浅析公路施工中软土地基的处理

谢俊东 叶建冬

摘要:由于公路地质形成的特殊性,沿线路基下经常存在深厚的软土层,在该软土地基上修建道路时,有可能因地基沉降或差异沉降过大而影响道路的正常使用功能。文章从软土的工程特性出发,结合工程案例分析了软土地基的特点,研究了软土地基的固结、流变特性以及路基沉降的一般规律。

关键词:公路施工;软土地基;路基沉降;软基处理

中图分类号:U416文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)22-0137-02

随着高等级公路建设的飞速发展,设计速度的提高,对线形指标的选用也随之提高,从而不可避免地带来公路路基穿过软土地区的情况。在软土地基上建造建筑物或是进行路基施工,都要求对软土地基进行处理。其处理的目的主要是改善地基土的工程性质,达到满足建筑物对地基稳定和变形的要求,包括改善地基土的变形特性和渗透性,提高其抗剪强度和抗液化能力,消除其他不利的影响。

一、软土地基处理

软土路基处理方法较多,分类也各有不同,常用的处理方法主要有:

(一)强夯法

强夯法又名动力固结法或动力压实法。这种方法是反复将重锤(一般为10～40t)提到高处使其自由落下(一般落距为10～40m)夯击地基,从而使地基的强度提高、压缩性得到降低的方法。开始时仅用于处理砂土和碎石地基,后来由于施工方法的改进和排水条件的改善,逐步应用到了细粒土地基。强夯法由于具有加固效果好、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、施工期短、节约材料、施工文明和施工费用低等优点,很快就传播到世界各地。

我国在70年代后期开始引进此项技术,并分别在天津、河北、山西等地进行了试验研究,取得了较好的效果,后来很快在全国各地推广开来。80年代中期,我国采用强夯法处理填海地基获得成功,并在沿海地区进行了推广应用,取得了较好的经济效益和社会效益。

强夯法同其他软土地基处理技术一样,也有其一定的适用范围和特殊要求。从国内外工程实践经验看,强夯法加固软土地基的一个关键性问题就是土的粒径、土层特性及其含水量。

一般认为强夯法目前除了对厚层淤泥质和淤泥不适用外,对某些类型的软土强夯效果还是比较好的。从土的性质分析,软土强夯效果决定于地基土的含水量、粒径级配及孔隙比的大小。此外,软土的土层性质也很重要。采用强夯法处理软土地基,其加固效果决定于地基土的渗透性,所以必须创造排水通道。

(二)表层处理法

表层排水法:表层排水法是在路基填筑前,在地面开挖水沟,以排除地表水,同时降低地基表层的含水量,确保施工机械的作业条件,为了使开挖水沟在施工中发挥盲沟作用,常用透水性良好的砂砾回填。

砂垫层法:砂垫层法是在软土地基顶面铺设厚度为0.6～1.0m的砂垫层(具体厚度视路堤高度、软土层厚度及压缩性而定,太厚施工困难,太薄效果差)作为软土层固结所需要的上部排水层,以加速沉降的发展,缩短固结过程的方法。

(三)抛石挤淤

即在路基底部抛投一定数量的片石,将淤泥挤出基底范围,以提高地基的强度。这种方法施工简单、迅速、方便。主要适用于常年积水的洼地,排水困难,泥炭呈流动状态,厚度较薄,表层无硬壳,片石能沉达底部的泥沼或厚度为3～4m的软土。

二、案例分析

(一)工程概况

某公路工程为一级公路,路基宽度为22.5m,全长11.834km,双向四车道,计算行车速度100km/h,荷载等级为汽车-超20级,挂车-120。

地貌路线所经地段地势低洼平缓,大部分为池塘,属滨海冲积平原。本区为暖温带半湿润季风气候区,主要特征为一年四季分明,冬冷夏热温差大。

地下水为第四系孔隙潜水,主要靠地表水补给。水位埋深较浅,地下水及地表水对混凝土具有结晶类及结晶分解复合类强腐蚀。

(二)公路软基处理施工工艺

对于淤泥层厚度较小的路段:施工准备→测量放样→排水→清淤→铺筑第一层土工格栅→山皮土填筑→铺筑第二层土工格栅→填筑第一层改良土→铺筑第三层土工格栅→填筑第二层改良土。

