淺析公路施工中軟土地基的處理

謝俊東 葉建冬

摘要:由于公路地質(zhì)形成的特殊性,沿線路基下經(jīng)常存在深厚的軟土層,在該軟土地基上修建道路時,有可能因地基沉降或差異沉降過大而影響道路的正常使用功能。文章從軟土的工程特性出發(fā),結(jié)合工程案例分析了軟土地基的特點,研究了軟土地基的固結(jié)、流變特性以及路基沉降的一般規(guī)律。

關(guān)鍵詞:公路施工;軟土地基;路基沉降;軟基處理

中圖分類號:U416文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)22-0137-02

隨著高等級公路建設(shè)的飛速發(fā)展,設(shè)計速度的提高,對線形指標的選用也隨之提高,從而不可避免地帶來公路路基穿過軟土地區(qū)的情況。在軟土地基上建造建筑物或是進行路基施工,都要求對軟土地基進行處理。其處理的目的主要是改善地基土的工程性質(zhì),達到滿足建筑物對地基穩(wěn)定和變形的要求,包括改善地基土的變形特性和滲透性,提高其抗剪強度和抗液化能力,消除其他不利的影響。

一、軟土地基處理

軟土路基處理方法較多,分類也各有不同,常用的處理方法主要有:

(一)強夯法

強夯法又名動力固結(jié)法或動力壓實法。這種方法是反復將重錘(一般為10～40t)提到高處使其自由落下(一般落距為10～40m)夯擊地基,從而使地基的強度提高、壓縮性得到降低的方法。開始時僅用于處理砂土和碎石地基,后來由于施工方法的改進和排水條件的改善,逐步應(yīng)用到了細粒土地基。強夯法由于具有加固效果好、適用土類廣、設(shè)備簡單、施工方便、節(jié)省勞力、施工期短、節(jié)約材料、施工文明和施工費用低等優(yōu)點,很快就傳播到世界各地。

我國在70年代后期開始引進此項技術(shù),并分別在天津、河北、山西等地進行了試驗研究,取得了較好的效果,后來很快在全國各地推廣開來。80年代中期,我國采用強夯法處理填海地基獲得成功,并在沿海地區(qū)進行了推廣應(yīng)用,取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

強夯法同其他軟土地基處理技術(shù)一樣,也有其一定的適用范圍和特殊要求。從國內(nèi)外工程實踐經(jīng)驗看,強夯法加固軟土地基的一個關(guān)鍵性問題就是土的粒徑、土層特性及其含水量。

一般認為強夯法目前除了對厚層淤泥質(zhì)和淤泥不適用外,對某些類型的軟土強夯效果還是比較好的。從土的性質(zhì)分析,軟土強夯效果決定于地基土的含水量、粒徑級配及孔隙比的大小。此外,軟土的土層性質(zhì)也很重要。采用強夯法處理軟土地基,其加固效果決定于地基土的滲透性,所以必須創(chuàng)造排水通道。

(二)表層處理法

表層排水法:表層排水法是在路基填筑前,在地面開挖水溝,以排除地表水,同時降低地基表層的含水量,確保施工機械的作業(yè)條件,為了使開挖水溝在施工中發(fā)揮盲溝作用,常用透水性良好的砂礫回填。

砂墊層法:砂墊層法是在軟土地基頂面鋪設(shè)厚度為0.6～1.0m的砂墊層(具體厚度視路堤高度、軟土層厚度及壓縮性而定,太厚施工困難,太薄效果差)作為軟土層固結(jié)所需要的上部排水層,以加速沉降的發(fā)展,縮短固結(jié)過程的方法。

(三)拋石擠淤

即在路基底部拋投一定數(shù)量的片石,將淤泥擠出基底范圍,以提高地基的強度。這種方法施工簡單、迅速、方便。主要適用于常年積水的洼地,排水困難,泥炭呈流動狀態(tài),厚度較薄,表層無硬殼,片石能沉達底部的泥沼或厚度為3～4m的軟土。

二、案例分析

(一)工程概況

某公路工程為一級公路,路基寬度為22.5m,全長11.834km,雙向四車道,計算行車速度100km/h,荷載等級為汽車-超20級,掛車-120。

地貌路線所經(jīng)地段地勢低洼平緩,大部分為池塘,屬濱海沖積平原。本區(qū)為暖溫帶半濕潤季風氣候區(qū),主要特征為一年四季分明,冬冷夏熱溫差大。

地下水為第四系孔隙潛水,主要靠地表水補給。水位埋深較淺,地下水及地表水對混凝土具有結(jié)晶類及結(jié)晶分解復合類強腐蝕。

(二)公路軟基處理施工工藝

對于淤泥層厚度較小的路段:施工準備→測量放樣→排水→清淤→鋪筑第一層土工格柵→山皮土填筑→鋪筑第二層土工格柵→填筑第一層改良土→鋪筑第三層土工格柵→填筑第二層改良土。

