市政公路工程软土地基处理技术探析

2022-09-11

软土地基是市政公路工程中常遇到的情况, 由于不同的软土地基有着不同的厚度、性质, 因此需要用不同的方法去对待。首先要做的就是弄清施工地的地质特点以及土质的条件, 找到适合特定的软基处理的方法, 只有这样才能处理好各种软土地基。

1 软土

1.1 软土的概念和鉴别

一般情况下软土指的是天然含水量高、压缩性大、孔隙比大、承载力小和抗剪强度弱的细粒土, 《软土地区工程地质勘察规范》中对软土的判别要求是:外观主要是灰色的细粒土;天然的含水量大于或等于液限的土质;天然的孔隙比大于或等于1.0的土质。《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》中提供的软土鉴别表如表1所示。

1.2 主要类型

工程设计中根据地域地质的特点把软土归为五种:河滩沉积、湖泊沉积、谷地沉积、滨海沉积以及沼泽沉积。其中按照形成的原因的不同, 滨海沉积又可分为:三角洲相、滨海相、溺谷相、泻湖相。

1.3 软土的工程性质

虽然形成软土的原因有很多, 但也它们也存在着共性: (1) 颜色大都以深色, 粒成分大都为细颗粒, 含有大量的有机质; (2) 较高的天然含水量, 较小的容重; (3) 天然的孔隙比大; (4) 渗透的系数小, 沉降的速度慢, 固结完成的时间较长; (5) 粘粒的比例较高, 塑性的指数较大; (6) 压缩性高; (7) 强度的指标小, 固结快剪的强度指标较高; (8) 较高的灵敏度, 流变特性显著。共性可简化为“三高一低”, 即孔隙比高、含水量高、压缩性高、强度低。所以需要对软士进行适当的地基处理才能做为道路工程的地基。

2 现有软土地基处理方法中所存在的问题

一般包括以下几点:不能够根据不同情况选用合理的处理方法, 有时还会盲目的去选择地基的处理方法;未能对各种地基处理方法的适用性做出正确的评价。往往都是知道各种地基的处理方法都会有特定的适用范围, 然而在遇到具体的问题时就会去盲目的扩大处理方法所适用的范围, 这是施工单位最要注意的情况等。

3 公路软土地基处理的方法

3.1 浅层处治法

相对于深层排水固结及复合地基来说, 软土地基浅层处理比较适合。此法是指对路床处理深度通常在5m以下的软土地基, 运用表面单一或者综合处理的方法, 这样能提高地基的抗剪强度和压缩模量, 在上部的荷载作用下, 确保路基的稳定和减小变形, 满足完工以后对沉降要求的处理方法。根据不同施工方法可分为以下几类。

3.2 砂石挤淤法

这种法包括抛石挤淤和砂碎石挤淤, 比较适用在湖塘河底等有积水的洼地。如果地下的水位较高、塘水不容易抽干、表面没有硬壳、软土液性指数大、厚度较薄、片石能够下沉到下卧层表面的软土地基, 那么采取此法比较适合。但是, 要注意的是, 砂石挤淤时因沉降不一致从而在路堤下面残留部分软土完工后有可能会出现不均匀的沉降的情况。

3.3 硬壳层补强法

硬壳层补强法是指经过振动碾压、冲击压实或夯压等方法去使硬壳层的厚度以及物理力学指标得到改善, 这样可以充分的利用软土地基潜力。这种方法对于那些黏土硬壳层下卧、砂性软土、纵向排水条件较差、路基填土高度较低 (2.5m以下) 以及湿陷性黄土地基等进行处理比较适合, 也很经济。

3.4 髓换法

这种方法又叫做换土垫层法, 指把路床顶面以下的一定范围内的软弱土层通过人工、机械或其它的方法加以清除, 对于强度较高的砂碎石、山坡石、改良土等可进行分层置换, 还有其它那些性能比较稳定以及没有侵蚀性的材料, 可将其振实到要求的密实度。这种方法对于那些软土厚度不大、埋藏浅、无硬壳层、路床承载力低及路基填土高度不大的路段辅以等载或者超载预压比较适合。

3.5 垫层法

这种方法是指在软土地基地面上铺设一层特殊材料, 然后在其上填筑路堤, 如果地表没有硬壳层或者是透水性硬壳层, 垫层的材料用砂石等透水材料比较好。对于垫层材料的选取, 应该以就地取材为原则, 可以选用那些级配较好的山坡石废料、高炉混合矿渣或钢渣等。

3.6 排水固结法

排水固结法是指通过多种技术手段在软弱地基中设置一些排水通道, 形成竖向或水平向排水体。这样可以改变原有的地基边界条件, 使孔隙水的排出途径增加, 利用结构物的自重或者外加附加的荷载, 用逐级的加载加压的方法, 把土体里多余的水排除, 减少土体中的孔隙水, 在地基发生沉降的同时强度业提高了。这种方法有以下几种。

(1) 砂井堆裁预压法。如果是饱和的黏性土地基, 由于它的透水性较小, 通常情况下运用砂井堆载预压的方法去加快排除土中的孔隙水, 还可以加快土的固结, 这样就能够挤紧土颗粒以及提高强度。这种方法需注意的是, 加荷速率和分级加荷的大小需要根据原地基强度和地基因固结而增长的强度相对应。

(2) 降水预压的方法。这种方法是指对井点抽水让地下的水位降低, 这样可以让土的自重应力增加, 就能够达到预压的效果。此法不用对加荷速率控制也不会由于孔隙水压力增高而破坏地基, 所以可以提高施工额速度。

(3) 真空排水的预压法。这种方法是指, 首先在加固土中布置上砂井和砂垫层, 随后将不透气的塑料薄膜铺设在砂垫层上, 再用真空泵进行抽气, 使得塑料薄膜下的高度真空, 使土中产生负的孔隙7K的压力, 这样就能孔隙水被吸出, 也可达到预压固结的效果。此法由于加固的深度不够大、设计计算理论还不够完善、对测试技术以及检测仪器的要求比较高, 对于要求较高的地基处理不宜用此法。