摘要:软土地基处理一直以来是公路施工领域非常重视的问题,也是质量控制的关键环节。在施工过程中如果软土地基处理不好,直接影响以后公路的运营舒适性和寿命。公路运行时间长了,随着路面上荷载的增加,地基承载的压力越大。如果软土地基处理不合格,公路运行时间长了,地基会出现翻浆、裂缝等问题,并且地基开始缓慢沉降,路面出现倾斜、裂缝和破损,给车辆在行驶过程中会造成安全事故。
关键字:软土地基;处理技术;公路施工中的应用
一般情况下软土地基有很高的含水率,孔隙比较大,检测得出含水量在34%~72%范围,孔隙比在1.0~1.9之间,饱和度要大于95%,如果对软土处理不当,公路投入使用后就会出现不均匀沉降问题。施工中可以使用换土垫层法、挤淤置换法、强夯置换法、振冲置换法进行处理。
1公路工程中软土地基的危害
在公路建设过程中,如果遇到软土地基不能有效进行处理,对工程质量有很大影响。在公路建设过程中,不仅影响后期的投入使用,还会引发交通事故,增加公路的维护费用,提高建设成本,不利于企业长久的发展。如果地基土质为软土,该土没有很强的抗剪强度,就不能承担起路堤和路面外荷载,当超载运行后,地基会在局部出现剪力破坏,直接导致路堤塌方、沉陷,还会造成结构失稳,甚至出现裂缝问题。另一方面,如果地基上部存在荷载,在外荷载的作用下,地基就会出现严重的沉降变形,路面进而发生开裂问题,直接导致道路不能正常使用。如果出现过大的不均匀沉降,路面发生开裂,构造物与路堤衔接处产生沉降不均,引起桥头跳车颠簸,一般道路路面都比较宽,中心较大,因此发生沉降量也大,公路下的涵管容易发生弯曲,涵身、通道还会发生凹陷,在沉降缝不断拉宽的时候,整个道路路面就开始漏水,路面横坡变缓,发生严重的积水问题。
2软土地基的特性
2.1软土地基
软土地基主要是土壤中具有较高的含水量,而且土壤孔隙和压缩性较大,抗剪切强度较弱,承载能力较小。通常软土地基以灰色和深色细粒状土为主,地基中天然含水量在液限土质以上,而且天然孔隙在1.0以上,多以河滩沉积、滨海沉积、湖泊沉积、谷地沉积和沼泽沉积为主。软土地基具有较为明显的特征:
(1)触变性
软土地基中原状土在振动或是扰动作用下,其土体结构则会受到破坏,导致软土地基强度下降。如果利用灵敏度来表示软土的触变性,则其属于高灵敏度和极灵活度等级,在振动荷载作用下,极易向侧向滑动,发生沉降或是基础下土体被挤出。
(2)流变性
软土地基在长期荷载作用下,不仅会由于排水固结产生变形,同时还会有缓慢和长期的剪切变形发生,这必然会导致建筑物地基发生沉降,影响地基的稳定性。
(3)高压缩性
软土地基中的软土具有较高的压缩性,属于高压缩性土,这也是导致沉降的重要因素。
(4)低强度
软土地基抗剪强度极低,由于其承载力低,这也导致软土边坡的稳定性也较差。
(5)低透水性
软土地基中软土具有较高的含水量,但其透水性能则较差,特别是垂直向透性更差,属于微透水层或是不透水层,不利于地基排水固结,而且软土地基上建筑物沉降具有较长的延缓期,会对地基强度带来较大的影响。
(6)不均匀性
软土地基土质均匀笥较差,软土中常夹有粉土或是粉砂薄层,同时在湖泊相和沼泽相软土中,经常会在淤泥或是淤泥质土层中夹有厚度不等的泥炭或是泥炭质土薄层及透镜体,地基易发生不均匀沉降。
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2.2软土地基处理基本原则
在公路工程施工过程中当遇到软土地基时,需要通过采取切实可行措施来增强地基的抗剪强度和抗压能力,从而增强地基的稳定性。同时还要对地基土质的动力性能进行改善,以此来有效的防范地基出现震裂及坍塌问题。同时还要有效地降低土质的压缩性,进一步降低地基沉降的速度。而且在实际工程中,还需要采取较好的土层在软土或是淤泥上进行覆盖,使其成为地基的持力层,一旦覆盖的土层较薄时,需要尽量避免在施工过程中对淤泥或是软土进行扰动。同时为了增强地基持力层的稳固性,也可以将均匀性和密实度较高的工业废料及建筑垃圾在软土中进行填充,但这其中一些含有较高有机质和腐蚀性的生活垃圾则不宜作为填充土用在地基持力层上。
