软土路基处治方法

软土路基处治方法（共7篇）

软土路基处治方法 篇1

随着我国公路工程的增多, 对公路的质量要求也逐渐提高。而公路工程的重点之一便是软土地区路基处治。因为, 如果地基处治不科学合理, 就会引起路基的不稳, 往往会出现沉降, 有时还会有裂缝, 从而造成公路行驶的不安全因素增多, 或者是公路的寿命减少。本文主要介绍几种常用的公路软土地基处治方法, 并对其要求进行探讨。

1 处治方法之一———砂垫层及其要求

所谓砂垫层, 就是垫层, 主要是放在路堤填土与软土地基之间, 砂垫层的主要作用就是进行排水, 从而让填土荷载正常的情况下, 让地基中空隙里的水成功排出而加快地基的牢固。

砂垫层的要求主要如下:用于砂垫层的材料不能太粗糙, 应该干净, 而且沙子中的含泥量不能太高, 一般是小于5%, 砂子中如果含有植物和杂质, 要一并处理干净, 保证砂子的干净, 纯净。或者采用天然级配砂砾料, 其要求是最大粒径应尽量小于5cm。与此同时, 砾石强度应该高于四级, 也就是洛杉矶法磨耗率不能高于60%[1]。

在具体施工中, 进行摊铺之后应该适当地洒水, 然后进行分层压实, 压实的最合适厚度在15cm~20cm之间。如果在施工过程中采用的是砂砾石, 就应该保证不会出现粗细粒料分离情况。砂垫层的宽度应宽出路基边脚0.5m~1.0m之间, 同时, 两侧端应该用合适的片石进行护脚或采用其他方式防护, 防止出现砂料流失的现象。

2 处治方法之二———浅层处治及其要求

如果公路工程的表层是厚度较浅的软土, 且厚度小于3m时, 可以采用换填、抛石挤淤的方法进行处治。

进行换填的时候, 一般的工程程序填筑、压实的施工过程等都应该按照前面的规定进行。

抛石挤淤是一种强迫换土的形式, 抛石挤淤的好处是不用进行抽水挖淤, 操作起来比较简单。抛石挤淤采用的石料是不容易风化的材料, 而片石的大小应该看泥炭的稠度, 从而最终确定。相对于容易流动的泥炭或淤泥, 此时选择的片石可以不用太大, 也不应太小, 要保证小于30cm的粒径含量低于20%。

3 处治方法之三———反压护道及其要求

反压护道就是在路堤一侧或两侧填筑一定宽度和高度的护道, 利用物理学中的力学平衡原理来平衡路堤自重作用而产生的滑动力矩, 从而提高路基的相对稳定性。

具体要求如下:反压护道的填料材质要有具体要求, 而且护道的高度和宽度也要格外注意, 反压护道的施工应该和路基同时进行填筑, 如果分开填筑, 就应该在路堤达到临界高度的时候反压护道建筑好。反压护道的压实度应达到有关操作规定, 最大干密度为90%,

4 处治方法之四———土工合成材料加筋路堤及其要求

应该应用变形较小和老化速度较慢的土工合成材料作为加筋体, 这种材料可以减少地基建好之后出现不均匀现象, 提高地基的承载能力, 而且方便进行排水, 从而加强整个路基的稳定性。

土工合成材料要求如下:尽量选择质量轻、整体连续性较好、抗拉强度较高的材料。如果选用非织形的土工纤维, 材料的孔隙直径要小, 并具有较好的渗透性和柔软性等特性。

出厂单位提供的一系列参数和数据应该在出厂后也要遵守, 比如宽度、厚度等数据。在存放土工合成材料的时候, 要避免长时间在太阳底下暴晒, 也不能长时间放在室外。进行土工合成材料加筋路堤施工的时候, 应该尽量符合以下操作流程和相应的规定:

1) 铺设的地方要尽量选择下承层上的平整地段, 按照路堤宽度的断面进行铺设, 铺设施工过程中要注意拉直, 紧紧地贴着下承层, 防止出现扭曲现象或褶皱等。在斜坡上摊铺时, 不能太紧也不能太松, 要松紧适度。所以, 这过程可用u形钉进行控制。

2) 铺设土工聚合物时, 要保证路堤的各个边上留出一定的锚固长度, 压实的填料面上, 要保证平整, 外侧用土覆盖, 防止出现破坏现象。

3) 继续进行施工, 要确保土工合成材料的整体性和一致性, 如果利用搭接法进行连接时, 搭接的长度一般控制在30cm~60cm之间;如果采用的是缝接方法, 要确保缝接的宽度大于5cm, 同时, 缝接的强度应该大于土工合成材料的抗拉强度;如果采用的是粘接方法, 要保证粘接宽度大于5cm, 黏合处强度应该至少高于土工合成材料的抗拉强度。

4) 如在现场施工中, 发现土工合成材料出现破损, 应立即采取修补措施, 以防进一步的损害。

5 处治方法之五———袋装砂井及其要求

所谓的袋装砂井就是利用一定的施工方法在地基中获得按一定规律排列的孔眼, 然后在孔眼当中注入一定的砂袋。这种处治方法主要利用的材料是袋和砂子, 袋的选用应该尽可能的利用编织成的塑料袋, 化学成分应该是聚丙烯等。这种材料的抗拉强度很大, 装砂子之后的渗透系数要保证不大于砂的渗透系数。所以, 砂子应该采用渗水率不低的中和粗砂, 如果砂子的粗砂直径大于0.6mm, 其含砂量应该占到总重量的一半以上, 并且含泥量不能太低。

进行袋装砂井的施工过程中, 主要采用的施工工具是导管式振动打桩机, 采用的方式主要是有轨道门架式, 还有就是履带臂架式、吊机导架式等。

在具体的袋装砂井施工中, 为了保证施工的质量, 施工过程和程序应该符合以下操作程序要求:

1) 首先确保袋装砂井的井距、井长、井径等符合事先的设计要求, 灌砂率也应该符合要求。容许存在一定的偏差, 但要控制在1.5%之内。

2) , 将砂子灌入到砂袋之中后, 如果将砂袋放在露天, 时间一定不能太长, 而且要用东西将砂袋遮盖住, 确保砂袋子的性质不受外界环境的影响。砂袋放入井中的时候, 应该利用桩架垂直起吊, 这样, 砂袋子就不会出现断裂和破损的现象。

3) 砂井的入土深度不能太深也不能太浅, 所以要严格按照事先的设计来进行。钢套管也要进行垂直起吊, 也是为了保护砂袋的正常。如果在施工过程中出现了砂袋破坏现象, 就应该在原来的位置进行重新打。如果出现砂袋连续两次破坏的话, 就应停止施工, 待查明原因之后, 才能继续进行施工。

4) 砂袋留出的空口长度也应该保证设计要求, 一般深入砂垫层的长度应大于30cm, 而且不能卧倒。

6 处治方法之六———砂桩

砂桩是在地基中获得的一定规律的孔眼当中, 注入中、粗砂而形成的结构。砂桩的顶面应该是铺设砂垫层的, 从而会形成一个科学合理的地基排水系统, 而且砂桩里的砂子, 也不能随便选用, 而应该是袋装砂井里的砂子要求, 含泥量不能太小。进行砂桩的施工工具是震动打桩机, 或者是利用柴油打桩机, 具体的工艺应该是冲击式和震动方法。

