淺談市政道路工程中軟土地基的處理方法

何帥 陳龍 黃玲玉

1 工程背景

環島路(榕江北河南岸、南河北岸沿江道路)位于揭陽市經濟開發試驗區,其中榕江北河南岸沿江道路西起梅東大橋,東至漁湖新王村;榕江南河北岸沿江道路西起蓮花大道,東至漁湖新王村與被河南岸沿江道路連接。環島路全長28.898 km,全線有42座橋涵跨越榕江南、北河支流河汊。該路為新建道路,工程用地為榕江河漫灘地,現狀為農田、菜地、魚塘,全線均為填方路基。

根據地質勘察報告,該道路場地內的淤泥層含水量w=93.8%～98.6%,空隙比e=2.608～2.65,飽和度Sr=94.4%～98.6%,壓縮系數α1-2=3.18～3.36,粘聚力C=6.8～9.4。該場地內軟土埋藏較淺,淤泥厚度深,含水量大,空隙比大,屬高壓縮性軟土,抗剪強度低,物理力學性質極差,承載力低,必須經過特殊處理。

2 軟基處理方法

軟基處理的方法有很多種,按處理效果可分為臨時處理和永久處理;按處理深度可分為淺層處理和深層處理;按處理方式可分為化學處理和物理處理。一般按照軟土地基處理的機理進行分類,有排水固結法、膠結法、加筋土處理方法、擠密法、置換法、擠密置換法。塑料排水板處理軟土地基是排水固結法的一種,其原理是根據排水固結和通過插入塑料排水板設置豎向排水通道,縮短排水距離,在地基土上施加荷載,土中孔隙水通過塑料排水板通道排出,從而使土中孔隙水體積逐漸減少,地基土固結變形,同時隨著超靜水壓力逐漸消散,有效應力增大,地基土強度得到提高。

采用塑料排水板超載預壓方法,設計參數如表 1所示。

該道路場地內需要處理的軟基范圍很大,樁號范圍為 K 0+ 000～K 2+730,平均處理寬度為 46m。因道路中有多處設置橋涵,將其分為 15個區,分別按照表 1的參數標準進行處理。共插塑料排水板 1 095 398m,排水板平均長度最長為 14.5m,最短為7.0m;雙向土工格柵 100 521m2;填方路基為 172 640m3,該項僅考慮因施工期間沉降引起的補砂量,其余在道路設計圖中已考慮;路面換算預壓用砂量為 107 013 m3,超載預壓用砂量為120 344m3。

表1 塑料排水板超載預壓設計參數一覽表

3 材料質量要求

3.1 塑料排水板

每批排水板到場后,生產廠家必須提供出廠質量檢驗合格單,經抽樣復測達到要求的質量標準后方可使用。塑料排水板質量要求詳見表2。

3.2 雙向土工格柵

雙向土工格柵是用高分子聚合物通過擠壓、成板、沖孔過程后再縱向、橫向拉伸而成,具有很大的拉伸強度。其質量要求詳見表3。

3.3 砂墊層

砂墊層應采用潔凈的中粗砂,有機質含量不大于 1%,不得含有粘土塊和其他雜物,含泥量不大于 5%,滲透系數不小于 5× 10-5m/s。

表2 塑料排水板質量要求一覽表

表3 雙向土工格柵質量要求一覽表

4 軟基處理施工及注意事項

4.1 主要施工順序

施工單位可以根據現場實際情況將全線分若干段同時進行施工,每一段的施工順序如下:天然地基表層處理→鋪填下層砂墊層→打插塑料排水板→鋪填上層砂墊層→分層填筑路基→填筑超載土柱→超載預壓(預壓期內隨沉隨補)→沉降穩定后卸載→敷設地下管線并回填→施工路面。

橋涵段必須先進行軟基處理施工,再反開槽施工橋涵。

4.2 塑料排水板施工

施工機械為采用插板機,插板機上必須配備板帶自動記錄儀。

施工工藝過程為:

整平場地→鋪填下層砂墊層→穩壓→放樣→機具就位→排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割斷排水板→檢查并記錄板位等情況→機具移位→鋪填上層砂墊層。

施工現場堆放的排水板盤帶應覆蓋,以防暴露在空氣中老化。打插排水板之前先鋪填厚度不小于 300mm的下層砂墊層,并做出 4%的橫坡,然后打插排水板。對排水板留出的孔口長度沿流水方向彎折500mm,使其與砂墊層貫通,再鋪填上層砂墊層。在打插過程中導軌應垂直,鋼套管不得彎曲,透水濾套不得被撕破或污染,排水板搭接應采用濾套內平接的方法,芯板對扣,凹凸對齊,搭接長度不小于 200mm,濾套包裹,用可靠措施固定。施工過程中應防止泥土雜物進入套管內,一旦發現需及時清除,排水板與樁尖錨固要牢固,防止拔管時脫離將排水板帶出。施工完畢后應將其保護好,以防機械、車輛進出時排水板受損,影響排水效果。

4.3 雙向土工格柵施工

格柵鋪裝前應將下承層平整好,鋪裝時應拉直平順,緊貼下承層,不得出現扭曲、褶皺、重疊等情況。施工中發現格柵有破損時,必須立即予以修補,應保證其整體性,采用搭接法連接時,搭接長度不小于500mm;采用粘結法時,粘結寬度不小于50mm,粘結強度不低于格柵本身的強度。上下層格柵的接縫位置應相互錯開,錯開距離不小于0.5m。

4.4 施工質量監測

施工中必須按圖紙要求做好沉降和位移監測,并根據監測結果控制路基的填筑速率和路面開始施工時間。路基及超載土柱填筑期間,每填筑一層應觀測一次,如果兩次填筑時間間隔較長,每 3 d至少觀測一次。超載預壓期間每 15 d觀測一次。觀測結果應按規定格式記錄,及時整理匯總,出現異常情況應及時通知相關單位。

5 結語

塑料排水板處理軟土地基具有排水固結效果顯著、質量穩定、施工簡便迅速、成本低等優點。對于深厚的軟土地基采用此方法進行加固,從技術上和經濟上考慮,采用塑料排水板是經濟、有效、可行的。

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