1 前言
軟土一般指天然含水量大, 壓縮性高, 承載力低的一種軟塑到流塑狀態(tài)的粘性土。交通部頒布的《公路軟土地基路堤設計與施工技術規(guī)范》(JTJ 017296), 將軟土的劃分標準采用天然含水量的質量分數≥35% 或液限、天然孔隙比≥1. 0、十字板剪切強度< 35 kPa 等3 項指標。凡符合以上3 項指標的粘性土均為軟土。 考試大論壇
珠江三角洲地區(qū)為典型的平原地貌, 其間偶有個別殘丘。地勢平坦開闊, 區(qū)內河渠縱橫交錯, 水網密布。由于河流沖積和海潮的進退作用, 在該區(qū)廣泛沉積了厚層的海陸交互軟土。隨著公路等級及技術標準的提高, 路堤高度超過填土極限高度的情況時有發(fā)生, 我們在近幾年的公路建設中均遇到了不同規(guī)模、程度的軟基問題, 由于軟土沉降穩(wěn)定要花費較長時間, 此外軟土結構在大交通量, 重載車輛的作用下, 路基容易產生側向膨脹擠出滑動, 基層沉降現(xiàn)象也較嚴重。因此為了增強壓密穩(wěn)定力度和較短時間達到最終沉降, 消除側向滑動位移, 以免路堤向兩側膨脹擠出, 確保路基及其外側建筑物, 或其他農田的安全, 必須對軟基進行淺層或深層處理。 本文來源:考試大網
2 軟基處治方法
軟基處治方法很多, 歸納起來有五大類, 即置換、排水固結、振動擠密, 膠結和加筋等, 細分起來約有70 多種。在公路工程方面經過多年來的優(yōu)選和實踐, 除在一些試驗工程還選用一些新的方法外, 較多的工程則選用常規(guī)的、傳統(tǒng)的方法, 即置換、固結排水和振動擠密等方法。這些方法的特點是技術可靠, 經濟適用、施工容易、效果顯著且不受時空限制, 故值得推廣應用。
2. 1 淺層處治
淺層處治適用于表層軟土厚度小于3m 的軟土路段。
2. 1. 1 砂墊層 用于軟土層距地面不深且厚度較薄時, 不必采用深層處治或僅用堆載加壓即可使其達到沉降穩(wěn)定的情況。 考試大論壇
砂墊層的作用是為了加固地基和增強排水, 因此砂墊層的質量很重要。它取決于砂粒大小和含泥量多少, 一般以中、粗砂和含泥量少于3% (質量分數) 為宜, 同時又應注意其厚度和設置位置, 目前厚度多控制在50～80 cm , 改變了過去僅用30 cm 的狀況。其原因是地基原地面施工前雖然平整, 但不一定理想, 如出現(xiàn)凹凸不平, 其厚度不盡人意等情況。因此, 為了保證處治效果, 應適當地增加厚度。同時處理路段地基濕軟時, 應先在原地面上鋪一層山土, 經輕壓后, 再在其上鋪砂墊層, 以便充分發(fā)揮砂墊層的排水作用。 考試大－全國教育類網站(www．Examda。com)
當路段采用砂路堤且砂本身粒徑和純凈度良好時, 不必再專門鋪砂墊層。同時原地面有硬殼層時應加以保護, 砂墊層可直接鋪在硬殼層上。 www.Ｅxamda.CoM考試就到考試大
2. 1. 2 換填 當軟土層距地面較近, 厚度較薄, 甚至地面上有魚塘、蝦池或稻田時, 往往表面存在有淤泥, 此時可直接將這些淤泥、軟土挖掉, 換填以優(yōu)質砂礫或適宜的選料, 以徹底消除其隱患。清除表層淤泥時, 可采用高壓水泵直接切割, 再將泥漿抽掉, 當地面涼曬干后, 再鋪筑路基。 考試大論壇
2. 1. 3 拋石擠淤 一般用于當泥沼及軟土厚度小于3. 0m, 且其軟層位于水下, 更換土壤施工困難或基底直接落在含水量極高的淤泥上的情況。拋石料一般以片石為宜, 拋石通常不小于50 cm , 擠淤的處治深度與拋石路堤自重所產生的地面變形有關。其實質是使土基產生整體剪切滑移破壞而達到置換軟土的目的。拋石擠淤僅適用于極軟塑、流塑的軟土。為了在排淤中土基產生整體破壞性時, 不使路堤的整體性受到大的影響, 在拋石擠淤后, 還應在路堤底、地表上鋪設網狀土工織物, 為達到排水及隔離的作用, 網狀材料或土工布應鋪在砂或砂墊層下, 砂墊層一般為30 cm 厚。拋石擠淤簡便、經濟, 但淤泥較厚時, 選用此法需慎重。
