浅析道路设计中软土路基处理方法论文_黄湛宇

浅析道路设计中软土路基处理方法论文_黄湛宇

黄湛宇上海市政工程设计研究总院集团佛山斯美设计院有限公司 广东佛山 528200

摘要:软土路基处理是道路工程建设中面临的一项重要的问题,这样的路基土质松软,含水量大,承载力较低,必须进行科学合理的处理,否则会造成路基强度低、施工结束后路基不均匀沉降过大,导致路面开裂或者塌陷,影响路面的使用性能。

关键词:软土路基;软土路基的重要性;处理方法

1、引言随着我国道路的建设不断地扩大。软土地基的处理质量直接影响到路基的基础承载力,也是保证道路建成后安全、高效运营的关键。所以选择合理的软基处理方案及方法快速实施,从而取得预期的经济和社会效益,就具有重大的实际意义。

2、软土路基软土路基是路基中土的含水量高、孔隙比大、压缩性高、透水性能交差以及抗剪强度低。软土的成分复杂,含有大量的碳酸盐以及蒸发盐等化学成因物质和腐殖泥碎屑等生物成因物质。软土一般是在流水环境中沉积而成,带有粉砂颗粒并呈现明显的层理,地区差异性较大。软土路基主要有以下几方面特点:(1)软土路基具有含水量较高、孔隙比较大因为软土主要由粘土粒组和粉土粒组组成,并含少量的有机质,在不同地址环境下陈继伟絮状结构。软土一般含水量35~80%,空隙比为1~2。

软土具有明显的结构性,即当原状软土受到振动或挤压以后,土体絮状结构连接受到破坏,土的强度显著降低,甚至呈流动态。软土扰动后,随着静置时间的延长,其强度会逐步恢复。

(2)具有明显的流变性在剪应力的作用下,软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形,并可能导致抗剪强度的衰减,在固结沉降完成后,软土还可能产生可观的次固结沉降。

(3)压缩性高,透水性差软土的压缩模量Es<4MPa,其压缩性随着液限的增大而增大。软土渗透性小,一般竖向渗透系数在(10-6~l0-8cm/s)之间,因此土层在自重或荷载作用下达到完全固结所需要的时间是很长的。

(4)抗剪强度很低我国软土天然不排水抗剪强度一般小于20kPa,有效内摩擦角20~350。在荷载的作用下,如果软土路基能够排水固结,软土抗剪强度将产生显著变化。软土排水固结速度越快,则其强度改善效果越明显。

3、道路设计中软土路基处理的重要性过去在一般公路通过软土地区,由于线路等级标准不高,路基宽度窄、立交少、纵坡要求不严,且多低路堤,故对路基大部分地段处理工程少,仅对桥头高路堤部位重视些。但从高速公路出现后,因要求全立交、桥涵通道多,路堤高度多超过软土填土极限高度。加之软土中含有大量亲水胶体微粒,土体多呈海棉状结构,因其孔隙比大、含水量多、透水性小、抗剪强度低、压缩性强在路堤高填土的自重作用下,要经过较长时间才能趋地压密稳定、因此其沉降稳定要花费长时间。

此外软土结构在大交通量,重载车辆的作用下,路基容易产生侧向膨胀挤出滑动,基底沉降现象也严重,为了增强压密稳定力度和较短时间达到最终沉降,消除侧向滑动位移,以免路堤向两侧膨胀挤出,确保路基及其外侧建筑物、或其他农田、虾池、鱼塘的安全,因此必须对软基进行处理。

4、软土地基处理需要考虑的因素(1)地基状况软土地基在土质条件和地基构成方面存在着很大的差异。在土质条件方面,软土地基的土质粘性通常较大,在这种情况下,可对软土地基进行压实,在施工中尽量避免出现地基扰动过大。在砂性土质情况下,可采用挤实砂桩伐或振动压实的方法对土质进行改善,对土质进行改善的时候也要避免出现过大的扰动,因为粘性土质在扰动过大的情况下,会出现强度降低过多的情况。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆软土地基在地基构成方面也存在着一定的差异,在软土层较浅的情况下,通常对构造物下的软基采取开挖换填处理。在软土地基较厚的情况下,需要针对不同地质情况,采用不同的方法对软基进行处理,从而提高软土地基的强度和稳定性。

(2)不同道路等级要求决定基础处置方式在进行道路施工时,道路等级越高,其平整度的要求就越高,这就要求对软土地基处理的时候要采取更加有效的地基沉降处理措施。对一些道路等级较低的施工项目,在进行施工时可先对路面进行简单的铺填,在地基沉降以后在对路面进行施工,这样能够更好的节约工程成本。此外,在施工中,路堤的设计宽度和高度在进行路基处理时也需要慎重的考虑。在对路堤进行处理的时候,可采用换填法,但这种方法对宽而低的路堤来说会带来较大的负面影响,在施工中会出现局部受到破坏的情况。当出现高填路堤时,地基强度将对路基的稳定性产生较大影响,在这种情况下,采用压重法进行施工将受到很大的限制。

