探讨城市道路路基软地基处理过程中的市政工程技术

2015-07-22 87 0

   引言
 
  软土地基的道路施工是一个复杂的系统工程,随着科技的发展,虽然许多新技术、新理论、新工艺不断涌现,但是路基沉降过大、路面早期损坏、断板等现象频繁发生。目前适用于软基处理的方法有许多,对于软土地基的处理,要通过实际的考察分析,根据具体的场地条件和路面结构采取相应的处理办法。
 
  一、软土地基及其特征
 
  软土是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低,并且具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质,工程地质条件较差。
 
  软土地基下沉的一个主要原因是软土地基的沉降,包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。一般地,除要确保新填筑路基的密实度以减少沉降外,包括原地面的地基总沉降必须达到基本稳定,沉降量大致达到总沉降量的90%以上时,才容许铺路面。软土地基沉降严重时,不仅增加填方数量,而且沉降或水平位移对临近填土的桥台、挡土墙、涵洞,甚至对附近的住宅、农田以及路线的技术标准都会产生很大的影响。为此,首先充分研究已有地质资料,采取调绘、钻探、原位测试及物探等综合勘测手段。查明路段所处的地形、地质、水文、气候、径流条件等自然环境条件和路基排水条件,明确松软土层的成因、类型、分布范围及其在路线通过地带分布的具体情况,确定软土层在纵向、横向的分布厚度、层次、各层土的土质及物理力学性质(如天然容重量、天然含水量、塑限、液限、孔隙比、内聚力、内摩擦角、承载力及渗透系数等)。根据地基土的工程特性,选用适当的软土地基处理措施。
 
  二、处理软土地基的主要原则
 
  在软土地基上进行市政道路工程建设必须要采取相应的方法提高地基的抗剪强度以及抗压能力,使地基保持稳定,同时还要降低土体的压缩性,降低地基沉降的速度,改善土体的动力性能,以防止地基被震裂或者是塌陷,保持地基的稳定性。此外,还要降低土体的渗透性,防止水土流失,避免地基塌陷。要达到上述目的,在施工的过程中必须要遵循一定的处理原则。
 
  对于市政道路工程建设而言,优先考虑在原有地基上,将上覆较好的土层覆盖在淤泥上或软土上作为地基的持力层,如果上覆的土层较薄时,施工过程中要尽量避免扰动淤泥或软土。对于均匀性以及密实度较高的工业废料以及建筑垃圾亦可填充在软土中作为地基的持力层。具有较高腐蚀性以及有机质含量高的生活垃圾等不宜作为填充土,采取必要的处理措施进行处理后,方可用作地基的持力层。
 
  三、软土地基典型技术处理方法分析
 
  1、换填法
 
  换填法是道路路基施工中常用的软土地基处理方法,适用于长期种植水生植物的泥沼地段,通过置换素土、砂砾、卵石等透水性材料,来提高软土地基的承载力,减少发生路基沉降现象发生的几率。考虑到施工的经济因素,若路基下软土层厚度超出两米时,选择换填素土,反之则采用砂砾、卵石等材料。此外,施工过程要确保水流的畅通,做到及时排水,避免弹簧土的形成。
 
  2、粉喷桩加固处理法
 
  粉喷桩处理是用于加固饱和粘性土地基的一种方法。它是以水泥材料作为固化剂,利用特制的搅拌机械在地基深处将水泥与原位软土进行强制搅拌、压缩,并吸收周围水分,经过一系列物理——化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度水泥加固土,它对提高软土地基承载能力、减少地基的沉降量及高填土路基稳定性具有明显的效果。粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料:施工场地的工程地质报告,土工试验报告,室内配比试验报告,粉喷桩设计桩位图,原地面高程数据表,加固深度与停灰面高程以及测量资料等。场地平整、清除障碍。如场地低洼,应回填粘性土;施工场地不能满足机械行走要求时,应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软,则应采取防止机械失稳措施。
 