2. 2 深層處結
對于表層軟土厚度大于3m 或軟土層較厚、距地表較近時, 或路基范圍內既有較厚軟土又有土質良好的山丘從而產生差異沉降時, 應進行深層處治。
2. 2. 1 排水固結加固法 其原理是在軟基中設置袋裝砂井或塑料排水板, 利用路堤重量分級加載, 使軟土中的孔隙水排出后逐漸固結, 地基因而產生壓密沉降, 同時地基強度也逐漸提高的一種方法。常用在人工構造物與路堤相鄰的過渡段, 以達到控制嚴格的工后沉降的要求。
(1) 塑料排水板 是將100 mm 寬、2～4mm 厚的塑料板插入軟土層中, 由于板中有深溝, 土中孔隙水在受壓情況下順溝向上排除于地面以外。
塑料板排水功能好壞, 取決于本身質量的優(yōu)劣。因此應用原生塑料制成, 以免在施工時拉斷或折裂; 其次是插入土中時應按設計要求位置和深度垂直而下, 不要讓其偏斜和減短。
(2) 袋裝砂井 一般用直徑70 cm 塑料編制袋內裝粗砂、中砂, 裝實后直接打入土中。在砂料就地可取的地區(qū), 是比較經濟的, 但應注意其直徑變化, 也應控制其插入長度, 防止長的袋裝砂井因重量大發(fā)生拉斷現(xiàn)象。若根據計算確定需要很長砂井時, 可考慮用塑料排水板或類似的復合排水體代替。砂樁中的砂粒要注意粒徑粗些、雜質少些, 防止堆放場地的泥土污染砂源。
采用上述兩種材料一般均能起到排水固結作用, 且由于其單價低, 施工簡單, 操作容易, 效果良好, 已成為公路軟土地基深層處治的常用方法。
2. 2. 2 土工織物加強法 采用編織土工布和土工格柵, 鋪設于軟基表面, 可單獨使用, 也可以聯(lián)合使用。更多地是在深層處治后鋪設。其在土工中的主要作用有反濾、排水、隔離和補強4 種, 可以用來有效地解決軟土地基加固的難題。施工時應先在地面填以厚度為30 cm 的中粗砂, 以增加土工織物摩阻力, 充分發(fā)揮其調整應力的作用。一般在鋪設時采用張拉施工, 并將兩端錨固為佳, 而且還要注意材料質量和工藝流程, 如接頭處要銜接平整, 材料應檢驗合格后才能使用。土工織物的作用主要表現(xiàn)在增加軟基的穩(wěn)定性。同時還起著隔離過濾、保持路基填土純凈的作用, 而土工格柵的加強度和抗滑性, 也有其獨到的特點。
近年, 不少土工織物廠聯(lián)合研究機構, 共同研發(fā)了不少新品種。土工織物的發(fā)展具有良好的前景。目前, 在深圳公路建設中對土工織物持審視和觀察態(tài)度。
2. 2. 3 復合地基法
(1) 粉噴樁、旋噴樁都是用水泥(石灰或粉煤灰等) 作為固化劑, 通過深層攪拌機械, 在地下深層將水泥等漿液或粉體經攪拌后產生的化學固化和物理作用形成的樁體, 并與樁固的加強土體形成復合地基, 以增加地基承載力、壓縮模量和抗剪切力, 以承擔較大的荷載。
粉噴樁是用干粉與濕軟土攪拌成樁, 其適用的加固范圍為天然含水量大于30% 的淤泥質土、粘性土和粉性土地基。
粉噴樁加固深度不宜大于15 m , 直徑一般為50 cm , 水泥用量摻入比為15% ～20% , 但摻入比應根據室內試驗確定。旋噴樁是用高壓旋噴水泥漿液與軟土拌和形成柱體,
旋噴樁直徑可噴射成40～200 cm 的柱體, 長度也可深些。
復合地基法具有施工速度快、加固深度大、效果好、能有效地解決差異沉降、對周圍環(huán)境污染少等特點。因而目前較多的用于公路中結構物及結構與路基過渡段地基處治工程, 尤其是工期緊迫, 要求限期通車的地段。
