摘要:在我国,对于高等级公路建设,软土地基处理已有成功的工程实例,随着事物的发展规律,老问题总会出现新情况,各种处理方法也在不断发展和完善中,本人结合实践浅谈软基处理常用方法在工程中的应用。 关键词:公路工程 建设 软基 处理 一、浅层处理方法 1、砂(砾)垫层 砂(砾)垫层适用于软土层不厚,排水条件良好的情况下使用的浅层处理方法。砂(砾)垫层一般厚度为10-25cm,如出现凹凸不平的现象,为保证安全,可适当增加厚度。砂(砾)垫层的基本原理是增加排水面,使软土地基在荷载作用下加速排水固结,提高软土层强度。在施工中,应选用洁净中、粗砂,含泥量小于3%为宜。一般以5cm以下的天然级配砂砾排水固结效果较好,施工时适当洒水,分层压实。 2、土工织物 土工织物是由聚酰胺纤维(尼龙)、聚酰纤维(绦纶)等高分子化合物经加工后合成。它一般比较轻,抗拉性强,具有柔性和高抗拉强度、耐久性、耐腐蚀性,能与砂土很好的结合组成复合地基。 3、换填法 换填法是一种将不太深的处理范围内的软弱土层挖去,然后换填以砂(砾)、碎石、灰土等材料,再用人工或机械方法进行碾压。 4、工程实例 330国道建德段改建工程B合同段K296+740~K296+980的右侧是农田灌溉渠,地处淤泥质土,天然含水量为35%,表层为软粘土。在处理过程中对土工织物+20碎(砾)石与直接铺筑15 cm+15cm碎石垫层进行对比。碎砾石的最大粒径为5cm。 观察效果:对于直接铺筑30碎石垫层用压路机碾压时出现了较大的车辙。车辙深度为10 cm,而设土工织物+20cm碎(砾)石经碾压后车辙深度分别为4cm和6cm。填平车辙后继续碾压,铺设土工织物的路段车辙深度无明显变化,而未设土工织物的路段车辙深度逐渐加深。可见土工织物起到了良好的隔离作用。 二、深层处理方法 1、排水固结法 排水固结法的机理是在软基中设置袋装砂井或塑料排水板,利用路堤重量分级加载,使软土中的孔隙水排出后逐渐固结,因而产生压密沉降,同时地基强度也有逐渐提高的一种方法。 1.1 塑料排水板:是将100mm宽,厚2-4mm的塑料板插入软土层中,由于板中有深沟,土中孔隙水在受压情况下顺沟而上排出地面以下。 1.1.1.通水量影响 排水板在地基中,不仅要受到侧向压力,而且还受周围环境(如生物、化学)对板的侵害。因此,排水板随着时间的增长,其通水能力会逐渐衰减。 1.1.2.变形影响 在软基的排水固结过程中,随着地基的沉降,排水板则会发生弯曲变形。在地基不产生侧面移动的情况下,排水板的变形是在原位作幅度不大的波动,这些弯曲改变了排水通道的形状和大小,增加了水流阻力。 2、袋装砂井:是将散体砂装入用化纤纺织物做成的细长袋子内置于软土中作为竖向排水体的一种方法,一般用直径7cm塑料编织袋,袋中装中、粗砂,装实后直接打入土中。 装砂的砂袋由化纤纺织制成,它具有较大的拉伸强度,工程中施工加荷时竖向砂袋正好处在与土体滑动带相交位置,它能起到竖向加筋和抗滑作用,对土体的稳定较为有利。影响加固作用的主要原因是砂井的间距而不是直径,如果袋装砂井的直径为7-10cm时,间距一般在1.0-2.0m布设。 2.1 塑料排水板与袋装砂井法的比较 塑料排水板的作用原理与袋装砂井法相同,施工方法基本相同。与袋装砂井比较,塑料排水板具有打设速度快、效率高、施工机械轻便,对软土地基扰动较小,抗折能力较强等优点,可以单独使用,但一般以结合砂垫层或其他方法一起使用。 2.2 工程实例 330国道建德段改建工程B合同段K291+000-K291+750,地基为淤泥质粘土、亚粘土、含粘性土圆砾(碎石)等,厚度较大,且含水量高达60%。当软土地段路堤高度大于3m的路段采用塑料排水板与砂垫层联合作用的排水固结法。 