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文档简介

1、高速公路软土路基的常用处理方法分析在高速公路建设中,不可避免的会遇到软土路基的吃力问题。高速公路对路基沉降的要求很高, 若对软土地基处理不当,往往会导致路基失稳或过量沉降,给交通运输造成安全隐患。下面,本人结合实际,对高速公路软土路基的常用处理方法进行简要分析。一、表层处理法 表层处理法用于地表面极软弱的情况。该法是通过排水、敷设或增添材料等办法,提高 地表强度,防止地基局部剪切变形,保证施工机械作业;同时尽可能把填土荷载均匀地分布于地基上。属于这类处理方法的有:表层排水法,砂垫层法,敷设材料法,添加剂法等等。1、表层排水法。对土质较好因含水量过大而导致的软土地基,在填土之前,地表面开挖沟槽,

2、排除地表水,同时降低地基表层部分的含水率,以保障施工机械通行。为了发挥开挖出的沟槽在施工中达到盲沟的效果,可以回填透水性比较好的碎石或砂砾。设计与施工时应该注意的事项:布置沟槽时要充分考虑地形状况,尽可能利用地形进行自然排水;要注意沉降引起的坡度变化;保证挖方附近的地表水及渗透水不侵入填土;尽量加密沟槽间隔,增强其排水能力,即便某个沟槽阻塞或切断也不会对整体排水系统造成影响。沟槽的宽通常为0.5m,深 0.51.0m。填土之前在沟槽内用透水良好 的砂(砂砾)回填成为盲沟。纵向盲沟一般沿道路纵向或中央纵向开挖,横向盲沟一般间距 10m15m 布置。沟槽内埋设多孔排水管时,必须用优质反滤层加以保护

3、。 2、砂垫层法。对于地基上部软土层极薄且含水量大时, 在软土地基上敷垫 0.51.2m 左右厚的砂垫层。 这样可达到固结软土层,使砂垫层起到上部排水层作用;同时,砂垫层又成为填土内的地下 排水层,以降低填土内的水位;在进行填土及地基处理施工时,为施工机械提供良好的通行条件。(1)设计 如采用机械施工,在确定砂垫层厚度时,应考虑机械的重量,轮胎对地面 接触压力,偏心程度及软土地基表层强度等。在极软地基上,仅用砂垫层来确保大型施工机械的通行,往往需要较厚的砂垫层,是不经济的,所以常与表层排水或敷垫材料等法并用。 填土面积大且排水距离长,预计有多处地下水渗出时,若仅用山砂作砂垫层,不能获得充分排水

4、效果,应采用设置盲沟,砂垫层内的排水距离宜短不宜长。(2)施工 砂垫层施工时应设放样板。摊铺作业一般采用自卸汽车与推土机联合操作。 要尽量做到均匀一致。用透水性差的粉土作填料时,其坡脚附近的砂垫层一旦被土复盖,就有可能妨碍侧向排水,因此对砂垫层的端部要妥善处理。 3、 敷垫材料法。 对于地基土层不均匀,可能发生局部不均匀沉降和侧向变位,可利用所敷垫材料的抗剪和拉抗力,来增强施工机械的通行,均匀地支承填土荷载、减少地基局部沉降和侧向变位,以提高地基的支承能力。敷垫材料主要有化纤无纺布、土工布、玻璃纤维格栅等被广为采用。施工注意事项 应注意地基表层强度、机械自重、荷载大小等,根据具体情况选择敷垫材

5、料。施工机械自重大,会使局部地段产生很大拉压力,应提前做好补强处理。敷垫材料应将填土覆盖,材料的端部要埋入填土内,并用土体将其压紧。 在非常软的基础上进行首次填土,可以用放置在干筏上的手摇传送带进行撒铺,也可以用皮带抛射式的撒砂机进行撒铺。首次铺设的土层厚度较薄,且应该使用透水性能比较好的河沙。若土层中有砾石,应注意不可损坏到敷垫物。4 、添加剂法。如果表层是粘性土,可以在其内加入一定量的添加剂,提高表层的抗压强度等性能,保证机械的正常行驶,另外也提高了土层的稳定和固结的效果。 添加材料通常使用的是生石灰,熟石灰和水泥。石灰类添加材料通过现场拌和或厂拌, 除了降低土壤含水量、产生团粒效果外,对

6、被固结的土随着时间的推移会发生化学性固结,使粘土产生质的变化,增强基础的稳定性。设计与施工时应注意的事项:生石灰在发生消解时,其体积会膨胀增大,在这个时候对其碾压,无法得到预期的效果。所以在固结时,要了解发热的温度,且能够知道消解结束的准确时间。由土质的情况、施工的方法及试配比三个方面来确定添加的材料剂量。这种方法多用于改良土、石灰土及水泥稳定土。改良土是在现有的地基中掺入石灰(含灰量为6)后再进行使用,施工方法比较简单且造价低;石灰土是在黄土内掺入石灰(含灰量为1012)后再进行使用,相比改良土来说,造价偏高一些;水泥稳定土是在黄土内掺入水泥(含水泥量为35)后再进行使用,造价在三者之间最贵