具体的砂桩施工要求应该符合一定的规定和程序, 主要是为了确保质量要求。

1) 为了确保砂桩的密度符合要求, 应该选用砂的含水率符合要求, 因为含水率影响着砂桩的智力高低, 所以, 成桩的方法应该具体的仔细研究:首先, 如果采用单管冲击方法, 而且是一次打桩管成桩方法或者是复打成桩的方法, 应该选用饱和砂。如果采用的是双冠冲击方法, 而且是重复压拔方法的时候, 使用的砂子的含水率就可以是7%~9%之间的, 也可以利用天然的湿砂。

2) 因为底面下1~2cm之间的土层倾向于约束软层, 不太利于成桩, 所以应该采用投砂方法, 然后通过挤压, 将密实度提高。

3) 施工的过程应该尽可能的保证桩体是连续的, 而且是密实的。如果施工较为困难, 那就应该进行间隔的施工, 不能太快, 这样才能保证施工质量较高, 从而有利于加固。

7 结语

本文介绍了几种软土地基处治的方法, 除了这些方法之外, 还有其他如碎石桩挤密加固法、加固土桩法等, 这些都是公路工程施工人员应尽量掌握的方法, 因为施工人员只有掌握了这些加固方法的原理, 才能够在施工过程中确保施工的正确性, 使公路的基础稳定和行车安全, 从而提高公路的使用效率和使用寿命。

参考文献

[1]JTGB01—2003公路工程技术标准[S].

[2]JTGF10—2006公路路基施工技术规范[S].

[3]胡长顺, 黄辉华.高等级公路路基路面施工技术[M].北京:人民交通出版社, 1994.

软土路基处治方法 篇2

关键词：公路,软土路基,处理方法,动态监测

1 公路软土路基沉降的原因

众所周知,软土的强度较低,天然地基上浅基础的承载力基本值一般为50-80k Pa,这就不能承受较大的车辆荷载,否则可能会出现地基的局部破坏乃至整体滑动,或者是在开挖较深的基坑时,出现基坑的隆起和坑壁失稳的现象;另一方面,由于软土的压缩性较高,车辆荷载差异较大,体形又比较复杂,那就要产生较大的不均匀沉降,沉降和不均匀沉降过大将引起公路基础标高的降低,影响公路的使用条件,或者造成倾斜、开裂、破坏。同时由于其渗透性很小,固结速率很慢,沉降延续的时间很长,给公路内部设备的安装和与外部的连接带来许多困难。比如填方路基是山区公路路基的主体结构。路基不均匀沉降会导致路面结构过早破坏,既增加了公路养护和维修费用,也影响交通运输的正常运行,往往会产生不良的社会后果。

2 软土路基常见处治方法

为保证软土路基的处理效果,我国将大量国外先进的处理技术引入国内,并根据我国公路的自身特点加以改进,已经摸索出许多适应我国公路建设的路基处理方法。目前施工过程中较为常见的处理方法包括:压密注浆碎石桩处理法、高压喷射注浆法、机械碾压法等。

2.1 机械碾压法

机械碾压法实际就是换填土法,是指挖除浅层软弱土或不良土,分层碾压或夯实土,按回填的材料可分为砂(石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、土(灰土、二灰)垫层等,它可提高持力层的承载力,减小沉降量,消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性,防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。常用于基坑面积和开挖土方量较大的回填土方工程,适用于处理浅层非饱和软弱地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、素填土和杂填土地基,这种方法简易可行,但仅限于浅层处理,一般不大于3m。

2.2 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,从而达到提高路基承载力并形成防渗帷幕的效果。高压喷射注浆技术主要应用在N值(土壤标准贯入值)为0~30的淤泥、淤泥质粘土、砂土、砂砾及含部分卵石层等类型的路基中。

2.3 压密注浆碎石桩处理法

压密注浆碎石桩处理法通常根据施工现场的地址情况经过科学的实验并结合实地计算而实施的软土路基的处理方法。在施工过程中首先以低压注浆的方式注入桩中的碎石桩体中,经过一段时间后等水泥刚刚开始凝固后,便进行高压注浆,确保碎石桩的形成,此时路基中的桩间土与桩周土体之间形成复合路基,这样即能保证原有公路质量需要,又没有对原来路堤造成破坏,满足环境要求。

2.4 其他方法

其他常采用的方法还有挤密法、堆载预压法等。挤密法是较为有效的处理方法,可使路基密实,减小沉降量,但也都存在着一些不足,如挤密法仅适用于浅层处理,一般不大于3m,特殊情况还要采取附加措施。堆载预压法的特点是经济、易操作,但存在工期长的不足,影响了施工的经济效益。

3 公路软土路基沉降的动态监测

3.1 观测点的选埋

沉降观测点的埋设位置通常由工程设计书给定,一般来说每个断面应在公路路堤中央分离带上布设1个沉降点,在两侧路肩处分别布设1个沉降点,3个沉降点应位于一条线上,以便充分体现该断面的沉降情况。沉降点以沉降板作为观测标志,沉降板一般由一根直径为30~40mm的直杆钢管和一块400mm×400mm×9mm的钢板组成,钢管底部焊接在钢板上,沉降杆每段长度为20-30mm,随填土升高而逐渐接高。沉降板的底座埋设在路基底面或砂垫层上,埋设时要求沉降杆处于铅直状态,并保持管顶低于压实面5~8mm。如果需要埋设分层沉降观测点,原则上应每一层土设一个点,点数与埋设深度视具体情况而定,最深的点应超过压缩层理论厚度,或者埋设在压缩性低的砾石或岩石层上,最浅的点一般在基础底面下50mm处。

3.2 基准点的测设

因沉降观测是根据施工进度逐步观测的,为加快施工进度和观测的方便,建议在距公路中心两侧50~300m范围之内设一些水准点,水准点间距应≤200m,减小视距,提高观测精度。基准点通常设在较为稳固、牢靠、醒目的桥上、构、建筑物和低矮的小山坡上,并把基准点的编号和标高值写在相应的位置上,保持清晰可见、一目了然[6]。同时随着路基填筑高度的不断升高,沉降标也应随着升高。

3.3 监测注意事项

施工单位每填筑1层观测1次,若相邻2层的填筑间隔时间超过7d,中间高应加测,测高于观测时间的间隔不大于3d。如果发现有异常沉降,则每2d观测1次或每天1次。对于动态观测的方法,现在主要采用的是仪器观测法[7]。地面沉降仪用来测量地面沉降量,可用于稳定及沉降管理;深层沉降测定仪可用于不同层次的沉降量测定,可用于稳定及沉降管理。每次观测应按规定做好详细记录,并及时整理、分析、汇总观测结果;高精度的沉降观测一定有熟练的测工进行专人专管,观测时立尺人一定要把标尺竖直;在整个施工阶段的观测过程中,应保证固定观测人员、固定仪器及水准标尺、固定测站及转点、固定持尺人员、固定后视尺读数。在工程运用期间的观测亦然,直至地基稳定为止。

