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【摘 要】 随着我国公路建设事业的飞速发展,如何高效处理软土路基段施工一直是施工过程中所关注的重要难题之一。文章概述了市政道路工程软土路基的特点及路基强度增强原理,阐述了应用过程中要考虑的因素,最后对公路软土地基处理技术方法进行了总结。旨在为市政道路软土路基处施工提供指导和帮助,对于相关领域的研究也能起到抛砖引玉的作用。
【关键词】市政道路;软土地基;处理方法
中图分类号: TU99 文献标识码: A
引言
软土地基通常含水量非常高,而且土壤的透水性非常差,这样就使得软土地段存在着抗剪强度差和压缩性高的情况,在软土地基上进行修筑经常会出现不均匀沉降的情况,同时也存在着路基失稳情况。很多道路工程在软土地基上进行施工,经常会出现整体塌滑的情况,对整个道路工程的结构有很大的影响,同时也会导致工程的安全受到很大影响。为了保证道路工程的施工质量,对软土地基要进行必要加固,对地基的稳定性和承载能力进行提高,这样能保证道路工程的使用效果。
一、市政道路施工中软土地基的相关概述及特点
1、软土地基处理的相关概述
随着我国交通事业的不断发展,市政道路施工技术得到了前所未有的进步,其中。相关施工技术也得到了前所未有的发展。地基处理技术由来已久,现在实际应用的一些技术手段和原理都是来自古代的技术思想。地基处理技术在我国有着悠久的历史,人民群众在长期的生产实践中积累的丰富的经验。软土地基处理技术的发展无疑给我们的市政道路工程建设事业带来了一股新的动力,不仅使我们从中获得了巨大的经济效益与社会效益,而且也使得我国整体的市政道路地基处理技术发展来到了一个更高的水平。
近几十年来,我国在引进了国外比较先进的软土地基处理方法的同时,逐步发展了符合我国国内具体市政道路工程地质条件的软土地基处理方法。比如,我们对国外的强夯置换法、振冲法、深层搅拌法、土工合成材料、强夯法、高压喷射注浆法、EPS超轻质填料法等许多地基处理技术进行了引进与发展。而其他一些在我国已经应用的技术也得到了更多的创新和提高(比如排水固结法、土桩和灰土桩法、砂桩法等),同时我们也工程实践中自主发展了一些新技术(例如真空预压法、锚杆静压桩法、低强度桩复合地基法、刚性桩复合地基法等)。
2、软土路基的特点
软土是被水所饱和的土,孔隙中充满着水分,由于粘土颗粒粒径小,土粒间的孔隙直径也小,以致孔隙中所含的水有一部分被吸附在土粒的表面,成为结合水。因此水的自由渗透只能通过结合水以外的更小的孔隙,大大地降低了土的透水性能。软土在压力作用下,随着土的压缩必须有同体积的水被挤出。土的压缩是随着时间的增长而增长,含水量逐渐减少,土的密度和强度亦逐渐增大,这就是土的固结。软土路基天然含水量高,天然孔隙比大,抗剪强度低.压缩系数高,渗透系数小,地基承载力低,地基沉降变形大,而且沉降稳定历时比较长。路堤未修筑前,软土地层的强度很低,若在短时间内修筑路堤.因固结缓慢,地基软土中孔隙水来不及排出,土的抗剪强度仍很低.阻抗不了快速增加的附加应力,土体就会发生剪切破坏,所以软土处理的主要方法就是采取排水措施,增加排水速度,加快软土固结提高其强度。
3、软基强度增长原理
在软基设计和施工中,一个重要的依据即为软基的强度随荷载的增加以及时间的推移而逐渐增加。在软弱地基路段,初期荷载大,间隔时间长对软基强度的增长是有利的,其强度的增长和时间的规律大致可以用图1来表示,从图上可以看出,只要填土荷载增加的速率不超过地基强度的增长速率,路堤的稳定性就有保障,根据这一规律,在施工中便可合理地安排施工进度,保证安全地进行路基填筑。(图1即为:软基强度随时间变化示意图 )
二、选择市政道路软土地基处理方法时应考虑的因素