(3)道路施工的周围环境道路在进行施工时会对周围的环境带来一定的影响,在进行地基处理的时候会出现地基振动的情况,并伴随较大的噪声,对地下水水位带来一定的影响,同时也会出现泥水散落的情况,因此,在施工中一定要合理选择软土地基的施工方法。在对高填路堤进行地基处理的时候,地基可能会出现较大的隆起或沉降情况,如果在路堤的周围有民房或是其他建筑物,需要对整体的沉降量进行必要的分析,同时对剪切变形情况进行控制。在施工中若不能采用更好的施工方法进行施工,就需要对施工周围的建筑物和民房采取必要的保护措施,这样才能进行路基的处理。

5、道路设计中软土路基处理方法(1)抛石挤淤法抛石挤淤是将粒径大于30cm 的块石抛入软土中,再利用机械力量将片石压入软土深部,利用片石的重力和相互之间的咬合力量将淤泥挤出路基的范围,从而达到加固路基的目的。抛石挤淤法一般应用于软土深度3m以内的常年积水的低洼地带,如鱼塘、沼泽地等处,这些地带软土含水率非常高,软土呈流动状态,片石的挤淤效果最好。抛石挤淤时应从路基中间开始,先向前再向两边,这样有利于将淤泥挤出路基范围。然后利用重型压路机对抛石部分进行碾压,加速淤泥的排除,最后在抛石层的上方铺设一层反滤层后再在上部铺筑土路堤。抛石挤淤法由于对软土固结效果良好,费用低、易操作等原因,在软土路基处理中应用比较广泛。

(2)袋装砂井排水固结法袋装砂井直径一般为7cm,间距1~2m,深度根据设计要求而定;袋装砂井的编织袋应具有良好的透水性能,袋内砂不易漏失,袋子材料应具有足够的抗拉强度,一定的抗老化能力和耐腐蚀性能。目前使用的聚丙烯编织袋,应避免在太阳光下长时间照射,防止老化;所用的干砂应具有良好的透水性能,且含泥量要小于3%;袋装砂井的打桩专用施工设备有履带吊机式、轨道门架式等,圆形套管以钢导架作导向,顶端固定在振动锤的卡盘上,套管的顶端有一个能装入砂袋的漏斗,为防砂袋被挂破,应在砂袋入口漏斗处安装一滑轮,套管的下端安装可以分离的预制混凝土桩尖。

钉桩位:先放出道路中心线,然后从砂井起点按照砂井间距,用石灰点或标钎放出桩位线;移动打设设备使套管桩头对准桩位,装好并插紧预制混凝土桩尖;启动振动锤沉入套管全要求深度,将砂袋放入套管漏斗中也可随砂袋下落往管内徐徐注水以减小砂袋与管壁的摩阻力,待砂袋沉达管底抽出套管。砂袋应有足够长度伸入排水砂垫层中以保持袋装砂井与排水垫层相联结,移动打设设备继续按前述程序打设袋装砂井。

(3)浅层换填法当软土层埋深较浅在地从表层,厚度较小时(3 米以内),无论路堤填土多高,以换填法彻底地洁除地墓软土层是最理想的选择。进行软基处理设计时,如果千篇一律地采用保守的处理方法,会增加工程建设成本,造成不必要的浪费。在平地上建设道路,拟建道路的路而高程与周边场地的高差小于1 米,进行软基处理设计时,推荐优先考虑采用工期短、造价低的浅层换填法。

(4)水泥土搅拌桩法水泥土搅拌桩是胶结法处理软土路基的一种,它利用水泥或石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在路基深处将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理、化学反应,使软土固结成具有整体性、水稳定性和一定强度的路基,以达到提高路基承载力、减少路基沉降量的目的。其路基应视为复合路基,桩土共同承担荷载。它具有施工速度快,设备轻便,便于移动,方法容易掌握,处理深度较大等优点。

(5)CFG 桩法使用螺旋钻机也可使用振动沉管机施工。工程的具体情况决定了成桩机的类型和型号的选择。在使用振动沉管机施工,就会因大多数地区的夹有硬土层的地质条件而出现桩体被损坏或震断。因此,可避免因桩间土的结构破坏而引起复合地基的强度降低的现象发生。所以,为了确认CFG 桩复合地基质量的有效方法,在施工前期,了解地质情况是十分必要的,也可以更好的确认选择的施工机械的类型。

6、结束语在道路工程中对软土路基的处理是保证道路使用安全的重要基础,在实际工程中为了保证处理效果应先对地质情况与工程需要进行分析,然后选择最为合理的方式处理。同时保证施工的经济性与规范化的要求,即根据工程需要选择合理的工艺并按照规范标准实施,克服不利因素保证软土处理的效果。

参考文献:[1]赵进友.浅谈公路软土路基处理[J].科技信息(学术研究),2008,(26)[2]侯军风.如何合理进行软土路基处理[J].山西建筑,2008,(14)[3]唐华,钱立新.软土路基处理方法综述[J].北方交通,2006,(8)

论文作者:黄湛宇

论文发表刊物:《基层建设》2015年5期供稿

论文发表时间:2015/9/25

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