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公路工程施工中软土地基处理

2019/09/19 阅读:

摘要:近年来随着我国经济的不断发展,公路工程建设也得到了快速发展,而在公路施工过程中,经常会碰到软土地基。因软土基地自身的特性,若处置不当易造成路基不均匀沉降、失稳破坏,路面开裂变形、沉降破坏等,导致车辆通行时存在较大的安全隐患。基于此,在施工过程中,加强对软土地基存在的问题及其处理技术分析,结合实际施工工程地质环境,采取合理有效的软土地基处理措施,能够大大提升公路施工质量,确保公路运营安全和使用寿命。

关键词:公路工程;软土地基;处理技术

1软土地基的基本特性

通过查阅资料和多年来的工程案例总结可知,软土路基的特性有以下几点:①天然含水量大、孔隙比大、渗透性差。软土成分中含有较多的黏土细小颗粒,土粒间孔隙直径小,导致软土地基具有封闭性特征,使得土体自身含水量高、渗透性较差,施工中很难将地下水及时排出去,从而影响土地的固结效果。②压缩性高、易沉降变形。软土压缩系数一般较高,在外力作用下,土的压缩会随着时间的增长而增长。若在短期内施工,因固结较为缓慢,后期就会造成一定程度的沉降、变形,严重时会导致土体出现位移,最终导致路基出现不稳定现象或大范围塌陷。③抗剪强度及承载力能力低。软土因其具有较高的含水量,土的抗剪强度指标较低,在附加应力的作用下,土体就会发生剪切破坏,当路基填土较高时,极易引发路基整体失稳滑移破坏;而承载力能力低又会引发较大的沉降现象,从而破坏路面,对交通的运行造成严重影响。

2公路工程软土地基易出现的问题

2.1引发路基失稳破坏

因软土地基自身抗剪强度低、承载能力低,在空间上形成上硬下软的二元地质模型。在车辆荷载和外界降雨的诱发作用下,当路基填土较高时,极易引发路基坡脚附近发生圆弧形滑动破坏,从而牵引诱发路基整体失稳破坏,使公路工程存在较大的安全隐患。

2.2诱发路面沉降破坏

因软土地基的高含水量、高压缩性、低承载力等特性,若施工期间不能很好地控制软土地基的沉降变形,运营后在各种因素的影响下极易出现地基不均匀沉降现象。从而引发路面不同程度的变形开裂或沉降塌陷,使得路面修补、加铺等后期维修费用增加,造成经济上的损失。

2.3降低公路使用寿命

因软土路基的危害性巨大,若软土路基处置不当,极易引发路基发生失稳破坏或路面发生不同程度的开裂沉降破坏,这在一定程度上大大地影响了公路的整体施工质量和运营安全,从而降低了公路的正常使用寿命。

3公路工程施工中软土地基的处理技术

3.1浅层处理技术

软土浅层处理常用的处理方法有挖除换填处理和抛石挤淤处理,其一般适用于软土厚度不超过3m的路段。当软土厚度不是很大时,可采用人工或机械将软土全部挖除处理,然后换填强度较大的土或其他稳定性能好、无侵蚀性的材料进行处理。一般采用碎石、片石、石渣等透水性较好的材料,其本质是通过换填具有较高抗剪强度的地基土,从而达到增强地基承载力、提高路基强度的目的。当软土位于水下,存在淤泥时,采用挖除换填处理方法施工较为困难,可采用抛大粒径片、块石(一般不小于30cm)挤淤处理。施工中从中部开始抛石,逐渐向两边延伸,用片、块石挤密地基土,而后在处理顶面铺设垫层,从而提高路基整体的强度和承载力。

