摘 要:软土路基处理是道路工程建设中面临的一项重要的问题,这样的路基土质松软,含水量大,承载力较低,必须进行科学合理的处理,否则会造成路基强度低、施工结束后路基不均匀沉降过大,导致路面开裂或者塌陷,影响路面的使用性能。文章通过工程实践的结合,对道路软基处理设计的相关问题,进行了简单的阐述和分析。
关键词:道路设计;软土路基;换填法;强夯法
引言
我国地质情况复杂多变,其中软士分布广泛,这样的自然条件给道路工程的建设带来极大的影响。在路基设计和施工中,对软土地基的处理方法的选择上要特别慎重。
1 概述
软土为滨海、湖沼、谷地、河滩、等处于天然含水最高、天然孔隙比大、抗剪强度低的细粒土[1]。软土的工程特性主要有:
(1)软土路基具有含水量较高、孔隙比较大的特点。因为软土主要由粘土粒组和粉土粒组组成,并含少量的有机质。软土一般天然含水量≥35,天然空隙比为1~2。
(2)具有明显的流变性。在剪应力的作用下,软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形,并可能导致抗剪强度的衰减,在固结沉降完成后,软土还可能产生可观的次固结沉降。
(3)压缩性高,透水性差。软土的压缩模量es<4mpa,其压缩性随着液限的增大而增大。
(4)抗剪强度低。我国软土天然不排水抗剪强度一般小于20kpa,有效内摩擦角20-35°。
2 软土地基处理方法
常用的软土路基处理方法有换填法、排水固结法、强夯法、水泥搅拌桩法等。
2.1 换填法
所谓换填法是指将路基范围内的软土清除,用稳定性好的土、石回填并压实或夯实[1]。换填法是一种较经济、简便的处理方法。换填法的处理深度常控制在3m范围以内。若换填层太薄,其作用不甚明显,因此处理深度也不应小于0.5m。
2.2 排水固结法
适用于在较厚的软粘土地基,是指通过多种技术手段在软弱地基中设置一些排水通道,形成竖向或水平向排水体,通过逐级加载加压方式,将土体中多余的水通过排水体加以排除,减少土体中的孔隙水,逐渐固结,地基发生沉降,同时逐步提高的方法[2]。
2.3 强夯法
强夯法也可以称之为动力固结法或者是动力压实法,这类方法是通过不断将10至40吨的重锤提到高处让它以自由体方式落下,这期间的落距一般是10至40米,这给地基带来振动和冲击,进而提升地基的强度以及降低它的压缩性。强夯法适用于处理碎石土、砂土、非饱和细粒土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基的处理[3]。
2.4 水泥搅拌桩加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程,利用机械设备将水泥喷入待处理的道路软土路基内,并不断上下搅拌均匀,促使水泥与土发生水解水化反应并形成凝胶体,最终形成一种稳定的结构整体,从而提高了土体的整体强度[4]。这种方法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、黏性土、素填土、以及无流动地下水的松散砂土。
3 结合实际工程采用的方法
3.1 工程概况
项目位于北京市大兴区旧宫镇,南起黄亦路,北至北环路。规划为城市次干路,红线宽度40m,全长约3140m。
3.2 地质概况
根据道路工程岩土工程勘察报告,工程场地自然地面以下30.00m深度内地层自上而下详述如下:
人工堆积层(q4ml):
①层杂填土:杂色,湿,稍密~中密,含大量砖块、砖渣、灰渣、石子、碎石。
①1层素填土:黄褐色,湿,含少量砖渣、灰渣,主要成分为粉土。新近沉积层(q4al+pl)
②层粉质黏土:褐黄色,可塑,湿,含云母、氧化铁、有机质,局部为黏土夹层。
②1层粉砂:褐黄色~黄灰色,湿,中密,成分石英和长石,含云母、氧化铁。
第四纪冲洪积层(q4al+pl)
③层粉质黏土:褐黄色,可塑,湿,含云母、氧化铁。
④层细中砂:褐黄色,湿~饱和,中密~密实,成分石英和长石,含云母、圆砾。
3.3 处理方案选择
根据对工程技术条件的研究和理解,并结合周边类似工程的建设经验,确定软基处理方案如下:
k0+000~k1+735.09路段,由于道路沿线部分①1层杂填土分布厚度较小(厚度0.5m~3.5m),采取全部挖除,换填路基用土的处理措施。为降低含水量,提高路基承载力,路床下设置40cm灰土,掺拌灰量9%。另外,根据
地勘报告,30#钻孔、34#钻孔附近②层粉质黏土存在1.00m~2.00m灰色淤泥黏土,含有机质较多,土的含水量较大,处于软塑状态,对该处路床下素填土、杂填土及灰色淤泥黏土全部挖除,换填路基用土。
k1+735.09~k3+139.7路段,由于①1层杂填土分布厚度较大(厚度5.0m~15.2m),考虑采取强夯的处置方法,提高路基土的强度并降低其压缩性,改善路基土性能。
3.4 强夯法处治设计
3.4.1 强夯处理深度及宽度
强夯处治有效加固深度为杂填土层厚度,将加固路段划分为两个区段:
k1+735.09~k2+750及k2+880~k3+139.7有效加固深度不小于8米;k2+750~k2+880有效加固深度不小于4米。强夯处理宽度至路基坡脚线以外4米处。
3.4.2 单击夯击能
强夯处理单击夯击能,根据设计处理深度按照《建筑地基处理技术规范》
(jgj79-2012)表6.2.1选取,优先选用重锤低落距,夯锤锤底直径为2~3m,锤重15~30吨。
3.4.3 夯点布置
本次设计强夯夯击遍数拟采用两遍点夯、一遍满夯。点夯采用间隔点式两遍夯实法,夯点采用正方形插当法布置,间距为6m。夯点最后两击的夯沉量应满足规范要求。点夯完毕后,场地满铺30~50cm厚路基填料(厚度可根据现场实际情况确定)后以前两遍夯击能一半的能量满夯一遍,每个夯点击数为3~5击。夯点以梅花形布置,夯迹彼此重叠搭接不小于d/4,以保证路基填料表面平整和具有较高的密实度。
3.4.4 强夯处治标准
在大面积强夯施工前,需在场地内选取具有代表性的场地进行试夯,以确保强夯效果,验证所用的强夯参数是否合理,确定合理的强夯施工参数。夯后要求地基土承载力特征值fak≥150kpa,夯后地基土压缩模量es≥15mpa。
4 结束语
设计中对现场情况与软基处理方法的灵活把握,是软土路基优化的关键,并不能一味的追求先进的技术。每一种软土路基处理方法均有其针对性、适用范围以及局限性,设计过程中应要综合考虑工程造价、工期要求和施工质量等主要因素,同时要吸收项目所在地区近年来的软基处理工程实践中积累的经验。
参考文献
[1]jtg d63.公路桥涵地基与基础设计规范[s].
[2]黄生文.公路工程地基处理手册[m].北京:人民交通出版社,2005. [3]cecs 279:2010.强夯地基处理技术规程[s].
[4]贾小燕.浅谈水泥搅拌桩湿喷法加固软土地基[j].城市建设理论研究,2013(29).
作者简介:樊存伟(1985,10),男,籍贯河北省廊坊市,毕业院校河北工业大学,交通工程专业,本科学历,工作单位廊坊市奥通市政工程设计有限公司,从事道路交通设计工作。