市政道路软土路基处理技术探讨
摘 要:软土路基对市政道路的危害较大,因此必须对其采取适当的处理技术。本文首先介绍了软土路基的基本特点,然后对软土路基处理过程中常见的问题进行了分析,最后提出了软土路基的处理技术。
关键字:软土路基;处理技术;特点
软土是指近代沉积的软弱土层,具有压缩性高、强度低和透水性弱等特点。常见的软土层有淤泥质土、杂填土、冲填土及其他高压缩土层。由于软土的承载力难以满足道路路基的要求,因此必须对软土路基进行适当地处理。软土路基的处理难度较大,如果处理不当,容易造成路面的不均匀沉降,进而导致路面破损,出现裂缝,给行车的安全性和舒适性带来了不利影响,因此必须对软土路基进行科学、合理地处理。
一、 市政道路软土路基的特点
1. 抗剪强度低,压缩性高。我国软土抗剪强度通常小于20kPa。在荷载作用下,若软土路基可以排水固结,那么软土的抗剪强度将得到显著改善。软土排水固结的速度越快,改善效果则越好。我国软土路基的另一个特点是压缩性高,软土的压缩模量Es<4MPa,压缩性随液限的增大而增大。
2. 含水量高,透水性较差。由于软土主要是由粉土粒组与粘土粒组组成,且含有少量有机质,在不同环境下呈絮状结构,软土的含水量在35~80%左右。软土的渗透性较小,竖向渗透系数通常在10.6~10.8cm/s之间,因此土层在荷载和自身重力的作用下达到完全凝固需要较长的时间。
3. 具有明显的流变性和结构性。在剪应力作用下,软土出现缓慢的剪切变形,并导致抗剪强度的减小。在完成固结沉降后,软土有可能出现可观的次固结沉降。当原状软土受到挤压或振动时,土体的絮状结构遭到破坏,土的强度明显降低。在软土扰动后,随着时间的延长,软土强度会慢慢恢复。
二、 软土路基处理过程中存在的问题
1. 软土路基出现不均匀沉降
软土路基在荷载的作用下容易出现较大的不均匀沉降,将导致路基失去稳定性,因此在软土地段进行道路建设其实是十分不利的。然而为了使道路工程的实际情况与城市规划需要相一致,必须选择软土地段进行施工。由于软土的荷载系数小,因此在对地基进行处理时,需往里加入部分硬质土壤,从而使路基的强度得到有效控制。施工人员在给软土路基进行填土时,应当合理控制填土量,使路基的沉降和剩余沉降得到严格控制,从而保证路基的稳定性,避免路基受环境的影响。与此同时,应对路堤边坡进行防护,防止受雨水冲击,进而遭到破坏。
2. 边坡遭到破坏
在下雨较为频繁的季节,由于雨量的增多,雨水长时间对边坡进行冲刷,对边坡造成了严重破坏。因此在施工过程中,应注意加强边坡质量,确保施工材料的质量和施工技术的合理。在正式使用前应进行多次实验,保证雨水无法对边坡造成破坏。只有这样,才能够保证路面在正式使用后不发生质量问题,杜绝安全隐患。
3. 软土路基的强度低
由于软土路基的强度非常低,一旦基础没有打牢,将难以保证路面的强度,进而影响道路的使用寿命及行车安全。因此一定要在施工技术和施工材料上严格把关。在施工过程中,必须对土质进行化验,并根据化验结果制定出合理的方案,尽可能地增强软土路基强度。
三、 软土路基的处理技术
1.排水固结法
所谓排水固结法是指利用竖向排水体和水平排水砂层的连通作用,利用软体的自身重力,加速软土内水的流动速度,从而达到固结土体的效果。这种方法适用于有机质粘土和饱和粘土的路基处理。在施工过程中,先在软土路基表层铺筑一层砂垫层,砂垫层由粗砂和中砂组成,其含泥量应小于5%,有机质含量小于1%。水平砂垫层的铺筑宽度应比路基宽出1米左右,然后在水平垫砂层上安装竖向排水系统。竖向排水系统通常选用袋装砂井或塑料排水板。将水平排水砂垫层与竖向排水系统连通,以便软土路基中的水能够通过排水系统流出路基范围。排水固结法的施工过程较为简单,造价也相对较低,对有机质粘土和饱和粘土的处理效果较好。
