【针对市政道路软基处理方法的探讨】软基路段

  摘要:本文作者结合多年的工作经验,对道路软基处理的方法进行阐述,并进行评价,通过实例分析新型道路软基在市政的处理方法及处理效果。   关键词:道路软基;效果;软基处理
  1 前言
  随着我国城市化水平不断提高,市政道路工程有其自身的特点:如市政道路一般荷载都不太大(高填方处除外),对地基承载力的要求不太高。
  2 城市道路软基处理的常用方法
  上世纪80年代以来,我国的公路建设进人了快速发展时期,软土地区修建了许多条高速公路,在此期间从国外引进了不少软基处理技术,其中应用最多的有:属于排水固结法的塑料排水板 (或袋装砂井)堆载预压(或真空预压)法;属于化学加固的水泥土搅拌法(包括粉喷桩和浆喷桩),以及各种土工合成材料加筋垫层,常用的处理方法主要有以下几种方法。
   (1)换填垫层法
  换填垫层法就是将路基一定深度范围的软弱土层(采用人工或机械开发等方式),换填好的土、砂、石或石屑等材料,并经压(夯)实做成压缩性低、承载力高的垫层。根据换填方式的不同可分为:换填土. 抛石挤淤法及爆破挤淤法。
  (2)堆载预压法
  该法是降,消除大部分工后沉降,提高地基的强度。当工后沉降满足要求,强度指标达到设计要求的数值后,修筑道路路面。
  (3)加载预压排水固结法
  加载预压排水固结法是预先对地基加载,通过排水体排水,使地基土固结,以提高其承载力,并减少其工后沉降。以前排水体常采用袋装砂井,并在顶上铺上一层土工布加筋垫层,既可做为横向排水通道,又可均化不均匀沉降。袋装砂井的质量受施工质量影响较大,若袋中砂灌得不够密实时,放人孔中,砂遇水将下沉,导致砂井上部脱空,不能与砂垫层连通,以致水无法排出,因此袋装砂井逐渐被塑料排水带所代替。与袋装砂井相比,塑料排水带具有施打速度较快、效率高、施工机械轻便、对软基扰动较小、可工厂化生产、抗折能力较强,受施工影响小等优点
  (4)深层搅拌法
  深层搅拌法是用水泥或其他材料作为固化剂的主剂,通过深层搅拌机械将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应,形成具有一定强度的加固体。深层搅拌法分为喷浆搅拌法和喷粉搅拌法。此类地基应视为复合地基,桩土共同承担应力。目前国内常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120 kPa的粘性土,当处理泥炭土或地下水具有侵蚀性,宜通过试验确定其适用性。
  (5)煤灰碎石桩
  粉煤灰碎石桩(CFG)法,是利用工业废料(粉煤灰)与碎石(或砂、石屑)掺人适量水泥形成的胶凝体。它具有一定的强度、良好形成低标号混凝土桩复合地基,可节省水泥及砂的用量。这样有利于混合料强度发挥、废物利用、减轻环境污染,避免了炭化作用。
  (6)加筋法
  在软土地基上沿水平方向铺设一层或多层的加筋材料,并与填料组成一定厚度的加筋垫层,可以提高地基的承载力,均化地基应力,减少地基的不均匀沉降。但当地基中具有较厚的软土,如果单纯用加筋垫层来处理,即使承载力满足要求,地决问题。当软基较厚,且对承载力和沉降要求较为严格的地基处理时,可以考虑综合加筋垫层和水泥深层搅拌桩的优点,用加筋垫层和水泥深层搅拌桩复合地基联合处理软基。在加筋垫层的作用下,充分发挥水泥土桩与桩间土共同作用的特性,提高地基的承载力,减小地基的沉降,均化地基的不均匀沉降。当加筋垫层采用新型复合地基的整体强度大大提高,处理效果更为明显。
  3 新型市政道路软基处理方法
  市政管线基础的软基处理,若采用一般高等级公路的处理方案,往往难以满足管线对沉降的要求。如整个道路断面都按管线基础的要求进行软基处理,则造价太高。应综合考虑不同管线对沉降的要求以及地质条件、工期、经济等方面因素,采用不同的软基处理方案。以下介绍某城市一级主干道的软基处理方案,探讨新型市政道路软基处理的方案及处理效果。
  3.1工程概况
  广州市某隧道连接线道路工程,全长4.71 km,路面标准宽度50 m,双向六车道,是广州市交通骨架工程,城市主干道“二纵”之一,为城市一级主干道。其中软基路段长2.53 km,几乎占全长的一半,软基处理是该工程最主要的分项控制工程之一,因此设置了若干试验段,实施动态设计和信息化施工。场地上部为人工填土,厚度仅0.5 m左右,密实度及均性差,工程性质不良。下卧淤泥层厚l0~15 m,属高压缩性、低透水性、低强度的软弱土体,淤泥的各项物理力学指标见表1。
  道路标准横断面及管线布置如图l所示。污水管、雨水管以及预留煤气管位布置在非机动车道下,交通信号电缆和路灯电缆布置在非机分隔带下,其余管线布置在人行道下。
  
