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道路工程软土地基处理方案探究

发布时间:2020/7/24 16:15:29   阅读:

摘要:通过对各种类型软土地基的处理方式的对比分析,根据其能够处理的软土地基的深度大小,进行各种软土地基的处置方式的论说,并逐一叙述其原理本质,大致归纳了普遍使用的浅层、中层、深层这三种类型的软土地基处置方式,为软土地基处置方式的初步选择提供了有利的参考价值。

关键词:软土地基;处理方案;水泥搅拌桩;塑料排水板;强夯置换法

1道路工程中软土地基的处治方式论述及其选用一般原则

1.1浅层软基处理方法

浅层的软土地基处治方法被定义为处治深度小于3m的软土地基处理,通常用于地基承载力不够的浅薄层的软土地段,以及少填少挖地段,是为了满足道路本身自重及外界荷载对地基承载力的强度要求,因此需要对较薄的软土路段加以处治。通常使用的处治方法有换填法、抛石挤淤泥法、浅层加固法,其中前面两种方式均被称为换填法。

(1)常用方法

换填法:一般都是采取使用人工或者机械的方式,将路基范围内一定深度的软弱土层予以清除出去,采用强度较高、稳定性较好的砂砾、碎石等材料回填,从而提高地基承载力。抛石挤淤法:往淤泥中抛入一定数量的较大块的石头(最好是片石),通过较大块的石头将淤泥基础路基范围以外,以此来提高地基承载力,降低土体自身的压缩沉降;浅层加固法:在软土中掺入一定量的水泥或者生石灰,利用土体中富含的水分与掺入的水泥或者生石灰产生一系列的化学反应,产生一系列的化学产物,增加土体的强度与粘结力,进而达到改善土体原有性质的目的,从而达到增加地基承载力的化学作用。

(2)方法选用

①当地基浅层软土的厚度小于3.0m时,一般采取换填法或者使用浅层加固法;②当遇到路堤填土的高度小于2m或者少挖地段的软土地基时,通常采取排水垫层配合浅层加固法的方法;排水垫层的厚度大小可以根据实际情况来测定,通常情况下,厚度大小为50cm,可以优先选取透水性能良好的级配沙砾或者级配碎石;③当路堤的填土高度较大时,浅层软土的厚度小于3m时,一般情况下可以考虑采取换填法,将其换掉用透水性才能回填。④对于处在水塘、滩地以及经常积水的低洼地带的软弱土层,通常都会处于流塑状态,当其厚度比较小时,一般情况下可以采取抛石挤淤泥法。石头尽可能地选用弱风化或者中风化,甚至基本微风化的硬质石块,首先选用大块径、棱角鲜明的坚硬石块。

1.2中层软基处理方法

中层的软土地基处治被定义为处治深度大小通常是3~15m的软土地基处理,同时也是相对于上述浅层软土地基处治而言的。中层软土地基处治方法一般用于软土层厚度相对较大的路段。随着科技水平的不断提高,可以用于处治中层软土地基的种类颇多,以下就选择几种比较普遍的方法进行简单论述,具体分为水泥搅拌桩、塑料排水板、强夯置换法。

(1)水泥搅拌桩

水泥搅拌桩也就是指使用深层搅拌机或者粉喷机械将水泥浆或者水泥原材料跟路基土就地混合搅拌,拌合均匀以后形成水泥柱状混合物土体,以此来增强地基承载能力,降低土层的沉降量,增强整体稳定性,通常有干喷法和湿喷法这两种处置方式。其使用范围大致是:①现场直接剪切试验所测得的抗剪切破坏强度的大小应小于0.01MPa,同时路堤填土层厚度不大于7m的地段,才适合本处治方法处理;②根据水泥胶结材料的不同形态可以划分为干喷法和湿喷法。干喷法通常适合于土壤含水量比较大的情况,反之,湿喷法则常适合于土壤含水量比较小的情况。③通常情况下,湿喷法是选用单向搅拌施工的工艺进行现场施工的,当然,为了增强拌合的效果,也为了增加强度,在条件允许的情况下,可以采取双向搅拌施工的工艺进行现场施工。