  3、置换法
 
  由于深层密实法中的几种方法都有加入高抗剪强度的材料,置换软土中部分成分的加固机理,与原有的土体共同组成复合地基,达到加固地基的目的,因此深层密实法有时也称为置换法。
 
  4、排水固结法
 
  在软土地基上加压并配合内部排水,加速软土地基的排水,加快软土固结的处理方法称为排水固结法。适用于处理各类淤泥、淤泥质粘土及冲填等饱和粘性土地基。
 
  软土地基在附加荷载的作用下,逐渐排出孔隙水,使孔隙比减小,产生固结变形。在这个过程中,随着土体超静孔隙水压力的逐渐扩散,土的有效应力增加,并使沉降提前完成或提高沉降速度。主要加固方法,堆载预压法、砂井法、袋装砂井、真空预压法、电渗排水法、降低地下水位法、塑料排水板法。预压处理,分为超载预压、等载预压和欠载预压等,其施工工艺简单,但工期较长,超载预压的时间一般为6个月,通常与排水处理地基相结合使用。袋装砂井,对于软土厚度大、路堤稳定、填土高的软土路基,采用袋装砂井,可增加软土竖直方向的排水能力,缩短水平方向的排水距离,加速软土的强度。砂袋灌入砂后,砂井可采用锤击法或振动法施工。它的施工工艺复杂,费用相对较高,所用的时间较长,可采用矩形或梅花形布桩。塑料排水板,排水原理与袋装砂井相同,由于是工厂制作,它的质量稳定、重量轻、运输保管方便,施工工艺比较简单,投入劳力少,费用相对较低,并且渗滤吸水性好,具有一定的强度和延伸率,对土的扰动小,预压时间较长,在工程中得到广泛应用,但对于提高土层的抗剪能力不如袋装砂井。
 
  5、加载法
 
  加载法是为了预先促进软土地基沉降,增加地基强度,以防止设置在填土上或邻接填土的路面和构造物或者埋入填土内的构造物发生有害沉降而导致破坏。促进地基固结沉降的方法有:在地基上增加总压办法;减少土中的间隙水压提高有效应力法等。用填土荷载时,一般为填土加载法,后者又可分通过井点,竖井等的降低地下水法和在地表面铺砂,覆盖不透水膜使之形成真空,依靠大气压力加载来促进固结的大气压加载法。采用填土加载法时,须注意地基的稳定状态。而降低地下水法和大气压加载法则不必担心地基遭到破坏,但受到地基适应性的限制且工程费用大,一般不采用。上述方法,都很少单独采用。
 
  6、砂垫层法
 
  砂垫层法适合在大面积湿土地段应用,能够有效地改善土方施工环境,降低表层湿土扰动的影响。施工前,要将腐殖土清除干净,做好平整碾压工作,加入厚度20厘米的砂砾隔离层,促进地下渗透水的排出,并且抗御雨水对下层的影响。若路基软土层含水量大且厚度较小时,在路基上铺垫50至120厘米的砂垫层,使软土层固化并诱导水分的排出。若采用机械施工,则要考虑机械的重量,再确定砂垫层的厚度,为了保证大型机械的正常通行,需要铺设较厚的砂垫层,这样就提高了施工成本,所以实际施工时通常与表层排水法或敷垫材料法等并用。此外,施工时还应设放样板,摊铺作业尽量做到均匀一致,妥善处理砂垫层端部。
 
  结束语
 
  随着城市道路建设的迅速发展,在道路施工工艺和施工技术水平方面提高了很大幅度。尽管如此,但依旧不可避免的出现一些施工中的问题在城市道路建设过程中路基软地基处理中,处理不当的话,将会影响整个工程质量和会影响整体市政工程建设。因此对于研究以及分析在软地基处理过程中的市政工程技术十分的重要。
 
  参考文献
 
  [1]朱烨军.市政工程中常见的软土地基问题及处理[J].科技创新导报,2010.
 
  [2]黄志光.市政道路施工中软土地基施工处理分析[J]技术与市场,2010.
 
  [3]王旭,苏群.市政道路施工中软土地基的处理方法分析[J]才智,2011.

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