公路软土地基处理施工技术及质量控制措施

发表时间:2020/7/15   来源:《建筑实践》2020年2月6期   作者:田涛 程文刚 王传生 李生武 周志球
[导读] 本文介绍了目前公路软基施工中常用的处理方法

         摘要: 本文介绍了目前公路软基施工中常用的处理方法:袋装砂井、塑料排水板、爆破排淤、抛石挤淤以及粉喷桩,还介绍了目前在施工中应用的处理软土地基的几种新工艺:高压水切割清淤、薄层轮加填筑路堤、高强度振动压实、土工布施加预应力铺设、回填过渡层。为今后在公路建设中更好地做好软土地基处理提供了一些可靠的参考方法。
         关键词:  软土地基  施工技术  处理措施  新工艺
引言
         软土路基的处理成我国目前公路路基施工的一个重难点,软土路基一旦处理不好,将严重影响到公路的建设质量以及通车后的行车安全。软土的特征因地形、地质生成条件和环境的不同,在分布面积、深度、成层厚度等方面都有明显的差异,土质复杂多样。因此在对软土地区进行勘察时,要求地勘单位对其工程地质特性作深入调查研究作出正确评价。在设计时应按土质特性,因地制宜,因材制宜,优选方案,作出最优处理方案。
1  软土地基常用处理方法
1.1  排水固结处理软基
         公路软基的处理要综合考虑经济适用、稳妥可行、利于环保、施工简便的处理方法。首选是排水固结法,原理是通过在软土地基设置竖向排水体,增加孔隙水的排出途径。土体孔隙中的水被排出后,孔隙体积逐渐减小,地基发生固结变形,改善了原有地基的承载条件,地基土的承载力逐渐增长。一般采用袋装砂井和塑料排水板配合砂垫层来达到上述目的。
1.2  袋装砂井
         袋装砂井是用聚丙烯、聚乙烯等长链聚合物编织袋灌满砂子的砂袋置于软土中作为竖向排水体的一种软基加固处理技术。袋装砂井施工一般采用导管式振动打设机械,行进方式通常有轨道门架式、步履臂架式、吊机导架式等。施工顺序包括设备就位、整理桩尖、振动沉管、将砂袋放入导管、管内灌水、振动拔管等工序,袋装砂井的直径一般采用7-12cm。
         软土路基进行袋装砂井处理时,施工必须确保砂井的间距、深度符合设计要求。袋装砂井的密实度和顶面砂垫层的厚度应满足设计要求,特别要注意砂井地段路基两侧的排水问题,严防袋装砂井地段泡在水中。
1.3  塑料排水板
         塑料排水板,是利用插板机将塑料排水板插入软土地基,在上部预压荷载作用下,土基中孔隙水由塑料排水板排到上部砂层或排水管中,加固处理软土地基的一种处理方法,具有排水固结效果好、质量稳定、施工快、成本低等优点。
         塑料排水板一般是由芯板和滤膜共同组成板体,芯板是由聚乙烯或聚丙烯加工而成的多孔管道,抗拉强度不小于250N/cm,并有足够柔性和抗腐性,标准型塑料排水板尺寸为宽100mm,厚3~4.5mm 。而滤膜一般是由涤纶无纺布制成,具有隔离土粒渗透能力,有效孔径0.07~0.12mm。
         插板时,将排水板经导管上部滚轮,穿过预制靴头固定架至下端出口与桩靴相连;开动插板机,导管顶住桩靴将排水板插入设计深度;抽出导管,排水板便留在土中,然后剪断,即完成一根排水板的插设。
1.4  抛石挤淤
         抛石挤淤法是在路基底部从中部向两侧抛投一定数量的片石,将淤泥挤出路基低范部围,以提高路基强度。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。抛石应采用不易风化的石块,尺寸一般不宜少于0.12m当石块来源困难时,允许含有20%以下的较小片石。
         软土下卧层平坦时,抛填应自中部向两侧逐渐进行,若软土下卧层的横坡陡于1:10时,抛填应自高的一侧向低的一侧扩展,并在低的一侧多抛填一些。片石抛出淤泥露出后,应用较小石块填塞垫平孔隙,再用重型机械反复碾压挤密,然后在其上铺0.15m 厚碎石及0.15m 厚砂层反滤层,再填路基土方。


