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软土地基的处治方案

日期:2008年5月29日 11:14

  摘要:软土在我国滨海平原、河口三角洲、湖盆地周围及山谷地等处广泛分布着,而这些地区一般又是经济发达地区,对公路交通需要迫切,尤其要发展高速公路。因而在高路堤、大型桥梁,大量的涵洞、通道处软土都给它们带来不同程度的危害。如路基的滑坍、崩塌、沉陷等路面起伏不平,桥涵通道等人工构造物处的跳车颠簸……而使这些地区的公路建设者感到非常棘手,要花大量人力、物力、财力和时间,去进行勘察、测试、设计、科研和施工。目的是为了处理好路基理好,使来往车辆及司乘人员安全,快速,舒适地行驶在公路上。若不加处理往往会发生路基失稳或过量沉陷,导致公路破坏或不能正常使用。

  软土对公路的危害,引起我国公路方面各个部门的重视,设计、施工等单位全力以赴,协同作战,经过多年努力,已摸索了不少对策,并取得了可喜的成绩。

  关键词:软土 处治 方案

  一、软土上路基的整体稳定性必须等于或大于容许稳定系数,而沉降量则要求在路面设计使用年限内的工后沉降必须小于许工后沉降,否则应进行地基处理。软土地基处治时应遵循以下原则:投资少效益高少占农田和安全实用的技术经济政策;密切结合当地工程地质条件、材料供应、施工力量和工期要求,因地制宜,达到技术上先进、经济上合理。软基的处理方法多种多样,主要的处治方法有以下几种:

  1、砂垫层:砂垫层为设置于路堤填土与软土地基之间的透水性垫层,可起排水的作用,从而保证了填土荷载作用下地集中孔隙水的顺利排出,既加快了地基的固结,还可以保护路堤免受孔隙水浸泡。砂垫层多采用中、粗砂厚度一般为0.6—1.0m,宽度(两侧)比路堤底宽多0.5—1.0 m)

  设置砂砾垫层要注意防止被细粒污染而造成排水孔隙堵塞,在砂砾层的上下应设反滤层。砂砾层适于施工期限不紧、路堤高度为极限高度的二被以内、砂源丰富、软土地基表面无隔水层时,效果更好。处理软土地基常用的方法在公路方面是排水固结,多用各种不同长度和间距的袋装砂井(直径7~10cm)或塑料排水板(宽10cm,厚4.5~6.0)与砂垫层(厚30~80cm)相结合,虽然这些方法是一般的,但却是有效的经济的。

  为了加快固结而且可提高地基承载力,也可用直径30~50cm或更小一些的砂桩或碎石桩,但造价比上述常用方法要增加至少3~5倍。

  2.轻质路堤及加筋路堤:轻质路堤指用粉煤灰等轻质材料填筑路堤,达到减轻路堤自重,减小或加速软土沉降提高土体抗剪强度,同时它作为填料还有节约投资、减少占地等效益。路堤采用的材料一般是粉煤灰,国外也有用大块型硬质泡沫塑料。粉煤路堤有三种类型,即单一的、土和粉煤灰互层的和土砂及粉煤灰等混合的。

  加筋路堤指用变形小,老化慢的土工隔栅、土工织物等抗拉的柔性材料作为路堤的加筋体,可以减少路堤填筑后的路基不均匀沉降,又可以提高地基承载能力,同时也不影响排水,大大增强路堤的整体性和稳定性。土工织物强度高的方向(既其纵向)应沿公路横向铺设,并尽量设置在路堤底部。其他辅助方法:土工布(分有纺和无纺的两种,一般多用编织的,个别的也有两种类型组合的,可以达到优点互补)还有一材料是塑料加劲格栅,实际上类似“柴排压枝”的作用,这些材料可提高地基整体性,减少地基不均匀的沉降,对防止滑移尽快施工也有好处。

  此处还有浅层拌合和换填优质材料及抛石排淤等处理浅层软土。有的为深层还设有反压护道。土工织物铺设时,应顺路堤坡角回折2—3m,为了保护土工织物,上下都应铺设0.2-0.3m左右的砂垫层,图1-2所示