4 公路软土路基沉降的施工控制

建立“有方案、有措施、有落实”的精细化施工制度和标准化体系,全面均衡提升建设质量水平。严把原材料准入关,不合格的原材料坚决不允许进场。参照《公路工程采用主要产品准入范围的通知》,由业主指定钢筋、水泥等主要材料品牌,所使用钢材主要以大型钢铁企业产品为主,路用碎石指定为产地。建议结合依托工程,采用强夯和压力灌浆法进行路基非均匀沉降处治,并用表面波法检测强夯处治效果和灌浆质量,开发出廉价、稳定的水泥-水玻璃浆液和新型水泥-粘土浆液岩土灌浆材料和适用于水泥-粘土浆液的LFZ活化剂,建议实行边坡岩土灌浆加固施工工艺和质量检测方法。

施工中建立原材料试验检测台帐,对砂子、碎石、水泥、钢筋等主要原材料进行高频率检测。白拌站和黑拌站实行临时准入,检测合格后方可进入公路市场。路基碴石填筑采用分层碾压和蓝派冲击压实,加速路基沉降固结。水泥稳定碎石上下基层均采用双机联合摊铺,减少纵向接缝和确保路基平整度。梁板采用集中预制,指定混凝土搅拌站。为确保建筑地基沉降达到设计规范要求,应加强施工管理,在大规模施工前,均应进行施工工艺试验,并在施工过程中遵循相关施工规范和工艺标准,综合桩基埋深、地基土成因类型、地层结构的复杂性,地基沉降估算精度的复杂性,沉降控制标准以及有效控制沉降的艰巨性等影响因素,对沉降应进行系统的观测与分析评估,保证桩基施工完成后有12个月以上的观测期和调整期,分析评估桩基沉降是否满足建筑物使用标准。

5 总结

公路软土路基的处理是一项复杂的工程,需要根据现场的实际情况,采取可行的、节约的,高效的处理方式,公路软土路基沉降观测与控制对施工质量与进度的保证和施工效益的取得有着重要意义,直接影响路基在施工中的安全和稳定。

参考文献

[1]王志强,付丽娟.高速公路特殊路基施工技术研究[J].华章,2010(23).

[2]吴中林.公路工程路基施工技术[J].贵州工业大学学报:自然科学版,2008(06).

软土路基处治方法 篇3

关键词：山区公路,路基病害危害,处治方法

陇南市位于甘肃东南边陲, 东邻陕西, 南接四川, 北靠天水, 西连甘南, 属秦巴山区, 为甘肃南下东出之要冲。目前铁路尚未修建完成, 所以公路成为交通运输的重中之重。陇南山大沟深, 坍塌、滑坡、泥石流等地质灾害严重, 公路的维修养护在陇南显得尤为重要。我通过近几年来的养护维修工作, 就陇南山区常见的公路路基病害危害及其防治对策略论如下:

1主要路基病害及危害

1.1坍塌和崩塌

坍塌和崩塌的危害:坍塌是公路常见的一种地质和路基病害。陇南山间沟谷、山前丘陵地区以及河谷丘陵地带, 由粘性土、膨胀土、碎石类土等冲、洪积层、波积层以及软质岩风化残积土组成的路堑边坡, 或由上述土作填料填筑的路堤边坡, 常常发生坍塌和崩塌等路基病害。

1.2泥石流

泥石流的危害:

1) 淤积、淤埋和堵塞

泥石流的淤积、淤埋主要发生于泥石流沟下游的堆积地带, 泥石流淤积一般形成堆积扇体, 其堆积体往往淤埋原扇体位置上的建筑物或沟床淤积加厚, 造成桥涵净空不足甚至堵塞。例如:2013年7.25水毁, 造成国道316线麻沿至八盘山路段内桥梁淤塞, 路面淤积。

2) 冲击、冲刷主要危害

冲毁桥涵及路面、撞击建筑物, 下蚀沟床, 掏空桥涵墩台、护岸及护坡的基础, 或切穿隧道顶部。

1.3滑坡

滑坡的危害:滑坡是山区、丘陵地区公路常见的病害。它与崩塌、泥石流一样, 是一种危害很大的不良自然地质现象。滑坡具有很大的破坏力, 大规模的滑坡会掩埋村镇、摧毁工矿、中断交通、堵塞江河、破坏农田和森林, 给国家建设和人民的生命财产造成严重的损失。

坍塌、泥石流、滑坡是陇南市最主要的公路灾害, 危害极大。2013年7月25日, 甘肃陇南境内成县、徽县普降暴雨, 5小时降雨量达100毫米, 国道316线陇南境内路段K2504-K2517 (麻沿-八盘山) 多处发生严重塌方、泥石流, 多处路段路基全幅冲毁。

2成因分析

2.1形成坍塌和崩塌的主要因素

2.1.1陡峭高峻的边坡或山体斜坡, 坡度大于45°、高度大于30m, 特别是坡度在55°~75°的斜坡, 是坍塌多发地段。

2.1.2由风化的坚硬岩层组成的高而陡的斜坡, 如互层砂岩, 稳定性更差, 容易形成坍塌。

2.1.3不连续体的斜坡, 特别是有两组结构面倾向线路, 其中一组倾角较缓时, 容易向线路崩塌。

2.1.4水的作用。绝大多数的崩塌发生在雨季或暴雨之后, 因为水的渗入, 对岩石产生软化、润滑和动水压力作用, 使岩体强度降低, 内摩擦力减小, 促使崩塌发生。

2.2形成泥石流的主要因素

2.2.1地形地貌条件:在地形上具备山高沟深, 地形陡峻, 沟床纵度渐大, 流城形状便于水流汇集。

2.2.2松散物质来源条件:地表岩石破碎, 崩塌、错落、滑坡等不良地质现象发育, 为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源;另外、岩层结构松散、软弱、易于风化、节理发育、或软硬相间成层的地区, 因易受破坏, 也能为泥石流提供丰富的碎屑物来源。

2.2.3水源条件:水既是泥石流的重要组成部分, 又是泥石流的激发条件和搬运介质 (动力来源) , 泥石流的水源, 有暴雨、水雪融水和水库 (池) 溃决水体等形式。

2.3形成滑坡的主要因素

2.3.1从地质条件上讲, 滑坡常发生在具有可塑性强的土质或软弱岩层上, 当这块土质或岩层具备蓄水构造、蓄水条件以及隔水面以后, 就有可能发生滑坡。

2.3.2从地质构造上讲, 岩层的结构与构造, 对山坡的稳定性、滑动面的形成以及滑坡的发展都有很大的影响, 如堆积与岩层的接触面越陡, 则堆积层对岩体的重力作用就越大, 这时极易发生滑坡。

2.3.3从水文条件上讲, 地表水不少地下水作用, 都会破坏土体的稳定, 助长滑坡的活动。在修建公路的过程中, 在山坡脚开挖路堑, 破坏土体平衡减低山坡的支撑力量, 将会引起滑动。

3预防及治理对策

3.1坍塌的防治

3.1.1防治方法

1) 选好线位。为了防止路基坍塌, 在道路选线时尽量避免地质和水文不良地带;尽可能少用深长路堑、陡峻山坡上的半路堑, 路中心线宜向内移动, 尽量采用台口式路基以减少路基外侧填方。

2) 设置排水系统。路堑必须设置边沟, 对于较长的路堑必须设置合理的纵坡, 当纵坡较大, 且有冲刷可能时, 应加固加深或改用跌水与急流槽等设施。路堑挖方上侧距离挖方坡口5m外应设置一道或多道截水沟, 以使地表水汇入截水沟引到排水沟或涵洞排出。