1、道路形状
在市政道路施工中,路堤设计的高度与宽度是要考虑的重要因素,因为他们直接影响运用何种施工处理方法。如采用换填法时,宽而低的路堤易发生局部破坏;反之窄而高的路堤,下面易被换填。在设计高度大而稳定有危险的情况下,采用压重法将受到限制。还有路堤越宽越高,则地基产生压力球的根部越深而引起深处粘土层沉降。
2、道路的条件
对于等级较低的市政道路来讲,可以先进行了路面的路基铺设,等沉降过程结束后,再进行正式路面的铺设;而对于高等级市政道路的施工,平整度是一项要考虑的标准,因此这就需要在市政道路施工过程中采用有效的沉降处理办法。
3、施工周围的环境影响
市政道路施工中要考虑的环境因素也有很多,比如周围环境中的噪音、地下水的变化、振动地基等等都是要考虑的。而在一些特殊的环境中,还要有特殊的因素对施工产生影响。比如在地基特别软弱的情况下,如果路堤高度较高,就会引起施工周围地基的隆起或沉降。要避免这种类似现象的发生,就要考虑控制剪切变形的方法,如果有些情况下,这种方法不能实施,就要考虑是否可以运用高架构造来代替路堤以克服环境因素所带来的困难。
三、市政道路软土路基处理施工措施
1、针对路基软基的表层处理措施
针对软土路基含水量比较大的情况,土质却比较好的时候可以采用表层排水法进行处理。在道路路基修筑前,要对地表进行沟槽的挖掘,这样能够更好的将地表水进行排除,同时,沟槽在施工中也能发挥盲沟的作用,在操作完成以后可以选用透水性比较好的砂砾进行回填。在进行沟槽布置的时候要对地形和土质情况进行必要分析,这样能够保证排水是非常通畅。在路堤填筑以前,要对沟槽的尺寸进行必要设计,要保证沟槽的排水效果,同时也要保证在进行布置的时候能够更好的促进道路工程的施工。
1.1 在软土地基路基层比较厚而且含水量非常高的情况下,可以采用砂垫层法对软土地基进行固结,达到排水的目的。砂垫层能够更好的对地下排水层进行作用,同时也能更好的降低填土内部的水位情况,同时对道路工程的施工机械条件也能进行改善。在进行砂垫的时候通常对砂的粒径也有一定要求,通常选择中砂或者是粗砂来进行施工,在施工的时候要保证很好的级配,这样才能更好的保证填铺的效果。在施工过程中为了更好的保证施工机械能够通过,在使用透水性比较差的粉土时,要采取必要的措施来进行处理。对软土地基还可以进行表层的铺设,通常可以进行一层或者是几层的土工织物,土工织物通常在整体连续性方面非常好,同时在使用方面抗拉强度非常高,耐腐蚀性也非常好,在施工过程中也非常方便。在施工过程中进行路堤的铺垫能够避免出现路基不均匀沉降的情況,同时在施工中能够提高路基的承载能力。
1.2 在铺垫材料方面通常选用编织土工布或者土工格栅,在软土路基上进行铺设能够更好的起到排水和隔离作用。采取在表层粘性土内掺入添加剂的方式可有效改善地基的强度和压缩性,这种方式通常针对于软土路基表层是粘土的状况下。该种方法中常用的添加剂主要是生石灰及水泥等,添加此类成分会大大降低土壤的含水量、减少其团聚效应的产生。土质的化学性质也会随着时间的推移逐步得到强化、土质稳定性也会得到极大的增强。
2、强夯法以及强夯布置换法
强夯法适用于孔隙比较大或者是航水量在一定范围内有粘性的地基,在使用的过程中利用重锤进行夯实,这种操作比较简单,而且经济节省、并且效果比较明显。在市政的路桥工程中得到的有力的推广使用。其中的施工原理就是土层在巨大的冲击作用中马虎产生比较大的冲击波和压力,这就导致了土体孔隙得到了一定的压缩,其中夯实的地方在土层的深度下能够产生缝隙,这就有利于排水通道,使得土中的孔隙水分以及孔隙中的气体能够顺利的排出,增加了土体的固结强度,提高了路面地基的承载力。而强夯布置法:对于厚度小于6m 的软黏土层进行具体的处理,采用的是边夯边填的方式,形成一定的碎石桩体以及周围土体会形成复合地基,这就大大的增强了路面地基的加固效果。
