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2010年岩土工程师复习指导:施工中软土地基的处理

2010-09-17 09:26 来源:来源于网络 打印 | 收藏 |
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  随着高等级公路建设的飞速发展,设计速度的提高,对线形指标的选用也随之提高,从而不可避免地带来公路路基穿过软土地区的情况。在软土地基上建造建筑物或是进行路基施工,都要求对软土地基进行处理。其处理的目的主要是改善地基土的工程性质,达到满足建筑物对地基稳定和变形的要求,包括改善地基土的变形特性和渗透性,提高其抗剪强度和抗液化能力,消除其他不利的影响。

  一、软土地基处理

  软土路基处理方法较多,分类也各有不同,常用的处理方法主要有:

  (一)强夯法

  强夯法又名动力固结法或动力压实法。这种方法是反复将重锤(一般为1040t)提到高处使其自由落下(一般落距为1040m)夯击地基,从而使地基的强度提高、压缩性得到降低的方法。开始时仅用于处理砂土和碎石地基,后来由于施工方法的改进和排水条件的改善,逐步应用到了细粒土地基。强夯法由于具有加固效果好、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、施工期短、节约材料、施工文明和施工费用低等优点,很快就传播到世界各地。

  我国在70年代后期开始引进此项技术,并分别在天津、河北、山西等地进行了试验研究,取得了较好的效果,后来很快在全国各地推广开来。80年代中期,我国采用强夯法处理填海地基获得成功,并在沿海地区进行了推广应用,取得了较好的经济效益和社会效益。

  强夯法同其他软土地基处理技术一样,也有其一定的适用范围和特殊要求。从国内外工程实践经验看,强夯法加固软土地基的一个关键性问题就是土的粒径、土层特性及其含水量。

  一般认为强夯法目前除了对厚层淤泥质和淤泥不适用外,对某些类型的软土强夯效果还是比较好的。从土的性质分析,软土强夯效果决定于地基土的含水量、粒径级配及孔隙比的大小。此外,软土的土层性质也很重要。采用强夯法处理软土地基,其加固效果决定于地基土的渗透性,所以必须创造排水通道。

  (二)表层处理法

  表层排水法:表层排水法是在路基填筑前,在地面开挖水沟,以排除地表水,同时降低地基表层的含水量,确保施工机械的作业条件,为了使开挖水沟在施工中发挥盲沟作用,常用透水性良好的砂砾回填。

  砂垫层法:砂垫层法是在软土地基顶面铺设厚度为0.61.0m的砂垫层(具体厚度视路堤高度、软土层厚度及压缩性而定,太厚施工困难,太薄效果差)作为软土层固结所需要的上部排水层,以加速沉降的发展,缩短固结过程的方法。

  (三)抛石挤淤

  即在路基底部抛投一定数量的片石,将淤泥挤出基底范围,以提高地基的强度。这种方法施工简单、迅速、方便。主要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34m的软土。

  二、案例分析

  (一)工程概况

  某公路工程为一级公路,路基宽度为22.5m,全长11.834km,双向四车道,计算行车速度100km/h,荷载等级为汽车-20级,挂车-120.地貌路线所经地段地势低洼平缓,大部分为池塘,属滨海冲积平原。本区为暖温带半湿润季风气候区,主要特征为一年四季分明,冬冷夏热温差大。

  地下水为第四系孔隙潜水,主要靠地表水补给。水位埋深较浅,地下水及地表水对混凝土具有结晶类及结晶分解复合类强腐蚀。

  (二)公路软基处理施工工艺

  对于淤泥层厚度较小的路段:施工准备测量放样排水清淤铺筑第一层土工格栅山皮土填筑铺筑第二层土工格栅填筑第一层改良土铺筑第三层土工格栅填筑第二层改良土。

  对于盐池,池中淤泥较厚,且水位较高路段:施工准备测量放样抛石挤淤碾压铺筑土工格栅填改良土碾压检查验收。

  (三)公路软基处理施工组织设计

  因本施工路段经过水塘地段,我部拟按设计要求采用排水、清淤、片石填筑、换填改良土、铺设经编土工格栅等方法进行软土路基处理工作。

  1.排水清淤。积水较少地段直接采取抽水措施将积水抽排干净,待水抽干后,用挖掘机配合湿地推土机清除底部淤泥,清至出现原状土为止。淤泥清除后放至指定地点,清淤经监理工程师验收后,按设计规定材料进行回填。