3) 确定合适坡率。刷坡时, 选用合适坡率, 通过自上而下逐层变陡成折线性或台阶式边坡, 对于开挖后不能自行稳定的边坡应设路堑挡土墙, 对于地质不良路段, 应采用锚杆、锚索框架或生物固化来加固, 例如:2014年我局对S205线K6+000-K42+000路段内采取种植洋槐树固化边坡。

3.1.2预防措施

1) 崩塌落石地段应进行定期检查、经常检查和雨季汛期检查。

2) 及时清理被拦截的崩塌坠落土石, 修理被破坏的建筑物及排水设备。

3.2泥石流的防治

3.2.1防治方法

因地制宜地确定路线线位。一是交通干线最好避开泥石流地区。无法避绕时, 应尽量避开规模大、危害严重、治理困难的泥石流, 将路线定在危害较轻的一岸, 或者在两岸之间迂回穿插。二是尽量采用高线, 避免泥石流堵塞河道而淹没道路。三是宽谷段走冲积扇。四是在山坡型泥石流发育区, 线路避免选在山坡下的变坡点上。

3.2.2预防措施

1) 水土保持是根治泥石流的一种有效办法, 它可使地表草层不被破坏, 可以防止山坡水流的冲刷, 缓减岩层的风化, 植物根系还可以吸收水分, 使土层干燥。

2) 整理地表水流或在山坡上修建各种挡墙, 阻拦泥石流, 使陡坡成阶梯状, 坡度变缓。

3.3滑坡的防治

3.3.1防治方法

1) 滑坡的发生和发展都与水的作用有关, 排水是防治各类滑坡之本。但应根据具体情况, 采用切合实际的排水方式。对滑坡体以外的地表水, 应加以拦截和引出, 在滑坡可能发展的边界5m以外修建一条或多条环形截水沟;对滑坡体以外的地下水, 应修建截水盲沟;对滑坡体内的地下水, 应疏干和引出, 浅层地下水采用支撑盲沟, 深层地下水采用泄水隧洞, 亦可采用垂直孔群或仰斜孔群排水;对滑体范围内的地表水, 应尽快汇集引出以防下渗, 在充分利用天然沟谷的基础上, 修建排水系统。

2) 减重措施。当滑动面不深, 且滑体呈上陡下缓状, 滑坡范围外有稳定的山坡, 滑坡不可能向上发展时, 在滑坡上部减重, 以减小滑坡的下滑力, 是一种操作简单、经济实惠的防治措施。将减重的土体堆在坡脚反压, 以增加抗滑力, 效果更好。3.3.2预防措施

1) 滑坡区的地表排水设备, 如截水沟、排水沟、吊沟等应做到无淤积、无漏水、无冲刷、排水畅通、沟涵相通。对失效损坏处所, 应及时修补。

2) 滑坡区的地下排水设备, 如支承渗沟、暗沟、隧洞、渗井、渗管等, 应定期检查, 及时清理和疏通。对失效或损坏处所, 应及时修补或整治。地下排水设施, 一般每年在春融之后和冰冻之前, 在雨季开始之前和暴雨之后, 必须仔细观测其流量, 掌握其变化规律和排水效果, 发现异常及时处理。

4结束语

软土路基处治方法 篇4

1 新老路基不均匀变形影响因素分析

1.1 有限元分析计算模型

按理想弹塑性本构模型并设定了如下的假定条件进行计算:

1)新老路基采用二维有限元分析,为平面应变问题;2)土体为弹塑性非线性材料,为修正的D-P(Drucker-Prage)模型;3)在新老路基结合部处,无滑移情况出现,层间接触条件为完全连续接触;4)老路基和地基的自重荷载产生初始应力场,消除初始位移;5)边界条件:地基底面为不透水边界,在竖向上约束;地基在水平宽度方向无约束。

1.2 路基拓宽影响因素计算分析结果

为阐述新路加载时新老路之间的沉降变形特性,采用了初始应力场(Initial Stress)和单元生死(Birth & Death)技术进行计算,对拓宽宽度、拓宽高度、压缩模量、加宽方式等采用单因素逐个敏感性分析,具体分析指标见表1。

通过计算可得如下结果:

1)随着路基拓宽宽度的增加,路基顶面的最大沉降量增加,拓宽2 m时为4.36 cm,拓宽5 m时为7.17 cm,拓宽10 m时为10.81 cm。2)随着路基拓宽高度的增加路基顶面的最大沉降量增加,拓宽高度2 m时为5.58 cm,拓宽高度5 m时为10.81 cm,拓宽高度10 m时为17.75 cm。3)随着地基土压缩模量的增加,路基顶面的最大沉降量减少,地基土压缩模量为2 MPa时为23.20 cm,地基土压缩模量为5 MPa时为10.81 cm,地基土压缩模量为10 MPa时为6.48 cm。4)随着新填路基土压缩模量的增加,路基顶面的最大沉降量减少,新填路基土压缩模量为5 MPa时为12.68 cm,新填路基土压缩模量为10 MPa时为10.81 cm,新填路基土压缩模量为30 MPa时为9.37 cm。5)单侧拓宽时路基顶面的最大沉降量比双侧拓宽时的沉降量大。单侧拓宽时路基顶面的最大沉降量比双侧拓宽时的沉降坡度大,单侧拓宽时老路沉降坡度为0.12%,新路沉降坡度为0.32%,双侧拓宽时老路沉降坡度为0.39%,新路沉降坡度为0.61%。

通过对上述计算结果的分析,我们认为:1)双侧拓宽可以明显地降低拓宽路基的沉降,减少路基表面的不均匀变形。2)增加新填路基土的压缩模量,可以减少新填路基的沉降量,对路基顶面的不均匀变形也有一定的改善。3)增加地基的压缩模量可以明显地减少路基顶面的沉降量。

因此,在工程中应从加宽方式,提高路基土和地基土的强度方面考虑处治措施,从而减少不均匀变形。

2 减少路基不均匀沉降的措施

分析可以知道,路基产生不均匀变形的原因主要有地质情况、新填路基的性质、新老路基结合面的接触情况、路基高度、路基拓宽宽度等几方面。因此,我们在选择处治措施时,应从这几方面着手解决。

2.1 新填路基处治

对于新填路基,可以采取提高路基填料性质、加强路基填土压实等措施,减少新老路基的不均匀变形。具体措施有:

1)填料选择。在新路基填筑时宜选用与原路基相同的填料,也可选择碎(砾)石等强度高、压缩性较小和水稳定性好的填筑材料。对于碎(砾)石材料粒径一般为0.5 cm～10 cm、碎(砾)石含量应在30%～50%之间、回弹模量为30 MPa～40 MPa,密度为1.85 g/cm3～1.95 g/cm3,CBR≥8%,含水量为10%～15%。

2)控制路基的压实度。路基压实质量直接影响路基土的密度和压缩变形,压实度为90%时,路基土的密度为1.710 g/cm3,1 m路基土所产生的压缩变形为52.6 mm,当路基压实度提高到93%时,路基土的密度增加到1.767 g/cm3,1 m路基土所产生的压缩变形减小为21.1 mm。因此,提高路基压实度可以减少路基自身的压缩变形。

3)轻质填料填筑路堤。轻质填料路堤是老路加宽方案中较为理想的一种措施,是用粉煤灰、发泡聚苯乙烯(EPS)等材料填筑路基,从而降低新路堤自重,减小地基压缩而产生的不均匀变形。