具体施工方法:采用正三角形布置,间距为1.5米,最大深度按15米设计。先对表土进行清理、压实,使基底达到规定压实度后,先铺设30cm厚砂砾垫层,再按设计位置打设排水板,铺设第一层土工格栅,达到要求后铺设剩余砂砾垫层,若有第二、三层土工格栅,则第二层铺设在50cm砂砾垫层之上,其上一层填料压实后铺设第三层。填土速率为0.8m/月控制,同时结合沉降速率进行双重控制。 2.3 施工过程中出现的问题及处理 从2006年7月路段开始填筑路堤,到2007年1月,已达到临界高度,接近设计标高,而后的2个月,处理路堤出现了路堤失稳、滑坡现象3处,主要是依河、池塘的路段。滑坡宽度为3-4米,长度100-200米。 原因分析:①加载过快,在接近或超过临界高度仍快速填土,荷载超过地基承载能力,引起滑坡。②失稳的路段软土深,塑料排水板施工后软土层被扰动,强度下降。 失稳段处理:采用自然挤淤法,每隔半个月左右填一层土,靠土的重量将下卧层淤泥挤出,下沉后再填土,经观察,在达到设计标高时,已趋于稳定。 2.4 真空联合堆载预压法 真空联合堆载预压法是真空预压与堆载预压联合施工法。 (1)加固机理:抽真空在土中某些边界造成负压缩,将土体孔隙中的部分气抽出,使土产生固结而加固。 (2)预压与超载预压 预压期可根据要求的工后沉降量来确定,也可根据要求的固结度来确定,前者用于沉降起控制作用的地方,后于用于稳定起控制作用的地方。若沉降和稳定两者均为控制因素,则选用两者中较长的预压期。在预压期内地基应完成的沉降量不能少于路面设计使用年限末的沉降量与容许工后沉降之差,在必要时,预压期末地基的固结度还要满足地基稳定性的要求。通常宜结合竖向排水体进行超载预压。 三、复合地基法 1、深层搅拌法形成的复合地基特点 ①桩体越长,间距越小,处理效果越好; ②搅拌法处理过的软基固结缓慢,软土的固结度小; ③复合路基的侧向变形小; 2、粉喷桩 粉喷桩就是利用专用的喷粉搅拌钻机将水泥等粉体固化剂喷入软土地基中,并将软土与固化剂强制搅拌,利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应,使软土形成具有一定强度的桩体而形成复合地基的一种方法。 粉喷桩具有能有效减少总沉降量,承受较大的加荷速率,抗侧向变形能力强,可大大缩短工期。 3、适用土质 (1)适合于各种成因的饱和软土粘土,如淤泥、淤泥质土,粉土和含水量较高的粘性土。由于粉喷桩是将干的固化剂(水泥、石灰粉)拌入地基的,所以当软基中含水量低于30%时,为保证粉体的充分固化,必须在搅拌过程中加入适当水分,因此选用粉喷桩土层的含水量宜大于50%。 (2)施工过程中的质量三个重要环节:一是桩长按持力层控制, 二是复搅控制,三是粉喷法和浆喷法的比较。 四、结语 在工程的实施过程中,使新技术、新工艺不断完善。因为软基处理在公路工程中是相当重要的一块,必须掌握地质情况,对地质勘察报告应比较准确,在分析路基沉降、侧向位移的过程中应当以数据说话。路基的好坏,直接关系到路面结构的施工,以及通车后的行驶状况。还有就是在桥头容易产生桥头跳车情况是一个比较难的问题。以上是本人对软基及软基处理方法的粗浅认识,还有更好的方法在现在工程中得到应用,正在被人们认识,采用。为创造更快捷、舒适、安全的公路提供更好的措施。 参考文献 1.《公路工程软土地基》 刘玉卓主编 人民交通出版社 2.《高速公路软基处理》 张诚厚 袁文明 戴济群编著 中国建筑工业出版社 3. 深层搅拌石灰桩加固软土地基 罗志强 林 川 广东工业大学土木工程系 4.解决高速公路桥头跳车的理论与施工 黄良钦 汕关公路桥梁工程总公司
