城市道路软基处理的应用认识
2016-12-14赵宇
赵宇
摘要:河道变迁区域土质松软,含水量大,压缩性高,具有触变性,强度低,在此地基上修筑高等级道路易产生严重的路基病害,影响道路的正常使用,需要采取加固处治措施。通过阐述城市道路软基处理的一般方法,分析在河道变迁范围修建市政道路时软基处理的特点,最后通过工程实例分析新型市政道路软基处理方法及处理效果。
关健词:城市道路;软弱地基;软基处理\
1前言
随着城市规模的逐渐扩大及城市建设的高速发展,城市道路建设进行得如火如茶。在软基路段建设市政道路,面临市政道路软基处理的问题。道路软基处理的好坏,直接影响到路基的稳定性、整体工程的营运质量及工程的经济性。软基经过处理后,在荷载作用下,要确保地基的稳定性。
河道变迁区域自上而下发育的土层有粉性土、粘性土和砂性土;由于土层形成时代较晚,多数欠固结,而且地下水位高,造成了大部分土层含水量高,压缩性大,承载力低,具有触变性,抗剪强度不高;软弱地基中的土大部分属于含水量大、施工压实困难的过湿土,修筑在其上的高等级公路由于地基强度低,压缩性高,地基的承载力和路基的稳定性往往不能满足工程要求,需要采取处治措施加固稳定路基[3]。
2处理办法
目前国内市政道路的软基处理基本上借用高速公路的软基处理方法,常用的处理方法主要有换填法、灌浆法、排水固结法、强夯法、深层搅拌法、粉煤灰碎石桩、加筋法等。
(1)换填法
换填法就是将路基一定深度范围的软弱土层,换填强度较高的土、砂、石等材料,并经压实做成压缩性低、承载力高的垫层。
(2)灌浆法
这种加固方法利用液压、气压、或电化学原理,通过注浆管将浆液均匀注入地层中,浆液挤走土颗粒中的水分和空气,经人工控制一定时间后,浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的整体。
(3)排水固结法
排水固结法是对天然地基或先在地基中设置砂井等竖向排水体,然后利用建筑物(路堤)本身的重量逐渐分级加载,或在建造建筑物之前对场地进行加载预压,使土体中的空隙水排除,逐渐固结,地基发生沉降,同时地基强度逐渐提高的地基加固处治办法[4]。
(4)强夯法
强夯是将重锤(10t以上)从高处(10 m以上)自由落下,反复多次夯击土体,迫使一定范围内的土体压密,以提高地基土的承载力,减少沉降。一般适用于非饱和、粗颗粒含量较高的土质,对于饱和度较高的粘性土,一般来说处理效果不显著,尤其淤泥和淤泥质土地基,处理效果更差。
(5)深层搅拌法
深层搅拌法是用水泥或其他材料作为固化剂的主剂,通过深层搅拌机械将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应,形成具有一定强度的加固体。
(6)粉煤灰碎石桩
粉煤灰碎石桩(CFG)法,是利用工业废料(粉煤灰)与碎石(或砂、石屑)掺入适量水泥形成的胶凝体。它具有一定的强度、良好的和易性、流动性及容易灌注等特点,粉煤灰碎石桩与周围土体形成低标号混凝土桩复合地基。
(7)加筋法
在软土地基上沿水平方向铺设一层或多层的加筋材料,并与填料组成一定厚度的加筋垫层,可以提高地基的承载力,均化地基应力,减少地基的不均匀沉降。
3实例分析
拟建工程位于郑汴产业带官渡组团,规划道路红线宽度60米,为城市主干道。工程全长2074.56米,包含有多种市政公用管线。地貌单元属黄河泛滥冲洪积平原。
本工程场地沿线6米深度范围内的地层由三个工程地质单元组成,由上至下分别描述。
1)、耕植土:主要成份为粉土,厚度0.5米,耕植土含有少量植物根系;
2)、粉土(低液限粘土),黄褐色或褐黄色,稍密,稍湿—很湿,局部含砂量较多,摇震反应迅速,层顶埋深0.5米,本层土仅局部揭穿,绝大部分钻孔未揭穿,最大揭露厚度5.1米,最大揭露深度6.0米;
