四、浅基础设计与施工100问 {bc<0
道路改造中软土地基的处理方法 T<! `~#kM
Th,2gX9
摘要:在道路设计过程中,不可避免会遇到软土地基的处理问题。文章介绍了软土路基的成因、判别、处理方法比选和优化、施工工艺,探讨了软土路基处理应遵循的原则和要求。 70KXBu<6
关键词:道路改造;软土路基;处理方法 e,1Jxz4QH
一、软土路基成因 VK`b'U&l"
|<BTK_R
路基强度及稳定性与路基干湿状态密切相关。路基干湿状态是由土中含水量的高低决定的,而含水量的高低取决于各种湿源的作用和延续时间。由于路面宽、路基低、排水设施不全或失效,使得雨水和生活污水向路基内渗透、地下水位升高,路基长期处于潮湿状态,加上土的水稳定性差等原因,导致路基软化。 9=JU&/!
二、软土路基判别 jv_sRV
]]`+aF0
(一)测定方法 1N#TL"lMS
8,kbGlSD
所谓软土,比规范[1]中的定义广泛,包括强度达不到设计要求的湿粘土。对软土路基的测定可以采用弯沉测定: !uHI5k,f
NPS=?5p>
将相对完好的砼板块逐一编号。采用两台5.4m贝克曼梁及一台BZZ-100标准车,按每车道双向往返检测。选取位于横缝、断缝附近的板角等荷载最不利位置作为检测点,测点分主点(受荷板)、副点(未受荷板),主点位于板横缝前10cm,副点在横缝后10cm,分别测定主点弯沉和副点弯沉。 [2] *r9I
1W
V?Nl% M[b
在非不利季节检测时, 弯沉值根据经验进行季节影响修正。实际取其系数=1.1~1.2。 f#X`e'1
Y{p *$
(二)判别方法 x!"!oJG^k
< W&~tVv
平均弯沉值反映了原结构的承载能力,而弯沉差则反映了加铺后沥青路面反射裂缝出现的机率和严重程度。造成原结构承载力不足的原因有板底脱空、基层强度低和软土路基。采用排除法通过值来判别软土路基。当45≥≥20时,进行压浆处理;>45时,先将砼板打裂压实,使其与基层紧密结合;再次检测,仍然有>45,表明基层强度严重不足或有软土路基;挖除路面结构后,通过路基顶面弯沉的检测,或者通过路基土的干密度、天然含水量综合判定。 {nHy!{+qqG
三、软土路基处理方法的比选和优化 [N7[%iQ%
"Ny_RF
(一)做一个模拟软土路基方案其具体条件和基本要求
gB~SCl54
Bq:@ [pCQ
1.公路自然区划为Ⅳ3,路基干湿类型为潮湿,但不加高路基,不增设地下排水设施,只对地面排水设施进行修复; WtlIrdc
m+uh6IqN./
2.软土路基处理最小面积=4.2×5.0m,即一块砼板的面积,属于局部软土路基; d,D)>Y'h
eJy@N
3.大部分软土路基为稠度=0.5~0.9的湿粘土,不易破碎晾干; 9"V27"s
)k7`!@ID
4.软土路基深度<2m,其中上部为路基工作区,对强度和稳定性的要求高; \t!+]v8f8
KCCS7l/
5.软土路基处理不能对原路基的强度和稳定性带来不利影响,处理后应达到强度与原路基基本一致、工后沉降为零、水稳定性好的要求; L<Lu;KnY6
_=}Y
lR
6.雨季施工,行车干扰大,工期三个月。 _0vXujz
=M(\ R8
(二)比选 Wa[~)A
Wm3H6o*
软土路基处理方法按处理深度分为浅层处理和深层处理。浅层处理的深度≤3m,因此拟处理的软土路基属于浅层处理的范围。 gNZ^TeT
IFv2S|
浅层处理施工工艺简单,投资少,是施工中经常采用的方法。浅层处理一般有换填法、晾晒法、垫层法、动力固结法、加筋法、灌浆法、排石挤淤法和爆炸排淤法。 &"^A
)Ba^Igb}
分析后认为,晾晒法等七种方法不符合上述条件或要求。换填法通常用于软土路基分布范围较小,深度≤2m的情况,换填料可视具体情况用砂、砂砾、改良土或其他适宜材料,因此初步决定采用开挖换填法处理。 I [e7Up
<D4)gRRo
(三)优化 yY&(?6\{<<
原路基为粘土填筑,若采用砂、砂砾等材料换填,虽然保证了自身的强度和稳定性,但此类材料具有透水性,其内部的干湿变化,会引起四周路基土的软化或二次固结,导致路面的不均匀沉降等病害。若采用风化石换填,存在着风化石粒径、强度、土石比例的问题,粒径大、强度低、石含量多,施工时不易压碎压实,除存在与透水性材料相同的问题以外,其自身的强度和稳定性也难以保证。若采用粘土换填,由于施工面小、地下管线多,填土难以压实,浸水后自身的强度和稳定性同样无法保证。 3q1O:b^eo
J-\b?Ra
土经改良后不但强度提高,还能呈现出板体性和一定的水稳定性,弥补了上述材料的不足。为使换填部分的物理力学性质与原路基基本一致,选用了与原路基土质相近,<40%,<18,含水量适宜的低液限粘土(CL)进行改良。 7rhpIP2n