(2) 碎石樁是利用振沖器, 在高壓水流下邊沖邊振在軟土中成孔, 并分批在孔內充填碎石形成樁體, 與擠密土體成為復合地基。
為了保證樁基質量, 在施工前應作好地質勘探并取出當地土樣, 做室內配合比試驗, 以確定合理固化劑摻入量。在施工時要加強監(jiān)視以保證樁基位置、數量、長度, 以及材料質量和用量, 攪拌次數和沖振情況, 同時還要做取芯檢查或其他測試手段, 如觸探、荷載試驗以了解其加固效果。
(3) 強夯置換法適用于軟塑2流塑的粘性土等軟弱地基, 對于解決差異沉降效果理想。置換材料可用粒徑不大于500 mm , 能配良好的碎石類土及礫砂粗砂等硬質材料, 其含量的質量分數不大于5% , 當處理不排水抗剪強度小于20 kPa 的土層時, 宜選用直徑較大的塊石或碎石等。墩位布置對于公路這樣的條形基礎來說, 宜按正方形、矩形或等腰三角形布置, 墩的間距一般為3～6m。處理范圍應大于基底面積, 應在處理地基范圍外緣增加一排墩。在墩頂應鋪設一層厚度為0. 5～1. 0倍墩凈間距的墊層, 最小厚度應大于500 mm , 墊層材料可采用塊石、碎石等, 該方法的有效加固深度一般為4～9m。
強夯置換法在深圳地區(qū)處理建筑地基時應用較為廣泛, 在公路中應用不多, 因為強夯時對周圍建筑物的振動影響較大, 對于處理地基范圍外有較多建筑物時應慎用。
復合地基比之前幾種方法施工時間快, 效果也不錯, 但由于動用機械多, 使用材料貴, 相應造價也高。
3 結語
由于軟基成因類型不同, 厚度不一, 性質各異, 因此實際處治中應查明軟基的地區(qū)特點和地質、土質條件, 采用針對性的有效對策。另外, 一種處治措施的效果與作用是有局限性的, 有時可能既要解決變形問題, 又要解決強度問題, 就必須采用一種以上的措施綜合處治。此外, 在可行的處治方案中, 進行方案比選時, 還應根據實際情況進行經濟、技術、工期的比較, 以便選擇方案。
軟土一般指天然含水量大, 壓縮性高, 承載力低的一種軟塑到流塑狀態(tài)的粘性土。交通部頒布的《公路軟土地基路堤設計與施工技術規(guī)范》(JTJ 017296), 將軟土的劃分標準采用天然含水量的質量分數≥35% 或液限、天然孔隙比≥1. 0、十字板剪切強度< 35 kPa 等3 項指標。凡符合以上3 項指標的粘性土均為軟土。 考試大論壇
珠江三角洲地區(qū)為典型的平原地貌, 其間偶有個別殘丘。地勢平坦開闊, 區(qū)內河渠縱橫交錯, 水網密布。由于河流沖積和海潮的進退作用, 在該區(qū)廣泛沉積了厚層的海陸交互軟土。隨著公路等級及技術標準的提高, 路堤高度超過填土極限高度的情況時有發(fā)生, 我們在近幾年的公路建設中均遇到了不同規(guī)模、程度的軟基問題, 由于軟土沉降穩(wěn)定要花費較長時間, 此外軟土結構在大交通量, 重載車輛的作用下, 路基容易產生側向膨脹擠出滑動, 基層沉降現(xiàn)象也較嚴重。因此為了增強壓密穩(wěn)定力度和較短時間達到最終沉降, 消除側向滑動位移, 以免路堤向兩側膨脹擠出, 確保路基及其外側建筑物, 或其他農田的安全, 必須對軟基進行淺層或深層處理。 本文來源:考試大網
2 軟基處治方法
軟基處治方法很多, 歸納起來有五大類, 即置換、排水固結、振動擠密, 膠結和加筋等, 細分起來約有70 多種。在公路工程方面經過多年來的優(yōu)選和實踐, 除在一些試驗工程還選用一些新的方法外, 較多的工程則選用常規(guī)的、傳統(tǒng)的方法, 即置換、固結排水和振動擠密等方法。這些方法的特點是技術可靠, 經濟適用、施工容易、效果顯著且不受時空限制, 故值得推廣應用。
2. 1 淺層處治
淺層處治適用于表層軟土厚度小于3m 的軟土路段。
