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摘要:近年來隨著我國經濟的不斷發展,公路工程建設也得到了快速發展,而在公路施工過程中,經常會碰到軟土地基。因軟土基地自身的特性,若處置不當易造成路基不均勻沉降、失穩破壞,路面開裂變形、沉降破壞等,導致車輛通行時存在較大的安全隱患?;诖?,在施工過程中,加強對軟土地基存在的問題及其處理技術分析,結合實際施工工程地質環境,采取合理有效的軟土地基處理措施,能夠大大提升公路施工質量,確保公路運營安全和使用壽命。
關鍵詞:公路工程;軟土地基;處理技術
1軟土地基的基本特性
通過查閱資料和多年來的工程案例總結可知,軟土路基的特性有以下幾點:①天然含水量大、孔隙比大、滲透性差。軟土成分中含有較多的黏土細小顆粒,土粒間孔隙直徑小,導致軟土地基具有封閉性特征,使得土體自身含水量高、滲透性較差,施工中很難將地下水及時排出去,從而影響土地的固結效果。②壓縮性高、易沉降變形。軟土壓縮系數一般較高,在外力作用下,土的壓縮會隨著時間的增長而增長。若在短期內施工,因固結較為緩慢,后期就會造成一定程度的沉降、變形,嚴重時會導致土體出現位移,最終導致路基出現不穩定現象或大范圍塌陷。③抗剪強度及承載力能力低。軟土因其具有較高的含水量,土的抗剪強度指標較低,在附加應力的作用下,土體就會發生剪切破壞,當路基填土較高時,極易引發路基整體失穩滑移破壞;而承載力能力低又會引發較大的沉降現象,從而破壞路面,對交通的運行造成嚴重影響。
2公路工程軟土地基易出現的問題
2.1引發路基失穩破壞
因軟土地基自身抗剪強度低、承載能力低,在空間上形成上硬下軟的二元地質模型。在車輛荷載和外界降雨的誘發作用下,當路基填土較高時,極易引發路基坡腳附近發生圓弧形滑動破壞,從而牽引誘發路基整體失穩破壞,使公路工程存在較大的安全隱患。
2.2誘發路面沉降破壞
因軟土地基的高含水量、高壓縮性、低承載力等特性,若施工期間不能很好地控制軟土地基的沉降變形,運營后在各種因素的影響下極易出現地基不均勻沉降現象。從而引發路面不同程度的變形開裂或沉降塌陷,使得路面修補、加鋪等后期維修費用增加,造成經濟上的損失。
2.3降低公路使用壽命
因軟土路基的危害性巨大,若軟土路基處置不當,極易引發路基發生失穩破壞或路面發生不同程度的開裂沉降破壞,這在一定程度上大大地影響了公路的整體施工質量和運營安全,從而降低了公路的正常使用壽命。
3.1淺層處理技術
軟土淺層處理常用的處理方法有挖除換填處理和拋石擠淤處理,其一般適用于軟土厚度不超過3m的路段。當軟土厚度不是很大時,可采用人工或機械將軟土全部挖除處理,然后換填強度較大的土或其他穩定性能好、無侵蝕性的材料進行處理。一般采用碎石、片石、石渣等透水性較好的材料,其本質是通過換填具有較高抗剪強度的地基土,從而達到增強地基承載力、提高路基強度的目的。當軟土位于水下,存在淤泥時,采用挖除換填處理方法施工較為困難,可采用拋大粒徑片、塊石(一般不小于30cm)擠淤處理。施工中從中部開始拋石,逐漸向兩邊延伸,用片、塊石擠密地基土,而后在處理頂面鋪設墊層,從而提高路基整體的強度和承載力。
3.2深層處理技術