2.2 地基处理

目前国内外地基处理方法按处理深度可分为浅层处理和深层处理,软基的浅层处理方法主要有换填法、砂垫层法、反压护道法等。软基的深层处理方法有竖井排水法、粒料桩、加固土桩等方法。在进行路基拓宽工程设计和施工过程中应合理地选择处治方法,取得满意的效果。

1)对于低路堤,要减小对下卧层的扰动,应充分利用原状土结构。填筑路基时可铺设土工布或土工格栅,加强路基的板体作用,提高整体强度,防止反射裂缝出现。

2)对于高路堤拓宽部分地基应采用换填法、砂垫层法、粒料桩、加固土桩和竖井排水法等措施,进行特殊处理。同时,配合填筑轻型材料,减少路基工后沉降,确保路基稳定。

3)高路堤路基采用单侧拓宽时,设计和施工要进行路基稳定性验算,控制填筑方式与施工速度,防止新路基失稳。

2.3新老路基结合面处理

对于新老路基结合处需主要解决新建路基与老路基之间的差异沉降量,结合部位处理与结合带强度的问题。因此,需做好新老路基的衔接,减少纵缝的出现。具体措施有:

1)对于老路基的路肩和边坡,应清除树根、草皮和腐殖土等等杂物。土路肩质量达不到设计要求时,应翻晒或掺灰并重新碾压。

2)合理设计路基台阶开挖方案,从硬路肩开始下挖台阶,合理设计开挖的台阶数量,增加新老路基的接触面。对于高填方路段,应采取逐步开挖方式进行施工并加强排水和防护工作。

3)加强新老路基结合部的压实工作,采用重型压路机予以压实。对不利于施工的压实死角,要严格控制压实厚度,用打夯机分层压实,提高新老路基结合带的结合效果,减少其不均匀沉降。

4)加强新老路基的横向联系,将土工格栅铺设在路槽纵向开挖台阶的施工缝上,土工格栅的宽度应大于2 m,跨老路基一侧的格栅宽度宜为总宽度的1/3～1/2。

3结语

高速公路路基拓宽工程新旧路堤结合处产生不均匀沉降比较复杂,且影响因素较多,因此,在工程实践中,应考虑采用以下方法,减少新老路基顶面的不均匀沉降:

1)在有条件的情况下,应采用双侧加宽的方式。2)在新路基施工时,应选择强度较高的材料,并控制路基的压实度,从而提高新填路基土的压缩模量,减少路基顶面的不均匀变形。3)根据当地的实际情况,合理地选择地基的处治方法,如采用换填法、砂垫层法、粒料桩、加固土桩和竖井排水法等方法,提高地基的压缩模量,减少路基顶面的沉降量和不均匀变形。

摘要：利用有限元分析方法,从加宽宽度、加宽高度、压缩模量、加宽方式等方面分析了路基拓宽变形的影响因素,提出了减少路基不均匀沉降的方法,从而有效地保证了高速公路的施工质量。

关键词：软土地基,高速公路,扩建工程,有限单元法

参考文献

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[2]刘玉卓.公路工程软基处理[M].北京:人民交通出版社,2002.

[3]高翔,刘松玉,石名磊.软土地基上高速公路路基扩建加宽中的关键问题[J].公路交通科技,2004(2):68-69.

浅析道路软土路基处理方法 篇5

我国地质情况复杂多变, 其中软士分布广泛, 这样的自然条件给道路工程的建设带来极大的影响。在路基设计和施工中, 对软土地基的处理方法的选择上要特别慎重。

1 概述

软土为滨海、湖沼、谷地、河滩、等处于天然含水最高、天然孔隙比大、抗剪强度低的细粒土[1]。软土的工程特性主要有:

(1) 软土路基具有含水量较高、孔隙比较大的特点。因为软土主要由粘土粒组和粉土粒组组成, 并含少量的有机质。软土一般天然含水量≥35, 天然空隙比为1~2。

(2) 具有明显的流变性。在剪应力的作用下, 软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形, 并可能导致抗剪强度的衰减, 在固结沉降完成后, 软土还可能产生可观的次固结沉降。

(3) 压缩性高, 透水性差。软土的压缩模量Es<4MPa, 其压缩性随着液限的增大而增大。

(4) 抗剪强度低。我国软土天然不排水抗剪强度一般小于20k Pa, 有效内摩擦角20-35°。

2 软土地基处理方法

常用的软土路基处理方法有换填法、排水固结法、强夯法、水泥搅拌桩法等。

2.1 换填法

所谓换填法是指将路基范围内的软土清除, 用稳定性好的土、石回填并压实或夯实[1]。换填法是一种较经济、简便的处理方法。换填法的处理深度常控制在3m范围以内。若换填层太薄, 其作用不甚明显, 因此处理深度也不应小于0.5m。

2.2 排水固结法

适用于在较厚的软粘土地基, 是指通过多种技术手段在软弱地基中设置一些排水通道, 形成竖向或水平向排水体, 通过逐级加载加压方式, 将土体中多余的水通过排水体加以排除, 减少土体中的孔隙水, 逐渐固结, 地基发生沉降, 同时逐步提高的方法[2]。

2.3 强夯法

强夯法也可以称之为动力固结法或者是动力压实法, 这类方法是通过不断将10至40吨的重锤提到高处让它以自由体方式落下, 这期间的落距一般是10至40米, 这给地基带来振动和冲击, 进而提升地基的强度以及降低它的压缩性。强夯法适用于处理碎石土、砂土、非饱和细粒土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基的处理[3]。

2.4 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路基内, 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, 从而提高了土体的整体强度[4]。这种方法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、黏性土、素填土、以及无流动地下水的松散砂土。

3 结合实际工程采用的方法

3.1 工程概况

项目位于北京市大兴区旧宫镇, 南起黄亦路, 北至北环路。规划为城市次干路, 红线宽度40m, 全长约3140m。

3.2 地质概况

根据道路工程岩土工程勘察报告, 工程场地自然地面以下30.00m深度内地层自上而下详述如下:

人工堆积层 (Q4ml) :

(1) 层杂填土:杂色, 湿, 稍密~中密, 含大量砖块、砖渣、灰渣、石子、碎石。

(1) 1层素填土:黄褐色, 湿, 含少量砖渣、灰渣, 主要成分为粉土。新近沉积层 (Q4al+pl)

(2) 层粉质黏土:褐黄色, 可塑, 湿, 含云母、氧化铁、有机质, 局部为黏土夹层。

(2) 1层粉砂:褐黄色~黄灰色, 湿, 中密, 成分石英和长石, 含云母、氧化铁。

第四纪冲洪积层 (Q4al+pl)

(3) 层粉质黏土:褐黄色, 可塑, 湿, 含云母、氧化铁。

(4) 层细中砂:褐黄色, 湿~饱和, 中密~密实, 成分石英和长石, 含云母、圆砾。

3.3 处理方案选择

根据对工程技术条件的研究和理解, 并结合周边类似工程的建设经验, 确定软基处理方案如下:

K0+000~K1+735.09路段, 由于道路沿线部分 (1) 1层杂填土分布厚度较小 (厚度0.5m~3.5m) , 采取全部挖除, 换填路基用土的处理措施。为降低含水量, 提高路基承载力, 路床下设置40cm灰土, 掺拌灰量9%。另外, 根据地勘报告, 30#钻孔、34#钻孔附近 (2) 层粉质黏土存在1.00m~2.00m灰色淤泥黏土, 含有机质较多, 土的含水量较大, 处于软塑状态, 对该处路床下素填土、杂填土及灰色淤泥黏土全部挖除, 换填路基用土。