3.2深层处理技术

当软土厚度较大时,采用浅层处理方法不能达到有效的处理效果,一般采用夯击、挤压和振动及加入抗剪强度高的材料等物理方法和采用水泥浆液加固土体等化学方法,对地基深层的软土进行复合地基处理,从而达到提高整体抗剪强度和地基承载力的目的。目前常用的深层处理技术主要有强夯或强夯置换法、碎石桩法、水泥搅拌桩法、高压旋喷桩法、预应力管桩法等。强夯法是利用直径2.5~3.0m或多边形的重锤在一定高度下自由落体对地基土进行夯击,夯击能根据有效处理深度确定,强夯法能够有效地加速地基沉降变形,进而提高地基承载能力,一般适用于不超过5m的粉土、粉质黏土和粉砂等地基。强夯置换法是强夯法的一种延伸,利用直径1.0~1.6m的重锤夯击排开软土,并向夯坑内回填片块石、碎石等粗颗粒材料,最终形成片块石墩,通过片块石墩与夯间土形成复合地基,从而大大提高地基土的地基强度,一般适用于不超过8m的地基土加固。碎石桩法是以碎石或卵石为主要材料制成的复合地基加固桩,属于散体桩的一种,一般适用于挤密松散的砂土、粉土、素填土和杂填土地基。水泥搅拌桩法是采用水泥作为固化剂的主剂,利用搅拌机将水泥喷入与土体充分搅拌,使水泥与土发生一系列物理化学反应,使土体固结,形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩,进而提高地基强度,一般加固处理深度不超过20m。高压旋喷桩法是以高压旋喷的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合,形成连续搭接的水泥加固体,进而达到提高地基强度的目的,一般适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑至可塑的粉质黏土、粉土、碎石土等地基,具有施工占地少、振动小、噪音较低等优点,但易污染环境、成本较高。预应力管桩法是近年来对于深层软土加固处理直接有效的一种方法,处理深度可达30m,是通过静压、锤击等方法将管桩压入土体,从而形成提高地基土整体地基强度,此方法施工方便,不污染环境,但造价较高。

3.3排水固结处理技术

排水固结处理技术是软土地基处理的一个重要处理措施,它是指在天然地基上在荷载作用下,通过布置竖向排水井或塑料排水板等,使土中的孔隙水被慢慢排出,孔隙比减小,以加速地基土固结变形,使得地基土的沉降提前完成,并加速地基土强度逐渐增长,以保证地基的稳定性。一般适用于处理饱和软土地基,常用的方法有堆载预压法结合塑料排水板法、真空预压法结合塑料排水板法。堆载预压法指在建筑场地临时堆填土石等,对地基进行加载预压,使地基沉降能够提前完成,并通过地基土固结提高地基承载力,然后卸去预压荷载,以消除基础的部分均匀沉降。真空预压法指在地基土上铺设砂垫层,用薄膜密封,用真空泵对砂垫层进行抽气,产生负压,使地下水沿竖向排水路径排出地表,进而加速地基排水固结,使得地基土压缩性和强度逐渐增长。这两种方法一般配合塑料排水板通道进行,能够有效地将地基土内孔隙水排出,进而提高软土地基的施工质量。以上软土地基处理方法是现有公路工程建设中比较常用且实际有效的方法,在施工过程中,结合不同软土的成分、厚度及分布范围,合理地选用有针对性的处理措施,可提高软土地基的处理效果,确保公路工程施工质量。

4结语

软土地基因其具有天然含水量大、孔隙比大、压缩性高、地基承载力低等特性,在公路工程建设过程中,若不重视预防处理,势必将造成一定程度的经济损失。因此,结合不同的工程地质环境,在施工过程中,加强对软土地基存在的问题的重视,采用合理有效的软土地基处理措施,确保软土路基得到良好的处理效果,能够大大提升公路施工质量和全寿命周期,进而确保公路运营安全和使用寿命。

参考文献

[1]JGJ79—2012,建筑地基处理技术规范[S].北京:中华人民共和国住房和城乡建设部,2012.

[2]JDGD30—2015,公路路基设计规范[S].北京:人民交通出版社,2015.

[3]JTG/TD31-02—2013,公路软土地基路堤设计与施工技术细则[S].北京:人民交通出版社,2013.

作者:赵庆远 单位:辽宁省交通规划设计院有限责任公司

公路工程施工中软土地基处理

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