淺談公路軟土路基處理

鄒海航

【摘要】介紹了軟土路基的共性,砂墊層、塑料排水板處理方案,對公路軟土路基施工具有借鑒意義。

【關鍵詞】軟土地基;砂墊層;塑料排水板;處理措施

在軟土路基上修建公路,會遇到穩定及變形等工程問題,必須對軟弱地基進行特殊處理。在實際工作中若處理不當,極易造成路基的沉降過大,進而使路堤失穩、路面開裂及橋臺與路基的沉降不同而產生橋頭錯臺等現象,導致公路破壞或不能正常使用。在設計及施工過程中,應結合當地具體情況,對其處理方法做出合理的選擇。

1概述

所謂軟土,從廣義上講,就是強度低、壓縮性高的軟弱土層,以孔隙比及有機質含量為主,結合其他指標,可將軟土劃分為軟粘性土、淤泥質土、淤泥、泥炭質土及泥炭五種類型。通常把淤泥、淤泥質土、軟粘性土稱為軟土,把有機質含量很高的泥炭、泥炭質土總稱為泥沼。

我國各地不同成因的軟土都具有近于相同的共性,主要表現為:

①天然含水量高,孔隙比大。含水量在34%~72%之間,孔隙比在1. 0~1.9之間,飽和度一般大于95%,液限一般為35%~60%。

②透水性差。大部分軟土的滲透系數為10 - 8～10 - 7cm/ s。

③壓縮性高。壓縮系數0.005～0.02,屬高壓縮性土。

④抗剪強度低。其快剪粘聚力在10kPa 左右,快剪內摩擦力在0~5度之間。

⑤具有能變性。一旦受到擾動,土的強度明顯下降,甚至呈流動狀態。

⑥流變性顯著。其長期抗剪強度只有一般抗剪強度的0.4~0.8倍。

2軟弱路基處理措施

軟基的處理方法多種多樣,不同的措施是有其針對性的,有時需要采用綜合治理。一般按固結法、加固法和構造物法分類。固結方法之一是預壓法,包括靜力加載、真空加載、降水法、墊滲法等多種方法。目的在于減少工后沉降,提高地基固結度;固結方法之二便是排水法,此方法在具體施工中應用較普遍。橫向排水如砂墊層,豎向排水如砂井、袋裝砂井等。加固法依據物理原理分為碾壓、加筋、換填、拋石擠淤、爆破擠淤、振動夯等方法;依據化學原理分為粉噴樁等軟基處理方法。

軟弱地基處理時應遵循以下原則:投資少、效益高、少占農田和安全實用;密切結合當地工程地質條件、材料供應、施工力量和工期要求,因地制宜,達到技術上先進、經濟上合理;積極采用新材料、新工藝、新結構,提高勞動生產率,降低成本,縮短工期。

下面著重談談砂墊層及塑料排水板加固軟土的適用性。

2.1砂墊層

表層分布有軟土且其厚度小于3m 時,可采用淺層處理,砂墊層是淺層處理最常用的方法。其主要目的在于(1)提高路基承載力;(2)減小沉降量;(3)加速軟土的排水固結過程;(4)分散土體所承受的應力,增加土體的模量,減小不均勻沉降。由于砂的良好的水穩性和隔水、防凍作用,可以就地取材,成本低廉,使得砂墊層成為處理軟路基的首選材料。又由于其粘性小、易于松散、壓實困難等特點,因此需使用振動法或灌水法才能使其密實。

砂墊層設置于路堤土與軟土地基之間,起到排水作用,從而保證填土在荷載作用下地基孔隙水的順利排出,既加快了地基的固結,還可以保護路堤免受孔隙水浸泡。亞雪公路G015線至滑雪場段改擴建工程中換填砂墊層處理軟土地基技術應用非常廣泛。該段軟基最大處理深度為1.4m,砂墊層充分灑水,分層碾壓,每層不超過30cm。根據試驗段結果可知,現場砂墊層的壓實度采用環刀法或灌砂法測定均達到90%以上,符合規范要求。根據試驗資料表明,在砂(砂礫、碎石) 墊層之下設置一層相當于路堤沉降量的土墊層,可以保證其上的砂(砂礫、碎石) 墊層不會沉降到地面標高以下,使砂(砂礫、碎石) 墊層真正起到排水作用。

砂墊層多采用含泥量<50%的中粗砂,砂礫料的最大粒徑≤5cm,強度>4級,厚度一般為0.6~1.0 m ,寬度比路堤底寬多0.5~1.0m。設置砂墊層要注意防止被細粒所污染而造成堵塞,在砂墊層上下設反濾層。

砂墊層適用于施工期限寬松、路堤高度為極限高度二倍以內、砂源豐富、軟土地基表面無隔水層的情況。當軟土層較薄或軟土底層又有透水層時,效果會更好。

砂墊層處理可以縮短工期,能充分利用當地資源,降低工程造價。另外,砂墊層作為橫向排水措施往往還與其它豎向排水措施配合使用。如與塑料排水板、袋裝砂井、砂井等加固措施配合設置。

2.2塑料排水板

塑料排水板是帶有孔道的板狀物體,插入土中形成豎向排水通道。其施工簡便、快捷,效果亦佳,在高等級公路建設中被廣泛應用。

塑料排水板的間距對排水固結效果影響很大。試驗資料表明,在填土竣工時,塑料排水板不同間距(間距分別為1.0m、1.5m、2.0m) 情況下的固結度不一樣,相差較多;但在預壓期達半年以上時,固結度均能達到90%,此時工后沉降很小,能滿足設計要求。因此從節省經費的角度出發,塑料排水板的間距可以放大到2.0m。所以,對于軟土層較厚的路基,在外荷載較大時,采用塑料排水板是經濟有效的。塑料排水板一般要求穿過淤泥層,其最大長度為15m。力學性質差的路段應在排水板頂面設厚0.5~1.2m 砂墊層,在砂墊層上鋪設1~4層土工布層,間距為50cm,以增加軟基的穩定性,增加基底強度,分散土的集中應力,減少路基基地不均勻沉降,減少變形,從而減小總沉降量,增強路基土體的整體穩定性。

3結語

軟基處理對公路建設周期、造價及營運質量與安全均具有舉足輕重的影響,應給予高度重視。在設計階段,應選定具有代表性的典型路段做軟土處理試驗,為軟土路基設計方案的選定、施工填土速率的確定提供參考。在施工階段應制定合理的施工組織計劃,盡早安排軟基路段的施工,為保證質量和工期創造有利條件。實踐證明,對高含水量、高壓縮性的軟土而言,最經濟合理的處理方法是排水固結法。同時在淺層處理的各種方案中采用土工織物有助于減少沉降量,且沉降較為均勻,是一種值得大力推廣的方法。

【參考文獻】

[1]馮守中 著,公路軟基處理新技術,人民交通出版社,2008年9月

[2]文德云 主編,公路施工技術,人民交通出版社,2003年6月