2. 1. 1 砂墊層 用于軟土層距地面不深且厚度較薄時, 不必采用深層處治或僅用堆載加壓即可使其達到沉降穩(wěn)定的情況。 考試大論壇
砂墊層的作用是為了加固地基和增強排水, 因此砂墊層的質量很重要。它取決于砂粒大小和含泥量多少, 一般以中、粗砂和含泥量少于3% (質量分數) 為宜, 同時又應注意其厚度和設置位置, 目前厚度多控制在50～80 cm , 改變了過去僅用30 cm 的狀況。其原因是地基原地面施工前雖然平整, 但不一定理想, 如出現(xiàn)凹凸不平, 其厚度不盡人意等情況。因此, 為了保證處治效果, 應適當地增加厚度。同時處理路段地基濕軟時, 應先在原地面上鋪一層山土, 經輕壓后, 再在其上鋪砂墊層, 以便充分發(fā)揮砂墊層的排水作用。 考試大－全國教育類網站(www．Examda。com)
當路段采用砂路堤且砂本身粒徑和純凈度良好時, 不必再專門鋪砂墊層。同時原地面有硬殼層時應加以保護, 砂墊層可直接鋪在硬殼層上。 www.Ｅxamda.CoM考試就到考試大
2. 1. 2 換填 當軟土層距地面較近, 厚度較薄, 甚至地面上有魚塘、蝦池或稻田時, 往往表面存在有淤泥, 此時可直接將這些淤泥、軟土挖掉, 換填以優(yōu)質砂礫或適宜的選料, 以徹底消除其隱患。清除表層淤泥時, 可采用高壓水泵直接切割, 再將泥漿抽掉, 當地面涼曬干后, 再鋪筑路基。 考試大論壇
2. 1. 3 拋石擠淤 一般用于當泥沼及軟土厚度小于3. 0m, 且其軟層位于水下, 更換土壤施工困難或基底直接落在含水量極高的淤泥上的情況。拋石料一般以片石為宜, 拋石通常不小于50 cm , 擠淤的處治深度與拋石路堤自重所產生的地面變形有關。其實質是使土基產生整體剪切滑移破壞而達到置換軟土的目的。拋石擠淤僅適用于極軟塑、流塑的軟土。為了在排淤中土基產生整體破壞性時, 不使路堤的整體性受到大的影響, 在拋石擠淤后, 還應在路堤底、地表上鋪設網狀土工織物, 為達到排水及隔離的作用, 網狀材料或土工布應鋪在砂或砂墊層下, 砂墊層一般為30 cm 厚。拋石擠淤簡便、經濟, 但淤泥較厚時, 選用此法需慎重。
2. 2 深層處結
對于表層軟土厚度大于3m 或軟土層較厚、距地表較近時, 或路基范圍內既有較厚軟土又有土質良好的山丘從而產生差異沉降時, 應進行深層處治。
2. 2. 1 排水固結加固法 其原理是在軟基中設置袋裝砂井或塑料排水板, 利用路堤重量分級加載, 使軟土中的孔隙水排出后逐漸固結, 地基因而產生壓密沉降, 同時地基強度也逐漸提高的一種方法。常用在人工構造物與路堤相鄰的過渡段, 以達到控制嚴格的工后沉降的要求。
(1) 塑料排水板 是將100 mm 寬、2～4mm 厚的塑料板插入軟土層中, 由于板中有深溝, 土中孔隙水在受壓情況下順溝向上排除于地面以外。
塑料板排水功能好壞, 取決于本身質量的優(yōu)劣。因此應用原生塑料制成, 以免在施工時拉斷或折裂; 其次是插入土中時應按設計要求位置和深度垂直而下, 不要讓其偏斜和減短。
(2) 袋裝砂井 一般用直徑70 cm 塑料編制袋內裝粗砂、中砂, 裝實后直接打入土中。在砂料就地可取的地區(qū), 是比較經濟的, 但應注意其直徑變化, 也應控制其插入長度, 防止長的袋裝砂井因重量大發(fā)生拉斷現(xiàn)象。若根據計算確定需要很長砂井時, 可考慮用塑料排水板或類似的復合排水體代替。砂樁中的砂粒要注意粒徑粗些、雜質少些, 防止堆放場地的泥土污染砂源。
采用上述兩種材料一般均能起到排水固結作用, 且由于其單價低, 施工簡單, 操作容易, 效果良好, 已成為公路軟土地基深層處治的常用方法。
