摘要:经济社会的持续发展,使得我国的公路产业蓬勃发展,公路系统的压力越来越大,对施工技术的要求越来越高。在公路建设过程中,出现软地基是无法避免,这就要求加强对公路建设的技术分析和指导,通过科学的技术手段加固软地基,以保证公路建设的质量和后期运行的安全。基于此,笔者结合实际案例,分析公路软土地基处理技术的具体应用。
关键词:软土地基;地基加固;稳定与沉降
引言
软土地基含水量高,土质较为松散,结构承载力较低,如果直接用于高速公路的建设,不对其进行加固处理,将会引起地基不均匀沉降,进而使路面产生开裂、塌陷等病害,严重影响路面正常运行,给行车安全带来隐患。本文通过工程实践,在某高速公路采用软土地基加固技术,并对其效果进行观测。
1工程概况
某高速公路路线全长约167km,含水量较高,结构承载力较低,为软土地基,现对该路段软土地基进行软土地基加固技术处理。工程线路及其周边地表分布的地层主要为第四系地层,层中主要成分为粉土、软土、粉质粘土以及粉砂、细沙的薄夹层,其中软弱土连续分布,主要置于地表以下该区域软弱层为连续分布,埋深主要集中在1~10m范围内。根据该区域软土的各项参数指标得到,该处软土地基具有含水量高、压缩性大、承载力低的特性。
2处理方案
结合公路软基实际情况,制定了以下方案:
2.1软土地基堆载预压处理
载预压法是指在高速公路软土地基路段填筑路堤之前,利用大于或等于设计荷载的堆积荷载对软土进行压密,从而减小高速公路后期沉降量的地基处理方式。其加固机理为:当堆载土方附加于软土地基上时,土方的自身重量会给地基施加压力,这个压力会增大软土地基的总应力。由于土体与孔隙水相连,软土地基土体所受的应力会传递给地基土中的孔隙水,使得土中孔隙水压力增大成成超孔隙水压力。在压力差的作用下,超孔隙水压力区域里的孔隙水会朝着空隙水压力小的区域流动来平衡压力差,从而消散空隙水压力,排走孔隙水。
在孔隙水排走的过程中,土体会产生压缩变形,从而增大软土地基中土体强度。其本质就是通过预压,使得超净孔隙水压力逐渐消散,从而增加有效应力以达到减少软基沉降的目的。
堆载预压控制要点:1)土体要有足够的堆载面积,堆载顶面积要等于或适当大于处理路段横截面积,而堆载的底面积也要在条件允许的条件下扩大一部分,从而达到均匀加固修建路堤范围内软土地基的目的;2)堆载过程中要严格控制填筑预压土的速率,使得填筑预压土过程中软土地基能够保持稳定,同时避免由于局部堆载过高造成的地基局部破坏;3)在堆载的过程中施工人员要及时进行沉降观测,对观测的数据进行科学的统计与分析,及时调整加载的误差以避免出现预压不均匀等情况,假如出现地基变形过大的情况,应停止加载,待路基变形平稳后继续加载;4)在整个填筑堆载过程中要保证预压土的质量符合施工规范要求,预压土要清洁干净,不能出现草根及草皮等杂物;5)当堆载施工完成后按照设计的要求进行沉降观测,然后根据观测的数据进行科学的分析,确定卸载的时间。
工程中堆载预压处理方法的典型断面K42+680,该断面位于一般路基段,路基填筑高度为6.2m。该区域土层中含5个岩土工程地质层和7个工程地质亚层,地层简单,不存在地震作用下地震液化现象,存在连续软土层,工程性质较差。截止到进行路面结构结构施工时,共观测418d。在路基填筑初期,由于填筑速率较快且软土地基未完全稳定,沉降速率普遍偏高,随着时间的推移,沉降速率逐渐减小,直至软土地基达到稳定状态。
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2.2地基堆载排水预压处理
