淺談公路軟土路基處理

鄒海航

【摘要】介紹了軟土路基的共性,砂墊層、塑料排水板處理方案,對(duì)公路軟土路基施工具有借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】軟土地基;砂墊層;塑料排水板;處理措施

在軟土路基上修建公路,會(huì)遇到穩(wěn)定及變形等工程問題,必須對(duì)軟弱地基進(jìn)行特殊處理。在實(shí)際工作中若處理不當(dāng),極易造成路基的沉降過大,進(jìn)而使路堤失穩(wěn)、路面開裂及橋臺(tái)與路基的沉降不同而產(chǎn)生橋頭錯(cuò)臺(tái)等現(xiàn)象,導(dǎo)致公路破壞或不能正常使用。在設(shè)計(jì)及施工過程中,應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況,對(duì)其處理方法做出合理的選擇。

1概述

所謂軟土,從廣義上講,就是強(qiáng)度低、壓縮性高的軟弱土層,以孔隙比及有機(jī)質(zhì)含量為主,結(jié)合其他指標(biāo),可將軟土劃分為軟粘性土、淤泥質(zhì)土、淤泥、泥炭質(zhì)土及泥炭五種類型。通常把淤泥、淤泥質(zhì)土、軟粘性土稱為軟土,把有機(jī)質(zhì)含量很高的泥炭、泥炭質(zhì)土總稱為泥沼。

我國各地不同成因的軟土都具有近于相同的共性,主要表現(xiàn)為:

①天然含水量高,孔隙比大。含水量在34%~72%之間,孔隙比在1. 0~1.9之間,飽和度一般大于95%,液限一般為35%~60%。

②透水性差。大部分軟土的滲透系數(shù)為10 - 8～10 - 7cm/ s。

③壓縮性高。壓縮系數(shù)0.005～0.02,屬高壓縮性土。

④抗剪強(qiáng)度低。其快剪粘聚力在10kPa 左右,快剪內(nèi)摩擦力在0~5度之間。

⑤具有能變性。一旦受到擾動(dòng),土的強(qiáng)度明顯下降,甚至呈流動(dòng)狀態(tài)。

⑥流變性顯著。其長期抗剪強(qiáng)度只有一般抗剪強(qiáng)度的0.4~0.8倍。

2軟弱路基處理措施

軟基的處理方法多種多樣,不同的措施是有其針對(duì)性的,有時(shí)需要采用綜合治理。一般按固結(jié)法、加固法和構(gòu)造物法分類。固結(jié)方法之一是預(yù)壓法,包括靜力加載、真空加載、降水法、墊滲法等多種方法。目的在于減少工后沉降,提高地基固結(jié)度;固結(jié)方法之二便是排水法,此方法在具體施工中應(yīng)用較普遍。橫向排水如砂墊層,豎向排水如砂井、袋裝砂井等。加固法依據(jù)物理原理分為碾壓、加筋、換填、拋石擠淤、爆破擠淤、振動(dòng)夯等方法;依據(jù)化學(xué)原理分為粉噴樁等軟基處理方法。

軟弱地基處理時(shí)應(yīng)遵循以下原則:投資少、效益高、少占農(nóng)田和安全實(shí)用;密切結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)條件、材料供應(yīng)、施工力量和工期要求,因地制宜,達(dá)到技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理;積極采用新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu),提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低成本,縮短工期。

下面著重談?wù)勆皦|層及塑料排水板加固軟土的適用性。

2.1砂墊層

表層分布有軟土且其厚度小于3m 時(shí),可采用淺層處理,砂墊層是淺層處理最常用的方法。其主要目的在于(1)提高路基承載力;(2)減小沉降量;(3)加速軟土的排水固結(jié)過程;(4)分散土體所承受的應(yīng)力,增加土體的模量,減小不均勻沉降。由于砂的良好的水穩(wěn)性和隔水、防凍作用,可以就地取材,成本低廉,使得砂墊層成為處理軟路基的首選材料。又由于其粘性小、易于松散、壓實(shí)困難等特點(diǎn),因此需使用振動(dòng)法或灌水法才能使其密實(shí)。

