江靜波 姜輝
(江蘇嘉隆工程建設(shè)有限公司,江蘇 泗陽 223700)
路基是公路的重要組成部分,是按照路線位置和一定技術(shù)要求修筑的帶狀構(gòu)造物,承受由路面?zhèn)鱽淼暮奢d,應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。在公路工程中經(jīng)常會(huì)遇到軟土路基。所謂軟土,一般是指處于軟朔或者流朔狀態(tài)下的粘性土,其特點(diǎn)是天然含水量大、孔隙比大、壓縮系數(shù)高、強(qiáng)度低,并具有蠕變性、觸變性等特殊的工程地質(zhì)性質(zhì),工程地質(zhì)條件較差。在軟土地基上修筑路基,若不加處理或處理不當(dāng),往往會(huì)發(fā)生路基失穩(wěn)或過量沉陷,導(dǎo)致公路破壞或不能正常使用。習(xí)慣上常把淤泥、淤泥質(zhì)土、軟粘性土總稱為軟土。其主要特性表現(xiàn)為天然含水率高、孔隙比大。含水量在34%-72%之間,孔隙比在1.0-1.9之間,飽和度一般大于95%,液限一般為35%-60%,塑性指數(shù)為13-30。
當(dāng)路堤經(jīng)穩(wěn)定驗(yàn)算或沉降計(jì)算不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),必須對(duì)軟土地基進(jìn)行加固。加固的方法很多,常用的方法有。
塑料排水板:塑料排水板是帶有孔道的板狀物體,插入土中形成豎向排水通道。避免路基外側(cè)地表及地下水進(jìn)入路基范圍,當(dāng)填筑路基時(shí),荷載作用于軟基,地下水由于受擠壓和毛細(xì)作用沿塑料排水板上升至砂墊層內(nèi),由砂墊層向兩側(cè)排出,從而提高基底承載力。因其施工簡(jiǎn)單、快捷,應(yīng)用較為廣泛。最大有效處理深度18米。
砂井:砂井是利用各種打樁機(jī)具擊入鋼管,或用高壓射水、爆破等方法在地基中獲得按一定規(guī)律排列的孔眼并灌入中、粗砂形成砂柱。由于這種砂井在飽和軟粘土中起排水通道的作用,又稱排水砂井。砂井頂面應(yīng)鋪設(shè)墊層,以構(gòu)成完整的地基排水系統(tǒng)。砂井適用于軟土層厚度大于5m時(shí)。最大有效處理深度18米。
袋裝砂井:井徑對(duì)固結(jié)時(shí)間的影響沒有井距那樣敏感。但一般砂井如果井徑太小,既無法施工,也無法防止因地基變形而斷開失效。因此,現(xiàn)在廣泛采用網(wǎng)狀織物袋裝砂井,其直徑僅8cm左右,比一般砂井要省料得多,造價(jià)比一般砂井低廉,且不會(huì)因施工操作上的誤差或地基發(fā)生水平和垂直變形而喪失其連續(xù)性。最大有效處理深度18米。
排水砂墊層:排水砂墊層是在路堤底部地面上鋪設(shè)一層較薄的砂層。主要就是將軟基中地下水排至路基兩側(cè),以利地基穩(wěn)定,并且有效防止彈簧現(xiàn)象向上反射。
土工織物鋪墊:在軟土地基表層鋪設(shè)一層或多層土工織物,可以減少路堤填筑后的地基不均勻沉降,又可以提高地基的承載能力,同時(shí)也不影響排水。對(duì)于淤泥之類高含水量的超軟弱地基,在采用砂井及其他深層加固法之前,土工織物鋪墊可作為前期處理,以提高施工的可能性。
預(yù)壓:在軟土地基上修筑路堤,如果工期不緊,可以先填筑一部分或全部,使地基經(jīng)過一段時(shí)間固結(jié)沉降,然后再填足和鋪筑路面。最大有效處理深度30米。
擠實(shí)砂(碎石)樁:擠實(shí)砂樁是以沖擊或震動(dòng)的方法強(qiáng)力將砂、石等材料擠入軟土地基中,形成較大的密實(shí)柱體,提高軟土地基的整體抗剪強(qiáng)度,減少沉降。最大有效處理深度20米。
