沿海地区软土地基处理技术在路桥工程中的应用
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第 09 卷 2009 年
第1期 1月
中 国 水 运 China Water Transport
Vol.9 January
No.1 2009
沿海地区软土地基处理技术在路桥工程中的应用
黄永红
(攀枝花公路桥梁工程总公司,四川 攀枝花 617000) 摘 要:软土地基在路桥工程施工中是一个经常遇到的问题,笔者对软土地基的处理提出了一系列的解决方法,其
遵循的原则是既要保证在软土地段上修筑路桥的稳定性,同时又应尽可能地降低软土地段的处治成本. 关键词:软土地基;加固处理;措施 中图分类号:U416.1 一,软土地基的特征 软土地基主要是指粘土或粉土颗粒含量极高的软弱土, 或由孔隙率大的有机质土,泥炭,松砂组成的土层,地下水 位高,影响填土和构造物的稳定或产生下沉的这一类地基. 软土地基分布有以下两个特点:一是靠近海边地带,因受海 水潮汐的影响,地下水位较高,这些地带的软土以细粉砂层 为多,夹杂着部分有机质土;二是在水塘,盆地,地形平坦 低洼地带,分布着成因和厚度不同的近代沉积软土,这些地 带的软土以粉性或重粘性土颗粒为主,同时有些也夹杂着不 同成分的有机质土.以岩土工程而言,软土是一种特殊土, 其物理,力学性质如下: (1) 孔隙比大, 具海绵状结构, 值多在 0.8~1.0 之间, e 大于 1.0 的亦常见; (2)内聚力小,抗剪强度低,快剪试验 凝聚力 C 值一般为 6kPa~7kPa,内摩擦角φ值多为 3°~5 °,因此土体抵抗剪切变形的能力差,易造成路堤失稳而滑 移; (3)天然含水量大,一般为 60%~70%甚至更大,饱和 的软粘土的天然含水量大于液限含水量,呈软塑状态; (4) 富含粘性细颗粒,透水性极差,渗透系数低,K 值一般介于 (3.5~6.5)×10-7cm/s 之间,故土层中的水分排泄困难; (5)具高压缩性,压缩系数常在 0.74MPa -1~1.54MPa-1 之间,属高压缩性土,故在公路路堤填土自重,路面和人工 构造物的加荷载作用下,产生的压缩,沉降量大,而且这种 沉降长期难以消失; (6)灵敏度高,原状土与重塑土的十字 板剪切试验二者之比的灵敏度 St 为 2~8, 即容易在土的原生 结构遭破坏时,触变性大; (7)固结系数小,Cu 平均值为 1.05×10- 3cm /s,这意味着延缓了土基的固结时间,而
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文献标识码:A
文章编号:1006-7973(2009)01-0205-02 软土地基公路,在桥涵构造物和高路堤地段出现的问题 较多.如桥头路堤大幅度沉降,使桥路之间产生"门坎" ,行 车时出现"跳车"现象,
既不舒适又影响行车安全,在高速 公路上反应尤为明显.桥头高路堤还可能产生滑移,桥台如 未考虑此因素,会出现开裂甚至折断现象,影响桥梁的寿命 及其正常使用.同时高路堤地段的不均匀沉降,滑动开裂, 侧向膨胀,基底向两侧挤出等病害,如处理不彻底,会严重 地影响路面的质量,行车车速和安全,有的甚至还会危及到 附近的房屋,农田和鱼塘等. 随着我国社会主义经济建设的不断发展,高等级公路通 车里程日益增多,按照有关设计规范,而且为了排除混合交 通的影响,在高等级公路沿线与其他道路交叉处,需设置立 交桥;在平丘区地下水位高的地段也不得不提高路基,可见 软基对高等级公路危害的问题日见突出.因此,对软基处理 问题必须慎重对待,以保证高等级公路路基的安全度. 三,软土地基的处治方法 软土地基的处治方法很多,在选择方案时,一定要结合 公路自身的特点.公路是带状的建筑物,而软土地段并非完 全集中,多呈断续分布,新线施工时,交通运输条件差,因 此对施工机械,工艺流程,材料品种应力求简便易行,取材 方便,以期达到效果好,工期短,造价低的目的. 1.砂垫层法 即在软土层顶面铺设排水砂层,以增加排水面,使软土 地基在填土荷载的作用下加速排水固结,提高其强度,满足 稳定性的需要(见图 1) .
填土 砂垫层 单位为米 0.5~1.0 0.6~1.0
软土地区的路基稳定性要有一定的时间作保证. 由于软土具有上述特性, 反应在地基中就会出现排水不畅, 透水性差,具有较大的孔隙水压力,土粒骨架强度降低,承载 力偏小,在填土荷载的作用下,要经过长时间才能压密稳定而 且会产生较大的沉降和不均匀变形.且因φ值小,易产生侧向 位移而造成滑移失稳,加之承载力低,一般不宜作为持力层. 二,软土地基对公路工程的危害 2.爆破排淤法 图1
砂垫层段面图
此方法就是将炸药放在软土或泥沼中爆炸,利用爆炸时 的张力作用,把淤泥或泥炭抛弃,然后回填强度较高的渗水
收稿日期:2008-12-18 作者简介:黄永红(1976-) ,四川省南部,重庆交通学院土木工程系,一级公路,市政建造师,工程师,主要从事公路 工程,市政工程施工管理及造价业务.