K1+735.09~K3+139.7路段, 由于 (1) 1层杂填土分布厚度较大 (厚度5.0m~15.2m) , 考虑采取强夯的处置方法, 提高路基土的强度并降低其压缩性, 改善路基土性能。

3.4 强夯法处治设计

3.4.1 强夯处理深度及宽度

强夯处治有效加固深度为杂填土层厚度, 将加固路段划分为两个区段:

K1+735.09~K2+750及K2+880~K3+139.7有效加固深度不小于8米;K2+750~K2+880有效加固深度不小于4米。强夯处理宽度至路基坡脚线以外4米处。

3.4.2 单击夯击能

强夯处理单击夯击能, 根据设计处理深度按照《建筑地基处理技术规范》

(JGJ79-2012) 表6.2.1选取, 优先选用重锤低落距, 夯锤锤底直径为2~3m, 锤重15~30吨。

3.4.3 夯点布置

本次设计强夯夯击遍数拟采用两遍点夯、一遍满夯。点夯采用间隔点式两遍夯实法, 夯点采用正方形插当法布置, 间距为6m。夯点最后两击的夯沉量应满足规范要求。点夯完毕后, 场地满铺30~50cm厚路基填料 (厚度可根据现场实际情况确定) 后以前两遍夯击能一半的能量满夯一遍, 每个夯点击数为3~5击。夯点以梅花形布置, 夯迹彼此重叠搭接不小于d/4, 以保证路基填料表面平整和具有较高的密实度。

3.4.4 强夯处治标准

在大面积强夯施工前, 需在场地内选取具有代表性的场地进行试夯, 以确保强夯效果, 验证所用的强夯参数是否合理, 确定合理的强夯施工参数。夯后要求地基土承载力特征值fak≥150kpa, 夯后地基土压缩模量Es≥15Mpa。

4 结束语

设计中对现场情况与软基处理方法的灵活把握, 是软土路基优化的关键, 并不能一味的追求先进的技术。每一种软土路基处理方法均有其针对性、适用范围以及局限性, 设计过程中应要综合考虑工程造价、工期要求和施工质量等主要因素, 同时要吸收项目所在地区近年来的软基处理工程实践中积累的经验。

摘要：软土路基处理是道路工程建设中面临的一项重要的问题, 这样的路基土质松软, 含水量大, 承载力较低, 必须进行科学合理的处理, 否则会造成路基强度低、施工结束后路基不均匀沉降过大, 导致路面开裂或者塌陷, 影响路面的使用性能。文章通过工程实践的结合, 对道路软基处理设计的相关问题, 进行了简单的阐述和分析。

关键词：道路设计,软土路基,换填法,强夯法

参考文献

[1]JTG D63.公路桥涵地基与基础设计规范[S].

[2]黄生文.公路工程地基处理手册[M].北京:人民交通出版社, 2005.

[3]CECS 279:2010.强夯地基处理技术规程[S].

软土路基常用加固方法比较 篇6

为了增强软土路基稳定性,消除侧向滑动位移,避免路堤向两侧膨胀挤出,确保其在短时间内达到最终沉降,必须对软基进行浅层或深层处理。软基处理方法很多,归纳起来有五大类,即换填土层法、排水固结法、土工织物法、碾压夯实法、挤密法、化学加固和反压护道法等[2,3]。下面对于这些公路软基加固处理方法进行概述,并对其进行评价。

1 路基加固方法概述

1.1 换填土层法

换填土层法采用人工、机械或爆破等方法,将基底一定深度及范围内的软土层挖除,换以强度较高、稳定性较好的砂砾、卵石、石灰土、素土等回填,并分层压实至规定密实度。若当地石料丰富,也可直接在路基基底抛投片石,将软土层挤出基底范围,以提高路基强度。换填砂砾层,可加速软土层排水固结,提高承载力,减少沉降量。各种回填材料,其应力分布规律、极限承载力、沉降特点基本上与砂砾层相接近。因此,换填土层厚度、宽度以砂砾垫层作为计算模型。砂砾垫层厚度,可按线弹性模型计算;或者假定应力通过基础按一定的刚性角向下扩散,砂垫层底面呈梯形分布。一般地,砂垫层厚度在0.6~1.0m之间,坡脚两侧各多铺筑50cm宽的襟边。

1.2 排水固结法

排水固结法是在软土地基中设置竖直排水井,缩短排水距离,运用堆载预压或真空预压,加速土体固结,并起到一定的压密作用,提高土体的抗剪强度。该法适用于含水量较大,土层较厚的软土地基。根据垂直排水井材料的不同,可分为塑料排水板法、砂柱和袋装砂井法。

⑴塑料排水板:塑料排水板是带有孔道的板状物,可插入土中形成竖向排水通道,施工简单、快捷,应用较为广泛。目前工程中最大有效处理深度18m。现场堆放的塑料排水板应采取有效措施防止损坏滤膜。塑料排水板超过孔口的长度应能伸入砂垫层不小于50cm,预留段应及时弯折埋设于砂垫层中,与砂垫层贯通,并采取保护措施。塑料排水板不得搭接。施工中防止泥土等杂物进入套管内,一旦发现应及时清除。打设形成的孔洞应用砂回填,不得用土块堵塞。

⑵砂柱:砂柱是利用各种打桩机具击入钢管,或用高压射水、爆破等方法在地基中获得按一定规律排列的孔眼并灌入中、粗砂形成砂柱。采用单管冲击法、一次打桩管成桩法或复打成桩法施工时,应使用饱和砂;采用双管冲击法、重复压拔法施工时,可使用含水量为7%~9%的砂;饱和土中施工可用天然湿砂。地面下1~2m土层应超量投砂,通过压挤提高表层砂的密实度,实际灌砂量未达到设计用量时,应进行处理。

⑶袋装砂井:现在高速公路建设中,广泛采用网状织物袋装砂井,其直径仅8cm左右,比一般砂井要省料得多,造价比一般砂井低廉,且不会因施工操作上的误差或地基发生水平和垂直变形而丧失其连续性。砂袋露天堆放时应有遮盖,不得长时间曝晒。砂袋应垂直下井,不得扭结、颈缩、断裂、磨损。拔钢套管时如将砂袋带出或损坏,应在原孔位边缘重打;连续两次将砂袋带出时,应停止施工,查明原因并处理后方可施工。砂袋在孔口外的长度,应能顺直伸入砂垫层至少30cm。

1.3 土工织物法

在软土地基表层铺设一层或多层土工织物,可以减少路堤填筑后的地基不均匀沉降,又可以提高地基的承载能力。对于淤泥土之类高含水量的超软弱地基,在采用砂井及其他深层加固法之前,土工织物铺垫可作为前期处理,以提高施工的可能性。下承层应平整,摊铺时应拉直、平顺,紧贴下承层,不得扭曲、折皱。铺设土工织物,应在路堤每边各留一定长度,回折覆裹在已压实的填筑层面上,折回外露部分应用土覆盖。土工织物的连接,采用搭接时,搭接长度宜为30~60cm;采用缝接时,缝接宽度应不小于5cm,缝接强度应不低于土工织物的抗拉强度;采用粘结时,粘合宽度应不小于5cm,粘合强度应不低于土工织物的抗拉强度。施工中应采取措施防止土工织物受损,出现破损时应及时修补或更换。双层土工织物上、下层接缝应错开,错开长度应大于50cm。

