关于怀麻公路软土地基加固处理方法的探讨

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关于怀麻公路软土地基加固处理方法的探讨

内容摘要：关于怀麻公路软土地基加固处理方法的探讨

在普通公路的施工过程中时常会遇到一些软土地基，软土地基一般都表现为高含水量、高压缩性、高粘土含量、低渗透性和低强度等特点,公路运营过程中出现大量下沉、路基下沉以及滑移等现象，这其中最为严重的就是路基整体上的坍塌，在影响普通公路结构的同时，严重危害到工程安全和交通安全。因此，保证对软土地基的加固处理就具有十分重要的现实意义。
堆载预压作用机理指粘土地基在荷载作用下，因其渗透性很小，在加载瞬时土体不能压缩而使荷载全部转化为超静孔隙水应力;随着时间增长，土体中孔隙水慢慢排出，超静水压力逐渐消散，有效应力增大，孔隙比减小，地基发生固结变形，地基土强度逐步增强。浅部的软土在施工中受到较为剧烈的扰动，原始结构受到破坏，扰动初期土工特性大幅降低，但是在长期堆载的作用下其结构比原始结构更稳定，从而使这部分软土固结后的孔隙率低于深部的软土，其性质也相应提高。
1工程概况
怀麻公路一期工程地处山区小冲击带，路线全长29.15km，二级公路，路基宽9.0m，软土的天然孔隙比为1.2一2.05，含水量在45%以上。
该路段部分地基为比较软弱和深厚的淤泥，软土含水量高，压缩性高，渗透性低，土质较不均匀，成分复杂，抗剪强度低（可自行添加土层物理性指标表）。根据工程地基土层的分布特征及工期要求的特点，拟定采用塑料排水板结合堆载预压的方法进行软土地基处理。同时考虑到浅部软土受施工扰动、初期土工特性大幅降低的特点，拟加铺砂垫层以提高地基强度的同时，以加速浅层软土固结。
2关键工序施工质量控制
2.1砂垫层的铺设
2.1.1垫层材料垫层材料应采用透水性好的砂料(中粗砂)，采用50cm以上厚的砂砾垫层，并在其上铺设10cm细砂。砂砾垫层渗透系数大于10^-2cm/s，干密度必须超过1.59/cm³，而它的泥沙含量则要控制在3%以内。
2.1.2垫层尺寸整个垫层厚度最好是大于50cm的，科学的平面尺寸是在加固区四周各往外扩大1m，这样能有效的保证水分能够从垫层排除。在施工中，如果沙料不足，可以用砂沟代替砂垫层;砂沟的宽度为2-3倍砂井直径，通常的深度是40-60cm。
2.1.3水平排水垫层施工该阶段在施工时，要尽量控制动作，避免动土地方的过大动作，预防泥沙混合，从而降低垫层的排水效果。
铺设砂垫层前，要讲井顶面和周围的杂物清理干净，能提高沙井排水的效率;因为地表比较软弱，运行车辆应以轻便的车辆为主，同时避免过大的动作;废弃的沙堆应堆放在施工现场之外，在用小型轻便的运输工具把沙堆运力开;摊铺要保证均匀和平整，形成双向横坡;在此，还要避免泥沙等杂物混进沙层;压实应用静压式压路机进行，不得振碾。
2.2垂向塑料排水板施工
2.2.1塑料排水板施工的施工顺序主要是①将塑料带通过导管从管靴穿出;并与桩尖连接，贴紧管靴并对准桩位;②静压沉入导管的深度要符合施工标准;③拔管，塑料排水板与软土粘接锚要固定在软基内;④在砂垫层中留出30cm的地方，剪断塑料排水板;⑤将塑料排水板与桩尖再连接，如有移动，就应重新打设。
2.2.2塑料排水板施工注意事项①在施工前要考察地质情况，在安排排水孔的场地范围内作必要的触探(探孔)检查，以尽量避免施打排水孔时碰到地下障碍物。(探孔深度不要超过设计孔深60cm)。②排水板在装运和储存期间，要包上厚保护层，在施工现场存放要注意防晒及泥浆、灰尘污染或其它物体的碰撞破坏。③排水孔的施打过程要采用定载振动压入的方法，一直打到设计要求的深度，不允许重锤夯击。④施打从护坡道向路中心推进，每排可打设7根，打完一排再向前移动门架，直至处理长度方向讫点。然后横移门架，返回施打下一幅。塑料排水板工作机理如图1所示。

