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淺析我國公路軟土路基特徵及處理措施論文

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摘要:在軟土地區修建公路,如果不根據實際情況修建並處理路基,往往會發生路基失穩或過量沉陷問題,導致公路路面破壞甚至不能正常使用。本文結合筆者參與的多項工程實踐,分析了在公路施工中軟土路基的特點、特性,並提出了多項可有效提高軟土路基質量的技術措施。

淺析我國公路軟土路基特徵及處理措施論文

關鍵詞:公路;軟土路基;特點;措施

隨着我國經濟體制的改革,交通運輸經濟已經進入一個全新的發展時代,同時提高了對公路的質量要求。公路的質量,路基的好壞起着至關重要的作用,在施工過程中如不重視路基的處理,會直接影響到竣工後公路的運營狀況及其使用壽命。

一、軟土路基特徵

淤泥及淤泥質土在工程上統稱爲軟土,亦指高壓縮性的軟弱土層,軟土的主要成分是粒及粉粒,常成絮狀結構,含水量高.孔隙比大、透水性差、抗剪強度低、靈敏度高。在荷載的作用下,地基承載力低,容易發生失穩事故。地基沉降變形大,不均勻沉降也大,而且沉降穩定歷時較長。所以在軟弱路基設計和施工處理過程中,必須透過詳細的研究,掌握軟土的性質和土層特徵(特別是軟土的強度和變形動態變化規律),採取合適的工程措施,才能防止路堤塌方、失穩及橋臺破壞、路面開裂、橋頭跳車等等問題。

二、加固軟土路基各種有效措施

(一)在路基上打砂井

砂井又稱排水砂井,適用於軟土層厚度大於5m時的路基,普通砂井直徑一般爲30~40cm,最大的有效處理深度是18m。砂井是利用各種打樁機具或者高壓射水、爆破等方法在地基中形成一定規律排列的孔眼,並在這些孔眼中灌入中、粗砂形成砂柱。影響固結速率的主要原因之一是砂井間距,也就是相鄰砂井中心之間的距離,砂井間距一般爲砂井直徑的6-10倍,常爲2-4m。砂井長度的確定是由軟土層的厚度、荷載大小和工程要求而定的,一般爲10-20cm。砂井平面佈置形式有正方形和正三角形兩種。一般來說,在砂井頂部要鋪砂墊層,與各砂井連通,這樣可將水排至場地以外。砂墊層的寬度必須要大於建築物的底寬,並伸出砂井區外邊線2倍砂井的直徑;施工過程中墊層用砂是與砂井用砂相同的`,鋪設要平整,厚度大約爲50cm。

袋裝砂井,適用於軟土厚度大、路堤穩定、填土高的軟土路基。袋裝砂井直徑可小到7~12cm,最大有效處理深度18m。袋裝砂井能增加軟土豎直方向的排水能力,縮短水平方向的排水距離,加速軟土的強度。砂袋灌入砂後,砂井可採用錘擊法或振動法施工。它的施工工藝複雜,費用相對較高,所用的時間較長。一般砂井如果井徑太小,無法進行施工,所以現在廣泛採用網狀織物袋裝砂井,造價比一般砂井低廉,而且不會因施工操作上的誤差或地基發生水平和垂直變形而喪失其連續性。

袋裝砂井是深層軟弱土的豎向排水體,對於粘性土它的設定能對地基起到置換的作用.同時透過填土預壓。形成豎向排水通道,配合砂墊層、堆載預壓或超載預壓等方法使地下水由單向排水變成三向排水,消散孔隙水,也可有效的防止或消散附加荷載所造成的超孔隙水壓力的增高。加快地基固結,加快沉降。

(二)砂井、袋裝砂井的施工注意事項

1.施工前要先進行試鑽孔。根據設計深度,反覆進行多次試驗,最後確定砂井深度範圍,具體各砂井深度在確定的深度範圍內按實計量。

2.對原材料的檢測。砂袋、砂都必須進行檢測,合格後方可使用。

袋裝砂井砂袋必須選用透水性和耐水性好以及韌性較強的麻布、再生布或聚丙烯編織布製作。砂子必須是過篩、晾乾了的中粗砂,灌砂時應兩灌兩振,並鋪以人工,確保砂袋灌砂飽滿並均爲幹砂。

