基于市政公路工程软基处理技术分析的经验之谈
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摘要:文章结合工程实例介绍了现代公路工程建设软基路段施工技术存在的弊端,就如何处理好软基路段的问题提出了相关技术的分析,以供同行参考.
关键词:公路工程软基处理技术分析
0 引言
软土地基通常是指地基承载力达不到其上面的构造物要求的承载力，或虽在构造物施工时能达到要求，但在后期使用过程中由于地基本身的原因或水的原因，使得地基失稳，造成构造物沉降过大或不均匀沉降以致彻底破坏构造物的不良地基。
1 现代公路工程软基路段存在的弊端
(1)地基沉降现象
软土地基含水量都是比较高的, 压缩性较强以及软粘土的固结系数和渗透系数较小等种种因素的影响下,地基土的过量沉降还会导致桩的负摩擦力问题,进而造成上部结构或桩基的破坏。除了上部荷载过多会引起沉降外，地下水的过度抽取也能够导致软土层的沉降。
(2) 失稳现象
软土层含有较多的亲水胶体微粒,含水量大、孔隙多、抗剪强度低、透水性小、压缩性较强等因素,在高填土重量的作用下，需要经过相当长的时间才能趋向于密实和稳定，因此沉降所需时间相对较长。同时,容易出现侧向挤出滑动的现象，基底沉降比较严重.
(3) 液化现象
在动荷载的长期作用下，饱和松砂孔隙水的有效应力会下降，压力会增加,当有效应力下降到0时，砂土就会表现出液体的一些特性，于是重量较轻的构筑物就会出现浮动，而重量加大的构筑物则会下沉。非饱和性砂土由于自身孔隙压力上升较小，因此不会出现液化情况，但是其强度也会有所下降，并且出现较大变形，同时产生失稳和沉降问题
2 工程实例分析
(1) 工程简介
本市公路改建路段全长12.981km,路基30m,区域内上覆土层以软弱土层为主,层厚约0.5～3m,地基承载力为75kPa,其下为流塑状淤泥亚粘土,软塑粘土或流塑淤泥质粘土,地基容许承载力为50～80kPa,下部为风化基岩,工程地质条件较差。
3 路段软基处理方法分析
(1) 砂垫层+预压法
先使用砂砾填筑路堤,并利用填料的等载或超载预压,使软土中的孔隙水排向砂垫层,最终土体固结。一般预压期为3～6个月。其适用范围为路堤填土高度较小,软土埋藏不深且厚度小的地段。优缺点为施工简单,费用低,施工期长,对于深厚层软土的处理效果不佳,堆载预压需要的土方量大,不适合缺乏土源的地区使用。该法主要工程量为40cm砂垫层,土工布(一层),预压土方(H=1.2m),砂垫层＋ 预压方案的造价约54.4元/m2,如需卸载,每平方米造价约增加2.3元。
(2)塑料排水板+预压法。
先在土层中加设竖向塑料排水板和40～50cm砂垫层,构成一个排水系统,再根据路基的地质条件和填土高度进行等载或超载预压,使地基在荷载的作用下增加土体的总应力,促使孔隙水能够迅速地从排水通道逸出,从而缩短沉降固结的时间,一般预压期3～6个月。其适用范围为软土厚度较大的地段,处理深度小于12m。优缺点为施工简单,费用低。但塑料排水板的质量差异性大, 施工监理难度大,深、厚层软土的处理效果不佳, 预压时间长,堆载预压需要的土方量大,不适合缺乏土源的地区使用。该法主要工程量为40cm砂垫层,土工格栅(一层),塑料排水板(正三角分布,间距@1.5m,板长10m);预压土方(H=1.2m),塑料排水板+预压方案的造价约54.4元/m2,如需卸载, 每平方米造价约增加2.3元。
(3)袋装砂井+预压法。
采用天然砂子与编制袋人工灌制而成,砂井的直径一般为7～10cm,按管法施工就位,其作用和处理原理与塑料排水板相同。但塑料排水板比袋装砂井具有工效高、劳动强度低、质量稳定,适应地基变形性能好的特点。其适用范围为软土厚度较大的地段,处理深度小于12m;优缺点为在砂源丰富的地区工程造价低,施工监理较容易,施工工序复杂,质量不易控制,深、厚层软土的处理效果不佳,预压的时间长,堆载预压需要的土方量大,不适合缺乏土源的地区使用。该法主要工程量为40cm砂垫层;土工格栅(一层),袋装砂井(正三角分布,桩径7cm,间距1.5m,桩长10m);预压土方(H=1.2m),袋装砂井+预压方案的造价约54.4元/m2,如需卸载,每平方米造价约增加2.3元。
(4)真空联合堆载预压法。
将塑料排水板(或袋装砂井)预压和抽真空联合使用,既在需要加固的软基中设水平排水砂层和竖向排水通道,然后将不透气的薄膜铺设在砂层上,借助抽气泵和埋设在砂层中的管道,将膜下土体间的真空抽出,通过施加外荷载增加土的总应力,使土中的孔隙水向竖直排水体汇集,最后从水平排水层排出,达到固结软土的目的。其适用范围为软土厚度较大(12米左右)的地段;优缺点为比一般预压方案的施工期短, 能较大的减少施工后期沉降,预压土方量小,施工工艺复杂,工程造价高。该法主要工程量为40cm砂垫层,土工格栅(一层),塑料排水板(正三角分布,间距1.5m,桩长10m)，预压土方(H=1m)。二层密封薄膜，PVC管,真空联合堆载预压方案造价约139.7元/m2。
(5)预应力混凝土管桩法。
由专业厂家采用先张法预应力工艺加工而成的预应力混凝土管、开口型桩尖和桩帽组成,施工采用静压法沉桩。其适用范围为软土厚度大、承载力要求高的桥涵构造物及高路堤地段,处理的深度可超过20m。优缺点为施工工期短,1个月左右,处理效果好,质量容易控制,处理的深度大,施工噪音大,工艺复杂,工程造价高。该法主要工程量为40cm碎石土褥垫层。预应力管桩(正三角分布,间距3m,桩长15m,桩径40cm,壁厚7cm),C30钢筋桩帽混凝土。钢塑格栅(二层),预应力混凝土管桩方案造价约439.6元/m2。
(6)粉喷桩法。
将水泥浆用灰浆泵输送到搅拌机的中心管输出,与经搅拌的软土拌和;其适用范围为路基不稳定,软土厚度较大的地段,粉喷桩处理的深度小于12m。优缺点为施工技术成熟,工期短1个月左右, 处理效果较好,造价较低,施工监理难度大,对软基下部搅拌不易均匀。该法主要工程量为土工格栅(一层),粉喷桩(正三角分布,间距1.5m,桩长10m,桩径50cm),造价约为206.9元/m2。
竣工验收
在工程投入使用后证明铺设效果非常理想，整个工程的工期达到相关要求，经过相关部门的检查审核，确认该工程合格。
5 小结
目前，对于软基的处理方法有很多种，但都有各自的适用范围，因此工作人员必须要在充分了解施工现场实际情况的基础上，本着科学的态度对其进行认真的分析和研究，从而采用最适的方法来对软基进行处理，以便消除质量和安全隐患，进一步提升公路工程的稳定性和安全性。
参考文献
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