2.灌浆法。
由于软土内土体具有流动性,因此当用水泥浆等化学药剂渗透到软土的土体内时,软土的土体与浆液将进行混合、固化,使软土性质发生改变,变成一种具有一定承载力的土体,从而达到固结土体的目的。灌浆法对软土固化除了具有上述的直接作用外,还产生以下两方面附带作用,进一步加强了土体的凝固程度。一方面,由于不同深度的软土具有不同的性质,当浆液注入到土体后,各种异性土体为浆液的扩散提供了有利条件。化学浆液在不同的深度和不同的地层形成了具有一定规模和形状的浆脉。另一方面,浆液以一定压力打入到软土深处,浆液四处扩散,使得周围土体形成一个塑性变形区,由于塑性变形区本身具有固结作用,会使远离浆液注入处的土体被挤压,其承载能力相应提高,从而形成一种由密实区和固结区一起组成的复合承载基础,增强了软土的承载能力。
3. 抛石挤淤法
抛石挤淤法是指将颗粒直径大于30厘米的石块抛入软土中,然后利用机械作用将片石压入软土的深部,利用片石重力和相互间的作用将淤泥挤出路基范围,从而实现加固路基的目的。该方法一般适用于软土深度在3米以内的低洼地带,如沼泽地、鱼塘等。这些地带的软土含水量高,流动性较好,片石的挤淤效果明显。抛石挤淤时要先从路基中间开始,然后向前再向两边,这样更有利于淤泥挤出路基范围。接着用重型压路机对抛石进行辗压,加快淤泥的排除。最后在抛石层上方铺设了一层反滤层后,在上部铺设土路堤。该方法由于对软土的固结效果较好,且操作方便,费用低,因此在实际施工中的运用较为广泛。
4. 真空预压法
真空预压法跟排水固结法较为相似,它的主要排水管道也是由竖向排水系统和水平垫砂层组成。但是真空预压法需在水平砂垫层中铺设排水管道,并在软土层上方铺设一层不透气薄膜,通过对排水管抽取真空,在软土中形成负压。通过软土的负压使软土内的水抽出路基范围,从而达到加固土体的目的。排水固结法是通过土体自身重力的作用进行排水,而真空预压法则是使用抽取真空的方法,形成负压,进而排除土体中的水,这种方法的排水效果更为明显,速度也更快。真空预压法需要软体周围能够形成稳定的负压条件,如素填土、淤泥质土和吹填土等效果较好。真空预压法处理的时间较长,且处理范围有限,因此其应用受到一定的限制。
5. 桩基础法
(1)粉煤灰碎石桩。将矿渣或粉煤灰与碎石混合,并加入适量的水泥,均匀搅拌后,灌入到预先打好的桩洞。当水泥凝结后,便形成了一种由碎石和粉煤灰组成的具有一定强度的胶结体,周围土体与桩体之间的摩擦力形成具有高强度的复合基础。
(2)水泥旋喷桩。水泥旋喷桩是指将带有特殊喷嘴的注浆管放置到土层预定深度后,用一定的速度旋转提升,并由高压喷嘴喷射出固化浆液,与土体充分混合并硬化凝固后形成的桩。水泥旋喷桩具有压缩性小、强度大等特点,适用于软凝土、冲填土和粉细砂土等路基的加固。水泥旋喷桩的密度及点位分布应根据不同土体承载力的强弱来确定,该方法对有机质含量较高的路基土的加固效果较差,如泥炭土、塘泥土等,应慎重使用。
四、结束语
软土路基具有较大的危害性,若处理不当容易造成道路不均匀沉降,边坡损坏等情况,对行车的安全性和便利性带来了不利影响。在实际的施工中,应当根据软土路基的不同情况选择适当的路基处理技术,只有这样,才能更好地保证路基的稳定性,确保行车安全。
参考文献
[1] 张卫平.市政道路软土路基及其处理方法[J].江西建材,2012,(5).
[2] 赵云鹤.市政道路施工中的软土路基处理[J].黑龙江科技信息,2011,(5).
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