综合处理软土方法在特殊路基设计方案中的应用研究Word文档格式.docx
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U416.02文献标识码:
B文章编号:
1008-0422(2015)08-0172-03作者简介:
杨开业(1981-),男,湖南邵阳人,湖南省交通科学研究院工程师。
1前言随着我国公路建设的不断向前推进,公路路线穿越软土地基区域的情况也逐渐增多,而在软土地基上进行路基施工,有着十分严格的要求,必须先要对软土地基进行处理,才能确保地基满足各项施工要求。
为此,笔者通过结合自身公路工程驻地设计代表的经验,对综合处理软土方法在特殊路基设计中的应用进行了以下探讨。
2工程概况某公路工程新干线是连接南北干线的重要组成部分,对促进经济、交通的发展都有着重要意义。
其主要位于平坦开阔的海积平原上,多为水稻田和水池,沿线软土广布,主线及各匝道位置均有分布,路基设计主要问题是路基的不均匀沉降。
其中软土层底的最大深度为11.3m。
2.2工程地质条件依据勘察地质结果报告,可将土地分为7个大层,开挖面主要位于上部两层的黏质粉土,该土层的厚度为4.8~11.0。
局部主要呈灰褐色和软塑料状态,切面较为光滑,干强度中等但韧性较差,内含云母和氧化铁等。
详见(表1)。
3特殊路基的确认及设计一般公路工程软土地基填筑在进行设计时,需要计算公路工程路基的沉降量和稳定性,计算其沉降量是否低于允许值。
如施工后的沉降量高于允许值,相应的就需对公路工程软基设计予以适当的调整,并针对具体问题来选择有效的处理方式,以此来满足设计的使用要求。
同时对公路地基的沉降量计算需要符合三方面的条件,即地基条件、施工条件和道路条件。
地基条件主要是指区分软土地基的生成条件和各层土质常数等;
施工条件是指工程进度、规模和填土材料等;
道路条件主要是指施工后的沉降量和技术要求等。
该公路工程的不良地质为软土,主要软土分布有两层,表层软土分布在水稻田和水池地段,由于长期受水浸泡,造成了土层软化。
第二层软土主要为冲洪积层,由淤泥和淤泥之分细砂等组成,含水量较高且力学强度偏低,为高压缩性土,直接对该工程路段的地基稳定和沉降造成了十分不利的影响。
但未经过处理的软土地基不能作为路堤地基土,必须进行相应的处理,提升地基的整体强度,确保其满足施工的沉降的基本要求。
4公路工程特殊地基的处理方法软土地基的施工技术有很多种,如果从加固机理和施工工艺上将其划分,可以将其细分为多种,常见的软土路基施工技术有:
密实法、真空预压法、强夯法、换填法、加筋法、灌浆法等。
4.1.1强夯法主要是通过利用重锤设备对软土地基进行重力压缩,促使软土地基内的水份在重力的作用下被挤出,同时将软土地基中的软土挤压、密实,达到理想承重效果。
4.1.2换填法主要是通过将浅层软弱土层范围内的土层部分或全部挖去,然后换填强度较大的粉煤灰、砂、碎石等质地坚硬强度的材料,运用人工或机械方式进行表层压、夯、振动等处理的全过程。
4.1.3密实法主要通过采用爆破、挤压和振动的方式,来促使地基中的土体趋于密实、固结,并利用高抗剪强度的材料置换软弱土体中的三相部分,既气相、液相和固相,形成一个符合地基,进而提高土体的抗剪强度。
4.1.4加筋法通过铺设土工合成材料,利用土工合成形成的轴向拉力,对软土地基施加一个侧向的约束力,平均化地基应力分布,提高软土路基的承载力。
4.1.5真空预压法利用专门的设备,通过抽真空在地基中产生,促使孔隙中水分排出,增加应力,提高土体强度。
4.1.6灌浆法通过利用机械设备将固化的抗渗性能的浆液灌入到地基的间隙中去,促使其在一定范围内扩散和固化,进而达到提高地基强度和改善地基物理力学性质的一种方法。
不同的方法适用于软土路基不同的实际情况,所以一般在选择上要根据实情出发。
[2]受篇幅限制,本文将侧重于换填法和加筋法两种施工技术的施工要求、施工工艺、质量控制措施进行详细描述。
4.2换填法处理软土路基施工技术4.2.1施工设计在施工前应对换填的范围和深度进行核实,并依据设计图纸的要求,放出软基处理地段的各特征的放样点,如起点、两侧宽度等,在确定好符合处理宽度和原地表标高后,进行开挖施工。