摘要:在我国,对于高等级公路建设,软土地基处理已有成功的工程实例,随着事物的发展规律,老问题总会出现新情况,各种处理方法也在不断发展和完善中,本人结合实践浅谈软基处理常用方法在工程中的应用。 关键词:公路工程 建设 软基 处理 一、浅层处理方法 1、砂(砾)垫层 砂(砾)垫层适用于软土层不厚,排水条件良好的情况下使用的浅层处理方法。砂(砾)垫层一般厚度为10-25cm,如出现凹凸不平的现象,为保证安全,可适当增加厚度。砂(砾)垫层的基本原理是增加排水面,使软土地基在荷载作用下加速排水固结,提高软土层强度。在施工中,应选用洁净中、粗砂,含泥量小于3%为宜。一般以5cm以下的天然级配砂砾排水固结效果较好,施工时适当洒水,分层压实。 2、土工织物 土工织物是由聚酰胺纤维(尼龙)、聚酰纤维(绦纶)等高分子化合物经加工后合成。它一般比较轻,抗拉性强,具有柔性和高抗拉强度、耐久性、耐腐蚀性,能与砂土很好的结合组成复合地基。 3、换填法 换填法是一种将不太深的处理范围内的软弱土层挖去,然后换填以砂(砾)、碎石、灰土等材料,再用人工或机械方法进行碾压。 4、工程实例 330国道建德段改建工程B合同段K296+740~K296+980的右侧是农田灌溉渠,地处淤泥质土,天然含水量为35%,表层为软粘土。在处理过程中对土工织物+20碎(砾)石与直接铺筑15 cm+15cm碎石垫层进行对比。碎砾石的最大粒径为5cm。 观察效果:对于直接铺筑30碎石垫层用压路机碾压时出现了较大的车辙。车辙深度为10 cm,而设土工织物+20cm碎(砾)石经碾压后车辙深度分别为4cm和6cm。填平车辙后继续碾压,铺设土工织物的路段车辙深度无明显变化,而未设土工织物的路段车辙深度逐渐加深。可见土工织物起到了良好的隔离作用。 二、深层处理方法 1、排水固结法 排水固结法的机理是在软基中设置袋装砂井或塑料排水板,利用路堤重量分级加载,使软土中的孔隙水排出后逐渐固结,因而产生压密沉降,同时地基强度也有逐渐提高的一种方法。 1.1 塑料排水板:是将100mm宽,厚2-4mm的塑料板插入软土层中,由于板中有深沟,土中孔隙水在受压情况下顺沟而上排出地面以下。 1.1.1.通水量影响 排水板在地基中,不仅要受到侧向压力,而且还受周围环境(如生物、化学)对板的侵害。因此,排水板随着时间的增长,其通水能力会逐渐衰减。 1.1.2.变形影响 在软基的排水固结过程中,随着地基的沉降,排水板则会发生弯曲变形。在地基不产生侧面移动的情况下,排水板的变形是在原位作幅度不大的波动,这些弯曲改变了排水通道的形状和大小,增加了水流阻力。 2、袋装砂井:是将散体砂装入用化纤纺织物做成的细长袋子内置于软土中作为竖向排水体的一种方法,一般用直径7cm塑料编织袋,袋中装中、粗砂,装实后直接打入土中。 装砂的砂袋由化纤纺织制成,它具有较大的拉伸强度,工程中施工加荷时竖向砂袋正好处在与土体滑动带相交位置,它能起到竖向加筋和抗滑作用,对土体的稳定较为有利。影响加固作用的主要原因是砂井的间距而不是直径,如果袋装砂井的直径为7-10cm时,间距一般在1.0-2.0m布设。 2.1 塑料排水板与袋装砂井法的比较 塑料排水板的作用原理与袋装砂井法相同,施工方法基本相同。与袋装砂井比较,塑料排水板具有打设速度快、效率高、施工机械轻便,对软土地基扰动较小,抗折能力较强等优点,可以单独使用,但一般以结合砂垫层或其他方法一起使用。 2.2 工程实例 330国道建德段改建工程B合同段K291+000-K291+750,地基为淤泥质粘土、亚粘土、含粘性土圆砾(碎石)等,厚度较大,且含水量高达60%。当软土地段路堤高度大于3m的路段采用塑料排水板与砂垫层联合作用的排水固结法。 