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公路路基病害问题以及路基软基处理方式


公路路基病害问题以及路基软基处理方式

 

软土地基的特点


软土对公路的路基病害,引起我国公路部门各级组织的重视,科研 、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 。交通部颁布了《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》 ,使我国公路软基无论在设计方面或施工方面,出现了有章可循的局面。

 

《 公路软土地基路堤设计与施工技术规范》 对软土的定义为滨海、 湖沼 、谷、 河滩沉积的天然含水量高、 孔隙比大 、压缩性高 、抗剪强度低的细粒土。 根据工程实际经验,我们可以得出结论,除了上述特征指标外,还应根据液限指标和稠度等来综合判别确定。 软土地基的特点是强度低 、固结慢、 变形大;在软土地基上修筑高等级公路最突出的问题是稳定与沉降变形。 软土地基对道路还有一种影响,即其含水量较大不能达到较好的压实要求和其它技术标准。

 

路基软基处理注意事项


对于路基软基处理注意事项是为了提高工程质量和工程效率,为避免翻工, 注意事项要运用于整个工程的全部过程当中,以保证施工质量,特别要注意以下几个方面:

 

在方案选择之前就要对软土地区的地质情况进行分析,加强勘探和地质调绘,如果工程软土地质条件较为复杂,就要进行工程地质分区,因为有些软土设计阶段不容易发现, 按照不同地区、 不同路段, 进行适合本地区的方案选择, 对方案要进行充分论证, 利用经济观点作出合理的决定, 且结合当地实际情况,做好预算工作,预算不易过高, 施工时要严格遵守施工技术规范和操作规程办事,控制填土速率, 避免产生路堤滑移。

 

软基处理应和地表水、 地下水处理的防护工程相结合,软土多半与地下水、 季节性流水、 泉水等并存, 处理软基首先应采用截水沟、 排水沟或盲沟等措施消除水患, 有关报告称部分软土就是由于地下水的长期浸泡而形成, 所以软基处理要和防护工程结合进行。

 

公路路基软基软处理的方法


由于地质情况千差万别,各地甚至同一地区的软土地基处理方法也不尽相同。根据多年施工经验和公路软基处理的实践,总结出以下几种处理方法, 现叙述如下:

 

砂(砾)垫层。 在软土层顶面铺设排水砂砾层, 以增加排水面,使软土地基在填土荷载作用下加速排水固结, 提高其强度, 满足稳定性的要求。砂砾层厚度一般为 0.6-- 1.0 m, 宜采用洁净的中、 粗砂,含泥量 ≤5%; 也可采用天然级配砂砾料, 最大粒径不应大于 5cm。砂砾垫层施工中, 对砂砾适当洒水, 分层压实, 压实厚度宜为 15--20cm。

 

砂砾层应宽出路基坡角0.5 --1m, 两端以片石护砌或其他方式防护, 以免砂料流失。 虽然排水砂砾层对于基底应力的分布和沉降量的大小无显著影响, 但可加速沉降, 缩短固结时间, 填筑速度应合理安排, 使加载速率与排水固结的速率相适应, 以保证地基在路堤填筑过程中不发生破坏。

 

换填法。 将软土层全部挖除, 采用砂、 碎石、 块石、 卵石、 片石等渗水性较好的材料或强度较高的粘土(必要时加适量水泥、 石灰)进行分层填筑,可降低压缩性, 提高地基承载力, 提高抗剪强度, 减少沉降量, 改善动力特性, 加速土层的排水固结。它的特点是施工工艺简单,但费用比较高,在工期要求比较紧时采用此法可加快施工进度, 保证施工质量。

 

强夯法。 对于砂土地基及含水量在一定范围内的软弱黏性土地基,可采用重锤夯实或强夯。 它的特点是工艺简单, 效果好, 速度快, 费用比较低, 节省材料, 不需要预压, 适用土层范围广, 但对于饱和的淤泥质黏土和淤泥则要慎重, 否则容易出现橡皮土等不良现象。

 

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抛石挤淤法。 抛石挤淤法施工用料要采用不易风化石料, 片石大小随淤泥稠度而定, 粒径小于 30cm 的含量不得超过 20%。抛投的顺序应沿路中线向前抛填, 再渐次向两侧扩展, 以使淤泥向两侧挤出。当软土底面有较大横坡时,抛石应从高的一侧向低的一侧展开,并在低的一侧多抛,使低的一侧边部形成约有 2m 宽的平台顶面。片石高出软土面后, 应用较小的块(碎)石垫平, 并用碾压设备反复碾压至设计压实度, 然后在其上铺设反滤层, 再填土至设计高程。

