摘要:所谓软土,从广义上讲,就是强度低、压缩性高的软弱土层。习惯上常把淤泥、淤泥质土、软黏性土总称为软土。软土的特性主要表现为天然含水率高、孔隙比大。过去在一般城市道路通过软土地区,由于道路等级不高,路基宽度窄,且多低路堤,故对软基处理较少。但随着城市交通量增大,对城市道路的要求增高,为了确保路基及其外侧建筑物等的安全,必须对软基进行处理。软土给城市道路工程建设带来较大的影响和隐患。在软土地区修建道路,常发生道路沉降变形,严重影响了道路的使用,由此造成的经济损失越来越大。近年来,在城市道路工程建没中,软基处治问题已成为影响工程造价和道路使用质量的主要因素之一。
关键词:城市道路;软基处理;混凝土
1 软基的成因以及工程特性
土的三相包括粒(固相)、土中气(气相)、土中水(液相)。其三相指标包括土粒比重、含水量、密度、孔隙比、孔隙率和饱和度等。三相组成部分的质量和何种之间的关系,随着各种条件的变化而改变。
在建筑工程中,土是作为地基以承受建筑物的荷载,地基土的分类方法很多,不同部门根据其用途采用各自的分类方法。因此可根据土的工程性质及其地质成因的关系对其进行分类:
(1)根据有机质含量可分为无机土、有机土、泥炭质土和泥炭。
(2)根据沉积年代可分为老沉积土、一般沉积土和新近沉积土。
(3)根据土的工程特性的特殊性质可分为一般土和各种特殊土。
(4)根据地质成因可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土等。
(5)根据颗粒级配或塑性指数可分为碎石土、砂土、粉土和粘性土。
一般软土是指在静力环境中以细颗粒为主的固体沉积物,其中直径小于0.Imm的颗粒占土样总体重量的50%以上。这类土的物理特性大部分是饱和的,富含有机质的,天然含水量大于液限,当其孔隙比大于1,天然孔隙比大于1.5时,称之为淤泥,天然孔隙比大于1但小于1.5时,称之为淤泥质土。工程上将淤泥、淤泥质土、冲填土、泥炭、泥炭质土、杂填土和饱和含水黏性土都称为软土。
2城市道路软基常见处理方法
道路软基的处理方法虽然种类繁多,然而其实质归类起来不外乎三种:一是改良土质,二是换置软土,三是复合加固。在实际应用处理办法时,根据地理环境、土质的物理学特性等不同,应选用不同方案,力求达到目的的最佳状态。笔者总结了近年来常见的软基处理方法,并分析了各方法的特点,下面逐一进行说明:
2.1夯实软土法
夯实软土法在我国是一种较为传统的处理办法,其处理思路是对现有土体进行改良。软粘生土地基中含有粉砂和粒料,可用重锤从10re以上高处自由落下,反复多次进行夯击,使一定范围内的土体密实,提高路基的承载力并减少沉降;另有做法是在施工前对软土进行堆载预压,消除大部分工后沉降,使土体达到预期强度指标后再进行施工。
此方法在处理时成功经验较多,但由于建立在实践和经验基础上,至今没有一套计算方法。因此在采用此法进行道路软基处理前,必须在具有代表性的软基上进行试夯,以指导此后的大面积施工;再者,夯实法无法针对土体进行科学精确的处理,因此对差异沉降的控制效果较差。
2.2翻晒碾压法
在进行道路软基的处理时,对于软土层厚度较小且含水量较大的情况,一般采用此法。方法是将软土全部挖除进行翻晒,晒干后再分层进行碾压回填。该方法造价较低,操作简便,但施工周期长、受外界条件影响大,此外填筑前需降低地下水位,对排水设施要求高;如果不能提前消除渗水,处理中就达不到预期效果。
2.3换填软土法
换填软土法属于换置处理办法,即是将浅层弱土挖掉,换填其他性能稳定、渗水性好的材料。最常用的材料为强度较大的河砂。
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此法施工较为简单,周期短且造价低,但只能应用于处理2m以下厚度软土的场合,同时需要较宽的工作面,无法满足路堤高的情况。
2.4敷垫材料法
此法的原理是应用土中附加应力分布规律,在上部增设垫层,让垫层承受较大的应力,软土层承担较小的应力,以达到加固地基的效果。较为常见的做法是在软土上方敷垫1m左右厚度的砂垫层,不但固结软土,还能起到排水层作用。
当软土不均匀、可能发生局部沉降时,则需选用化纤无纺布、土工布、玻璃纤维格栅等材料,利用其抗剪和拉抗力增强路基承载力,减少侧向变位。
2.5盲沟排水法
此法是一种常见的城市道路修复法。针对因先天含水率较大或局部排水较差的路面,在地表开挖沟槽,然后回填透水性好的砂砾或碎石,帮助排除地表水,降低路基表层的含水量。城市道路盲沟的构架结构主要有梯形盲沟与矩形盲沟,此方法可以高效解决城市道路积水问题,有效地改善路面状况。
2.6竖向排水法
此法与盲沟排水法的不同之处在于设置垂直的排水柱,从而缩短排水距离。
此法很少单独使用,多与填土法并用。由于垂直排水柱所用材料不同,施工方法也有所不同,可分为振动式、螺旋钻式及袋装式等。
竖向排水法对厚度大且均匀的粘土土质最为有效,但对含水率高的土壤效果稍差。
2.7石灰添加法
较为长效的处理办法,其实施主要是在施工路段的粘土中添加生石灰、熟石灰和水泥等石灰类固化剂,降低土壤含水量,并使土壤产生团粒,改善其强度和压缩性。
此外,此类材料具有与土壤发生化学性固结的特性,一旦添加,能从根本上改变土质,达到长期解决问题的目的。
2.8深层搅拌法
此法的处理理念与上文中所提到的添加剂法相同,方法同为在土壤里添加石灰类固化剂,不同之处在于,此法主要应用于地表深处的软土。操作时,利用深层搅拌机械在路基深处将原土层和添加剂进行强制搅拌,形成坚硬拌。
此法特别适用于含水率高的泥炭土和淤泥质土,如修建沿海城市公路等,工后沉降基本能全部处理且无附加荷载。但使用此法也具有一定缺陷,如目前造价高,施工方法较为复杂,对下钻速度、泵送压力等参数都有要求,施工质量的检测也有一定困难。
2.9喷粉注浆法
实质是采用专门的施工机械钻至承载力较高的土层后,喷入事先配好比例的水泥,在原土搅拌压缩,造成一个均匀的圆柱状胶结体,与原土层共同形成复合路基。
此方法能够短时间内形成高强度的桩体,可整体地、彻底地处理高含水量、高压缩性软基,但施工时间长、造价高且需要专门施工机械和操作经验,门槛较高,因此目前主要用于处理桥头。喷粉注浆法目前在国内还是一项新技术,其普及还需要有一个发展和完善的过程。
结语:
综上所述,城市道路软基处理方法五花八门,各有优劣,因此施工中处理软基时,不但要根据实际土质和施工条件进行分析,还要结合考虑工期与造价,选用经济性、实用性与合理性并重的处理方法,同时满足城市道路和市政管线的工程要求。
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论文作者:刘磊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/4
标签:方法论文; 城市道路论文; 此法论文; 路基论文; 孔隙论文; 土层论文; 淤泥论文; 《基层建设》2018年第9期论文;