公路軟基處理技術淺談
摘要:本文分析了軟基處理中對各種材料的要求,闡述了公路建設中軟基處理技術的種類和適應范圍,為公路建設軟基處理提供參考。
關鍵詞:公路;軟基;處理
1前言
我國公路建設正在迅速發(fā)展,然而路基的軟基處理仍然是公路建設中的技術難題。地形的復雜多樣性決定了不同的地質情況下應采用不同的軟基處理方式,即使地質相同情況下,采用不同的軟基處理方法也會有不同的效果。因此,將結合工程施工的實際情況對軟基處理技術進行分析�！�
2軟基處理材料要求
砂墊層所用的砂料:采用的潔凈中、粗砂,含泥量不應大于3%,細度模數(shù)不小于2.7,不含有害物質。
袋裝砂井所用的砂料:應采用滲水率較高的潔凈粗砂,大于0.5mm的砂宜占總重量的50%以上,含泥量不應大于3%,細度模數(shù)不小于3.0,有機質含量不大于1%,滲透系數(shù)不小于510-3cm/s。
砂井袋采用聚丙烯紡織土工布,裝砂后的砂井袋的滲透系數(shù)應不小于砂的滲透系數(shù),裝砂袋的抗拉強度5cm大于900N。
土工格柵材料采用聚丙烯(PP),高密度聚乙烯(HDPE)或其它高分子聚合物并加有一定的抗紫外線防氧化助劑。性能需符合設計要求。
水泥材料采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥。水泥比重為3：1，容重通常采用1300公斤/立方米，水泥的粗細程度，顆粒越細，硬化得越快，早期強度也越高，凝結時間水泥加水攪拌到開始凝結所需的時間稱初凝時間，從加水攪拌到凝結完成所需的時間稱終凝時間，硅酸鹽水泥初凝時間不早于45分鐘，終凝時間不遲于6.5小時，實際上初凝時間在1~3h，而終凝為4~6小時，水泥強度應符合國家標準，體積安定性指水泥在硬化過程中體積變化的均勻性能，水泥中含雜質較多，會產生不均勻變形，標準稠度指水泥凈漿對標準試桿的沉入具有一定阻力時的稠度�！�
3軟土地基淺層處理法
淺層處理法適用軟弱土層位于地基表面最大深度一般在5m以內,處理方法有表層壓實法、換土墊層法、土工織物加筋墊層法及重錘夯實法。淺層處理方法應利用本地資源,投入少、施工簡便、速度快、造價低,而且施工質量容易控制。
3.1表層壓實法
當?shù)乇韺榆浫跬翆訛樯巴粱騺喺惩恋?常采用表層壓實加固,其處理效果主要取決于土質、含水率、分層厚度、壓實機械性能和壓實遍數(shù),壓實土的含水率應控制在最佳含水率左右,含水率偏大時采取晾曬或拌人石灰吸水等方法進行預壓處理、分層壓實。
3.2換土墊層法
地表軟弱為飽和淤泥質粘土,一般要求挖后換填砂(礫)土、碎石、石碴、礦碴等透水性良好的材料,分層填筑采用風積砂填筑,兩側須用含土量小于5的天然砂礫,填筑時寬度≥1m。風積砂屬于低粘性土,具有足夠的穩(wěn)定性及透水性,遇水不至過分泡軟,沉陷量也小;但在飽和水情況下,極易變成流動狀態(tài),并失去承載能力,用天然砂礫進行填筑可消除風積砂的不足之處,同時可排出路基內部的多余水分,切斷毛細水發(fā)展,用于干燥地區(qū),也可以保證風積砂土不被風刮走,從而保證路基的穩(wěn)定性。挖除方法主要有挖掘機挖掘法,推土機挖除法等。
3.3土工織物加筋墊層法
砂石墊層及含土量<5%的透水性材料仍為散粒體結構,不能受拉力,抵抗不均勻和限制水平位移的能力也有限,如若增大砂墊層的粘聚力,透水性就降低,當粘粉粒(0.075mm)含量>15,透水性與粘性一致,起不到排水作用。因此工程實踐中廣泛應用土工織物或土工格柵,其主要作用包括:
