公路工程软土地基处理与加固的有效措施探究

公路工程软土地基处理与加固的有效措施探究

四川川交路桥有限责任公司四川省广汉市618300

摘要:在现代工程建筑中,软土地基处理加固问题已经突出摆在我们面前,成为工程建设中的核心和技术关键,并在很大程度上控制着整个工程的投资总量和质量保证。本文通过我国公路运输的重要性引申出公路工程中软地基所造成的破坏形式,并列举出几项软地基加固方案及适用条件,为公路工程软地基加固处理施工提供参考依据。

关键词:公路工程;软地基处理;加固措施

我国四通八达的公路交通网是经济腾飞的标志之一,公路作为主要的交通途径。随着经济发展的要求公路在建设中等级也在逐步上升。在公路工程建设中不可避免的出现一些影响工程质量的自然土质问题,最主要的影响之一是公路建设中的软土地基(不能承受路面传递的荷载而使路基失稳),所以公路软地基加固处理成了公路畅通至关重要的问题。

一、软地基的破坏形式及力学改善措施

公路工程中软地基处理不当造成的影响形式有两类:破坏和沉降。公路工程建设中软地基所造成的路基破坏现象是不能出现的,否则将会造成工程事故。公路工程中软地基所造成的地基沉降需要漫长的时间,在工程竣工工程验收阶段,沉降问题还没有表现出来,经过正常的使用就会出现沉降,所以公路工程中主要的防治目标是防止软地基沉降。地基沉降造成的结果是:公路路面凹凸不平局部破损;路基边坡土体隆起失稳;严重的会导致路堤整体侧移。公路工程中软地基加固处理至关重要,其目的在于改善地基承载力以满足工程力学条件,使地基以上的路面稳定。

二、软地基加固处理的实施方案

公路软地基加固处理方式随着科学技术的发展而改进,向更科学、更合理、更有效的新技术方向发展。根据具体的软地基地质状况因地制宜的做出相应的加固方案,总结已有软地基加固工程方案的经验并结合国外先进的加固技术,对软地基进行有效的加固处理。现阶段我国公路工程软地基加固的常用措施有下列几项:

1换填法:用承载能力强的土质将道路下原有的软地基土替换,用以确保路堤的稳定。一般施工方法有两种:强制挤出软土法和开挖换填法。强制挤出软土换填法是利用路堤填土重力的作用将软土从路堤两侧挤出,由于被挤出的软土在公路地基两侧会出现隆起的现象,对周围生态环境影响大,因此这种方式工程中使用不多;全部开挖换填是将路堤下的软土层全部挖出,换成承载能力良好的土质,目前工程实际应用较多。

2砂垫层法:在公路软地基上铺设厚度在0.5-1.2m的砂层,用透水性能好的砂砾铺垫,保证砂垫层的排水能力,可以称作为砂垫层。其作用在于作为软土层固结所需的上部排水层和路堤底部的排水层,降低路堤湿度,使路基有效的排水保证机械正常的施工的同时改变路堤的承载能力。

3分阶段施工法:这种地基加固方式用于地基软土不厚的工程中。公路工程施工中,路堤填筑到一定的高度时,路基的稳定性不能满足安全系数要求时,放置一段时间,使软土地基自然固结增加强度,等到达到承载能力后;再进行第二阶段路堤填筑施工,不满足承载能力时,再次放置,以此类推,直到达到填筑高度要求为止。分阶段施工的缺点是施工周期长,填筑高度有限度,超越填筑高度就不能确保路基的稳定性。

4竖向排水法:公路软土地基中软土层厚且渗透性差时,软土地基的自然固结周期长。加速固结的方式的在软土层中引入排水单元。竖向排水法正式应用这个原理,在地基中设置竖向排水井,加速地基固结的时间。竖向排水井的材料可应用砂井排水法或者塑料排水板排水法。砂井排水法在均匀的厚黏土层地基固结效果明显,对于地基中有砂层的效果较差;塑料排水板排水法相对沙井排水法的工程造价低,且施工周期短,对地基扰动小。

5深层搅拌法:这种地基加固方法的施工工艺是利用机械将地基固化剂(水泥、石灰、粉煤灰)与软土层搅拌,降低软土层的含水率,增强地基的承载能力减少沉降量。由于固化剂的物理状态,也可称为粉体喷射搅拌法。深层搅拌法的适用条件是淤泥质土或者含水量较多的土体以及承载能力较差的粘性土的软土地基加固。

6反压护道法:当路堤的填筑高度超过地基不作处理时所能容许的安全高度(称作极限高度或临界高度)时,路堤和软土层达不到要求的滑动破坏安全系数。可在路堤两侧填筑一定高度和宽度的护道,利用护道的填土重增加稳定力矩,用以平衡主路堤的滑动力矩。反压护道的高度一般为路基的1/2-1/3之间。这种软地基加固方案的缺点是需要大量的填料来源,工程造价高。

7挤密桩法:利用机械的冲击或震动将砂、碎石等粒料挤入软土地基中,形成直径较大的“柱状桩体”,与地基软土结合次年改成承载能力较强的复合地基。作用在于使桩周围的土体密实、支持路面荷载、加速软土固结。增强地基承载强度,对软土地基进行加固。

8土工合成新型材料加固法:该软土地基加固法是指在公路工程建设中,将建设中所遇到的地基软土部分开挖,换填土工合成新型材料作为地基的承载力层,也可称为“加筋土层新型材料”。新型土工合成材料是公路建设中的路基加固的新型合成产品,不仅可以加固路基且对边坡的植被生长都有一定的“肥料”作用,属于绿色环保的软土地基加固措施。土工合成材料的施工前要进行严格前期的科学计算,施工要严谨,严格按照施工图进行施工。这样才能保证软土地基加固稳定的同时最好的发挥土工合成材料的利用率,增强地基承载力。

三、软土地基加固处理方案施工过程中应注意的技术影响因素

上述的公路软土地基加固措施方案在施工的过程中影响因素很多,所以在工程施工过程中要注意下列几项工程施工工艺:

1拟建场地的土质:沙质土要采用震动压实法或者挤密法来对软地基进行加固,而黏土地基则以扰动小为主,一般采用压实法。软土层的厚度不大时,采用换填法是最理想的解决方案,若厚度大,则使用荷载强压法。应用水泥、石灰、粉煤灰对软土层加速固结在实际工程中的使用比较广泛。

2拟建公路的等级要求:拟建公路的设计等级高,则要求就越高,对于平整度指标要求就更严格,所以在软土地基加固处理的可靠度就越高,高等级的公路不能出现一点沉降产生的路面不平整。公路路面的设计宽度对于软土地基加固影响也很多,路面宽的软土地基采用换填法加固时,可能因为使用的车辆荷载作用而使路面局部破损,影响工程质量。

3拟建公路施工环境影响:公路工程建设中由于机械的操作和生产用水,会产生振动或者大的噪音或者地下水的水位改变,这样周围的大型建筑可能因为公路施工所带来的影响而使建筑物沉降。所以要充分考虑公路周围的建筑沉降量,适当的采取相应的措施(例如利用高架桥代换路堤)对已建建筑物进行保护。

总结

综上所述,我国公路工程中软地基加固的处理措施的施工方案很多,但是对于软土地基的加固探究还要进一步深入,结合已有工程的施工经验研发出科技型新工艺的地基加固措施,将新地基加固技术应用到实际的工程中,总结工程经验为下一步的科研工作打基础。公路工程的施工过程中要严格按照施工图纸进行,相应的施工工艺、流程、技术都要合理应用,从而提升公路工程的工程质量。

参考文献

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