  3、表层分布厚度不小于3m的软土时,可采用浅层拌和、换填、抛石等方法进行处治。浅层拌和填料可用石灰等无机结合料,换填材料宜用水稳性好的材料,如砂、砾、片石等渗水性材料或强度较高的粘性土。换土能根本改善地基,不留后患,效果较好,适用于软土层不厚且易于排水的情况,水塘、河沟和古埋藏沟谷等局部部分的软土常用换土方法予以处治。但因软土地区地下水位一般较高,挖掘困难,换土深度一般不宜超过2m。抛石挤淤是强迫换土的一种形式,他不必抽水挖淤,施工简便。抛石挤淤多采用不易分化石料,片石大小随软土稠度而定,对于流塑状态的淤泥,片石可稍小些,单一般不宜超过30cm,且小于30cm粒径含量不得超过20%,片石抛出水面后应用较小石块堵塞垫平,用重型机械压实紧密,其上设反滤层后再填路基土。

  爆破挤淤也是一种浅层处治的换土方式。利用炸药爆炸时的能量将软土扬弃或压缩,然后填以强度较高的渗水土或一般粘性土,达到换土的目的。爆破挤淤法的换填深度较深,功效较高、施工期紧迫的情况。爆破挤淤可分先填后爆和先爆后填两种施工方法,前者适应于稠度较大,相对不稳的软土或泥沼,先填的路堤随爆随沉,避免回淤;后者适用于稠度小回淤较慢的泥沼或软土。实际施工中,也可以在爆破前准备好填料,然后随爆随填,爆破一段,填筑一段。

  4、反压护道

  反压护道是在路堤一侧或两侧填筑一定宽度和高度的护道,运用力学平衡原理,平衡路堤自重作用产生的滑动力矩,以提高路基的稳定性。

  反压护道一般采用单级形式。由于反压护道本身的高度不能超过极限高度,所以反压护道用于路堤高度不大于极限高度5/3倍的情况,单级反压护道的高度宜采用路堤高度的1/3—1/2,宽度应通过稳定性计算确定,且应注意满足路堤完工后的沉降要求。

  反压护道虽说简易,但占地过多,在路堤填料来源困难地段也难于应用。况且,反压护道只能解决软土地基上路堤的稳定问题,对于沉降问题非但无益,往往还加大沉降量。

  二、桥涵通道处的处理

  在软土地区的桥梁,由于基础埋置较深,已穿过软土层,故一般无大沉降。而在桥头与路堤接合处由于沉降差异较大,往往出现台阶在车辆通道处多出现纵坡突变,在车速过快时出现车辆“切线抛出”感觉很不舒适,人、车安全受到影响。

  在此接合处处理的方法一般有:

  1、涵洞、通道处与路堤一样同时填筑施工,后期再开槽做基础;在桥台处最好前后都填土,或在桥台后背填以渗水性好的砂砾材料。

  2、在这些人工构造物处采用超载预压,桥头两侧引道80~100m范围也宜如此,以加速固结,减小通车后过大的沉降。

  3、路堤如过高,下部软土层厚、沉降量过大,沉降期过长、如处理地基费用过高,且效果不一定好时就不如改用桥梁跨过,京津塘高速公路软土地区,路堤如超过6.0m,就用桥跨通过。广深高速公路也将不少高路堤设计路段,改用了高架桥方案。

  4、桥台处路堤处理:为了加快地基固结,提高地基承载力,减轻路堤与桥台间沉降差,在桥台处的一定距离内采用砂桩,粉喷桩、旋喷桩等加固地基。

  5、涵洞和通道可采用钢筋砼箱形整体式结构,并同时扩大基础,它施工简便造价比桩基础可省些。

  6、真空预压:这个方法,在港工方面采用较多,最近江苏连云疏港公路也采用过,主要用于桥头路堤,在工期紧迫,为了争取时间时不失为一种应急对策。因为它可使软土路堤迅速沉降,且提高地基承载力,效果较佳,但由于造价较高,且在北方冰冻季节使用受限,所以采用时,要权衡这些边界条件。

  上述叙述了软土地基的具体处治方案,具体实施要在施工中进行一般处理。

  (摘自中国交通监理网)

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