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浅议道路软基处治方法

作者:2018-02-08 11:16:44阅读:文章来源:

摘要:道路软基的处治是延长公路使用寿命的基础,近年来得到了广大施工人员的普遍关注。本次研究结合自身工程实际经验,介绍了道路软基常见的几类处理方法。文章对于进一步加强公路施工中的道路软基处治环节具有十分重要的实际意义和参考价值。 
  关键词:道路软基;处治;方法 
  一、前言 
  伴随着我国交通事业的高速发展,关于公路施工中各个环节的研究也引起了人们的注意。道路软基的处治是公路施工中的重要环节,其对于公路保持良好工作状态、延长使用寿命等具有十分重要的意义。道路软基的处治工作应尽量安排在施工早期,待软基长时间充分沉降后再进行后续施工。本次研究结合自身工程经验及相关资料,总结出当前软基处理施工中常用的几种方法,具有一定的应用价值。 
  二、当前软基处理的施工方法 
  (1)表层处理法 
  伴随着我国道路建设的持续发展,软土地基路段越来越多地出现在道路建设中。表层处理法是软基处理施工中十分常见的一种方法,该方法主要通过排水、垫层、敷设或增添材料等提高地表强度,实际施工中多应用于软弱地表。表层排水法,砂垫层法,敷设材料法,添加剂法等均属于这类处理方法,详见表1所示。 
  表1 几种常见的表层处理方法 
  处理方法 应用范围及详细介绍 
  表层排水法 对于土质好但含水量高的软土地基,在地表面开挖沟槽排除地表水,并回填透水性好的砂砾或碎石 
  砂垫层法 当地基上部软土层较薄且含水量大时,在软土地基上铺设0.5-1.2m厚的砂垫层,以固结软土层并降低填土内水位 
  敷垫材料法 当地基土层不均匀时,可敷垫化纤无纺布、土工布、玻璃纤维格栅等来减少地基的局部沉降和侧向变位,提高其支承能力 
  添加剂法 在表层粘性土内渗入生石灰,熟石灰和水泥等添加剂,用以改善地基原有压缩性能和强度特性,同时增加填土的稳定性及固结效果 
  表1中所述的四种表层处理方法设计、施工时的注意事项见表2所示: 
  表2 不同表层处理方法设计、施工时应注重的事项 
  处理方法 施工注重事项 
  表层排水法 ①沟槽的布置应利用自然坡度,尽可能加密沟槽间隔。②沟槽填土之前用透水性良好的砂砾回填。③纵向盲沟一般沿道路纵向或中央纵向开挖,横向盲沟一般间距10~15m。④沟槽内埋设多孔排水管时,应用优质反滤层保护。 
  砂垫层法 ①结合机械重量、轮胎压力及软土地基表层强度等考虑砂垫层厚度。②当填土面积大且排水距离长,预计多处地下水渗出时,应设置盲沟,砂垫层内的排水距离宜短设计。③摊铺作业尽量均匀,对砂垫层端部妥善处理。 
  敷垫材料法 ①实际选材应综合地基表层强度、施工机械自重、填土荷载等因素。②施工机械通过区域应加强敷垫。③敷垫材料四周应超过填土区域,端部卷入填土内并压紧。④在特别软的地基上进行第一层填土时,可使用放置干筏上的手摇传送带或皮带抛射式撒砂机撒铺。 
  添加剂法 ①准确掌握生石灰消解过程中的发热温度、判断消解结束时间。②根据处理土质、施工方法和试验配比结果等决定改良土、石灰土、水泥稳定土等添加材料的剂量。③水泥或熟石灰拌和结束即固结,生石灰处理要进行二次固结。 
  实际施工中,上述表层处理方法可根据施工季节、成本控制、现场情况、工期设置、设计要求等因素综合使用,如砂垫层法就经常和敷垫材料法一同使用。 
  (2)加载法 
  加载法的运用可促进软土地基沉降、增加地基强度。本次研究将加载法的不同类型及原理总结如表3所示。 