具体施工方法:采用正三角形布置,间距为1.5米,最大深度按15米设计。先对表土进行清理、压实,使基底达到规定压实度后,先铺设30cm厚砂砾垫层,再按设计位置打设排水板,铺设第一层土工格栅,达到要求后铺设剩余砂砾垫层,若有第二、三层土工格栅,则第二层铺设在50cm砂砾垫层之上,其上一层填料压实后铺设第三层。填土速率为0.8m/月控制,同时结合沉降速率进行双重控制。 2.3 施工过程中出现的问题及处理 从2006年7月路段开始填筑路堤,到2007年1月,已达到临界高度,接近设计标高,而后的2个月,处理路堤出现了路堤失稳、滑坡现象3处,主要是依河、池塘的路段。滑坡宽度为3-4米,长度100-200米。 原因分析:①加载过快,在接近或超过临界高度仍快速填土,荷载超过地基承载能力,引起滑坡。②失稳的路段软土深,塑料排水板施工后软土层被扰动,强度下降。 失稳段处理:采用自然挤淤法,每隔半个月左右填一层土,靠土的重量将下卧层淤泥挤出,下沉后再填土,经观察,在达到设计标高时,已趋于稳定。 2.4 真空联合堆载预压法 真空联合堆载预压法是真空预压与堆载预压联合施工法。 (1)加固机理:抽真空在土中某些边界造成负压缩,将土体孔隙中的部分气抽出,使土产生固结而加固。 (2)预压与超载预压 预压期可根据要求的工后沉降量来确定,也可根据要求的固结度来确定,前者用于沉降起控制作用的地方,后于用于稳定起控制作用的地方。若沉降和稳定两者均为控制因素,则选用两者中较长的预压期。在预压期内地基应完成的沉降量不能少于路面设计使用年限末的沉降量与容许工后沉降之差,在必要时,预压期末地基的固结度还要满足地基稳定性的要求。通常宜结合竖向排水体进行超载预压。 三、复合地基法 1、深层搅拌法形成的复合地基特点 ①桩体越长,间距越小,处理效果越好; ②搅拌法处理过的软基固结缓慢,软土的固结度小; ③复合路基的侧向变形小; 2、粉喷桩 粉喷桩就是利用专用的喷粉搅拌钻机将水泥等粉体固化剂喷入软土地基中,并将软土与固化剂强制搅拌,利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应,使软土形成具有一定强度的桩体而形成复合地基的一种方法。 粉喷桩具有能有效减少总沉降量,承受较大的加荷速率,抗侧向变形能力强,可大大缩短工期。 3、适用土质 (1)适合于各种成因的饱和软土粘土,如淤泥、淤泥质土,粉土和含水量较高的粘性土。由于粉喷桩是将干的固化剂(水泥、石灰粉)拌入地基的,所以当软基中含水量低于30%时,为保证粉体的充分固化,必须在搅拌过程中加入适当水分,因此选用粉喷桩土层的含水量宜大于50%。 (2)施工过程中的质量三个重要环节:一是桩长按持力层控制, 二是复搅控制,三是粉喷法和浆喷法的比较。 四、结语 在工程的实施过程中,使新技术、新工艺不断完善。因为软基处理在公路工程中是相当重要的一块,必须掌握地质情况,对地质勘察报告应比较准确,在分析路基沉降、侧向位移的过程中应当以数据说话。路基的好坏,直接关系到路面结构的施工,以及通车后的行驶状况。还有就是在桥头容易产生桥头跳车情况是一个比较难的问题。以上是本人对软基及软基处理方法的粗浅认识,还有更好的方法在现在工程中得到应用,正在被人们认识,采用。为创造更快捷、舒适、安全的公路提供更好的措施。 参考文献 1.《公路工程软土地基》 刘玉卓主编 人民交通出版社 2.《高速公路软基处理》 张诚厚 袁文明 戴济群编著 中国建筑工业出版社 3. 深层搅拌石灰桩加固软土地基 罗志强 林 川 广东工业大学土木工程系 4.解决高速公路桥头跳车的理论与施工 黄良钦 汕关公路桥梁工程总公司