IndNR:"g
改良土常用的改良剂有石灰和水泥,由于水泥改良土工序少、早期强度高,适用于春融期、多雨季节、地下水位高、工期紧迫地段。最后确定采用水泥改良土换填的处理方法。 Rj E,Wn
四、软土路基施工工艺 _$=xa6YA
m9PcDhv
(一)换填深度 "[#jq5>
:
,:L}S03k
开挖过程中可以观测到,随着深度的增加,坑壁四周路基土的密实度逐渐降低,含水量逐渐增大,上部1.0~1.2m范围内的密实度高含水量小,并且有明显的分界线。表明路基工作区深度为1.0~1.2m。 aMz%H|/$
{s`1+6_&Vz
当软土路基较薄,有硬底时,清除后直接换填。当软土路基较厚,应挖到坑底土与四周路基相同土层的密实度一致时的深度,一般为1.0~1.2m;当坑底土过湿时,下挖到保证上部回填压实时不出现“弹簧”的深度,一般为0.4~0.5m,总的换填深度=1.4~1.7m。 ".w*_1G7U
*`l>1)B>
(二)水泥掺量 UT^t7MY#O
3'.OghI
换填土的强度过高或过低,都会使其内部及四周结构产生附加应力和变形,造成路面病害,因此应与原路基保持基本一致。 Dri1A%
txL5'mK
由于难以准确检测原路基土的无侧限抗压强度,水泥掺量无法按常规试验确定。路基的回弹模量不但是路面设计的基本参数,更是衡量路基质量的基本指标,并且设计值已知,因此水泥掺量通过回弹模量室内试验确定。由路基设计弯沉值=200,计算出路基回弹模量设计值=47MPa,再根据公式[3]反算得到室内试验回弹模量标准值=135MPa。水泥掺量不宜小于3%,实际控制在3~4%,否则难以拌和均匀。为提高下部改良土的早期强度,使上部工作区能尽早换填,上下部采用相同的水泥掺量。 oY0*T9vv+
|u$AzI
(三)压实 ueWG/`ig
7q67_u?@
压实功愈大、分层愈多愈容易出现弹簧。由于对工作区以下密实度的要求相对较低,故采用挖掘机铲斗击打配合双向振动平板夯(工作重量123kg)压实。待具有一定强度后再进行工作区范围内的换填,尽可能采用胶轮压路机碾压,边角用双向振动平板夯压实,压实度≥95%。 t*D[Q$v
&.4lhfI+(Q
F^Q
xH'H!
8
五、结语 s lPFDBx
Pq_Il9
1. 与沥青路面的承载能力检测不同,水泥砼路面的检测有主、副点之分,必须配备两台贝克曼梁。用一台贝克曼梁只能检测出、,混淆与、与两者的概念会造成误判。采用双向往返法检测,贝克曼梁的支点和主测点不在同一块砼板上,消除了支点变形对测点弯沉值的影响;测完后检测车驶离受荷板,消除了后轴落点对主点弯沉值的影响。贝克曼梁法检测的是回弹弯沉,自动弯沉仪法检测的是总弯沉,落锤式弯沉仪检测的是动态总弯沉。贝克曼梁法是规范规定的标准方法,采用其它方法必须进行标定换算。同样,现场承载板法是路基回弹模量的标准检测方法,采用其它方法也必须进行标定换算。测定弯沉和模量时,都应将季节因素考虑在内。 q2hZ1o
k|
jCc
2. 与公路不同,道路由于两侧人行道和建筑物地基高于行车道,加上排水设施不完善等因素的影响,路基长期处于潮湿状态,容易产生病害。 :+R||qi
5`z{A
3. 与新建道路不同,改建工程是对道路功能的恢复和提高,应遵循一切服从于老路,一切有利于老路的原则,达到新旧一体,路基稳定、密实、均质,为路面提供均匀的支承。经过几十年地运营,绝大部分路基已经稳定,已适应了所处的水文地质环境,应充分利用。 ^|sQkufo
'Y&yt"cs
4. 与地基中的大面积软土路基不同,路基中的软土路基一般都属于局部浅层软土路基,处理后要求工后沉降为零,并具有较高地强度和良好地稳定性。尤其是路基工作区,对保证路面强度与稳定性、满足行车要求极为重要。 OI`Lb\8pP
awC&xVf
每一种软土路基处理方法均有其针对性、适用范围以及局限性 ,必须根据具体条件选择符合设计要求的软土路基处理方法 ,才能取得理想的处治效果。对能达到处理效果的方法进行使用阶段技术可靠性、施工难易程度、工程造价、工期、对周围环境影响等方面的综合评比,确定最合理的软土路基处理方案,并不在于技术的先进与否。 RcHyePuF)R
6,c,i;J_
U}qW9X;o
M_XZOlW5
【参考文献】 i_=P!%,
' bT9AV%
[1]中华人民共和国行业标准.JTG D30-2004 公路路基设计规范[S].北京:人民交通出版社,2004. y'zEaL&SI@
%9zcc)cP
[2]张龙华,罗士彬.灌浆技术处治旧水泥混凝土路面应用探讨[J].黑龙江交通科技,2007,(12). H}}t)H
]X-ZRmB`
[3]中华人民共和国行业标准.JTG D50-2006 公路沥青路面设计规范[S].北京:人民交通出版社,2006. <`N\FM^vo