在进行开挖前要对基坑内的浮土、积水和泥浆等进行清理,当开挖至一定深度内的软弱土层时,为了避免坑底受原状土层受扰动,可以保留300~500mm的厚土不予以挖除。
如基底开挖深度在2m范围内可以采用推土机、人工清除的方式,如深度超过2m则需要由端部向中间挖除,并修建临时的运输通道,方便自卸汽车运载出坑。
对基坑开挖尺寸和换填材料进行检查,确保其符合施工的基本要求。
一般回填材料地基地面宜铺设在同一高程之上,同时在分段填筑时每层接缝处应做成斜坡型,接缝部位不得在基础或墙角等重要部位。
4.2.2施工要求在采用换填法软土路基施工之前,需将原路基深度范围的软土予以挖除,同时依照工程的相关要求,进行分层铺筑,且松铺的厚度应在400mm范围内,并进行基底碾压处理,确保碾压在一定压实度后才能开始进行回填处理,同时在填筑前要依据松铺厚度来计算出铺筑的面积。
[3]采用专载机平整,平整处理完成后可用20t以上的压路进行适当的碾压,保证达到要求的密实度标准,可以运用先静压后振动的方式来进行施工,同时在碾压时要依照先压边缘,后压中间的碾压原则来有序进行。
当压路及在进行碾压时,一般需要将碾压的速度控制在2km/h的范围之内,并采用交错进退的方式来进行碾压,还需依照一定的速度来进行,碾压速度不宜过快或过慢,避免造成压实效果不理想的现象发生。
当碾压到填筑段的两头时,要严格避免压实好的突出遭受破坏。
对两个相邻作业路段的交接处要避免在同一期间施工,如分出了几个作业段进行施工时,一般先填筑段应按照1∶1的坡度来分层预留出相应的台阶。
如果出现两个作业段必须要进行同期施工时,那么相应的就需要对分层的连接处做相互交叠的处理,同时保证其搭接长度不得短于2m。
在特殊的施工部分可以采用人工夯实、分层填筑和层层碾压的方式来进行施工,同时对于填挖交界处碾压机无法进行碾压的地方,要依照前期实验的有效控制方式来进行碾压施工。
在整个碾压过程完成后,还需用平地机进行精平处理和静压收面,并上报给工程师进行检查复核。
4.2.3施工工艺。
换填法软土路基的施工工艺有三种,分别是分层填筑、摊铺整平和机械碾压。
[4]分层填筑工艺需要对软土进行分层填筑压实,同时还需确保其压实的厚度保持在20cm的范围内;
摊铺整平主要是为了促使填料摊铺表明的平整度能符合相关的标准要求,在通过采用转载机平后,还需要选用平地机做二次平整处理;
机械碾压工艺是需要严格依照相关的操作原则来进行的,根据先轻后重、先静压后振动碾压的基本操作程序来有序处理。
4.2.4质量控制措施4.2.4.1一般情况下,所需换填砂砾层的填料应选择中砂或粗砂,同时还需要保证其有较好的压实性,可以适当的掺入一定数量的碎石,但需要分布均匀。
4.2.4.2在进行公路工程施工时,首先要确保基底处于大致平整状态,推成成坡度为2%的横坡,并相应的进行碾压密实处理。
4.2.4.3依据气象预测中心所预测的天气情况,确定好施工计划,避免在雨季进行施工,应选择降雨量较少的时间段进行施工,降低施工受外界环境因素的影响。
4.2.4.4垫层施工的关键点在于压实处理,可以通过采用振动法和碾压法的方式来进行压实,但需采用分层压实的方法来进行。
一般情况是接近饱和状态时的压实效果相对较好,但砂砾处于干燥或浸水的状态时不易压实,所以对砂砾进行压实处理时要选择合适的时间进行压实处理。
4.3加筋法4.3.1加筋材料加筋材料技术目前在公路工程中已经被得到广泛的应用,加筋材料其作为加筋土结构的重要组成部分,可以依据其材质的主要特征将其分为四个大类,第一类主要有柳条、竹片等天然植物;
第二类主要有不锈钢钢带、扁钢带等金属材料;
第三类主要有尼龙、玻璃纤维等工业合成材料;
第四类则主要钢筋混凝土带和符合加筋带等新型的符合材料。
除去第一类,目前其他三类加筋材质在公路工程的加筋材料中都被得到了广泛的应用。
4.3.2施工技术加筋法施工技术主要可分为两种,一种是土工织物法,另一种是加筋土法。
土工织物法主要是将土工格栅能与砂垫层结合来共同作为一层,并通过这一垫层来将载荷有效的传递到软土路基中去,但又由于这一垫层与路基本身的软土地基有着不同的刚度,其即能作为路基的柔性基础,又能作为软土固结时的排水面。
