随着国民经济的飞速发展,国家和地方公路工程建设投资的不断增加,公路的建设速度也不断地加快。在公路施工中,难免要遇到各种不良的地质情况,软土地基就是常见的不良地质状况之一。下面对软土路基的特点及处理方法作一介绍。

1 软土地基的性质和特点

1.1 软土的概念

所谓软土,就是强度低、压缩性高的软弱土层。以孔隙比和有机质含量为主,结合其他指标,可将软土划分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭5种类型。通常把淤泥、淤泥质土、软粘性土总称软土,把有机质含量很高的泥炭、泥炭质土总称泥沼。

路基软基处理施工方案有哪些(路基施工中软基处理常用的几种方法)(1)

1.2 软土的分布

软土广泛分布于滨海平原、河口、三角洲、 湖盆地周围及山涧谷地。

1.3 软土的分类

按成因来分,软土大致可分为海洋沿岸沉积、内陆湖盆地沉积两大类。

1.4 软土的物理力学性质

软土的物理力学性质是: ① 天然含水量高、孔隙比大; ② 透水性差; ③ 压缩性高; ④ 抗剪强度低; ⑤ 具有触变性; ⑥ 流变性高。

1.5 软土地基特点

表面常有可塑硬壳,下部有流动性的淤泥,呈软塑或流塑状,沉积厚度较深,具有压缩性高而透水性差和强度低的特点。

2 公路路基下软土地基的处理方法

2.1 经过水塘、水库地段的处理方法

( 1 ) 当路堤经过农业蓄水塘( 因农业生产需要而不能将水放掉或面积较大不易抽干的水库,且塘底表面无硬壳) 时,应采用抛石挤淤的方法,即强迫将淤泥挤走,路基底部换用强度较高、不易风化的片石。要求片石强度不小于30 MPa,直径小于30cm 。施工要点是: 当路基从池塘( 水库) 中间穿过时,采取从路基断面中 间向两侧抛石,标高比塘埂( 最低处) 略高( 一般高出30 cm ) 。抛填宽度比普通路基加宽1 m~ 2 m ,抛填出水面后,需用15t~ 18t的重型压路机( 震动碾更好) 反复辗压至抛石顶面无明显下降时为止,然后顶面铺设碎石反滤层10 cm~ 20 cm ,其上填筑普通土即可。

( 2 ) 当路基从池塘边通过,路堤断面一侧基本靠近岸上时,应采取由岸边向塘中抛填,以便将淤泥挤走,其他工序同上。

2.2 经过软土盆地时的加固处理方法

当路基经过已干涸的软土盆地时,其加固处理的方法较多。下面分别作一介绍。

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2.2.1 换填土法

当路基下的软土地基厚度较薄( 一般小于3 m ) 时,挖除软土,用强度较高的粘性土、砂砾土或碎石、卵石土换填,分层碾压密实即可。在有渗水土( 砂类碎石或卵石) 的条件下,可优先考虑。其特点是方法简单、直观、后期沉降小,但需要有弃土场,弃土方量较大。

2.2.2 爆破排淤法

当软土厚度小于5 m 时,工期紧张,路基又处在废弃荒地时,可用爆破排淤法,将软土扬弃。但此种方法不常用。

2.2.3 反压护道法

反压护道是在路堤两侧填筑一定高度和宽度的护道,运用力学平衡原理,平衡路堤自重作用而产生的滑动力矩,以提高路基的稳定性。其优点是不需要控制填土速率,施工简便,缺点是土方量较大。其高度为一般路堤高度的1/3~ 1/2,宽度大于2.0 m 后期路堤沉降较大。此法为常用处理软土的方法。护道有单级护道与多 级护道之分,以单级护道最为普及。

2.2.4 砂垫层法

在路堤底部的原地面上铺设一层较厚的砂垫层,一般厚度为0.5 m~ 0.8 m ,砂质为中粗砂,含泥量不大于5% ,除尽植物杂质,并在填筑时适当加水,分层压实,使软土在路堤填筑时逐渐增加荷重的作用下加速排水固结,从而达到提高地基应力的目的。其优点是施工简易、占地面积小,缺点是要求施工工期不甚紧张,施工过程中要控制填土速率, 附近有丰富的砂源,软土强度相对较高且表面无渗透性能差的硬壳;两侧平坦,排水状况较好。 此种方法亦常用,一般与土工布或土工格栅结合使用。