对于盐池,池中淤泥较厚,且水位较高路段:施工准备→测量放样→抛石挤淤→碾压→铺筑土工格栅→填改良土→碾压→检查验收

(三)公路软基处理施工组织设计

因本施工路段经过水塘地段,我部拟按设计要求采用排水、清淤、片石填筑、换填改良土、铺设经编土工格栅等方法进行软土路基处理工作。

1.排水清淤。积水较少地段直接采取抽水措施将积水抽排干净,待水抽干后,用挖掘机配合湿地推土机清除底部淤泥,清至出现原状土为止。淤泥清除后放至指定地点,清淤经监理工程师验收后,按设计规定材料进行回填。

清淤完成后及时恢复中线,用白灰弹出片石填筑的内外边线,经监理工程师同意后,方可进行片石填筑。

2.片石填筑。材料:片石抗压强度不应低于30MPa,片石中部厚度不应小于15cm。

试验段:正式施工前,在现场选取200m路段作为试验段先行施工,以检验施工方法及工艺流程、施工机械的配置组合、石料回填时机及厚度、碾压遍数等技术指标。施工完毕报监理批准后,再依照试验段经验展开大面积施工。

片石填筑的方法:填筑前先测量,用白灰弹出内外边线,在施工中严格控制碎石嵌挤的施工厚度和平整度,采用震动压路机和三轮压路机碾压,确保压实度。(1)片石用自卸汽车运至施工地点。采用推土机推平,平地机精平,确保厚度和平整度,采用震动压路机和三轮压路机碾压,确保压实度。片石填宽要超出设计宽度30cm以上,为下步工序做好准备;(2)分层填筑时,按水平分层,先低后高,根据现场情况先中央后两侧式卸料,并用推土机推平,碾压层厚度控制在50cm;(3)片石顶部在碾压时应采用碎石屑等细料进行找平然后以50T以上(激振力+自重)的重型压路机进行碾压,至轮迹小于8mm为止,其上填筑路基土。片石弯沉检验待改良土第一步完成后进行;(4)片石填筑后及时进行削坡(改良土及石灰土填筑完毕后也及时削坡)。

3.换填改良土。改良土拟采用集中场拌,用稳定土拌和机拌和。

材料:石灰;土;改良土检测。强度试验。

正式施工前,在现场选取200m路段作为试验段先行施工,以检验施工方法及工艺流程、施工机械的配置组合、上料方法及数量控制、松铺系数等技术指标。施工完毕报监理批准后,再依照试验段经验展开大面积施工。

路基填筑时原则上采用分层摊铺(但可考虑经监理批准的其他方法)、压实,如含水量过大,采用翻晒法,再用推土机粗平、平地机细平;含水量过小,则应先加水闷土,再运输、摊铺、找平。总之使其达到最佳含水量±2%以内的要求,再碾压成活。

摊铺时超过每层路堤的设计宽度30cm,压实宽度不小于设计宽度,压实厚度按规范要求控制在:90区20±2cm,93区20±2cm,95区20±1cm的范围内,连接构造物路堤处加强碾压。

(四)公路软基处理监测技术

软土地基路堤设计与施工所需要的一些重要参数及测试方法如下:

1.地表和土体的竖向位移。地表的竖向位移采用沉降板观测,对于成层软土应采用分层沉降标进行土体竖向变形观测。

2.土的侧向位移。地表的侧向位移可用设在坡角的边桩进行观测,上体内部的侧向位移观测应采用测斜仪。土体侧向变形是控制路堤填筑速率的重要参数。

(五)公路软基处理质检

在设计中虽然采用了合理的地基处理方案,但由于施工管理不善,造成地基处理失败或未达到预期效果的工程也不少见,因此,软基处理施工必须确保施工质量,科学地做好施工组织设计,加强工地技术管理,严格按照有关操作规程实施,认真做好工程质量检查和验收工作。

三、结语

软土地基的处理质量直接影响到路基的基础承载力,也是保证道路建成后安全、高效运营的关键。软基处理在道路工程中比较常见,软基处理方法也很多,并且对其它的软基处理方法在理论上也做了一定的学习,为将来的施工实践打下了坚实的理论基础。

参考文献

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