浅谈公路软土路基处理

邹海航

【摘要】介绍了软土路基的共性,砂垫层、塑料排水板处理方案,对公路软土路基施工具有借鉴意义。

【关键词】软土地基;砂垫层;塑料排水板;处理措施

在软土路基上修建公路,会遇到稳定及变形等工程问题,必须对软弱地基进行特殊处理。在实际工作中若处理不当,极易造成路基的沉降过大,进而使路堤失稳、路面开裂及桥台与路基的沉降不同而产生桥头错台等现象,导致公路破坏或不能正常使用。在设计及施工过程中,应结合当地具体情况,对其处理方法做出合理的选择。

1概述

所谓软土,从广义上讲,就是强度低、压缩性高的软弱土层,以孔隙比及有机质含量为主,结合其他指标,可将软土划分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭五种类型。通常把淤泥、淤泥质土、软粘性土称为软土,把有机质含量很高的泥炭、泥炭质土总称为泥沼。

我国各地不同成因的软土都具有近于相同的共性,主要表现为:

①天然含水量高,孔隙比大。含水量在34%~72%之间,孔隙比在1. 0~1.9之间,饱和度一般大于95%,液限一般为35%~60%。

②透水性差。大部分软土的渗透系数为10 - 8～10 - 7cm/ s。

③压缩性高。压缩系数0.005～0.02,属高压缩性土。

④抗剪强度低。其快剪粘聚力在10kPa 左右,快剪内摩擦力在0~5度之间。

⑤具有能变性。一旦受到扰动,土的强度明显下降,甚至呈流动状态。

⑥流变性显著。其长期抗剪强度只有一般抗剪强度的0.4~0.8倍。

2软弱路基处理措施

软基的处理方法多种多样,不同的措施是有其针对性的,有时需要采用综合治理。一般按固结法、加固法和构造物法分类。固结方法之一是预压法,包括静力加载、真空加载、降水法、垫渗法等多种方法。目的在于减少工后沉降,提高地基固结度;固结方法之二便是排水法,此方法在具体施工中应用较普遍。横向排水如砂垫层,竖向排水如砂井、袋装砂井等。加固法依据物理原理分为碾压、加筋、换填、抛石挤淤、爆破挤淤、振动夯等方法;依据化学原理分为粉喷桩等软基处理方法。

软弱地基处理时应遵循以下原则:投资少、效益高、少占农田和安全实用;密切结合当地工程地质条件、材料供应、施工力量和工期要求,因地制宜,达到技术上先进、经济上合理;积极采用新材料、新工艺、新结构,提高劳动生产率,降低成本,缩短工期。

下面着重谈谈砂垫层及塑料排水板加固软土的适用性。

2.1砂垫层

表层分布有软土且其厚度小于3m 时,可采用浅层处理,砂垫层是浅层处理最常用的方法。其主要目的在于(1)提高路基承载力;(2)减小沉降量;(3)加速软土的排水固结过程;(4)分散土体所承受的应力,增加土体的模量,减小不均匀沉降。由于砂的良好的水稳性和隔水、防冻作用,可以就地取材,成本低廉,使得砂垫层成为处理软路基的首选材料。又由于其粘性小、易于松散、压实困难等特点,因此需使用振动法或灌水法才能使其密实。

砂垫层设置于路堤土与软土地基之间,起到排水作用,从而保证填土在荷载作用下地基孔隙水的顺利排出,既加快了地基的固结,还可以保护路堤免受孔隙水浸泡。亚雪公路G015线至滑雪场段改扩建工程中换填砂垫层处理软土地基技术应用非常广泛。该段软基最大处理深度为1.4m,砂垫层充分洒水,分层碾压,每层不超过30cm。根据试验段结果可知,现场砂垫层的压实度采用环刀法或灌砂法测定均达到90%以上,符合规范要求。根据试验资料表明,在砂(砂砾、碎石) 垫层之下设置一层相当于路堤沉降量的土垫层,可以保证其上的砂(砂砾、碎石) 垫层不会沉降到地面标高以下,使砂(砂砾、碎石) 垫层真正起到排水作用。

砂垫层多采用含泥量<50%的中粗砂,砂砾料的最大粒径≤5cm,强度>4级,厚度一般为0.6~1.0 m ,宽度比路堤底宽多0.5~1.0m。设置砂垫层要注意防止被细粒所污染而造成堵塞,在砂垫层上下设反滤层。

砂垫层适用于施工期限宽松、路堤高度为极限高度二倍以内、砂源丰富、软土地基表面无隔水层的情况。当软土层较薄或软土底层又有透水层时,效果会更好。

砂垫层处理可以缩短工期,能充分利用当地资源,降低工程造价。另外,砂垫层作为横向排水措施往往还与其它竖向排水措施配合使用。如与塑料排水板、袋装砂井、砂井等加固措施配合设置。

2.2塑料排水板

塑料排水板是带有孔道的板状物体,插入土中形成竖向排水通道。其施工简便、快捷,效果亦佳,在高等级公路建设中被广泛应用。

塑料排水板的间距对排水固结效果影响很大。试验资料表明,在填土竣工时,塑料排水板不同间距(间距分别为1.0m、1.5m、2.0m) 情况下的固结度不一样,相差较多;但在预压期达半年以上时,固结度均能达到90%,此时工后沉降很小,能满足设计要求。因此从节省经费的角度出发,塑料排水板的间距可以放大到2.0m。所以,对于软土层较厚的路基,在外荷载较大时,采用塑料排水板是经济有效的。塑料排水板一般要求穿过淤泥层,其最大长度为15m。力学性质差的路段应在排水板顶面设厚0.5~1.2m 砂垫层,在砂垫层上铺设1~4层土工布层,间距为50cm,以增加软基的稳定性,增加基底强度,分散土的集中应力,减少路基基地不均匀沉降,减少变形,从而减小总沉降量,增强路基土体的整体稳定性。

3结语

软基处理对公路建设周期、造价及营运质量与安全均具有举足轻重的影响,应给予高度重视。在设计阶段,应选定具有代表性的典型路段做软土处理试验,为软土路基设计方案的选定、施工填土速率的确定提供参考。在施工阶段应制定合理的施工组织计划,尽早安排软基路段的施工,为保证质量和工期创造有利条件。实践证明,对高含水量、高压缩性的软土而言,最经济合理的处理方法是排水固结法。同时在浅层处理的各种方案中采用土工织物有助于减少沉降量,且沉降较为均匀,是一种值得大力推广的方法。

【参考文献】

[1]冯守中 著,公路软基处理新技术,人民交通出版社,2008年9月

[2]文德云 主编,公路施工技术,人民交通出版社,2003年6月