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2.2.5 砂井、袋装砂井及石灰桩法

砂井是在软土地段地面以下做成的按一定规格排列的圆形砂柱,砂柱直径一般为20cm~ 30cm,深度不大于8 m,井距按8~ 10 倍的井径尺寸梅花桩布置。 袋装砂井是将砂事先灌入以聚丙稀编织布缝成的直径为 7 cm 左右,长度 5 m~ 10 m 的袋中,然后埋入软土中, 以保持砂井的连续性。其目 的是使地基在填土荷定的作用 下,加速软土的排水固结, 提高强度,同时因砂井( 或袋装砂井) 对路基有一定的支承作用,从而也提高了地基的承载力 。其优点是少占农田 、 减小填土工程量、后期沉降量减小( 由于砂井深入地基深处,加速了排水固结速度) 。 缺点是要求填料为粗砂,并需要控制 施工速率,在工期不紧的工程中 应用,施工机械设备较多 。适用于软土层较厚、路堤填土高的路段,或软土底部有透水层的路段。施工方法是:采用砂井时,以设计砂井的长度定,当砂井设计较短时,可以由人工打入钢管,成孔后立即灌入粗砂,并边填边捣实,直至地面;当砂井设计较长时,可用履带吊机或带滚动的支架上加压重( 或用 穿心锤) 和提拔设备插打钢管成孔。钢管底部带有活瓣桩尖,当钢管插打到标高后,边拔管边从管内灌入粗砂,直到地面。在有水源的条件下亦可采用高压射水成孔方法施工。而当采用袋装砂井时,则需要用履带吊机或能走行的自 制吊架配上小型震动锤将钢套管打入地层中 ( 带桩头) ,装砂袋从套管中 放入地基、 拨出套管,则砂袋便留 在软土中,砂袋上端留有 30 cm 左右余长,以便埋入地基表面铺设的砂垫层中,利 于排水,砂垫层厚度一般为 0.5 m~ 0.8 m,在软土地基沉降的过程中能使砂垫层始终露出原地面,保证地下水通过砂井及砂垫层顺利排出,加快软土排水固结,提高地基应力 。石灰桩的施工方法同砂井,只是打好孔后立即在孔内混入粗砂与生石灰块的混合物,达到吸干水分,加快固结,提高土层承载力,稳定地层的目的。

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2.2.6 塑料排水板法

将带状的塑料板由专用插板机插入地基中 ,然后路基填土加 荷时,使地下孔隙水经塑料板芯从沟槽排出 , 从而加 速固结,提高地基承载力,实质上是以塑料排水取代砂井。其结构由塑料芯板( 聚乙烯或聚氯乙烯) 和外包滤膜( 涤纶或合成纤维无纺布)组成, 这种方法施工速度快、质量稳定 经济省力,施工时对地基的扰动小,透水性较好。此法已渐渐得到大范围推广及使用。

2.2.7 土工合成材料加固法

随着我国的化纤及塑料工业的迅速发展,高强度的土工合成材料也逐渐用于公路路堤的软土地基加固处理。它是横向铺设在路堤底部( 地基表面) 的砂垫层中,能承受较大的拉力,使地基在外荷载作用下不致向两旁隆起,达到稳定路基的目的。加固地基的土工合成材料主要有土工布和土工格栅。土工布分为编织土工布和无纺土工布,编织土工布一般以聚乙烯、 聚氯乙烯和聚丙烯为原料的编丝布。具有重量轻、强度高、延伸率少、价格低、渗透性强、整体性好等特点。而无纺布则是以绦纶、丙纶聚酯为原料的纤维,采用 粘合剂高压粘合而成,具有耐久性好、渗透性强、强度高、整体性好等特点。土工格栅是以高强度聚乙烯、聚丙烯塑料聚合物经热加工并拉伸成网 格状的土工材料,有单向和双向两种格栅,同样具备了 强度高、施工简便等特点。一般以单向格栅加固较多,特殊地方采用双向 格栅( 因双向 格栅价格较高) 。其功能就是通过土工布或土工格栅自身的抗拉力产生稳定力矩,使地基整体受力均匀,从而达到加固地基的目的。

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施工方法: 清除原地面的杂物,铺设一层 15 cm~ 20 cm 的砂垫层,找平地面,履带推土机初步碾压,根据路基的设计宽度铺设土工布或土工格栅,将其人工拉紧崩直,然后用 竹钉 ( 20 cm长) 由 中间向两侧将其固定在地面上,再依次铺设第二层砂垫层( 厚度约 25 cm ) 后,继续第二层土工布或土工格栅的铺设施工。第一层与第二层土工布 ( 或土工格栅) 应错开覆盖搭接 0.5 m 以上。

2.2.8 综合加固措施

以上是处理软土地基常用的几种方法,我们要根据所处的环境及条件选择最适宜的方法来处理软土地基,才会达到理想的效果。为了使软土路基能够得到更好的处理,并如何使其达到固结较快的效果较佳。常常将上述几种方法结合起来使用,如砂井( 或袋装砂井或塑料排水板) 与反压护道并用;砂井( 或袋装砂井或塑料排水板) 与土工合成材料并用;砂垫层与反压护道并用;甚至将砂井( 或袋装砂井或塑料排水板) 与土工合成材料、压 护道三者同时使用进行地基加固,确保公路路堤的稳定性。

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