3公路工程中软土地基处理方法
3.1表层处理法
该方式主要是对路基的表层进行处理,其具体方式有:第一,表层排水法。即在填筑路基前先在地面上做好水沟的挖掘,在对地表水进行排出的基础上对地基表层含水量降低,保证施工机械能够具有较好的机械条件,同时,使用具有较好透水性的沙砾材料做好回填;第二,砂垫层法。该方式即在地基顶面铺设一层厚度在0.6-1m的砂垫层,将其作为固结工作所需的上部排水层,在对沉降速度加快的基础上实现固结过程的缩短。该方式可以作为路堤地下排水层应用,以此实现堤内水位的降低,对施工条件进行改善。以该种方式处理时,需要选择粗砂或者中砂,并做好及配方面的控制;第三,稳固剂表层处理。该方式即通过水泥、生石灰以及土壤离子稳固剂作为材料将其掺入到表层地基土当中,在对地基强度、压缩性进行改善的基础上保障施工条件,实现路堤填土效果的提升。
3.2强夯法
该方式又称之为动力固结法,即将重锤以反复的方式提高到高处自由落下,以此形成对地基的夯实,进而不断降低其压缩性、提升地基强度。该方式适合应用在杂填土、碎石土、粘性土以及粉土等地基类型当中,不仅能够有效提升地基强度,且能够对土的湿陷性进行消除、实现抗振动液化能力的改善,并因此可以应用在湿陷性黄土地基当中。而对于饱和度较高的粘性土,其处理效果则不明显。
3.3换填法
在该方式中,其将基础之下不太深的软弱土层挖掉,使用具有更高强度、性能更为稳定且质地坚硬的砂石材料分层充填,并以机械或者人工的方式分层振动夯实,使其在达到要求密实度的情况下成为好的人工地基。当目标地基软弱土层较薄,且上部荷载并不大时,适合以该方式处理。
3.4土工合成材料法
土工合成材料是以人工合成聚化物所制成的产品,能够应用在岩土以及工程结构表面、每部当中,具有防渗、隔离、加筋、防护以及过滤功能。通过在土体当中对筋材的设置,则能够形成筋材复合体。由于土抗拉抗剪性能较差,在土体中加筋后,筋材料则作为抗拉构件同土相互摩擦,对土体的侧向变形以及上下土体产生了限制作用,即在对其施加侧压力增量的基础上使其获得更高的整体性以及强度,近年来,该方式在工程处理中应用的较为广泛。
3.5加筋法
加筋法是指将一定数量的铝合金、金属丝镀锌钢片等抗腐蚀能力及抗拉能力较强的带状、条状、丝状、网状材料加入到公路路基比较软的地基中,利用拉筋与土颗粒位移之间的摩擦力,并将加筋材料与软土地基结合起来,形成稳定性能较强的地基。加筋法主要使用于人工进行填土的土质条件下,在公路工程软土地基处理中,拉筋是公路工程软土地基加固处理中一种常用的加筋形式,在施工后期,通过采用土工布覆盖摊铺,不仅有利于公路排水,保护周边环境,同时还可以增强地基的稳定性,提高地基刚度。
总之,通过以上对软土地基处理技术在公路施工中的具体实践分析,发现软土地基的危害性非常大,一般对于重大工程而言,都要进行土方的置换,严格控制建成后的沉降量。在该工程中,很好地应用了旋喷技术,无论是前期设计工作,还是后期的施工落实,都符合施工计划要求,从最终的工程质量检测情况分析,完全达到了国家标准,而且投入使用后没有发生不均匀沉降,保证了公路的施工质量。
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论文作者:程杰
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/27
标签:地基论文; 土地论文; 压缩性论文; 公路论文; 强度论文; 荷载论文; 方式论文; 《基层建设》2017年6期论文;