  表3 加载法的不同类型及原理 
  方法类型 原理 
  填土加载法 完成设计填土(荷载qf)时,全部垂直力为po+δpf=p1,沉降量为s1。加载后经δt时间,固结度为u,沉降量为s1u,时间t以后的残余沉降量为δs1。当增加δqs的超载时,全部垂直应力为p0+δpf+δps=p2,由此引起沉降量为s2,加载经过δt时间的固结度为u,沉降量达到s2u。此时如卸除δqs荷载,对于qf达u+δu的固结度。填土加载法效果与载荷重量、自沉时间、固结层厚和沉降时间曲线等有关。 
  降低地下水法 设位于地下水位深度z处的垂直总应力为p,有效应力为p0,则p0=p+ywz;如地下水位降低△z,水面下有效应力p1′=p+yw(z-δz);ywδz为增加有效应力。通常认为,水位每降低1m,有效应力增加10kpa。如水位处地基由粗粒土组成,则由于排水使土的单位体积重量减小,效果有所降低。降低地下水法适用于上、中部分布砂层的地基,其特点是与软土层深度无关。 
  上述两种方法施工时的注意事项见表4所示: 
  表4 不同类型加载法施工时应注重的事项 
  处理方法 施工注重事项 
  填土加载法 ①以不损伤地基稳定为宜,当不确保地基稳定时,可与竖向排水井法或缓速加载法并用。②如果仅为处理沉降,可选择超载重量长期自沉。③施工时应进行全面的动态观测,确定卸载后的残余沉降量和卸荷时间。 
  降低地下水法 ①确定砂层的透水系数;②邻近有水源(河、池、海或沟)时,需要抽水的量增多。③如降低地下水位对周边地域产生不良影响,可在施工区间打入钢板桩围护。④周期时间长,机械费用高。 
  填土加载法的采用须考虑地基承受压力的限度;降低地下水法无需考虑此因素,但应结合地基的适应性选用、且工程费用偏高。实际中,上述两种方法一般很少单独采用。 
  (3)竖向排水法 
  通过在粘性土地基中设置垂直排水柱的方式,来达到缩短排水距离、促进地基排水固结、增加抗剪强度的目标,较常用的方法为砂井排水法。该方法根据砂井施工方法的不同可分为打入式、振动式、螺旋钻式、水射式及袋装式等。 
  设计排水砂井时,首先假定施工方法、砂井直径、排水距离和改良范围,然后进行稳定及沉降计算。使用该方法时应注意下列几点:①是否有砂层存在;②为防止扰动四周土壤,应取尽可能宽的排水间距;③砂井中的砂在固结过程中起到排水通路的作用,必须长期发挥良好的透水性能。 
  (4)置换法 
  该方法是以优质土置换软弱土,从而确保填土稳定和减少沉降量。施工方法分为人工挖掘置换、借填土自重置换、爆炸法强制置换等。通常情况下施工较为简单,较短工期内即可满足需求,具有普遍的适用性和较好的经济性。置换材料的选取应考虑粗粒土,但需在施工中充分压实。 
  三、结论与展望 
  随着我国交通事业的蓬勃发展,目前关于公路建设施工环节的研究也成为了当前的一个热点。软土地基路段是公路建设中十分常见的一个情况,由于其具有高含水量、高压缩性,大孔隙比等特点,如不进行处理将对公路投入使用后的质量及适用寿命等产生直接的影响。基于上述因素,进行必要的软基处理成为道路工程施工中的关键步骤。本次研究论述了当前较为常用的几种道路软基处治方法,并对其各自的适用条件等进行了详细介绍。需要注重的是,施工中上述方法的选用往往应结合实际情况、成本因素等综合选取一或几种。未来,随着研究人员在这一领域的不断探寻,关于道路软基处治方法的研究还应进一步拓展。相关施工人员也应不断加强对软基处理技术种类的学习,从而为实际工程中的方案比选工作提供理论支撑。 

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