3.鑽孔。鑽孔按試鑽時的要求進行。一旦達到持力層,立即停機,同時測量出孔深,並作好深度記錄。鑽孔完成後,再測量標誌處到地面距離,用總長減去該距離即爲孔深。砂井儘量垂直,個別最大偏差<1.5%,

4.安裝砂袋。砂袋的長度要與砂井深度一致,超出的部分要及時剪除。安裝時不能產生迴帶,如產生迴帶則進行沖水拔出。砂袋安裝完成後及時進行埋頭,防止陽光暴曬而砂袋老化。 (三)振衝碎石樁處理軟弱地基工程

振衝碎石樁複合地基是一種經濟、快速加固地基、土體的技術措施,目前應用較廣,不僅可應用於砂土、粉土、粘性土、素填土和雜填土等土體,也可用於加固某些淤泥質軟土和穿透漂礫石層,或加固較好土層下的鬆軟土體。振衝碎石樁樁長及樁徑要根據加固路段軟弱土層厚度的實際情況而定,樁徑一般爲30~80cm。樁的孔位一般有正三角形和正方形。

振衝碎石樁施工方法有多種多樣,而常用的方法是振衝法。它是利用一種能產生水平向振動的管狀機械設備,開動水泵在高壓水流下邊振邊衝,使振衝器產生高頻振動,將振衝器下沉到土中的設計深度。在軟弱粘性土地基中成孔,經清孔後,就可從地面向孔中逐段填入碎石或卵石等材料製成樁體,每段填料均在振動作用下被振擠密實,直至地面,從而在地基中形成一根很密實的樁體。形成的樁體和原土層構成複合地基,大大提高了地基承載力,並降低了壓縮性。振衝置換法適用的土層主要是粘性土,在砂土中也能製造碎石樁,但擠密作用遠大於置換作用。碎石樁複合地基樁體貫穿於整個軟弱土層,當達到一定的硬層時,樁體起着應力集中作用;當樁體未達到相對硬層時,樁體起應力擴散和均布作用。同時由於粗粒材料組成了複合地基中的碎石樁體,所以可起到加速排水固結作用。

(四)複合地基施工注意事項

1.施工的順序

振衝樁的施工順序是“由裏向外”,這種順序的優點在於能擠走部分軟土,便於制樁。在壓縮性較高的軟土地基中施工時,最好採用間隔的方式施工。這樣能減少制樁過程對樁間土的擾動。

2.振衝碎石樁的填料方式

成孔後立刻向樁孔內填料制樁。填料方式一般有兩種。第一種是間斷填料法,操作較繁瑣,適合小型工程人工推車填料。此種施工過程是將振衝器提出孔口,向孔內倒入填料,再下振衝器至填料中振衝密實,達到一定施工要求後,反覆此種施工過程,直至制樁完畢;第二種是連續填料法,操作方便,適合機械化作業。施工過程是振衝器不用提出孔口,僅上提30~50cm,離開原已振密過的樁次,即向孔連續不斷地回填石料,直至該次樁體振衝密實達到設計要求後,再上提30~50cm,連續填料振衝密實,重複上述步驟,自下而上逐段制樁直至孔口。

三、結語

綜上所述,提高軟土路基地區的公路質量的根本是修建好公路的軟土路基,軟土地基是工程施工中經常遇到的地質情況,它關係着通車後的公路的運營情況和使用壽命,也關係着個別地區的交通運輸經濟。袋裝砂井法和振衝碎石樁是兩種常用的加固處理軟土地基的方法,這兩種方法都具有施工簡便、節約材料、質量可靠、效果顯著的優點,所以在工程施工中應用都較爲廣泛。鑑於土的種類、特點的多樣性,處理軟土路基的技術措施還有很多種,此文就不再一一列出。

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