3、振密法。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。
4、高压喷射注浆法
高压喷射注浆法是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定的深度中,使用高压喷射流使固化浆液与土体进行混合,凝固硬化加固地基土体的方法。它适用与淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、砂土等地基中。
对于软土地基的稳固办法不只有这三种针对材料来进行的设计处理,我们还有更多的办法来进行设计以确保建筑的安全性、可靠性。除了上述提到的软土地基加固方法外,还有振冲地基加固、碎石桩挤密加固地基等方法也能对软基进行处理。若在市政道路施工时出现软弱地基,需要及时采取相关的措施进行处理解决,避免造成破坏。在施工中应提高沉降计算的精度,加强设计的合理性,严格技术要求及施工规定进行操作,这样才能保证较高的施工质量。
【结束语】
软土地基对于市政道路造成的危害,主要是使市政道路产生不均匀的沉降,从而造成道路的坎坷不平而跳车,上述的一些处理方法和措施实际上都是运用渗透固结理论来处理饱和土的固结过程。软土路基处理的主要目的是相同的,即增加地基承载力,增强地基强度,减小沉降量。对于实际工程所采用的处理方法,要根据施工地点的实际条件综合考虑经济、地质、地材、人力物力和机械设备能力等,确定合理的地基处理方案。
参考文献
[1]孙涛.石灰粉煤灰改良软土路基施工技术[J].安徽建筑,2010(02):66-68
[2]张海军.浅谈沿海地区软土路基处理的设计与施工[J].城市道桥与防洪,2011(4):17-19
[3]蔡思婕.软土地基处理技术指南[M].北京:人民交通出版社.2007.
[4]周明栋.解析公路施工中软土地基处理技术与应用[J].河南科技,2011(16):74-75.
本文全部参考资料均来源于中国知网和万方数据库。
【关键词】市政道路;软土地基;处理方法
中图分类号: TU99 文献标识码: A
引言
软土地基通常含水量非常高,而且土壤的透水性非常差,这样就使得软土地段存在着抗剪强度差和压缩性高的情况,在软土地基上进行修筑经常会出现不均匀沉降的情况,同时也存在着路基失稳情况。很多道路工程在软土地基上进行施工,经常会出现整体塌滑的情况,对整个道路工程的结构有很大的影响,同时也会导致工程的安全受到很大影响。为了保证道路工程的施工质量,对软土地基要进行必要加固,对地基的稳定性和承载能力进行提高,这样能保证道路工程的使用效果。
一、市政道路施工中软土地基的相关概述及特点
1、软土地基处理的相关概述
随着我国交通事业的不断发展,市政道路施工技术得到了前所未有的进步,其中。相关施工技术也得到了前所未有的发展。地基处理技术由来已久,现在实际应用的一些技术手段和原理都是来自古代的技术思想。地基处理技术在我国有着悠久的历史,人民群众在长期的生产实践中积累的丰富的经验。软土地基处理技术的发展无疑给我们的市政道路工程建设事业带来了一股新的动力,不仅使我们从中获得了巨大的经济效益与社会效益,而且也使得我国整体的市政道路地基处理技术发展来到了一个更高的水平。
近几十年来,我国在引进了国外比较先进的软土地基处理方法的同时,逐步发展了符合我国国内具体市政道路工程地质条件的软土地基处理方法。比如,我们对国外的强夯置换法、振冲法、深层搅拌法、土工合成材料、强夯法、高压喷射注浆法、EPS超轻质填料法等许多地基处理技术进行了引进与发展。而其他一些在我国已经应用的技术也得到了更多的创新和提高(比如排水固结法、土桩和灰土桩法、砂桩法等),同时我们也工程实践中自主发展了一些新技术(例如真空预压法、锚杆静压桩法、低强度桩复合地基法、刚性桩复合地基法等)。