1.4 碾压夯实法

碾压夯实加固地基,是利用起重设备将锤体直径为1~1.5m,重量为1.5t左右的钢筋混凝土截头圆锥体(底部垫钢板)提升2.5~4.5m高度后,重锤自由落下,锤体夯实土基。这种方法可显著地提高地基表层土的强度,降低湿陷性黄土的湿陷性,使杂填土表层强度一致。重锤夯实次数以最后两次的平均夯沉量不超过规定值来控制,一般黏性土和湿陷性黄土为1~2cm;砂土为0.5~1.9cm,一般为8~12遍,作用厚度可达锤底直径的1倍左右。在重锤夯实的基础上,20世纪60年代以来研制出了强夯法,它的夯锤重达8~12t,自由落差8~20m。经过对地基的强力夯击,利用冲击波和动应力,使地基土密实,可显著地提高承载力,降低压缩性,加固厚度达10~20m。该项技术尽管迄今仍没有一套成熟、完善的理论和设计方法,但已在土木工程中得到广泛应用,且在加固饱和软黏土地基方面取得了新的经验。

1.5 挤密法

挤密法是指在地基成孔后,向孔内灌以砂、石、土、石灰土或石灰等材料,捣实而成直径较大的桩体。利用桩体横向之间的相互挤紧作用,使地基土粒相互紧密,减少孔隙比,桩体与原土组合而成复合地基。

⑴石灰桩:桩孔内填石灰而形成石灰桩,主要利用新鲜的生石灰,灰块必须粉碎。砂桩加固范围,一般要求各边比基础宽1.0m左右。桩径0.2~0.3m,砂桩间距与要求将地基土加密的程度有关。经验表明,群桩面积约占松散土加固面积的20%,通常间距为桩径的3~5倍。桩的平面布置以梅花形较好。桩的长度与加固土层厚度及加固要求有关。软土层较薄,桩体可穿透软土层。如软土层过厚则通过计算桩底处软土的应力,要求其值不大于软土容许承载力。

⑵挤实砂(碎石)桩:挤实砂桩是以冲击或震动的方法强力将砂、石等材料挤入软土地基中,形成较大的密实柱体,提高软土地基的整体抗剪强度,减少沉降。最大有效处理深度20m。材料要求:未风化碎石或砾石,粒径宜为20~63mm,含泥量应小于10%。施工前应按规定做成桩试验,根据试桩结果,严格控制水压、电流和振冲器在固定深度位置的留振时间。

⑶旋喷桩:利用工程钻机,将旋喷注浆管置入预定的地基加固深度,通过钻杆旋转,徐徐上升,将预先配制好的浆液,以一定的压力从喷嘴喷出,冲击土体,使土和浆液搅拌成混合体,形成具有一定强度的人工地基。最大有效处理深度20m。钻机就位与设计位置偏差要求小于2cm,垂直度偏差小于1%。采取钢尺丈量和吊锤球的方法检测,满足精度要求后方可进行钻孔施工。高压旋喷应全孔连续进行,若中途拆卸喷射管,则应进行复喷,搭接长度不小于20cm。供浆正常的情况下,孔口回浆密度变小、且不能满足设计要求时,应加大进浆密度。

1.6 化学加固法

化学加固法一般是利用压力将化学溶液或胶结剂通过注浆管均匀地注入软基土层中,经过短暂时间后,使土颗粒胶结起来凝成一个整体,达到对土基加固的目的,并能起到防渗作用。化学加固施工工艺主要有压力灌注、电动硅化和高压旋喷法几种。压力灌注及电动硅化法一般是将浆液注入土中赶走孔隙内的水或气体,从而占据其位置,然后将土胶结成整体。高压旋喷法是利用高压(20~25MPa)射流的强度使浆液与土混合,从而在射流影响的有效范围内使土体速凝成一圆柱形的桩,桩径达0.5~1.0m。

1.7 反压护道法

反压护道法是在路堤的一侧或两侧填筑适当高度的单级或多级护道,使路堤下的软土向两侧隆起的趋势得到平衡;同时,加宽了荷载的分布宽度,减少了路堤的基底应力,从而保证路堤的稳定。护道的高度与宽度应通过圆弧法验算确定[4]。单级护道高度必须低于极限高度,一般为路堤高度的1/2~1/3。采用反压护道加固路基,不需特殊机具和材料,施工简易。因此,该法适用于非耕作区、取土不困难地区和路堤高度小于3/5~2倍极限高度的软基。张书生和吴志高[5]在金宜一级公路中充分利用软土地基段的资源条件,因地制宜采用反压护道的手段提高路堤稳定性,减少工程造价达1500万元。

2 工程实例

某高速公路沿线地质条件有以下特点[6]:(1)沿途地表下均分布有大量深厚的软土,其含水量高、压缩性大、强度低;(2)该区位于珠江三角洲河网区,地面高程1.1~1.6m,鱼塘、沟渠交错成网,星罗棋布;(3)该地区属亚热带海洋性季风气候,气候暖湿,雨量充沛,夏季多受台风影响;(4)该地区土源缺乏,运距往往在20km以上,但河砂和海砂较为丰富。其路基填土高度平均在6.0m以上,最高将近11m;软土深度大多在10m以上,最深达50m。针对该高速公路软土的特点,采用多种地基处理方式对其进行处理,并对其加固效果进行了比较评价。

本项目工期为3年,根据这一特点和“经济、安全、实用”的原则,再结合容许工后沉降值、各路段的地质条件、地形、填土高度以及沉降、稳定分析结果,采用了排水固结法中的袋装砂井堆载预压、反压护道以及土工织物法等方案。

2.1 袋装砂井堆载预压

袋装砂井堆载预压是该高速公路软基处理的主要方式(全路段均采用)。在该方式中,袋装砂井的直径为0.07m,间距1.0~1.5m不等(填土高度低、沉降小的地段采用了大值;填土高度高、沉降大的地段及桥头涵洞地段采用了小值),呈梅花形分布。当软土层深度不超过20m,袋装砂井打穿软土层;当软土层深度大于20m,袋装砂井长度取20m。袋装砂井处理区的砂垫层厚度为60cm。

2.2 反压护道

由于本项目区的地价比较昂贵,且沿线大部分为鱼塘,采用租地的方式进行鱼塘填平,临时征用的土地在通车后返还给当地种植花草或经济作物。鱼塘填平实质上属于反压护道的一种,较为符合本项目的实际条件。反压护道有助于提高软土路堤的稳定,但占用的土地多,一般不大面积使用。反压护道的适用条件:在填土高度超过7m的鱼塘路段,路基两侧坡脚外10~25m范围内填平至常水位以上50cm;在填土高度超过7m的非鱼塘地段,采用反压护道。

2.3 土工格栅

填土高度小于5m或堆载预压的地段,不设置土工格栅;填土高度超过5m的地段,设置1~4层土工格栅。一般路堤采用单向拉伸土工格栅TGDG35,径向拉伸强度为35k N/m,桥头地段采用双向拉伸土工格栅GSG20,拉伸强度为20k N/m。从卸载后的监测沉降看,大部分路段的沉降不超过3cm,仅项目两头地段因路基沉降大而导致工后沉降也较大,其最大值将近10cm。从现场走访看,除项目两头地段桥头有跳车感觉外,其余桥头地段均无明显感觉。总体上本项目软基处理方式较适宜。