为了使大含水率、大孔隙比、高压缩系数、土层深厚的软土地基的排水通道数目增多,排水的距离缩短,可以借助在软土地基中打入砂袋的方法实现。这种方法是通过在土层上部荷载的作用下产生附加应力,这样就使得软土层中的土颗粒之间的孔隙水通过砂井排出地层外,从而有利于使土颗粒间密实和加速地基的固结沉降。简而言之,就是要在短时间内降低软土地基孔隙比、压缩性和含水率,从而达到施工要求的固结度,使软土地基的抗剪能力、承载能力提高,最大程度的保证路堤的稳定性。
竖向排水体采用直径10cm的袋装砂井,袋中粒径小于0.5mm的砂重量不能超过总重的一半,同时含泥量不能超过3%,砂袋材料采用透水性能良好的聚丙烯纺织物,这样是为了保证袋装砂井有较高的渗透能力。袋装砂井布设形式采用边长为1.8m正三角形,要求砂井顶部深度超过软土厚度的同时还必须达到软土与砂砾垫层接触面以下不少于50cm的位置。袋装砂井工艺流程为:整平原地面→测设放样→机具定位→打入钢套管→沉入砂袋→拔钢套管→机具移位→埋砂袋头→摊铺砂垫层。
工程中堆载排水预压处理方法的典型断面K12+500,该断面位于一般路基段,路基填筑高度为6.3m,软土地基处理深度为8.5m,稳定水位为地下3.50m。该位置地层简单,场地稳定,不存在地震作用下地震液化现象,地表以下存在软土、软弱土和粉土层,工程性质一般。截止到进行路面结构结构施工时,共观测418d。在路基填筑初期,由于填筑速率较快且软土地基并为达到完全稳定状态,沉降速率普遍偏高,随着时间的推移,沉降速率逐渐减小,直至软土地基达到稳定状态。
2.3地基CFG桩处理
CFG桩复合地基是一种新型软基复合加固技术,其加固软土地基的机理主要包括挤密作用、褥垫层作用和桩体作用等三种。该段CFG桩桩间距为1.6m,桩径0.4m,桩长12m,按等边三角形布置。CFG桩施工时采用振动沉管法,为了保护已完成的桩,常常采用隔行隔桩打桩的方式,而且通常两根桩之间间隔不小于一周。流程为:桩位施放→桩机就位→沉管至设计深度→停振投料→拔管→桩机移位→取样→铺设碎石垫层。
公路二期工程中CFG桩处理方法的典型断面K40+030,该断面位于距桥台25m处的位置,路基填筑高度为6.3m,处理深度为10.0m。该位置地表下存在连续分布的软土和软弱土层,不存在地震作用下地震液化现象。截止到进行路面结构结构施工时,共观测420d,随着堆载土方填筑高度的增加,软土地基附加荷载随之增加,会使得地基沉降量随之增大,但沉降速率逐渐变小,地基土和CFG桩作用发挥明显,软土地基抗剪强度提高。且沉降曲线与弹性形变曲线相似,说明填土荷载在地基承载力容许范围内。
3总结
公路的发展将在城市化发展的进程中起着重要的作用。然而在高速公路建设中不可避免地会遇到软土等特殊质土,软土的高压缩性、低强度、各向异性等特性对高速公路的建设有着很大的阻碍作用,而且软土地区在我国分布广泛,因此避让软土地区建设高速公路显然会对整个高速公路的建设进程产生极大的消极影响,必须采取相关的加固措施来解决这个问题。虽然我国近些年来发展了许多针对不同类型软土地区设计的地基处理方式,为我国高速公路建设与发展起到了极大的推进作用,但是不同地基处理方式的处理效果、工程造价、施工工艺难易程度等方面也存在着很大的差异。本文在结合相关学者研究的基础上,通过结合某公路软土主要工程特性进行分析,分析三种软土地基处理方式加固机理、工艺,并以现场监测沉降数据为依托,证明技术的有效性。
参考文献
[1]鲁敏芝.高速公路软基处理研究现状[J].交通标准化,2011(11):9-11.
[2]曹正波,王晓明.常见软基处理方法在河北省高速公路建设中的应用[J].交通标准化,2014(24):61-64.
论文作者:侯小明
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
标签:土地论文; 预压论文; 地基论文; 孔隙论文; 土层论文; 路基论文; 高速公路论文; 《基层建设》2019年第14期论文;