2、软土路基的特点
软土是被水所饱和的土,孔隙中充满着水分,由于粘土颗粒粒径小,土粒间的孔隙直径也小,以致孔隙中所含的水有一部分被吸附在土粒的表面,成为结合水。因此水的自由渗透只能通过结合水以外的更小的孔隙,大大地降低了土的透水性能。软土在压力作用下,随着土的压缩必须有同体积的水被挤出。土的压缩是随着时间的增长而增长,含水量逐渐减少,土的密度和强度亦逐渐增大,这就是土的固结。软土路基天然含水量高,天然孔隙比大,抗剪强度低.压缩系数高,渗透系数小,地基承载力低,地基沉降变形大,而且沉降稳定历时比较长。路堤未修筑前,软土地层的强度很低,若在短时间内修筑路堤.因固结缓慢,地基软土中孔隙水来不及排出,土的抗剪强度仍很低.阻抗不了快速增加的附加应力,土体就会发生剪切破坏,所以软土处理的主要方法就是采取排水措施,增加排水速度,加快软土固结提高其强度。
3、软基强度增长原理
在软基设计和施工中,一个重要的依据即为软基的强度随荷载的增加以及时间的推移而逐渐增加。在软弱地基路段,初期荷载大,间隔时间长对软基强度的增长是有利的,其强度的增长和时间的规律大致可以用图1来表示,从图上可以看出,只要填土荷载增加的速率不超过地基强度的增长速率,路堤的稳定性就有保障,根据这一规律,在施工中便可合理地安排施工进度,保证安全地进行路基填筑。(图1即为:软基强度随时间变化示意图 )
二、选择市政道路软土地基处理方法时应考虑的因素
1、道路形状
在市政道路施工中,路堤设计的高度与宽度是要考虑的重要因素,因为他们直接影响运用何种施工处理方法。如采用换填法时,宽而低的路堤易发生局部破坏;反之窄而高的路堤,下面易被换填。在设计高度大而稳定有危险的情况下,采用压重法将受到限制。还有路堤越宽越高,则地基产生压力球的根部越深而引起深处粘土层沉降。
2、道路的条件
对于等级较低的市政道路来讲,可以先进行了路面的路基铺设,等沉降过程结束后,再进行正式路面的铺设;而对于高等级市政道路的施工,平整度是一项要考虑的标准,因此这就需要在市政道路施工过程中采用有效的沉降处理办法。
3、施工周围的环境影响
市政道路施工中要考虑的环境因素也有很多,比如周围环境中的噪音、地下水的变化、振动地基等等都是要考虑的。而在一些特殊的环境中,还要有特殊的因素对施工产生影响。比如在地基特别软弱的情况下,如果路堤高度较高,就会引起施工周围地基的隆起或沉降。要避免这种类似现象的发生,就要考虑控制剪切变形的方法,如果有些情况下,这种方法不能实施,就要考虑是否可以运用高架构造来代替路堤以克服环境因素所带来的困难。
三、市政道路软土路基处理施工措施
1、针对路基软基的表层处理措施
针对软土路基含水量比较大的情况,土质却比较好的时候可以采用表层排水法进行处理。在道路路基修筑前,要对地表进行沟槽的挖掘,这样能够更好的将地表水进行排除,同时,沟槽在施工中也能发挥盲沟的作用,在操作完成以后可以选用透水性比较好的砂砾进行回填。在进行沟槽布置的时候要对地形和土质情况进行必要分析,这样能够保证排水是非常通畅。在路堤填筑以前,要对沟槽的尺寸进行必要设计,要保证沟槽的排水效果,同时也要保证在进行布置的时候能够更好的促进道路工程的施工。