(2)塑料排水板

塑料排水板实际上是使用插板机械王软土道路地基插入塑料排水板,以此来形成竖向的排水通道,然后在经过预压排水,让水分从排水通道中排除,从而加速土壤的沉降固结作用,进而提高土层的地基承载能力。其适用范围为:①通常用于处置厚度不小于5m的软土,但是最大厚度一般都小于30m;②如果选用真空预压,那么应该选取透水性能良好的塑料排水板,如果条件允许的话,选择可测深式塑料排水板更加能够确保施工质量。

(3)强夯置换法

强夯置换法其实就是指利用夯锤在软土当中通过夯击形成坑洞,然后往坑洞内填充坚硬的碎石后,接着再多次夯击,最后形成密实的置换碎石墩。其适用范围为:①如果在饱和粘性土的路基上直接选用强夯法进行处治,特别是淤泥于淤泥工程性质的土壤,那么几乎是不具备效果的。②强夯置换法的有效处治软土的厚度应该根据现场试验来测定,机械的选择与软土的特性是有效处置厚度的两个决定性条件,通常该方法能够处理的土壤厚度大致为5~10m。

1.3深层软基处理方法

深层的软土地基处治被定义为处治厚度大小通常是不小于15m的软土地基处理,同时也是相对于上述浅层与中层的软土地基处治而言的。深层的软土地基处治方法通常适合软土层厚度比较大的路段,具有比较强的处治优势。随着科技能力的不断发展,可以用于处治深层的软土地基的类型较多,现在选择三种比较普遍的常规方法来简单阐述,具体为CFG桩、PHC管桩、钉形水泥土双向搅拌桩等这几种深层的软土地基处治方法。

(1)CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)

CFG桩也就是指在软土地基中以坚硬的碎石作为骨架材料,同时加入一定量的粉煤灰、石屑或者砂以及根据试验测定所得含量的水泥,然后搅拌均匀,形成一种具有较高强度的桩体,一种半刚性材料的桩体。其使用范围大致为:①碎石作为骨架材料的主要材料,其粒径的大小为0.5~2.5cm;水泥可以选用比较常见的普通硅酸盐水泥,但是强度等级必须30以上;对于粉煤灰而言,通常选取II级或这III级,如果材料受限时,宜考虑使用粗砂替代;对于石屑来说,粒径的大小值区域应为0.25~1cm,集料中的石屑比重一般为25%~33%;②如果选取长螺旋钻孔泵压水泥粉煤灰碎石混合料进行施工时,该混合物的坍落度取值范围为160~200mm;③当桩径不同时,混合物应该进行试配,根据不同的需要选择不同的混合物的掺入配比。

(2)PHC管桩(预应力高强度混凝土管桩)

PHC管桩也就是指管桩在专业加工工厂中预先张拉预应力,然后采用离心成型的工艺进行处理,再经过一系列的养护措施处理,进而制成的一种预构件;随后运送到施工现场,采取锤击、静压等施工方法将其压入到软土当中,进而形成具体很高承载能力的复合地基。其适用范围为:①地震烈度小于等于9°的区域,可以考虑采用;②如果软土地基中存在较多的孤石、地下障碍物等情况时,则本方法不能够使用;③针对噪音污染要求较高的地方应该使用静压法;反之,针对噪音污染要求不高的地方可以考虑使用锤击法。

(3)钉形水泥混凝土双向搅拌桩

钉形水泥混凝土双向搅拌桩,也就是指在水泥混凝土搅拌桩成桩的施工过程中,由机械本身的动力同时驱动同心钻杆上的内、外两组搅拌叶片分别朝着正、反两个不同的方向进行旋转搅拌而形成的桩体。其适用范围大致为:①一般都是用于处理粉质土、淤泥、淤泥工程性质的土壤、软黏土以及无流动地下水的松散砂土等路段;②如果发现该地段存在腐蚀性地下水时,必须在施工现场进行现场试验,以此来判定该方法是否能够使用;③桩的长度大小应该根据土壤层的沉降量来取值,桩体必须落在持力层上面。

2结论

本文对道路工程中的多种软土地基处治方法进行了论述,大致归纳为了为浅层、中层及深层等这三种类型的软土地基处置方法,为软土地基的处置方案的初步选择提供了有力的参考。

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作者:刘策 单位:中建路桥集团有限公司

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