7、,通常在冬季雨天施工时以及工期短时不得已才会使用,水泥稳定土的养生时间较短,地基能够很快达到要求的强度。用熟石灰或者水泥进行处理,拌合停止后即开始固结。用生石灰进行处理,从拌和时初步碾压至消解结束,需要二次固结,如果强度满足要求可以不用养生。因为施工的条件不同以及土质的差异,经过处理的土质强度增长速度也不一样,所以大都是将经过一周养生的土质强度作为固结强度。二、 置换法 这种方法是用优质土将软土置换掉,以此来增强填土的稳定性,降低填土的沉降量。该方法分为人工挖掘置换和借填土自重或用爆炸法将软弱土挤出的强制置换。 其施工都比较容易,多数情况下能在短时间内达到所要求的目的。 从可靠性来说人工挖掘置

8、换较优。 置换材料应采用即使受到水浸也不致降低承载力的粗粒土。但必须进行充分压实。三、 加载法 加载法是为了预先促进软土地基沉降,增加地基强度, 以防止设置在填土上或邻接填土的路面和构造物或者埋入填土的构造物因为填土沉降被损坏。1、填土加载法的方法与原理:填土完成(荷载为 qf),总垂直力 P1PoPf,在其作用下发生沉降,沉降量为S1,加载t时间后,固结度为U,由图1b可知沉降量为S1U,固结沉降时间为t,固结沉降后残余沉降量为S1。加载qs后,总垂直力P2P0PfPS,在其作用下产生沉降量S2,加载t时间后,固结度为U,沉降量为S2U。如果将荷载qs移除,对 qf(m)来说即达到了 UU

9、的固结度,换句话说,原只能达到 U 的固结度,但是由于增加了 t 时间的荷载 qs ,使得固结度增加了U 。设计与施工时应注意的事项:使用加载法主要是为了控制铺装结束后路面的残余沉降量,使其控制在允许的范围内。残余沉降量与载荷的重量、放置时间、荷载设计等多个因素有关。 2、降低地下水位法。该方法多用于上部,也可用于中部存在砂层的地基,与软土层的深度没有关系。该方法的工作原理:在地下水位以下取一位置为Z,设其垂直方向总应力为P,有效应力为P0可知 P0PYwZ ,若水位下降Z,则水压的分布将会改变,水位以下的压实有效应力为 P1可知 P1PYw(Z-Z),YwZ 则为增加的有效应力。一般来说地下

10、水位下降1m,则应力就会增大10kpa。地基主要由粗粒土构成,降低水位时,由于排水导致土体单位体积的质量减小,所以P 也减小了,作用效果也会降低。设计与施工时应注意的事项:砂层透水系数;利用井点抽水,理论上抽水深度为10.3m,但是考虑到动力等因素,实际上水位只能降低5.56.0m;如果附近有河流等水源时,抽水量将会增加;水位降低时,如果可能对抽水区附近的区域造成损坏,为了降低对附近区域的影响同时又能满足降低水位的要求,可以在抽水区域内埋设钢板桩进行围护; 在整个固结期内持续降低地下水位,时间比较长,耗费的费用较高。4、 粉喷桩法 该方法多用于对地基沉陷有严格要求的涵洞、桥头等关键位置,利用粉

11、喷桩对地基进行加固。粉喷桩钻机的选择非常重要,因为钻杆与钻头的优劣直接影响到成桩的效率与质量,另外也对钻盘的转矩有一定的影响,因此应该对钻杆钻头进行优化,提高其钻速,满足搅拌要求。钻头的叶片在反向旋转提升时,应确保能够对桩体混合土起到压密的作用,且不造成灰土地面翻升而影响到桩体的质量与密度。在开始施工前,应对工作面进行清理、整平,技术员按照施工图进行放线,确定需要加固的地基范围,标记出每根桩的位置,桩的间距宜为1.21.5m,调试好机械,且在钻架上作好测深标记。钻机调平对中后方可启动,在软土层每分钟钻孔深度宜为1.52.0 m,如果碰到较硬的土层,钻机应降低速度然后提钻并打开支气泵、喷粉搅拌(

12、为了使固化剂能够沿桩截面均匀分布,可以使用管口喷和叶片结合的施工方式),控制喷粉的压力,防止出现喷粉难、堵管现象,通过自动称量装置对供灰量进行控制,桩径为0.50m时,每1m桩长供灰量不低于45g。粉喷桩主要分为端承桩与摩擦桩两类,该段的粉喷桩多为摩擦桩,桩体桩轴力从下到上逐渐增加,上部的轴力最大。因为地表覆盖层没有一定的压力,导致摩擦桩较容易出现搅拌不均匀或不密实现象,从而降低了桩体承载力,因此当钻头施喷结束后要再次对上部1/3 段进行喷灰搅拌,以此来增强桩体的承载力。 五、塑料排水板法该处理方法的基本原理是将排水板深插入软土地基内,以此来阻挡路基外侧的地下水和地表水流入软基内,填筑路基时,荷载主要作用在软基上,地下水在毛细作用和挤压作用下沿板上升到砂垫层,然后由砂垫层向两侧排出,从而增强软基的承载力。在砂垫层完成之后进行排水板的施工,技术员根据图纸测量出

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