3 结论

以某高速公路工程实例,对于排水固结法、反压互道与土工织物法等软基加固方法进行了具体对比,所得结论可以为软土路基处理提供参考:

⑴当软土深度超过20m时,竖向砂井等排水体最好能打穿软土。

⑵当软土沉降超过2.5m时,建议进行桥梁与路基方案比较,且最好选择桥梁方案。

⑶关于桥涵施工顺序,应在软基沉降趋向稳定后,才能进行反开挖并进行基桩钻探、桥台施工,其中卸载标准不宜超过3cm/月。涵洞地段应优化设计填土高度,合理选择设置位置。涵洞应尽可能做成正交,并应做成整体性能好的箱式通道。涵洞应在地基处理稳定后进行施工,建议采用反开槽方式施工。

⑷路基的稳定性已能够得到很好的解决,但桥头沉降仍未得到很好的解决。采用气泡轻质填土、预应力管桩、水泥搅拌桩等新方法来处理桥头地段,可能会较大幅度地减少桥头工后沉降。这些方法将在以后的工程实践中逐步推广使用。●

参考文献

[1]王晓谋,袁怀宇.高等级公路软土地基路堤设计与施工技术[M].北京:人民交通出版社,2001:2-5.

[2]张立志.软土地基的处理[J].山西建筑,2010,36(10):86-87.

[3]吴胜坤.对公路软基常用处理方法及效果评价[J].广东交通职业技术学院学报,2006,5(1):27-29.

[4]张玉成,等.在软土地基上有反压护道路堤及堤坝的稳定计算[J].岩土力学,2007,28(增刊):844-848

[5]张书生,吴志高.反压护道在地方一级公路中的应用[J].公路交通科技,2004,21(2):26-28

公路软土路基处理施工方法 篇7

关键词：数值模拟,软土地基,粉喷桩

软土一般具有高含水率、天然孔隙率大的特点, 其力学性质较差, 压缩性高, 承载力低, 一般不能直接作为公路路基, 需要经过适当的处理, 改变土体的三相体比例关系, 通常采用的方法有:对土壤进行置换 (静力) , 压实土体, 采用强夯 (动力置换) , 抛石挤淤, 采用排水措施等方法, 使得土体变得更为密实, 土中水和空气含量降低, 相应的增加土体质量。也有采用将土体固化的方法, 增加土体的承载能力和抗变形能力, 例如:设置CFG桩, 水泥搅拌桩以及抛石挤淤法等。近年来, 软土地基的处理技术日益发展, 现代工业的快速发展也为软土地基工程提供了强有力的支撑。

1 工程概况

九州路位于文化产业园区中部, 拟规划为东西向城市次干道, 本次拟建设的道路为新建道路工程, 拟建范围是西起人文路, 东至广恵街, 全长为4807.215米, 路红线宽为50m, 拟规划为两幅路横断面形式。拟建公路区域的覆盖土主要为高液限粘土, 下伏冲洪积层的砂土, 局部地区有淤泥, 部分积层下部岩石为寒武系白云质灰岩, 岩体破碎。大部分覆盖层富水性差, 淤泥地段含水丰富;地下水主要富存于极破碎强风化岩体中, 向低洼地带运移排泄。

施工区多年平均降水量为635.6mm, 年降水量的区域分布很不均匀, 总体上呈现由南向北逐渐递减的趋势。降水量的年内分配的特点表现为汛期集中, 季节分配不均匀和最大最小月相差悬殊等。施工区汛期降水集中, 多年平均汛期降水量在393.4~441.1mm之间, 汛期4个月的降水占全年的64.0%~66.6%, 一年四季降水量变化较大。夏季6~8月降水最多, 降水量为321.3~363.0mm, 占全年降水量的52.3%~54.2%;春季3~5月降水量112.5~141.6mm, 占年降水量的19%~21%;秋季9~11月降水量在129.9~153.2mm之间, 占年降水量的21.0%~23.2%;冬季12~2月降水量少, 降水量21.4~32.6mm, 占年降水量的3.6%~5%。本工程场地沿线地下水类型为潜水, 主要受大气降水补给, 排泄方式主要为蒸发排泄和人工开采排泄。

2 道路软土地基处理施工方法

通过对九州路地基条件、周边环境等因素综合考量后, 结合工期限制、经济性、工程地质特性以及施工条件许可, 决定采用水泥粉体喷射搅拌桩对软土地基进行处理。水泥粉体喷射搅拌桩是采用桩土相互作用的原理, 用喷射的方式将加固材料喷入需要加固的软弱地层中, 并将土体与材料相互搅拌混合形成高强度的桩基。高强度的桩与土体构成复合地基, 因此达到加固的效果。该方法加入的固化剂量少, 施工速度快, 整体施工过程中震动小, 污染少的优点, 还能有效降低地表的隆起情况。

3 路基加固技术数值分析

本文采用PLAXIS程序, 对九州路地基的典型地段进行整体建模, 通过二维有限元分析加固对路基的稳定性效果。模型采用15节点三角形单元, 使用非结构性的网格, 强度准则为摩尔库伦准则, 加固措施为路基下设24根粉喷桩。粉喷桩的天然重度为2k N/m3, 轴向刚度为2×105k N/m, 抗弯刚度为1×107k N2/m, 泊松比为0.2, 最大弯矩为1×1015k N·m/m, 最大轴力为1×1015k N/m。计算结果如下列各图所示。

根据PLAXIS程序的曲线管理器, 粉喷桩加固前路基边坡的安全系数为1.351, 而在加固后达到了1.953, 整体提高了44%, 说明, 粉喷桩加固的效果明显, 大大提高了软土地基的承载能力。

图1表示的为加固前路基潜在滑动区域云图, 整个路基出现明显的对称性滑弧, 有整体从堤脚外往外侧滑的趋势。图2表示为加固后路基潜在滑动区域云图, 其路基整体未出现明显滑弧, 而整体的滑移主要在中心轴线附近和顶部, 整体的安全程度提高。图3表示的是加固前路基竖向位移分布图, 位移图显示路基竖向位移集中于路堤及软弱土层, 这是固结沉降和上部分路堤挤压软弱土层共同作用所致, 而且上部土层沉降位移非常明显, 在实际工程中容易对路面造成开裂等影响。图4表示为加固后路基竖向位移分布图, 与加固前的竖向位移分布产生很大变化:在粉喷桩的作用下, 桩周土体在上方路堤完成后的竖向变形高于其余路基, 而路基竖向变形整体向粉喷桩区域进行集中, 桩外未加固区域的竖向位移快速减少。在不同的深度方向上, 竖向位移延伸至下卧土层, 说明桩的存在, 使得上部荷载传递范围更深。

4 结论

本文通过对九州路的软土地基施工结果模拟, 得出粉喷桩加固能有效提高软土地基的承载能力, 增加路基边坡的安全系数。

参考文献

[1]Young S.Kim, Jun B.Lee, Sung-Keun Kim, Jeong H.Lee.Development of an automated machine for PHC pile head grinding and crushing work[J].Automation in Construction.2009 (6) .