對于鹽池,池中淤泥較厚,且水位較高路段:施工準備→測量放樣→拋石擠淤→碾壓→鋪筑土工格柵→填改良土→碾壓→檢查驗收

(三)公路軟基處理施工組織設(shè)計

因本施工路段經(jīng)過水塘地段,我部擬按設(shè)計要求采用排水、清淤、片石填筑、換填改良土、鋪設(shè)經(jīng)編土工格柵等方法進行軟土路基處理工作。

1.排水清淤。積水較少地段直接采取抽水措施將積水抽排干凈,待水抽干后,用挖掘機配合濕地推土機清除底部淤泥,清至出現(xiàn)原狀土為止。淤泥清除后放至指定地點,清淤經(jīng)監(jiān)理工程師驗收后,按設(shè)計規(guī)定材料進行回填。

清淤完成后及時恢復中線,用白灰彈出片石填筑的內(nèi)外邊線,經(jīng)監(jiān)理工程師同意后,方可進行片石填筑。

2.片石填筑。材料:片石抗壓強度不應(yīng)低于30MPa,片石中部厚度不應(yīng)小于15cm。

試驗段:正式施工前,在現(xiàn)場選取200m路段作為試驗段先行施工,以檢驗施工方法及工藝流程、施工機械的配置組合、石料回填時機及厚度、碾壓遍數(shù)等技術(shù)指標。施工完畢報監(jiān)理批準后,再依照試驗段經(jīng)驗展開大面積施工。

片石填筑的方法:填筑前先測量,用白灰彈出內(nèi)外邊線,在施工中嚴格控制碎石嵌擠的施工厚度和平整度,采用震動壓路機和三輪壓路機碾壓,確保壓實度。(1)片石用自卸汽車運至施工地點。采用推土機推平,平地機精平,確保厚度和平整度,采用震動壓路機和三輪壓路機碾壓,確保壓實度。片石填寬要超出設(shè)計寬度30cm以上,為下步工序做好準備;(2)分層填筑時,按水平分層,先低后高,根據(jù)現(xiàn)場情況先中央后兩側(cè)式卸料,并用推土機推平,碾壓層厚度控制在50cm;(3)片石頂部在碾壓時應(yīng)采用碎石屑等細料進行找平然后以50T以上(激振力+自重)的重型壓路機進行碾壓,至輪跡小于8mm為止,其上填筑路基土。片石彎沉檢驗待改良土第一步完成后進行;(4)片石填筑后及時進行削坡(改良土及石灰土填筑完畢后也及時削坡)。

3.換填改良土。改良土擬采用集中場拌,用穩(wěn)定土拌和機拌和。

材料:石灰;土;改良土檢測。強度試驗。

正式施工前,在現(xiàn)場選取200m路段作為試驗段先行施工,以檢驗施工方法及工藝流程、施工機械的配置組合、上料方法及數(shù)量控制、松鋪系數(shù)等技術(shù)指標。施工完畢報監(jiān)理批準后,再依照試驗段經(jīng)驗展開大面積施工。

路基填筑時原則上采用分層攤鋪(但可考慮經(jīng)監(jiān)理批準的其他方法)、壓實,如含水量過大,采用翻曬法,再用推土機粗平、平地機細平;含水量過小,則應(yīng)先加水悶土,再運輸、攤鋪、找平?？傊蛊溥_到最佳含水量±2%以內(nèi)的要求,再碾壓成活。

攤鋪時超過每層路堤的設(shè)計寬度30cm,壓實寬度不小于設(shè)計寬度,壓實厚度按規(guī)范要求控制在:90區(qū)20±2cm,93區(qū)20±2cm,95區(qū)20±1cm的范圍內(nèi),連接構(gòu)造物路堤處加強碾壓。

(四)公路軟基處理監(jiān)測技術(shù)

軟土地基路堤設(shè)計與施工所需要的一些重要參數(shù)及測試方法如下:

1.地表和土體的豎向位移。地表的豎向位移采用沉降板觀測,對于成層軟土應(yīng)采用分層沉降標進行土體豎向變形觀測。

2.土的側(cè)向位移。地表的側(cè)向位移可用設(shè)在坡角的邊樁進行觀測,上體內(nèi)部的側(cè)向位移觀測應(yīng)采用測斜儀。土體側(cè)向變形是控制路堤填筑速率的重要參數(shù)。

(五)公路軟基處理質(zhì)檢

在設(shè)計中雖然采用了合理的地基處理方案,但由于施工管理不善,造成地基處理失敗或未達到預(yù)期效果的工程也不少見,因此,軟基處理施工必須確保施工質(zhì)量,科學地做好施工組織設(shè)計,加強工地技術(shù)管理,嚴格按照有關(guān)操作規(guī)程實施,認真做好工程質(zhì)量檢查和驗收工作。

三、結(jié)語

軟土地基的處理質(zhì)量直接影響到路基的基礎(chǔ)承載力,也是保證道路建成后安全、高效運營的關(guān)鍵。軟基處理在道路工程中比較常見,軟基處理方法也很多,并且對其它的軟基處理方法在理論上也做了一定的學習,為將來的施工實踐打下了堅實的理論基礎(chǔ)。

參考文獻

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