 

土工布加固。 在软土、 沼泽地区、 地基湿软、 地下水位较高情况下可采用垫隔、 覆盖土工布法加固地基,可使荷载均匀分布、 提高路基刚度、 利于排水, 高填方路堤适当分层垫隔, 效果更好。 在铺设土工聚合物时, 应在路堤两侧预留足够的锚固长度, 并回折覆盖在压实的填料上面。土工布连接采用搭接法时, 搭接长度大于 30cm; 采用缝接法时, 缝接宽度不小于 5cm; 采用粘接法时, 粘接宽度不小于5cm, 粘接强度不低于土工合成材料的抗拉强度。 铺设两层以上土工布, 中间要夹0.1 0.2m 的砂层。

 

砂桩法、 袋装砂井法和塑料板法 砂桩、 袋装砂井和塑料板都是排水预压法竖向排水通道材料, 三者排水机理相同, 固结理论和设计方法也基本相同, 都是通过预压荷载, 使被加固土体中的空隙水排出, 有效应力增加, 土中空隙体积减小, 密度加大, 土体强度得到提高, 从而达到减少地基工后沉降和提高地基承载力的目的。

 

砂桩处理法是在软土地基中先钻成一定直径的孔眼,然后灌以粗砂或中砂, 利用上部荷载作用加速软土排水固结的方法。 砂桩的成桩方法可采用冲击成桩法或振动成桩法,砂桩的排列形式一般采用倒三角形或正方形,其中以三角形排列较紧凑有效,桩径一般采用20-- 30cm, 桩距为桩径的 8 --10 倍, 常用的是 2 --4m,砂桩顶部铺设 40 --50cm 砂垫层构成排水系统, 在路堤荷载的作用下加速排水固结, 从而提高地基强度, 保证路堤稳定。

 

袋装砂井是事先把砂装入长条形透水性好的编织袋内,然后用专门的机具设备打入软土地基内以代替普通大直径的砂井。对于软土厚度大、 路堤稳定、 填土高的软土路基, 采用袋装砂井,可增加软土竖直方向的排水能力, 缩短水平方向的排水距离, 加速软土的固结沉降, 提高软土的强度。袋装砂井的直径小、 材料消耗小、 工程造价低、施工速度快、 设备轻型, 适应在软弱地基上施工。

 

一般情况, 当泥沼或软土层厚度超 5m,且路堤高度的自重静压超过天然地基承载力很多, 特别是地基土水平位移较大时, 经常采用这种方法, 但其施工工艺复杂, 费用相对较高, 所用时间较长。

 

塑料板排水法是一种利用塑料排水板作为竖向排水材料,通过排水预压达到提高地基承载力的一种先进加固软土地基的方法。塑料排水板由于具有性能好、 质量可靠、 施工方便、 工效高、 工程费用低、 对土的扰动小、 可用轻型机械在软土上施工等优点, 迅速在国内得到推广, 大有代替砂桩和袋装砂井趋势。 塑料排水板排水预压固结法一般用于泥炭饱和淤泥地段或土基松软地下水位较高的地段。

 

反压护道法 反压护道法的原理是当软土和沼泽较厚, 路堤高度不超过极限高度的 2 倍时, 在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道, 在护道附加荷载的作用下, 以平衡路堤下的淤泥或泥炭向路堤两侧的胀力, 保持地基土的平衡, 增加抗滑力矩, 防止路堤的滑动破坏。

 

由于设置反压护道会增大路堤沉降, 而且会多用土地, 因此常采用借地还耕的办法, 反压护道修建后,可在其顶面耕种作物, 也可利用反压护道作道路辅助设施。反压护道的高度宜为路堤的 1/2, 宽度应通过稳定计算确定, 且应满足路堤工后沉降的要求。 由于反压护道占地较大, 因此一般不宜大面积使用, 仅在桥台高填土地段局部少量使用。施工时, 护道尽量与路堤同时填筑, 且压实度要达到 90%以上。它的特点是施工工艺简单, 费用较低, 但施工用地增大。

 

特殊材料法 在实际工程的设计和施工中,可采用轻质材料(即所谓的轻质路堤)或强度高、 变形小、 老化慢的土工合成材料(即所谓的加筋路堤)等特殊材料作路堤, 以减轻路堤自重、 减少沉降、 并增大稳定安全系数, 从而满足工程需要。 此方法通常和其他软土地基处理方法综合使用效果更佳。

 

 

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