图1塑料排水板堆载预压法工作机理流程图
3环境影响控制
由于加固区土体变形的影响，边界的水位降低，边界土体将发生固结变形，产生附加沉降并发生向加固区的水平位移，如果影响区的水平位移和附加沉降太大，则会危及影响范围内的建(构)筑物。预防措施为挖土防护，即将加固区与构筑物之间的土体部分挖除断开，开挖深度可控制在2.5m~5m,并对构筑物进行适当抗变形处理，断开的位置可以是敞开的，也可以回填松散介质如中粗砂等。
4变形观测
4.1沉降量观测
表面沉降随堆载的增加而逐渐增长，曲线变化正常，曲线渐趋缓和，数据准确可靠。当填土高度达到3.3m时最大累计沉降为57.4cm，路基左、中、右的沉降差异不是很大，其中路中沉降普遍大于路左、右沉降，而路左、右沉降差异较小。
4.2孔隙水压力观测
在上部堆积荷载的作用下，孔隙水压力大致呈逐渐减小的趋势，在加载临近结束阶段，土中不同深度处孔压都有增大的趋势，加载结束后，孔压值稍微减小并在加荷一个半月到两个半月的时间后，趋于稳定。
4.3观测结果分析
4.3.1土体的固结度
由观测可知在堆载的作用下土体发生了固结，在地表产生了近60°的沉降量，在土体加固深度范围内均发生了固结沉降。在加固的后期，这种沉降量明显减小，趋于稳定，绝大部分的加固沉降可在堆载结束后的2~3个月内完成。
4.3.2堆载预压前后土性的变化
在堆载预压前后，对加固路段的土体进行了十字板剪切试验，图2给出了十字板试验结果。从图中可以看出加固后十字板强度明显增长，增幅达40%左右，地基承载力满足要求。

图2加固前后十字板强度变化曲线
对加固前后的的土体相关的物理力学指标亦进行了试验。图5给出了地基土含水率随深度的变化曲线，从图中可以看出，加固后不同深度的土体的含水率均有所减少，且土体的初始含水率越高，土体失水则越多。
4.2.3侧向水平位移
由于堆载的作用，加固路段内土体发生了向内侧(加固区)的水平位移。侧向位移主要发生在5—20m深度范围内;最大位移发生在10m处，为36.30mm。发生这种水平位移分布的原因可能是:上部主要是素填土，加上砂垫层以及格栅的约束，所以位移较小;中部则由于沉降致使侧向压力减小，故发生了较大的水平位移。距离该加固路段数米外的土体在地表附近发生开裂，由于该工程场地附近没有建筑物和其他设施，水平位移不会导致不良后果。但是水平位移的产生应引起足够的重视，特别是当场地附近有建筑物时，这种位移是相当不利的。
4.2.4加固深度
一般来说，塑料排水板堆载预压法的加固深度在10m以上。本工程中地下15m以内的土体的强度、含水率以及水平向的位移都发生了明显的变化，这说明上部堆载的荷载已经传递至此处，并已经起到了加固的效果。
5结论
工程实践表明，采用堆载预压法处理软土地基，增加了处理深度，提高了加固效果。提高承载力，使软弱土地基的强度逐渐增大，达到地基加固的目的，一般提高幅度可达3~4倍。普通公路采取塑料排水板堆载预压的方法进行软土地基处理，可以加快软土的沉降速率，缩短工期，降低成本，是一种即经济又合理的地基处理方法，适合在普通公路中推广应用。

责任编辑：中宾科技