土工織物加筋墊層具有一定的抵抗水平拉力能力,即當路堤一墊層一地基產生滑動破壞時,墊層內的土工織物將提供較大的抵抗滑動之拉力,從而提高抗滑穩(wěn)定性,一般說來,對于抗滑安全系數(shù)可提高0.3左右。
土工織物墊層可有效地限制和減小地基的側向位移和剪應變,有效地降低路基的變形阻斷地下水,而土只有當剪應力大于其破壞值才會發(fā)生剪切破壞,因此土工織物加筋墊層的水平約束作用有利于增強地基的抗滑穩(wěn)定性;此外側向位移減少將使豎向沉降隨之減少5%左右。
4深層軟基處理技術
4.1袋裝砂井法
袋裝砂井法是高等級公路軟基處理中較為成熟的方法之一,砂井屬于地下隱蔽工程,砂井的打設是否符合設計要求,一般只有等到堆載預壓后從砂墊層排水量的大小才能準確地了解到其實際的處理效果。倘若排水效果好,則能加速軟基固結,將土強度提高。如果在砂井打設后鉆孔埋設監(jiān)測儀器,如地表沉降觀測桿,孔隙水壓力計等配套設施,就可準確、形象地觀測到軟基應力的應變狀態(tài)。由于受條件所限,監(jiān)測難以實施時,砂井的質量控制關鍵應是加強施工前材料檢查,施工過程的中間控制和最后驗收,防止漏打,短樁或打高不到位等情況發(fā)生。袋裝砂井排水固結措施,其施工簡便,費用較低,加固效果較好。施工時將袋裝砂放入套管井內,填塞密實,逐節(jié)拔出套管,頂面鋪設水平砂墊層或排水砂溝。軟基中的水分在上部路基填土載荷的作用下,通過砂與水平砂墊層或縱橫相連通的排水砂溝相通,形成排水通道,使軟基中的水分排走,從而達到排水固結軟基的目的。
4.2擠密砂樁法
擠密砂樁是先在軟基中間用沖擊法或振動法打孔，灌入砂子并搗實。
（一）加固機原理
1.在松散砂土中的作用
由于成樁方法不同，在松散砂土中成樁時對周圍砂層或產生擠密作用或同時也產生振密作用。
�。�1）擠密作用采用沖擊法或振動法往砂中下沉樁管和一次拔管成樁時，由于樁管下沉對周圍砂土產生很大的橫向作用力，這就是擠密作用。有效擠密范圍可達3～4倍樁直徑。
（2）擠密和振密作用采用振動法往砂土中下沉樁管和逐步拔出樁管成樁時，下沉樁管對周圍砂層產生擠密作用，拔起樁管對周圍砂層產生振密作用，有效振密范圍可達6倍樁直徑左右。
2.在軟弱粘性土中的作用
（1）置換作用密實的砂樁在軟弱粘性土中取代了同體積的軟弱粘性土，形成“復合地基”，使承載力提高，地基沉降變小。
�。�2）排水作用在軟弱粘性土地基中，砂樁可以象砂井一樣起排水作用，從而加快地基的固結沉降速率。
�。ǘ┦┕すに囈c
1.施工順序
在松散砂土中，首先施工外圍樁，然后施工隔行的樁，對最后幾行樁，如下沉樁管有困難時，可適當增大樁距。
在軟弱粘性土中，砂樁成型困難時可隔行施工，各行中的樁也可間隔施工。
2.質量控制
�。�1）沖擊法成樁。單管法施工時，控制拔管速度為1.5～3m/min，以保證樁身連續(xù)性，而樁直徑是以灌砂量來控制；雙管法施工時，錘擊內管和外管將砂壓實，按貫入度控制，保證樁身的連續(xù)性。
�。�2）振動法成樁。主要控制拔管的速度，如一次拔管法，拔管1m控制在30秒內；逐步拔管法，每次拔起0.5m，停拔續(xù)振20s�！�
結束語
公路在通過軟土地區(qū)時,路基在施工期間的穩(wěn)定性和建成后的剩余沉降,差異沉降是工程建設人員極為關注的問題,而地基處理技術是解決該問題的主要手段,目前對軟土地基處理方法很多,各有各的長處,應用時要因地制宜,結合所處路段的實際情況定出比較好的方案,并且應對復合地基選擇合適的檢測手段進行檢測,確保施工質量