1.5  粉喷桩
         粉喷桩具有造价低、施工方便、速度快、无振动等优点,而且施工时无地面隆起,不会对邻近建筑物产生不良影响,尤其对埋有深厚淤泥层的软基土,具有独特的优越性。粉喷桩施工时,为保证质量应严格控制固化剂用量、桩长、施工工艺和速度。通常采用两次搅拌施工工艺,即对准桩位,桩头下沉预搅拌→达到设计标高后喷粉搅拌→边提升边喷粉,边搅拌至地面,停止喷粉→重复搅拌至设计深度→重复搅拌提升至原地面→移位至下根桩位。在粉喷桩施工时应严格控制喷粉时间和停粉时间,每根桩开钻后应连续作业,不得中断喷粉,以确保成桩的连续性。粉喷桩的质量检验应在粉喷成桩28d后进行,目前粉喷桩的成桩质量检验方法有:静载荷试验、N10轻便触探试验、N63.5标准贯入试验、弹性波动测试及桩身抽芯检查等。
1.6  爆破排淤
         将炸药放在软土或泥沼中,通过爆破时产生的张力,来排除淤泥或泥沼,然后回填强度较高的渗水性砂砾或砾石。爆破排淤法一般情况下在淤泥(泥炭)层较厚,稠度大,路堤较高,且工期比较紧迫时采用。具有施工方法简单、换填深度大、处理效果可靠、施工进度快、工期短、适用性好的优点。
         爆破排淤分为两种,一种方法是先在原地面上填筑低于极限高度的路堤,再在基底下爆破,适用于稠度较大的软土或泥沼。另一种方法是先爆后填,适用于稠度小,回淤较慢的软土。
2  软土地基处理中的新技术
2.1  高压水切割清淤
         这里所谓淤泥是专指水渠、水塘河道中的底部大都约有厚30~60 cm 的浮泥。它由大量草根、树叶类腐植质、鱼虾粪便等有机质与粘土混杂形成的胶体状物质。高压水切割清淤法是用高压喷射水枪沿水平方向切刮浮泥,并将其溶于水流中形成泥浆,再用泥浆泵送到适宜堆放低洼的地方。这样所切割的土面,经晾晒1~2天表面含水量降低后,即可进行回填土方施工。此法施工方便、效率高、质量可靠、设备简单、故易于推广使用。
2.2  薄层轮加填筑路堤
         为了要保证安全、稳定,对高路堤通常采用分级填筑,软土路堤施工一般按极限高度作为首级加载,再按平均固结度为0.4~0.6之间确定预压时间和相应下一级填土高度。在实际施工中,充分利用每一薄层加载地基土的强度增长,采用增加荷载次数、减少每层荷载(即辗压厚度约为0.3~0.4m)的办法——即所用薄层轮加填筑法是充分利用地基强度增长,缩短加荷时间可以达到安全快速施工,并可充分利用施工机具,所以是一种经济合理的科学施工方法。
2.3  高强度振动压实
         采用高强度振动压实机械压实软基,效率高,可加快施工进度,由于一次填土较厚对上表面平整要求不高,一般情况可不用平地机,可直接用推土机整平,因此用推土机,强振动碾,大型运载汽车等即可组成一套效率高、效果好、组合简单、易于操作管理、机动灵活的填方机械。
2.4  土工布施加预应力铺设
         采用土工布加强路堤刚度,提高路基稳定性,并在软土基上隔垫,使应力分散、荷载均匀,避免局部破坏,对地下水防治相当有利;也可以用土工布摊铺在软土底层,并折向沿边坡作防护,在路基自重作用下受拉力产生抗滑力矩,这样既提高基底刚度,也使边坡受到维护,有利于排水和因地基应力再分配从而增加路基的稳定性。
2.5 回填过渡层
         过渡层实际为持力层,是在清淤后回填约厚1.0 m厚砂性土层,起着应力扩散作用,以便施工机械进入现场作业,因为此砂性土经辗压后有较高强度和稳定性,考虑到软土路基的沉降和横向排水,过渡层的横向坡度应大于2.5%。在过渡层上再加上砂垫层即可起着排水作用,若不设过渡层,砂垫层部分会陷入地面以下,其效果会大幅减弱。
3 结语
         公路软基处理技术对于我国公路的发展有着不可忽视的影响,一旦处理不得当不仅会给国家造成经济损失,也严重的威胁着通车后的行车安全。在设计与施工过程中,应充分利用土体固结速度的特点,采用合理的处理措施,以期取得经济、快速、有效、安全的结果,更好地服务于交通运输领域。
参考文献:
[1] 孙宏亮.公路软土地基的治理途径与方法[J].黑龙江科技信息,2009(06):99-100
[2] 焦斌.王东方.浅谈公路软基处理方法及其适用范围[J].科技信息(科学教研),2007(26):16-17
[3] 刘剑平.浅谈公路软基处理方法[J].今日科苑,2007(22):7-8
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