2-1)、粉质粘土(低液限粘土),黄褐色或浅灰褐色,局部为棕黄色,软塑-可塑,摇震反应无,稍有光泽,干强度中等,韧性中等,本层呈薄层透镜体分布于(2)层土中,且分布不均匀,平均厚度约0.33米;
3)、粉砂(粉砂),褐黄色,砂质较纯,局部为细砂,湿—饱和,稍密,主要成份为石英和长石,层顶埋深1.5—4.0米,本层土此次勘察揭露而未揭穿,最大揭露厚度2.5米,最大揭露深度5.0米;
本工程场地沿线地下水为潜水,属第四系松散岩类孔隙水,地下水来源主要为大气降水,排泄以开采和蒸发为主。勘察时,本工程沿线地下水埋深为2.0—4.3米,水位标高76.80—79.17米。地下水年变幅为1.0米。
在路床开挖后,压实土基过程中,出现了“橡皮土”,不能压实。遂对土基进行处理。现场采土样测土基含水率,含水率很高,结合地勘报告此范围地下水埋深较浅,仅在道路结构层下1米范围内。
排水固结时间长,因此工期也较长。强夯法虽有较多成功的应用经验,但至今尚未形成一套设计计算方法,处理效果与置换所夯填的材料有关,对差异沉降的控制较差[2]。深层搅拌法和粉煤灰碎石桩适用于高饱和深厚软土、工期要求紧迫、路堤荷载较大且工后沉降控制较严的工程,能迅速增加地基承载力,减小沉降,但造价较高。加筋法可以有效地减小路基的工后沉降,抑制地下管线的变形,但加筋法与换填法相比较造价要高。换填法是最常用的软基处理方法之一,在地区市政道路工程中应用最多,施工简单,造价较低。本工程软土层较薄,并且分布不均,综合考虑了工期紧张、造价合理以及施工工艺,建设单位选择了造价相对便宜的换填法进行地基处理。
由于胶泥夹层的存在使得其上部存在一部分自由水,而胶泥层下部距离地下水位线非常近,胶泥层上部以及下部的土基含水率很高,只有将胶泥层换填,路基才能压实,这就要求换填的材料应该具有一定的吸水性。同时也要将换填范围的地下水位降低。由于在建道路周围区域规划为商业用地,很快就进行大范围的开发,现状的农田全部消失,地表灌溉渗水可以不予考虑,并且周围的商业建筑的兴建,必导致地下水位下降。这样就能保证道路结构层范围内不会被水侵蚀,保证道路质量。
全段路基开挖至路槽底部,路基压实后的压实度及弯沉指标满足设计图纸要求后,可直接铺筑路面结构层。个别路段路基湿软,难以压实时,应采取如下措施处理:自路槽向下超挖,将影响路基压实的胶泥夹层清除干净,采取50cm片石+30cm砖渣+素土分层压实回填至路槽,最后铺筑路面结构层。
砖渣一般情况不多见,工程换填材料中使用砖渣,是由于城市的大规模扩建,进行大量的城中村、城边村的改造拆迁,大量的砖渣需要处理,所以砖渣来源能保证,并且砖渣有一定的吸水性。在选用砖渣时要求采用干燥、清洁、不含生活垃圾等有机质的砖渣。砖渣及素土材料要求和回填压实度等技术指标需满足规范要求;采用表面较为平整,不宜风化的Mu25片石,厚度≥15cm,粒径小于30cm者不得超过20%,卵形和薄片者不得采用,石屑、小石块填塞空隙[1]。
4结语
通过工程实例分析市政道路软基处理方法实测表明,该处理方法能提高地基的承载力,满足设计压实度及弯沉要求,因地制宜的选用建筑材料,大幅降低造价。在常规软基处理方法中,换填法相对施工简单、造价较低、施工质量有效控制。在工程实施过程中要综合考虑影响施工方案的多重因素,需要进一步改进设计,寻求更合理、经济的市政道路软基处理方案和施工方法,根据地质条件、工期、经济等方面的因素,采用不同的软基处理方案。
参考文献:
[1]公路路基设计规范 JTG D30-2015,北京:人民交通出版社,2015.4
[2]地基处理手册(第二版)编写委员会,地基处理手册(第二版)[M].中国建筑工业出版社,2000
[3]冯时和,加筋碎石在城市道路软土路基处理中的应用[tJ].交通标准化,2006.9
[4]何兆益,杨锡武 编,路基路面工程,重庆:重庆大学出版社,2001.9