淺析公路施工中軟土地基的處理
0129建筑材料2021-07-18 12:03:05
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(shí)，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(diǎn)，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
隨著高等級公路建設(shè)的飛速發(fā)展，設(shè)計(jì)速度的提高，對線形指標(biāo)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(jìn)行路基施工，都要求對軟土地基進(jìn)行處理。其處理的目的主要是改善地基土的工程性質(zhì)，達(dá)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(qiáng)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：
?。ㄒ唬?qiáng)夯法
強(qiáng)夯法又名動(dòng)力固結(jié)法或動(dòng)力壓實(shí)法。這種方法是反復(fù)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(qiáng)度提高、壓縮性得到降低的方法。開始時(shí)僅用于處理砂土和碎石地基，后來由于施工方法的改進(jìn)和排水條件的改善，逐步應(yīng)用到了細(xì)粒土地基。強(qiáng)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(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，很快就傳播到世界各地。
我國在70年代后期開始引進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)，并分別在天津、河北、山西等地進(jìn)行了試驗(yàn)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(qiáng)夯法處理填海地基獲得成功，并在沿海地區(qū)進(jìn)行了推廣應(yīng)用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
強(qiáng)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，強(qiáng)夯法加固軟土地基的一個(gè)關(guān)鍵性問題就是土的粒徑、土層特性及其含水量。
一般認(rèn)為強(qiáng)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(qiáng)夯效果還是比較好的。從土的性質(zhì)分析，軟土強(qiáng)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(qiáng)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。
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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(shí)降低地基表層的含水量，確保施工機(jī)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(qiáng)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(dòng)狀態(tài)，厚度較薄，表層無硬殼，片石能沉達(dá)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(jì)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(fēng)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(bǔ)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(fù)合類強(qiáng)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(zhǔn)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(zhǔn)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(yàn)收
（三）公路軟基處理施工組織設(shè)計(jì)
因本施工路段經(jīng)過水塘地段，我部擬按設(shè)計(jì)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(jìn)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(jī)配合濕地推土機(jī)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(diǎn)，清淤經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收后，按設(shè)計(jì)規(guī)定材料進(jìn)行回填。
清淤完成后及時(shí)恢復(fù)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(jìn)行片石填筑。
2．片石填筑。材料：片石抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于30MPa，片石中部厚度不應(yīng)小于15cm。
試驗(yàn)段：正式施工前，在現(xiàn)場選取200m路段作為試驗(yàn)段先行施工，以檢驗(yàn)施工方法及工藝流程、施工機(jī)械的配置組合、石料回填時(shí)機(jī)及厚度、碾壓遍數(shù)等技術(shù)指標(biāo)。施工完畢報(bào)監(jiān)理批準(zhǔn)后，再依照試驗(yàn)段經(jīng)驗(yàn)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(yán)格控制碎石嵌擠的施工厚度和平整度，采用震動(dòng)壓路機(jī)和三輪壓路機(jī)碾壓，確保壓實(shí)度。
?。?）片石用自卸汽車運(yùn)至施工地點(diǎn)。采用推土機(jī)推平，平地機(jī)精平，確保厚度和平整度，采用震動(dòng)壓路機(jī)和三輪壓路機(jī)碾壓，確保壓實(shí)度。片石填寬要超出設(shè)計(jì)寬度30cm以上，為下步工序做好準(zhǔn)備；
?。?）分層填筑時(shí)，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(jī)推平，碾壓層厚度控制在50cm；
（3）片石頂部在碾壓時(shí)應(yīng)采用碎石屑等細(xì)料進(jìn)行找平然后以50T以上（激振力+自重）的重型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，至輪跡小于8mm為止，其上填筑路基土。片石彎沉檢驗(yàn)待改良土第一步完成后進(jìn)行；
?。?）片石填筑后及時(shí)進(jìn)行削坡（改良土及石灰土填筑完畢后也及時(shí)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(jī)拌和。
材料：石灰；土；改良土檢測。強(qiáng)度試驗(yàn)。
正式施工前，在現(xiàn)場選取200m路段作為試驗(yàn)段先行施工，以檢驗(yàn)施工方法及工藝流程、施工機(jī)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(biāo)。施工完畢報(bào)監(jiān)理批準(zhǔn)后，再依照試驗(yàn)段經(jīng)驗(yàn)展開大面積施工。
路基填筑時(shí)原則上采用分層攤鋪（但可考慮經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)的其他方法）、壓實(shí)，如含水量過大，采用翻曬法，再用推土機(jī)粗平、平地機(jī)細(xì)平；含水量過小，則應(yīng)先加水悶土，再運(yùn)輸、攤鋪、找平?？傊蛊溥_(dá)到最佳含水量±2%以內(nèi)的要求，再碾壓成活。
攤鋪時(shí)超過每層路堤的設(shè)計(jì)寬度30cm，壓實(shí)寬度不小于設(shè)計(jì)寬度，壓實(shí)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(qiáng)碾壓。
（四）公路軟基處理監(jiān)測技術(shù)
軟土地基路堤設(shè)計(jì)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(biāo)進(jìn)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(jìn)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(jì)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(dá)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(xué)地做好施工組織設(shè)計(jì)，加強(qiáng)工地技術(shù)管理，嚴(yán)格按照有關(guān)操作規(guī)程實(shí)施，認(rèn)真做好工程質(zhì)量檢查和驗(yàn)收工作?！ ∪⒔Y(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(yùn)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(xué)習(xí)，為將來的施工實(shí)踐打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
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