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中 国 水 运 存在的问题分为两大类:
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性土.由于此方法易对周围环境造成污染,加之炸药成本日 益昂贵,在沿海地区软基处理中较少应用. 3.直排水法. 在地下软土层较厚,路堤大于临界高度时,公路上多采 用垂直排水法来固结软土.此种方法可以将土粒空隙中的水 分排除,加速地层固结沉降,从而提高路基承载力,增加抗 剪强度,也可阻止侧向滑移现象的发生.有时用此方法与砂 垫层,反压护道,土工布等联合使用,以便更好地
提高地基 的稳定性.垂直排水法主要有振冲碎石桩,挤密砂桩,砂井, 袋装砂井,塑料排水板法等. 4.反压护道法 即在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道,使路堤下的淤 泥或软土向两侧隆起的趋势得到平衡,从而保证路堤的临界高 度, 反压护道的高度一般为路堤高度的 1.2~1.3 倍 (参见图 2) .
反压护道 砂井
一类是稳定性的破坏,另一类是过大的下沉和变形. 因此,在公路设计和施工中,要讨论填土的稳定性和下 沉问题,同时还需注意对周围地基的影响.具体要注意以下 几个问题: (1)为使填土稳定,应优先考虑慢速填土; (2)施工时应根据动态观测进行稳定性沉降速度控制; (3)对于沉降问题,应尽可能保证填土设置时间,有效 地利用时间效应; (4) 估计软基处理对工程费用影响较大时, 应进行试验 性填土以研究处治方法. 以下介绍几个工程案例. 例 1,某路段出现了软基问题,分析造成该段软基的原 因,主要是地下水位高,因此提出了设置砂垫层的处治措施, 设置砂势层的厚度为 60cm.经实施后,效果较好,解决了 路基松软的问题. 例 2,某高速公路路段,经过一个废弃的鱼塘,出现了 软基问题.现场调查淤泥深度为 3m~4m,决定采取抛挤片
图2 5.抛石挤淤法
砂井与反压护道并用
石法,再在上面铺一层 50cm 的砂垫层,砂垫层上面再铺筑 透水性良好的砂砾土 50cm.由于该处片石较经济,通过合 并处治后,取得了很好的效果,同时费用也比较低廉. 由前文的介绍和案例可知,进行软基处理应因地制宜,搞 清软基成因,再提出解决措施,并尽量降低处治成本.有条件 的地方,对软土地区的公路路基,应提前进行土方作业,采用 加载预压的方法,使其自然沉降而趋于稳定,然后在稳定路基 上铺筑路面,通车运行.这样可节省许多处治费用,降低公路 造价.但从我国目前公路基本建设的情况看,凡应上马的工程 项目经上级批准立项后,才能拨款进行征地拆迁,一旦开工就 要尽快完成使用.而采用自然沉降法,工期需延长,同时还必 须超前对软基地段做出施工安排,使得经费要先拨,征地拆迁 要先办才能顺利进行施工,达到预期目的.因此,采用自然沉 降法,方法虽好,但往往难于付诸实施.针对目前我国基建程
即在路基底部抛设一定数量的片石,将淤泥挤出基底范 围,以提高地基的强度.此法适用于常年积水的洼地以及排 水困难,泥炭呈流动状态,厚度较薄,表层无硬壳,片石能 达到底部的泥沼或厚度为 3m~4m 的软土.采用此法需要石 料来源丰富,价格低廉,且所抛片石一般不应小于 30cm. 抛投的顺序,应先从路堤中部开始,中部向前凸起后再渐次 向两侧扩展,以使淤泥向两旁挤出(参见图 3) .
砂垫层 片石
图3 6.置换法
砂垫层与抛石挤淤并用
序的具体情况,笔者建议:一方面,在高等级公路建设项目上 开展一些试点工程,使采用自然沉降法的能顺利实施,摸索出 经验,再逐步推广,这不失为一项既有创新又有实际经济效益 的举措;另一方面,对软基的处治技术,应投入一些资金进一 步研究,以找到更新,更好,更快,更经济的方法. 五,结束语 由于我国各个地区地质,地貌等情况不尽相同,软土地 基形成的机理也不尽相同,因此对软土地基的加固处理,必 须依据当地的实际情况,采取切实可行的处治方法,其遵循 的原则是既要保证在软土地段上修筑路桥的稳定性,同时又 应尽可能地降低软土地段的处治成本.笔者针对我省沿海地 区软土地基的特点,根据自己对软土地段路桥施工处治的经 验,介绍了一些解决措施和方法,以供同仁参考. 参考文献 [1] JTG F10- 2006,公路路基施工技术标准[S]. [2] 地基处理手册编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国 建筑工业出版社,1995.
即将软土挖除,用粒粗且透水性能好的砂砾土回填,彻 底改变土层的性质.如果软土层较薄,亦可掺入一定比例的 生石灰,以吸收土中水分使其硬化,在活性钙的作用下,土 的性质也有所改变. 当地面粘性土硬壳层下伏软土层较薄时, 要注意充分利用表面硬壳层承载力较高的特点,保护这层硬 壳不被破坏,再在其上铺以 30cm~50cm 砂砾土垫层后,填 土预压,亦可达到处理的目的. 7.侧向约束法 在路堤两侧坡脚附近打入木桩, 钢筋砼桩或者设置片石齿 墙等,可限制基底软土的挤动,从而保持基底的稳定.此方法 适用于软土层较薄,底部有坚硬土层和施工期紧迫的情况. 8.综合加固法 即将以上加固处理软基的方法,同时采用其两种以上, 构成综合处治措施. 四,路基填土工程中软土地基的处治在软土地基上填土
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