砂墊層設(shè)置于路堤土與軟土地基之間,起到排水作用,從而保證填土在荷載作用下地基孔隙水的順利排出,既加快了地基的固結(jié),還可以保護(hù)路堤免受孔隙水浸泡。亞雪公路G015線至滑雪場段改擴(kuò)建工程中換填砂墊層處理軟土地基技術(shù)應(yīng)用非常廣泛。該段軟基最大處理深度為1.4m,砂墊層充分灑水,分層碾壓,每層不超過30cm。根據(jù)試驗(yàn)段結(jié)果可知,現(xiàn)場砂墊層的壓實(shí)度采用環(huán)刀法或灌砂法測定均達(dá)到90%以上,符合規(guī)范要求。根據(jù)試驗(yàn)資料表明,在砂(砂礫、碎石) 墊層之下設(shè)置一層相當(dāng)于路堤沉降量的土墊層,可以保證其上的砂(砂礫、碎石) 墊層不會(huì)沉降到地面標(biāo)高以下,使砂(砂礫、碎石) 墊層真正起到排水作用。

砂墊層多采用含泥量<50%的中粗砂,砂礫料的最大粒徑≤5cm,強(qiáng)度>4級(jí),厚度一般為0.6~1.0 m ,寬度比路堤底寬多0.5~1.0m。設(shè)置砂墊層要注意防止被細(xì)粒所污染而造成堵塞,在砂墊層上下設(shè)反濾層。

砂墊層適用于施工期限寬松、路堤高度為極限高度二倍以內(nèi)、砂源豐富、軟土地基表面無隔水層的情況。當(dāng)軟土層較薄或軟土底層又有透水層時(shí),效果會(huì)更好。

砂墊層處理可以縮短工期,能充分利用當(dāng)?shù)刭Y源,降低工程造價(jià)。另外,砂墊層作為橫向排水措施往往還與其它豎向排水措施配合使用。如與塑料排水板、袋裝砂井、砂井等加固措施配合設(shè)置。

2.2塑料排水板

塑料排水板是帶有孔道的板狀物體,插入土中形成豎向排水通道。其施工簡便、快捷,效果亦佳,在高等級(jí)公路建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。

塑料排水板的間距對(duì)排水固結(jié)效果影響很大。試驗(yàn)資料表明,在填土竣工時(shí),塑料排水板不同間距(間距分別為1.0m、1.5m、2.0m) 情況下的固結(jié)度不一樣,相差較多;但在預(yù)壓期達(dá)半年以上時(shí),固結(jié)度均能達(dá)到90%,此時(shí)工后沉降很小,能滿足設(shè)計(jì)要求。因此從節(jié)省經(jīng)費(fèi)的角度出發(fā),塑料排水板的間距可以放大到2.0m。所以,對(duì)于軟土層較厚的路基,在外荷載較大時(shí),采用塑料排水板是經(jīng)濟(jì)有效的。塑料排水板一般要求穿過淤泥層,其最大長度為15m。力學(xué)性質(zhì)差的路段應(yīng)在排水板頂面設(shè)厚0.5~1.2m 砂墊層,在砂墊層上鋪設(shè)1~4層土工布層,間距為50cm,以增加軟基的穩(wěn)定性,增加基底強(qiáng)度,分散土的集中應(yīng)力,減少路基基地不均勻沉降,減少變形,從而減小總沉降量,增強(qiáng)路基土體的整體穩(wěn)定性。

3結(jié)語

軟基處理對(duì)公路建設(shè)周期、造價(jià)及營運(yùn)質(zhì)量與安全均具有舉足輕重的影響,應(yīng)給予高度重視。在設(shè)計(jì)階段,應(yīng)選定具有代表性的典型路段做軟土處理試驗(yàn),為軟土路基設(shè)計(jì)方案的選定、施工填土速率的確定提供參考。在施工階段應(yīng)制定合理的施工組織計(jì)劃,盡早安排軟基路段的施工,為保證質(zhì)量和工期創(chuàng)造有利條件。實(shí)踐證明,對(duì)高含水量、高壓縮性的軟土而言,最經(jīng)濟(jì)合理的處理方法是排水固結(jié)法。同時(shí)在淺層處理的各種方案中采用土工織物有助于減少沉降量,且沉降較為均勻,是一種值得大力推廣的方法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馮守中 著,公路軟基處理新技術(shù),人民交通出版社,2008年9月

[2]文德云 主編,公路施工技術(shù),人民交通出版社,2003年6月