程建设从业者的关注。因此,本文对市政道路软土地基提出了两个处理方法。
1.道路工程中软土地基的常见处理方法
1.1粒料桩法
为提高地基承载力,在需进行处理的软土基范围内,利用碎石、砂砾等松散粒料做桩料,利用专业机械制成较大直径的桩体,并对桩内的地基土进行置换处理,称之为粒料桩法,常见的有碎石桩和砂桩。粒料桩桩位通常采用正三角形布置,桩径设计为40-100cm,处理时应保证路基下坡脚外侧至少有两排粒料桩,桩长及桩间距应利用公式计算确定,最大桩距不能超过5倍桩径,桩顶需设置60cm厚垫层。粒料桩适用于松散砂土、粉土、粘性土、素填土和杂填土,对变形控制要求不是很严格的饱和软粘土地基工程,对十字板抗剪强度小于10kpa的饱和软粘土地基应谨慎选用。
1.2加固土桩法
用带有回转、翻转、喷粉与搅拌功能的机械,对地基指定范围内的软土进行固化处理,使之得到改良、加固,最终形成加固土桩体的方式即为加固土桩法,常见的有水泥搅拌桩、粉喷桩和旋喷桩。水泥搅拌桩或粉喷桩适用于淤泥、淤泥质土、饱和粘性土地基;旋喷桩适用于淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑饱和粘性土地基,尤其在施工场地狭窄、净空低、上部土质较硬而下部土质较软弱软土基础上更为适用。当然其中有部分特殊情况需区别对待,例如:当地基土壤含水量小于30%、大于70%或地下水的PH值小于4时不宜采用粉喷桩。加固土桩选择的固化剂均为水泥,其中搅拌桩、旋喷桩采用浆喷,粉喷桩采用水泥粉。作为固化剂的水泥,其强度应为32.5级及以上,通常选择普通硅酸盐水泥,如遇具有腐蚀性的地下水则应采用抗腐蚀水泥。
1.3排水固结法
排水固结法中的排水系统包括水平排水砂垫层和竖向排水体结构,主要目的是改变地基原有排水边界条件、缩短地基孔隙水的排水距离、加速软土的固化过程。通常由水平排水砂垫层、竖向排水体、竖向排水体与水平砂垫层共同构成一个完整的排水系统,实现排水固结目标。排水固结法适用于饱和软粘土、有机质粘土的地基处理。
1.4水泥粉煤灰碎石桩
该法的常用材料为水泥、粉煤灰、碎石,其混合料配合比可以根据桩身强度c15砼的强度要求进行试验后再确定比例,cfg桩适用于处理软弱粘性土、粉土、砂土和以自重固结的素填土地基。
2.城市道路软土地基处理
2.1砂垫层法对于软土地基层厚较薄、含水量较高时,可以采用砂垫层法排水固结软土地基,而且砂垫层会起到地下排水层的作用,以降低填土的内部水位改善施工机械的作业条件。砂垫层用砂一般采用中砂及粗砂,应该有较好的级配,且颗粒不均匀系数不大于5,含量不宜超过3%-5%。通常情况下,为了保证施工机械的通行,砂垫层一般结合表层排水以及敷垫材料使用,一般使用横粗砂,当使用透水性较差的粉土时,必须进行妥善的处理。
2.2在軟土地基表层铺设一层或多层土工织物,由于土工织物具有整体连续性好,抗拉强度较高,耐腐蚀以及施工便利的优点。铺垫材料法减少路堤填筑后的路基不均匀沉降,同时可以提高路基承载能力。铺垫材料一般采用编织土工布和土工格栅,将其铺设于软土地基表面,同时可以起到反滤、排水、隔离和补强的作用。
2.3软土地基的表层为粘性土时,可以采用在表层粘性土内掺入添加剂,改善地基的压缩性能和强度特性。使用较多的添加剂是生石灰,熟石灰和水泥。这类添加材料可以降低土壤含水量、产生的团聚效应,而且会随着时间的推移会发生化学性固结,从而增强土体的稳定性。
