道路软基处理

2023-03-06

软土在我国分布极为广泛, 属于饱和多孔介质, 软土的物理力学性质差, 具有天然含水量大、强度低、渗透性差和易受扰动影响等特性容易造成路基的沉降量大, 沉降时间长, 影响道路的正常使用。因此, 应加强道路软基处理方法的研究, 降低软土地基给施工带来的危害。从而保证道路的正常使用, 保障来往车辆及司乘人员的安全、舒适, 为节省交通时间, 发展地方经济打好坚实基础。本文对这一问题进行了如下论述。

1 道路软基处理原则

1.1 沉降指标控制原则

路面采用沥青砼路面, 厚16cm, 工后沉降控制年限为15年;一般路段工后剩余沉降量不大于30cm;与桥涵等构造物相邻路段, 差异沉降不小于10cm;桥头路基与一般路基的过渡段长度不小于50m。

1.2 工期控制原则

总的施工工期为二年半时间, 路基施工期控制在一年内。要求采取的处理措施, 在最快的时间内, 使工后沉降满足规范规定的要求。

1.3 桥头地基处理原则

桥头处理长度取5-7H (H为填土高度) , 起点从桥台中心线开始起算;桥前护坡地基处理, 从桥台中心线起算, 护坡底宽2/3范围;小型构造物两侧考虑一定的过渡段, 处理范围一般在10m以内。

1.4 填料选用原则

应选用透水性强的粉土为填料。由于粉煤灰灰源紧张的原因, 应尽量避免使用粉煤灰做轻质填料。如采用砂垫层处理小型构造物的基底, 其厚度应控制在1m以内。

2 道路软基处理方法

根据施工的工期、经济、技术要求及软地基具体形式, 软土地基处理通常采用以下方法:排水固结法、置换填土层法、表层处理法、高压旋喷注浆法、振动挤密法、胶结和加筋法等。下文将对其中几种具体施工方法进行论述。

2.1 砂垫层法

道路软基处理中采用砂垫层法, 目的是为了提高地基强度和增强排水。砂垫层质量取决于砂粒大小和含泥量多少, 一般以中、粗砂和含泥量少于3%为宜。出于对经济和质量因素的考虑, 在设计环节就应根据施工要求和规模考虑是否需要采用机械施工。砂垫层法不适用于极软地基, 因为所用机械会造成所需的沙垫层加厚, 操作起来不经济。在填土面积大且排水距离长的软基设计中, 如预计有多处地下水渗出时, 则不能仅用山砂作砂垫层, 应设置盲沟。注意砂垫层内的排水距离宜短不宜长。对于地基上部软土层极薄且含水量大时, 在软土地基上敷垫0.5m～1.2m左右厚的砂垫层。这样可达到固结软土层, 使砂垫层起到上部排水层作用;同时, 砂垫层又成为填土内的地下排水层, 以降低填土内的水位;在进行填土及地基处理施工时, 为施工机械提供良好的通行条件。在砂垫层施工环节, 摊铺作业一般采用自卸汽车与推土机联合操作。要尽量做到均匀一致。

2.2 表层排水法

对土质较好因含水量过大的软土地基, 可在填土前采用表层排水法, 在地表开挖沟槽, 在排除地表水的同时降低地基表层的含水量, 保障施工机械通行。填土前先回填透水性强的砂砾或碎石, 使沟槽能同时发挥盲沟作用。在设计和施工环节应注意对沟槽的布置要考虑充分发挥地形环境中的自然坡度的排水作用;填土沉降要注意坡度的变化, 避免来自四周挖方部位的地表水、渗透水浸入填土;沟槽的间隔可尽量密集以增强排水能力。沟槽尺寸一般取宽0.5m, 深0.5m～1.0m。纵向盲沟通常沿道路纵向或中央纵向开挖, 横向盲沟按间距10m～15m布置。沟槽内埋设多孔排水管时, 须用优质反滤层保护。

2.3 置换填土法

置换法是道路工程中常用的简单方法, 采用人工或机械挖除公路路堤下湿软土, 重新换填强度较大的砂、碎 (砾) 石、灰土或素土等优质土的替换填土法, 置换完毕再分层填筑碾压成型, 以确保填土稳定和减少沉降量。置换施工方法分人工挖掘置换和借填土自重或用爆炸法将软弱土挤出的强制置换两种方法。能在短时间内达到所要求的目的。置换材料应采用即使受到水浸也不致降低承载力的粗粒土。

2.4 敷垫材料法

对于软土地基上层不均匀可能发生局部不均匀沉降和侧向变位, 可利用所敷垫材料的抗剪和拉抗力来增强施工机械的通行。敷垫材料主要采用有化纤无纺布、土工布、玻璃纤维格栅等。在设计和施工环节敷垫材料的选择还应考虑地基表层强度, 施工机械重量, 以及填土荷载大小和宽度等因素。对施工机械通过的区域, 造成局部地段产生较大的拉压力的, 应注意特别的加强。敷垫材料四周应超过填土边缘, 端部卷入填土内, 上面用填土压紧。

2.5 添加剂法

适用于地表层为粘性土的情况。添加剂法是通过在表层粘性土内渗入添加剂来改善地基的压缩性能和强度特性, 保证施工机械行驶的方法。添加剂法还有助于提高填土的稳定性及固结的效果。添加剂常采用生石灰, 熟石灰和水泥等材料。通过现场拌和或厂拌, 除了降低土壤含水量、产生团粒效果外, 对被固结的土随着时间的推移会发生化学性固结, 使粘土成分发生质的变化, 从而形成稳定的土体。在设计和施工环节, 应注意对生石灰消解温度和程度进行判断, 待生石灰消解完毕, 体积膨胀结束进行碾压。添加材料的配比设计需根据所处理的土质和施工方法而定。较为常用的添加剂为改良土、石灰土、水泥稳定土等, 改良土造价低、施工方便, 是利用现场地基土掺石灰 (一般含灰6%) ;造价较前者稍高的是石灰土, 是用黄土掺石灰 (一般含灰10%～12%) ;造价较高的是水泥稳定土, 是用黄土掺水泥 (一般含水泥3%～5%) 。在雨天工期较短情况下, 不需太长的养生时间, 就可使地基固化板结达到施工要求的强度。

2.6 加载法

加载法是为了预先促进软土地基沉降, 增加地基强度, 以防止设置在填土上或邻接填土的路面和构造物或者埋入填土内的构造物发生有害沉降而导致破坏。常用加载方法包括填土加载法、降低地下水法和大气压加载法。填土加载法受地基适应性的限制, 且工程费用大。由于沉降-时间关系一般是难以预测的, 所以在施工时应进行全面的动态观测, 随时注意防止地基的破坏, 根据所获得的观测资料, 确定卸载后的残余沉降量和卸荷时间。降低地下水法包括通过井点, 竖井等的降低地下水的方法, 适用于上部、中间部位有砂层分布的地基, 其特点是与软土层深度无关, 能够降低水位的最大值约5.5m～6.0m左右。大气压加载法是在地表面铺砂, 覆盖不透水膜使之形成真空, 依靠大气压力加载来促进固结的方法。