  清淤完成后及时恢复中线,用白灰弹出片石填筑的内外边线,经监理工程师同意后,方可进行片石填筑。

  2.片石填筑。材料:片石抗压强度不应低于30MPa,片石中部厚度不应小于15cm.试验段:正式施工前,在现场选取200m路段作为试验段先行施工,以检验施工方法及工艺流程、施工机械的配置组合、石料回填时机及厚度、碾压遍数等技术指标。施工完毕报监理批准后,再依照试验段经验展开大面积施工。

  片石填筑的方法:填筑前先测量,用白灰弹出内外边线,在施工中严格控制碎石嵌挤的施工厚度和平整度,采用震动压路机和三轮压路机碾压,确保压实度。

  (1)片石用自卸汽车运至施工地点。采用推土机推平,平地机精平,确保厚度和平整度,采用震动压路机和三轮压路机碾压,确保压实度。片石填宽要超出设计宽度30cm以上,为下步工序做好准备;

  (2)分层填筑时,按水平分层,先低后高,根据现场情况先中央后两侧式卸料,并用推土机推平,碾压层厚度控制在50cm

  (3)片石顶部在碾压时应采用碎石屑等细料进行找平然后以50T以上(激振力+自重)的重型压路机进行碾压,至轮迹小于8mm为止,其上填筑路基土。片石弯沉检验待改良土第一步完成后进行;

  (4)片石填筑后及时进行削坡(改良土及石灰土填筑完毕后也及时削坡)。

  3.换填改良土。改良土拟采用集中场拌,用稳定土拌和机拌和。

  材料:石灰;土;改良土检测。强度试验。

  正式施工前,在现场选取200m路段作为试验段先行施工,以检验施工方法及工艺流程、施工机械的配置组合、上料方法及数量控制、松铺系数等技术指标。施工完毕报监理批准后,再依照试验段经验展开大面积施工。

  路基填筑时原则上采用分层摊铺(但可考虑经监理批准的其他方法)、压实,如含水量过大,采用翻晒法,再用推土机粗平、平地机细平;含水量过小,则应先加水闷土,再运输、摊铺、找平。总之使其达到最佳含水量±2%以内的要求,再碾压成活。

  摊铺时超过每层路堤的设计宽度30cm,压实宽度不小于设计宽度,压实厚度按规范要求控制在:9020±2cm9320±2cm9520±1cm的范围内,连接构造物路堤处加强碾压。

  (四)公路软基处理监测技术

  软土地基路堤设计与施工所需要的一些重要参数及测试方法如下:

  1.地表和土体的竖向位移。地表的竖向位移采用沉降板观测,对于成层软土应采用分层沉降标进行土体竖向变形观测。

  2.土的侧向位移。地表的侧向位移可用设在坡角的边桩进行观测,上体内部的侧向位移观测应采用测斜仪。土体侧向变形是控制路堤填筑速率的重要参数。

  (五)公路软基处理质检

  在设计中虽然采用了合理的地基处理方案,但由于施工管理不善,造成地基处理失败或未达到预期效果的工程也不少见,因此,软基处理施工必须确保施工质量,科学地做好施工组织设计,加强工地技术管理,严格按照有关操作规程实施,认真做好工程质量检查和验收工作。

  三、结语

  软土地基的处理质量直接影响到路基的基础承载力,也是保证道路建成后安全、高效运营的关键。软基处理在道路工程中比较常见,软基处理方法也很多,并且对其它的软基处理方法在理论上也做了一定的学习,为将来的施工实践打下了坚实的理论基础。

延伸阅读:公路 地基 渗透性
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