淺談道路軟土地基鋼筋混凝土板處理方法

2019-04-02 07:26:32

(國家能源神東煤炭集團公司設計院陜西榆林 719000)

一、道路工程軟土地基的概念

(一)軟土的概念。軟土是由天然含水量大、飽和度高、天然孔隙率大、壓縮性高、承載力能力低和粘粒粉土粒含量高的淤泥沉積物及少量腐殖質所組成的土。軟土按沉積環境分為以下四類：河海沉積、湖泊沉積、江灘沉積和沼澤沉積。

1.抗剪強度低。飽和軟粘土多屬近代水下細顆粒沉積土，孔隙比高，含水量大，因此它的抗剪強度很低。

2.透水性低。軟土透水性很低，豎直向的滲透系數KV約在1X(10-8_10-10)(m/s)之間，當有機質含量較高時，KV值更下降，因此軟土在荷載作用下，要達到較大的固結度，需要相當長的時間(甚至數年)，使得許多壓密加固方法都不能在短期奏效。

3.高壓縮性。軟土孔隙比大，具有高壓縮的特性，壓縮系數a1-2在0.5MPa-1_2.0MPa-1之間，部分軟土甚至更高，壓縮模量Es<4MPa，在其它物理性質指標相同情況下，軟土液限指數越大，壓縮性越高，這是因為土顆粒礦物成分對其壓縮性是有明顯影響的。

4.對結構破壞的敏感性。由于沉積環境的影響，一般軟土都是結構性沉積物，常具有絮凝狀結構。天然結構被破壞后的重塑土強度會有較大的降低。

由軟土的工程特性可知，當軟土地基受壓或受擠后，可能產生側向滑動或較大的沉降，從而導致路基的破壞，進而導致路面的破壞。

(一)砂墊層法。在軟土地基上鋪設厚度為0.5-1.2的砂層，稱為砂墊層。其作用有：(1)作為軟土層固結所需的上部排水層；(2)作為路堤內的底部排水層，以降低路堤內水位或降低路堤內濕度。(3)改善路堤和地基處理工程施工時的機械作業條件。

(二)換填法。用好土全部或部分換填軟土的方法，以達到保證路堤穩定和降低沉降量的目的。換填土主要有兩種施工方法：全部開挖和強制擠出。就是利用路堤填土的重力將軟土從路堤下向兩側或前方擠出。

(三)豎向排水。豎向排水法是在地基內設置豎向排水井，縮短排水距離，加速固結排水。豎向排水井的材料可用砂或預制芯板。

(四)擠密樁法。用沖擊或振動方法，將砂或碎石等粒料擠入軟土地基內，形成直徑較大的樁體，并同原地基一起形成復合地基。

鋼筋混凝土板，可以有效的增大荷載受力面積，減小軟土的單位荷載，從而提高路面的承載力。

上圖中，在基礎埋置深度為h(m)的軟土地基容許承載力〔σ〕可按下式計算：

〔σ〕=〔σ0〕+γ2(h-3)

式中：h——基礎埋置深度(m)。受水流沖刷處，由一般沖刷線算起。當h<3m時，取h=3m計。

γ2——基底以上土的容重(KN/m3),地下水位以下為浮重。

〔σ0〕——由下表確定。

軟土大多是飽和的，天然含水ω基本反映了土的孔隙比的大小，當飽和度Sr=1時，e=ωG/Sr=ωG(G為土顆粒比重)，e為1時，相應天然含水量ω越36%，根據統計資料ω與軟土的容許承載力〔σ0〕關系如下表所示。

軟土的容許承載力〔σ0〕

天然含水量ω(%)36404550556575〔σ0〕(kpa)100908070605040

在特定的環境里，已知的基礎埋置深度下，特定的軟土天然含水量時，軟土的容許承載力〔σ〕是一個恒值。當〔σ〕是一個恒值時，就等同于P是一個恒值。

在公式F=PxS里，F是單位路面能承受的最大荷載值，P是單位軟土地基能承受的最大壓強值，S是軟土地基承受荷載的單位面積值。P是一個恒值，那么F就與S呈正比關系。

1.降低路基高度。由于鋼筋混凝土板的強度、受力特性都優于土質路基，故在同等承載力的要求下，鋼筋混凝土板法處理的路基顯著降低了路基的高度。

2.提高路基的承載力。軟土地基的快剪粘結力小，地基承載力就小。采用砂墊層法施工的路基，雖然在一定程度上提高了路基的承載力，但對于我國目前繁重的交通量公路來說，這遠遠不能滿足日常的交通需要。當采用鋼筋混凝土板處理的軟土地基，在承載力方面，將得到大大的提高。

3.減少用地范圍。用砂墊層法、換填法處理的軟土地基，都有一定的路基高度，有路基高度就必須有路基邊坡坡度，這樣路基兩邊坡腳線的寬度往往寬于路面寬度。如果采用鋼筋混凝土板法，可以有效減少路基用地范圍，提高經濟效益。

1.增加鋼筋的用量。鋼筋混凝土板，主要利用的是鋼筋的抗受拉性能與混凝土的抗壓性能。在這里，主要利用的是鋼筋的抗受拉性能，尤其是對縱筋的要求更嚴格。

2.增加水泥的用量。鋼筋混凝土板中，除了大量的鋼筋外，還需要大量的水泥。水泥的質量直接決定著鋼筋混凝土的質量。

3.增加成本。由于鋼筋混凝土板，需要成批的鋼筋，大量的水泥，成噸的良好級配的石子，這給在交通不好，路程遙遠的郊外工程添加了很多的不便，同時也提高了施工成本。

我國地域遼闊,各個區域的軟土地基實際情況不一樣,因此在實際施工過程當中還應該具體問題具體分析,而一般是幾種方法組合使用，以發揮各種方法的特長，取得良好的處理效果，這樣才能確保軟土地基的施工質量,有效提高軟土地基的穩定性,保證路基工程的高標準、高質量,提高建設企業及社會的經濟效益。