  
  3.2软基处理方案
  该道路工程为城市主干道,管线很多,雨、污水管线埋设较深(最深达7 m),对沉降敏感,软基路段均为填方路堤,工期紧。为了满足路基两侧的雨、污水深埋管基工后沉降≤10 cm的要求,在保证工程质量的前提下,尽量降低造价,该工程提出了国内首创的中央机动车道下采用袋装砂井配合堆载预压排水固结处理,非机动车道及人行道下采用粉喷桩复合地基处理的设计方案。袋装砂井的直径为70 mm,间距为1.2 m,三角形布置,水泥土搅拌桩直径为500 mm,间距1.0 m,三角形布置,袋装砂井和水泥土搅拌桩均穿过淤泥层和淤泥夹砂层,进入粉质粘土层,砂垫层厚0。5 m,一层单向土工格栅加筋,如图2所示。约40%的路基采用粉喷桩处理,约60%的路基采用袋装砂井排水固结处理。因为粉喷桩处理的单价约32元/延m,而袋装砂井排水固结处理的单价约3.5元/延ITI,仅为粉喷桩处理费用的1/10。因此,软基处理费用可节省一半左右,超过1 000万元。
  
  3.3处理效果评论
  为了检验这种“中间软、两边硬”的地基处理方案的可行性,在路中心、两种处理方法交界处的两侧、路肩以及坡脚处埋设了总沉降盘、分层沉降盘、孔隙水压力计、测斜管、土压力盒和水位计进行观测。仪器埋设如图3所示。
  
  
  通过观测,可以得出以下结论:
  (1)袋装砂井处理段内,最大的总沉降量发生在路中,为1 269 mm。两侧粉喷桩处理段内,最大的总沉降量发生在交界处,为254 mlTl,约为路中最大沉降量的20%。在上部填土荷载的作用下,袋装砂井处理段和粉喷桩处理段之间产生了较大的差异沉降,最大差异沉降达717 mm。
  (2)中部袋装砂井处理区向两侧粉喷桩处理区的侧向位移(最大值为241.16 mm),明显大于坡脚处的侧向位移(最大值为48.87 mm),坡脚处最大侧向位移位于地表,两侧交界处的最大侧向位移均发生在地表以下5~6 m深的淤泥层中。
  (3)袋装砂井处理段路,基压缩范围随填土的加高而变深,压缩量随深度由大变小,80% ~85%的压缩量发生在地表下8 m范围内,压缩层范围主要位于粉质粘土层以上13 m~16 m的淤泥和淤泥夹砂层。
  (4)粉喷桩处理段与袋装砂井处理段相比,复合地基的压缩量很小,压缩层在地表以下到15~18 m范围内,压缩量的大小与深度无关,主要受粉喷桩施工质量控制。
  (5)各测点的孔隙水压力基本上随着填土高度的增大而增大,加荷间歇期,孔隙水压力逐渐消散,加载435 d后,土层的固结度达到85% ~95% 。
  (6)水泥土搅拌桩复合地基中,土应力和桩应力都随着填土高度的增大而增大,在停止填土后的堆载期间,随着土体的固结,桩应力逐渐减小,桩土应力比由1.88逐渐减小至1.11。
  4 结语
  本文通过工程实例分析新型的市政道路软基处理方法——在同一断面的不同位置采用不同的软基处理方案(中间为排水固结法处理,两侧为水泥土搅拌法处理),实测表明,该处理方法能显著提高管线地基的承载力,满足管线对沉降的要求,大幅降低造价。
  
  参考文献
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