同时这一垫层在经过处理后,能够促使地基变得均匀,且路基中心的沉降量要较不铺土的合成材料要小,能达到迅速提高地基稳定性的效果。
4.3.3施工设计依据施工图纸要求,按各段加筋挡墙的高度、坡比和土工格栅铺设的横断宽度来计算出加筋挡墙基坑开挖的宽度和深度,带基坑开挖完毕后,进行地基承载力的试验自检,上述程序合格后,然后进行土工格栅的铺设,每层土工格栅横向铺设的总长度依据加筋挡墙的格栅长度来进行铺设,预留2m的反包长度。
第一层土工格栅铺设完成后,可通过使用格栅加力器将格栅拉值绷紧,并采用U性钉予以固定,以此来有效的避免格栅回弹松弛。
同时对加固的土工格栅加铺装入草籽的网眼袋,并采用挖机的斗对网眼袋进行压实处理,再进行第二层土工格栅的铺设,需注意的是要将第一层预留的2m的土工格栅反包在第二层之上,使用加筋条与第二层土工格栅予以有效连接,重复上述步骤,直至达到相关标准。
4.3.3质量控制测试。
在应用土工织物法施工技术进行施工时,相应的需要对土工格栅材料进行平整和均匀化处理。
而在对于在斜坡上进行铺设施工时,为了能够避免石块的变形情况超出聚合材料的极限弹性,那么就要保证整个材料有一定的松紧度。
同时在应用土工织物法施工技术进行施工时,要加强对于端头位置以及锚固的基本工序的质量控制,确保其质量能符合相应的标准。
铺设的关键工序是保证铺设连续性的重要手段,如出现铺设的材料存在着扭曲或重叠等现象,那么就应该加强对拉伸现象的重视,最大限度的避免超过强度和变形而产生的裂缝和破坏现象。
因此,在应用土工织物法施工技术进行施工时,需要确保铺设材料的整体性,同时在施工时还需重视土工格栅材料的连接性,对于土工格栅材料存在破损时要及时的予以更换后修补。
为了避免土工格栅材料的性能劣化,还需要将土工格栅材料进行暴晒处理,确保其能保持一定的优异性能。
5该公路工程特殊路基处理设计由于该公路工程主要位于平坦开阔的海积平原上,多为水稻田和水池,长期受水浸泡,造成了土层软化。
且含水量较高、力学强度偏低,为高压缩性土,对该工程路段的地基稳定和沉降造成了十分不利的影响。
针对该公路工程软土路基的实际情况,该路段软土路基处理方案有三种,即换填法、加筋法和真空预压法。
三中软土路基的处理方法比较见表2。
依据现场试验和计算验证,并通过不同方案的比较,该公路工程决定在浅层不良地质土采用换填法进行处理,对深厚软土范围内的涵洞、桥头和新旧路基等采用加筋法处理,对旧路基上扩建的非机动车道软土路基采用加筋法处理。
三种方案相协调配合使用,具体操作如下:
5.1对软土层d<3.0m的浅层地段采用面层回填路基砂砾的方式予以换填处理,以此来有效增强软土路基抗滑稳定性不足的现象。
同时将填筑土、建筑垃圾和耕植土采用换填法进行相应的处理,并作为软土路基的环填材料。
5.2对深厚软土范围内的涵洞、桥头d<11.0m的软土基采用真空预压法处理,将软土路基中的负压予以抽出,致使土体孔隙中的水分排出,进而增加有效应力,促使土体得到加固,提高土体强度。
对涵洞处软土>11.0m的软土基采用土工布隔离处理,防止地基土垫层粒料混杂,从而加大土体的沉降。
在过滤了渗透上来的地下水泥浆的同时,还能有效避免污染砂砾垫层,降低砂砾间的咬合作用。
5.3对旧路基上扩建的非机动车道软土路基采用加筋法处理,将土工合成材料置于土体中,扩散土体的应力,增强土体与筋材间的摩阻力,提高涵洞内土体的稳定性。
对新旧路基交接处设置一道双向土工格栅,同时在两种方法不同处理方法的交接处砂垫层中设置一层单向土工格栅。
6结语综上所述,由于软土路基施工技术的选择直接关系着公路工程的质量,但软土路基的处理施工方法有多种。
因此,在进行公路工程软土路基施工技术选择时,应依据实际情况出发,相应选择较为合适的施工技术,才能确保公路工程质量,创造最大的经济效益和社会效益。
本文通过结合某地区新干线路段的特殊路基设计,对特殊路基的处理方式进行了相应的探讨,并侧重于换填法和加筋法软土路基处理技术进行分析,对于其它施工技术的分析还有待后续一系列探讨,希望通过本文的探讨能为公路工程软土路基施工提供具有价值意义的理论支持。
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- 综合 处理 土方 特殊 路基 设计方案 中的 应用 研究