旋噴樁:是用于加固飽和軟粘土地基的一種技術(shù),它利用水泥作為固化劑,通過工程鉆機(jī),將旋噴注漿管置入預(yù)定的地基加固深度,通過鉆桿旋轉(zhuǎn),徐徐上升,將預(yù)先配制好的漿液,以一定的壓力從噴嘴噴出,沖擊土體,使土和漿液攪拌成混合體,經(jīng)過物理化學(xué)作用生成一種特殊的、且有較高強(qiáng)度、較好變形特性和水穩(wěn)性的混合柱體,它對(duì)提高軟土地基承載力、減少地基的沉降量有明顯效果,是一種人工復(fù)合地基。最大有效處理深度20米。
生石灰樁:用生石灰碎塊置于樁孔中形成樁體,稱為生石灰樁。最大有效處理深度20米。
換土:采用人工或機(jī)械挖除路堤下全部軟土,換填強(qiáng)度較高的粘性土或砂、礫、卵石、片石等滲水性材料。最大有效處理深度3米。反壓護(hù)道:反壓護(hù)道是在路堤兩側(cè)填筑一定寬度和一定高度的護(hù)道。它利用力學(xué)平衡以保持路基的穩(wěn)定。
在施工中經(jīng)常碰到的情況多數(shù)不是軟土地基,因?yàn)槿绻熊浲恋鼗话闱闆r在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)地質(zhì)資料,提出處理方法。多數(shù)情況是有局部地段地質(zhì)情況和原來設(shè)計(jì)不同,出現(xiàn)局部地基承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,或者由于局部地段含水量過大(原有排水系統(tǒng)不暢,原有地基土質(zhì)滲水性不好)造成地基軟彈(翻漿,彈簧土地段)。根據(jù)出現(xiàn)的這些情況一般常用的方法主要有:
換填:這是最常用的方法。對(duì)于軟基面面積少,而且土層薄,比如有些淤泥質(zhì)土,可采用人工或機(jī)械挖除路堤下全部軟土,換填強(qiáng)度較高的粘性土或砂、礫、卵石、片石等滲水性材料。來提高基底承載力,換填的深度要根據(jù)承載力確定。這種方法最大有效處理深度3米。
拋石填筑:就是在有軟土或彈簧土以及有積水的路段填石頭,填石的高度以露出要處理的路段原有土層(或積水)高度為宜。在填石的過程中注意一定要用推土機(jī)把石塊壓實(shí),不能出現(xiàn)軟彈現(xiàn)象。然后再填筑土方。
盲溝:就是在要處理的路段根據(jù)要處理的路段的長(zhǎng)度,在橫向或縱向挖盲溝,盲溝通常用滲水性大孔隙填料或片石砌筑而成。也可以填入不同級(jí)配的石塊起到排水的功能。注意盲溝的出口要與排水溝連接,以便把路基中的水排出路基。
排水砂墊層:排水砂墊層是在路堤底部地面上鋪設(shè)一層砂層,作用是在軟土頂面增加一個(gè)排水面,在填土的過程中,荷載逐漸增加,促使軟土地基排水固結(jié)滲出的水就可以從砂墊層中排走。為確保砂墊層能通暢排水,要采用滲水性良好的材料。宜選用中粗砂,砂的含泥量(小于0.074mm砂粒)不宜大于15%。砂墊層一般的厚度為0.6-1.0米。為了保證砂墊層的滲水作用,在砂墊層上應(yīng)該填一層粘性土封住水不讓水返上路基。在路基兩側(cè)要修好排水溝,通過砂墊層滲出的水通過排水溝排出路基外,保持路基的穩(wěn)定。
石灰淺坑法:由于粘性土含水量影響,施工中經(jīng)常出現(xiàn)"彈簧土"松軟現(xiàn)象。一般較輕的可以采用挖土?xí)窀?,敲碎回填?石灰淺坑法"可以用于各種不同面積的路段(就是說大面積可以使用,小面積也可以使用)。具體做法是:挖40cm-50cm方形或圓形,深一般1m上下的坑,清除坑內(nèi)的滲水(最好挖好坑后,第二天清除滲水),放入深為坑深1/3生石灰,即可回填碾壓??拥男芯嗪涂泳嘣谳p度彈簧路段為5-6m,在嚴(yán)重彈簧路段為3-4m。
軟基處理施工技術(shù)難度較大,質(zhì)量要求高,如掌握不好,極易出現(xiàn)偏差且因其為隱蔽工程。以上介紹的幾種工地常用的處理軟基礎(chǔ)以及彈簧土的方法,還要根據(jù)工程施工環(huán)境與地質(zhì)情況、項(xiàng)目等級(jí)與工期要求、成本控制等等因素采取不同的處理方案,有時(shí)幾種方法可以交替或一起使用。目的主要是要保證工程質(zhì)量,保證工期。
[1]陸遙.軟土地基處理方法概述[M].2005,2.