當軟土厚度較大時,采用淺層處理方法不能達到有效的處理效果,一般采用夯擊、擠壓和振動及加入抗剪強度高的材料等物理方法和采用水泥漿液加固土體等化學方法,對地基深層的軟土進行復合地基處理,從而達到提高整體抗剪強度和地基承載力的目的。目前常用的深層處理技術主要有強夯或強夯置換法、碎石樁法、水泥攪拌樁法、高壓旋噴樁法、預應力管樁法等。強夯法是利用直徑2.5~3.0m或多邊形的重錘在一定高度下自由落體對地基土進行夯擊,夯擊能根據有效處理深度確定,強夯法能夠有效地加速地基沉降變形,進而提高地基承載能力,一般適用于不超過5m的粉土、粉質黏土和粉砂等地基。強夯置換法是強夯法的一種延伸,利用直徑1.0~1.6m的重錘夯擊排開軟土,并向夯坑內回填片塊石、碎石等粗顆粒材料,最終形成片塊石墩,通過片塊石墩與夯間土形成復合地基,從而大大提高地基土的地基強度,一般適用于不超過8m的地基土加固。碎石樁法是以碎石或卵石為主要材料制成的復合地基加固樁,屬于散體樁的一種,一般適用于擠密松散的砂土、粉土、素填土和雜填土地基。水泥攪拌樁法是采用水泥作為固化劑的主劑,利用攪拌機將水泥噴入與土體充分攪拌,使水泥與土發生一系列物理化學反應,使土體固結,形成具有整體性、水穩定性和一定強度的水泥土樁,進而提高地基強度,一般加固處理深度不超過20m。高壓旋噴樁法是以高壓旋噴的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合,形成連續搭接的水泥加固體,進而達到提高地基強度的目的,一般適用于處理淤泥、淤泥質土、流塑至可塑的粉質黏土、粉土、碎石土等地基,具有施工占地少、振動小、噪音較低等優點,但易污染環境、成本較高。預應力管樁法是近年來對于深層軟土加固處理直接有效的一種方法,處理深度可達30m,是通過靜壓、錘擊等方法將管樁壓入土體,從而形成提高地基土整體地基強度,此方法施工方便,不污染環境,但造價較高。
3.3排水固結處理技術
排水固結處理技術是軟土地基處理的一個重要處理措施,它是指在天然地基上在荷載作用下,通過布置豎向排水井或塑料排水板等,使土中的孔隙水被慢慢排出,孔隙比減小,以加速地基土固結變形,使得地基土的沉降提前完成,并加速地基土強度逐漸增長,以保證地基的穩定性。一般適用于處理飽和軟土地基,常用的方法有堆載預壓法結合塑料排水板法、真空預壓法結合塑料排水板法。堆載預壓法指在建筑場地臨時堆填土石等,對地基進行加載預壓,使地基沉降能夠提前完成,并通過地基土固結提高地基承載力,然后卸去預壓荷載,以消除基礎的部分均勻沉降。真空預壓法指在地基土上鋪設砂墊層,用薄膜密封,用真空泵對砂墊層進行抽氣,產生負壓,使地下水沿豎向排水路徑排出地表,進而加速地基排水固結,使得地基土壓縮性和強度逐漸增長。這兩種方法一般配合塑料排水板通道進行,能夠有效地將地基土內孔隙水排出,進而提高軟土地基的施工質量。以上軟土地基處理方法是現有公路工程建設中比較常用且實際有效的方法,在施工過程中,結合不同軟土的成分、厚度及分布范圍,合理地選用有針對性的處理措施,可提高軟土地基的處理效果,確保公路工程施工質量。
4結語
軟土地基因其具有天然含水量大、孔隙比大、壓縮性高、地基承載力低等特性,在公路工程建設過程中,若不重視預防處理,勢必將造成一定程度的經濟損失。因此,結合不同的工程地質環境,在施工過程中,加強對軟土地基存在的問題的重視,采用合理有效的軟土地基處理措施,確保軟土路基得到良好的處理效果,能夠大大提升公路施工質量和全壽命周期,進而確保公路運營安全和使用壽命。
參考文獻
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作者:趙慶遠 單位:遼寧省交通規劃設計院有限責任公司