2.4如果软土地基含水量较大而土质却较好,可以采用表层排水法处理。在道路路基填筑前,在地表开挖沟槽,排除地表水以降低地基表层的含水量,为了使沟槽在施工中发挥盲沟作用,可以使用透水性良好的砂砾回填。水沟布设应全面考虑地形与土质情况,使排水畅通。水沟断面尺寸一般取宽0.5m,深0.5-1.0m,路堤填筑前,宜用砂砾回填成盲沟。沟槽的布置要考虑地形与土质,以便于排水畅通,沟槽尺寸一般取宽0.5m,深0.5-1.0m。填筑之前沟槽内用透水良好的砂砾回填成为盲沟,纵向盲沟沿道路纵向开挖,横向盲沟间距按10-15m布置。若埋设孔管,必须使用过滤材料保护。
2.5水泥搅拌桩加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程,利用机械设备将水泥喷入待处理的道路软土地基内,并不断上下搅拌均匀,促使水泥与土发生水解水化反应并形成凝胶体,最终形成一种稳定的结构整体,从而提高土体的整体强度,满足路基使用承载力的要求。水泥搅拌桩根据施工方法可以分为湿法和干法两种。湿法搅拌桩是利用水泥作为固化剂,通过机械进行持续的深层搅拌,在路基深处将软土和固化剂强力搅拌,形成有足够的强度的复合地基。水泥搅拌桩加固分为浆喷法和粉喷法,当土质的天然含水量大于30%、塑性指数大于10时一般采取粉喷法,因为一般情况下相同的搅拌时间内粉喷法比浆喷法处理的软基强度要高,但是浆喷法施工便利,容易控制施工质量。水泥搅拌桩必须根据试验确定的技术参数进行施工,施工应该控制钻机下钻深度、喷粉高程以及停灰面以确保搅拌桩有足够的长度。在喷粉接桩时,需保证喷粉重叠长度大于lm。搅拌桩施工时,水泥的泵送过程必须连续,固化剂的用量误差应控制在于1%之内。完成搅拌施工后,将钻头提离地面,开启空压机,清除管道及喷咀中的残余粉体和附着泥土,然后桩机移向下一桩位。
2.6排水固结法适用于处理厚度较大的饱和软土和冲填土地基,通过布置垂直排水井,改良地基排水条件,并采用加压抽气抽水渗电等措施,加速土基排水固结以及强度增长,从而达到提高土基承载力,降低沉降的目的。排水固结法一般有堆载预压法,真空预压以及电渗排水法。
2.7振密挤密法通过挤密或振动使深层土迷失,砂桩是利用打桩机在松散的砂性土或人工填土中冲击或振动成孔并灌填砂料后形成的桩体。在成桩过程中,由于以周围砂性土产生了挤密作用,或同时产生了挤密或振密作用,从而提高了周围土体的密度,改善了地基的承载性能和整体稳定性,减少了地基的沉降量,消除或部分消除湿陷性或液化性。挤密砂桩最初主要用于挤密砂土地基,随着高效能专用机具的出现,又逐渐用于可液化粉土地基的加固。近年来,通过与预压法联合使用,在软弱粘性土地基上取得了良好的效果,成为一种用途极为广泛的地基处理方法。
3.结语
在软土地区进行设计与施工的道路工程,必须从地基、建筑、结构、施工、使用等多个方面来考虑,采取相应的措施,减少地基的不均匀沉降,保证建筑物的正常使用。在道路工程中对软土地基的处理是保证道路使用安全的重要基础,在实际工程中为了保证处理效果应先对地质情况与工程需要进行分析,然后选择最为合理的方式处理。同时保证施工的经济性与规范化的要求,即根据工程需要选择合理的工艺并按照规范标准实施,克服不利因素保证软土处理的效果。
参考文献
[1]张海勤等.浅谈沿海地区软土路基处理的设计与施工[J].2009(05)
[2]徐至钧.软土地基和预压法地基处理[M].北京:机械工业出版社,2010