2. 2. 2 土工織物加強法 采用編織土工布和土工格柵, 鋪設于軟基表面, 可單獨使用, 也可以聯(lián)合使用。更多地是在深層處治后鋪設。其在土工中的主要作用有反濾、排水、隔離和補強4 種, 可以用來有效地解決軟土地基加固的難題。施工時應先在地面填以厚度為30 cm 的中粗砂, 以增加土工織物摩阻力, 充分發(fā)揮其調整應力的作用。一般在鋪設時采用張拉施工, 并將兩端錨固為佳, 而且還要注意材料質量和工藝流程, 如接頭處要銜接平整, 材料應檢驗合格后才能使用。土工織物的作用主要表現(xiàn)在增加軟基的穩(wěn)定性。同時還起著隔離過濾、保持路基填土純凈的作用, 而土工格柵的加強度和抗滑性, 也有其獨到的特點。
近年, 不少土工織物廠聯(lián)合研究機構, 共同研發(fā)了不少新品種。土工織物的發(fā)展具有良好的前景。目前, 在深圳公路建設中對土工織物持審視和觀察態(tài)度。
2. 2. 3 復合地基法
(1) 粉噴樁、旋噴樁都是用水泥(石灰或粉煤灰等) 作為固化劑, 通過深層攪拌機械, 在地下深層將水泥等漿液或粉體經攪拌后產生的化學固化和物理作用形成的樁體, 并與樁固的加強土體形成復合地基, 以增加地基承載力、壓縮模量和抗剪切力, 以承擔較大的荷載。
粉噴樁是用干粉與濕軟土攪拌成樁, 其適用的加固范圍為天然含水量大于30% 的淤泥質土、粘性土和粉性土地基。
粉噴樁加固深度不宜大于15 m , 直徑一般為50 cm , 水泥用量摻入比為15% ～20% , 但摻入比應根據室內試驗確定。旋噴樁是用高壓旋噴水泥漿液與軟土拌和形成柱體,
旋噴樁直徑可噴射成40～200 cm 的柱體, 長度也可深些。
復合地基法具有施工速度快、加固深度大、效果好、能有效地解決差異沉降、對周圍環(huán)境污染少等特點。因而目前較多的用于公路中結構物及結構與路基過渡段地基處治工程, 尤其是工期緊迫, 要求限期通車的地段。
(2) 碎石樁是利用振沖器, 在高壓水流下邊沖邊振在軟土中成孔, 并分批在孔內充填碎石形成樁體, 與擠密土體成為復合地基。
為了保證樁基質量, 在施工前應作好地質勘探并取出當地土樣, 做室內配合比試驗, 以確定合理固化劑摻入量。在施工時要加強監(jiān)視以保證樁基位置、數量、長度, 以及材料質量和用量, 攪拌次數和沖振情況, 同時還要做取芯檢查或其他測試手段, 如觸探、荷載試驗以了解其加固效果。
(3) 強夯置換法適用于軟塑2流塑的粘性土等軟弱地基, 對于解決差異沉降效果理想。置換材料可用粒徑不大于500 mm , 能配良好的碎石類土及礫砂粗砂等硬質材料, 其含量的質量分數不大于5% , 當處理不排水抗剪強度小于20 kPa 的土層時, 宜選用直徑較大的塊石或碎石等。墩位布置對于公路這樣的條形基礎來說, 宜按正方形、矩形或等腰三角形布置, 墩的間距一般為3～6m。處理范圍應大于基底面積, 應在處理地基范圍外緣增加一排墩。在墩頂應鋪設一層厚度為0. 5～1. 0倍墩凈間距的墊層, 最小厚度應大于500 mm , 墊層材料可采用塊石、碎石等, 該方法的有效加固深度一般為4～9m。
強夯置換法在深圳地區(qū)處理建筑地基時應用較為廣泛, 在公路中應用不多, 因為強夯時對周圍建筑物的振動影響較大, 對于處理地基范圍外有較多建筑物時應慎用。
復合地基比之前幾種方法施工時間快, 效果也不錯, 但由于動用機械多, 使用材料貴, 相應造價也高。
3 結語
由于軟基成因類型不同, 厚度不一, 性質各異, 因此實際處治中應查明軟基的地區(qū)特點和地質、土質條件, 采用針對性的有效對策。另外, 一種處治措施的效果與作用是有局限性的, 有時可能既要解決變形問題, 又要解決強度問題, 就必須采用一種以上的措施綜合處治。此外, 在可行的處治方案中, 進行方案比選時, 還應根據實際情況進行經濟、技術、工期的比較, 以便選擇方案。