1.1 在软土地基路基层比较厚而且含水量非常高的情况下,可以采用砂垫层法对软土地基进行固结,达到排水的目的。砂垫层能够更好的对地下排水层进行作用,同时也能更好的降低填土内部的水位情况,同时对道路工程的施工机械条件也能进行改善。在进行砂垫的时候通常对砂的粒径也有一定要求,通常选择中砂或者是粗砂来进行施工,在施工的时候要保证很好的级配,这样才能更好的保证填铺的效果。在施工过程中为了更好的保证施工机械能够通过,在使用透水性比较差的粉土时,要采取必要的措施来进行处理。对软土地基还可以进行表层的铺设,通常可以进行一层或者是几层的土工织物,土工织物通常在整体连续性方面非常好,同时在使用方面抗拉强度非常高,耐腐蚀性也非常好,在施工过程中也非常方便。在施工过程中进行路堤的铺垫能够避免出现路基不均匀沉降的情況,同时在施工中能够提高路基的承载能力。
1.2 在铺垫材料方面通常选用编织土工布或者土工格栅,在软土路基上进行铺设能够更好的起到排水和隔离作用。采取在表层粘性土内掺入添加剂的方式可有效改善地基的强度和压缩性,这种方式通常针对于软土路基表层是粘土的状况下。该种方法中常用的添加剂主要是生石灰及水泥等,添加此类成分会大大降低土壤的含水量、减少其团聚效应的产生。土质的化学性质也会随着时间的推移逐步得到强化、土质稳定性也会得到极大的增强。
2、强夯法以及强夯布置换法
强夯法适用于孔隙比较大或者是航水量在一定范围内有粘性的地基,在使用的过程中利用重锤进行夯实,这种操作比较简单,而且经济节省、并且效果比较明显。在市政的路桥工程中得到的有力的推广使用。其中的施工原理就是土层在巨大的冲击作用中马虎产生比较大的冲击波和压力,这就导致了土体孔隙得到了一定的压缩,其中夯实的地方在土层的深度下能够产生缝隙,这就有利于排水通道,使得土中的孔隙水分以及孔隙中的气体能够顺利的排出,增加了土体的固结强度,提高了路面地基的承载力。而强夯布置法:对于厚度小于6m 的软黏土层进行具体的处理,采用的是边夯边填的方式,形成一定的碎石桩体以及周围土体会形成复合地基,这就大大的增强了路面地基的加固效果。
3、振密法。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。
4、高压喷射注浆法
高压喷射注浆法是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定的深度中,使用高压喷射流使固化浆液与土体进行混合,凝固硬化加固地基土体的方法。它适用与淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、砂土等地基中。
对于软土地基的稳固办法不只有这三种针对材料来进行的设计处理,我们还有更多的办法来进行设计以确保建筑的安全性、可靠性。除了上述提到的软土地基加固方法外,还有振冲地基加固、碎石桩挤密加固地基等方法也能对软基进行处理。若在市政道路施工时出现软弱地基,需要及时采取相关的措施进行处理解决,避免造成破坏。在施工中应提高沉降计算的精度,加强设计的合理性,严格技术要求及施工规定进行操作,这样才能保证较高的施工质量。
【结束语】
软土地基对于市政道路造成的危害,主要是使市政道路产生不均匀的沉降,从而造成道路的坎坷不平而跳车,上述的一些处理方法和措施实际上都是运用渗透固结理论来处理饱和土的固结过程。软土路基处理的主要目的是相同的,即增加地基承载力,增强地基强度,减小沉降量。对于实际工程所采用的处理方法,要根据施工地点的实际条件综合考虑经济、地质、地材、人力物力和机械设备能力等,确定合理的地基处理方案。
参考文献
[1]孙涛.石灰粉煤灰改良软土路基施工技术[J].安徽建筑,2010(02):66-68
[2]张海军.浅谈沿海地区软土路基处理的设计与施工[J].城市道桥与防洪,2011(4):17-19
[3]蔡思婕.软土地基处理技术指南[M].北京:人民交通出版社.2007.
[4]周明栋.解析公路施工中软土地基处理技术与应用[J].河南科技,2011(16):74-75.
本文全部参考资料均来源于中国知网和万方数据库。