高速公路软基处理方法应用探讨

邹玉龙

(重庆高速公路集团有限公司渝东建设分公司)

1 引 言

经济的发展,带来了交通的发展。高速公路的建设,作为交通发展的一个重要分项,有着投资大,作用大和影响大的“三大”特点。一旦出现质量问题,必将导致巨大的损失。

高速公路建设中,对路基的处理尤为重要。软土路基,是高速公路不良路基中经常遇到的一种,正确的看待和有效的处理,是高速公路从业者高度重视的问题。

2 高速公路路基处理的基本原则

由于高速公路路堤高度一般都会超过软土填土的极限高度,同时软土在大交通量,重载车辆的作用下,路基容易产生侧向膨胀挤出滑动,基底沉降现象也比较严重,必须对其处理。对高速公路路基处理的一般原则是:(1)尽可能早的采用堆载预压,不作深层的处理,以自然沉降的方式逐渐达到路基稳定。这是一种既简单又十分经济的方法,但是由于我国公路基本建设的资金和工期的特点,一般较难以实现; (2)倘若施工工期紧迫,时间有限,除非个别低路堤地段的高度在临界高度以下,此时可不作地基处理。在桥梁采用的基础处,其余软土都需采用不同方法处理,有时还需进行多种方案的有机组合。

3 软基处理的几种措施

3.1 砂垫层法

砂垫层法用于软土距地面不深且厚度薄时 ,不必采用深层处理或仅用堆载加压使其达到沉降稳定。砂垫层的作用是为了加固地基和增强排水。其材料一般选用砂、砂石垫层的材料,宜采用级配良好、质地较坚硬的粒料,其颗粒的不均匀系数最好不能小于 9,采用的洁净、透水性良好的中、粗砂其含泥量不应大于 5.5%,而且需将其中植物、杂质剔除干净;或者采用天然级配砂砾料,其最大粒径小于或等于6cm,砾石强度大于或等于四级。

其具体施工方法为:(1)将砂料运送到各即将摊铺的土基上,用小型推土机摊铺并整平,摊铺后洒水适当,再分层压实,压实厚度宜为 0.15～0.2m。如采用砂砾石,应使之无粗细粒料分离。(2)砂垫层宽度应宽出路基边脚 50～100cm,两侧端以片石护砌或采用其他方式防护,以免砂料流失。(3)砂垫层的压实度,须达到相对密实度的 85%以上。因此要调整控制最佳含水量(一般为 7%～13%)。道路工程砂垫层均采用碾压法施工并找平后,先用推土机排压,然后用 100kN以上压路机往复碾压。人工配合找平和修理边坡。

3.2 袋装沙井法

袋装沙井法是利用路堤重量,分层加载,使软土因其孔隙水排出后而逐渐固结,地基因此产生压密沉降,强度也随之提高的一种方法。其材料一般选用渗水率较高的中、粗砂,粒径大于0.5mm的砂的含量宜占总重的 60%以上,含泥量应小于或等于 3.5%,渗透系数应大于或等于6×10-3cm/s。砂袋应采用具有良好的透水性,装砂后砂袋的渗透系数应不小于砂的渗透系数且韧性和耐水性好及抗拉强度能保证承受砂袋自重的聚丙烯或其他适用的编织料缝合而成。

袋装沙井法的主要施工机械为:履带臂架式吊机导架式和轨道门架式振动打桩机。待门架打设机就位后,在空心套管下端插入混凝土桩尖,开动振动锤,将套管沉入土中,在达设计深度后停止,将已装好的砂袋从套管侧孔中徐徐送入管中,达设计深度后,然后将套管拔出到砂垫层以上,砂袋留在土孔中,埋砂袋头。到此为一个桩位的施工,将套管移动至另一桩位,按照上述程序重新开始施工。

3.3 塑料排水板施工

一般来说,塑料排水板施工是将将 0.1m宽、厚 3～5mm的塑料板插入软土层中,板中设有深沟,土中孔隙水在受压情况下顺沟排出。塑料排水板应采用原生塑料制成,以保证质量均匀性和一致性,不致在施工时拉断和折裂;插入土中时要按设计要求的位置和深度垂直而下,不要让其偏斜和减短。

塑料排水板的施工机械,基本上可与袋装砂井打设机械,同类只是将圆形套管改为矩形套管,套管下口为扁嘴形。塑料排水板的施工方法与袋装沙井法的施工步骤类似。

袋装沙井法和塑料排水板法一般都能起到排水固结作用,而且由于价格低,施工器具简单,可施工性好,效果也不错,因此二者都已成为公路软土地基深层处理的常用方法。相对而言,袋装砂井适用性更广,更被优先选用。

3.4 土工织物法

土工织物法是指利用编织式土工格栅或土工布,铺设于软基表面,通过土工织物改变调整土层之间的应力,增加软基的稳定性,减少路基基底不均匀沉降,减少总沉降量。一般在铺设施工时,多采用张拉施工,并将两端锚固为佳。

主要施工方法为:(1)在平整好的下承层上,铺设路堤底宽全断面的土工聚合物,摊铺时应紧贴下承层,拉直平顺,不使之出现折皱、扭曲和重叠等现象。在斜坡上摊铺时,还应保持一定的松紧度;(2)铺设土工聚合物时,应在路堤每边各留足够长的锚固区间,回折覆裹在压实的填料面上时,应保持平整顺适,外侧用土覆盖,以免被破坏;(3)应保证土工合成材料的整体性,采用缝接法时,缝接宽度应不小于8cm;采用粘接法时,其粘接宽度不应小于8cm,粘合强度应不低于土工合成材料的抗拉强度;当采用搭接法连接时,其搭接区间长度宜为35～95cm的范围内;(4)当施工中发现土工合成材料存在破损时,必须立即对其修补好;(5)土工合成材料在存放以及施工铺设过程中应尽量避免长时间曝晒或暴露,以免导致其性能劣化,降低效果;(6)双层土工合成材料上、下层接缝应交替错开,错开长度不应小于 0.8 m。

3.5 复合地基法

复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强,或被置换,或在天然地基中设置加筋材料,加固区是由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。外界荷载效应由天然地基和增强体共同承受。由于复合地基法适用性广,施工简单和经济性好等特点,在地基处理中被广泛应用。

4 工程实例

某高速公路经过区域位于长江冲击洪积平原区,上部土层主要为低液限粘土,由于其含水量高、强度低、可压缩性强,会使路基产生过大的变形和沉降。因此有必要对其进行软基处理。考虑到软弱土地基的范围不算很大,且当地盛产石灰岩,再结合经济指标,决定采用复合地基法对其加固处理:软基施工采用压密注浆,压密灌浆孔径为 80～120mm,灌浆深度为9m,密度为1.5m×1.5m,再在上面覆盖35cm的碎石垫层。

依据规范规定的软弱土路基稳定及沉降计算方法及安全系数要求,参照地质勘察资料提供的软弱土地基土体的相关物理力学参数,选取三个典型断面,对软弱土地基稳定性、工后沉降、总沉降三个指标进行计算分析。

表1 未加固前

表2 加固处置后

对比表 1与表 2,可以明显的看出,采用复合地基法配合碎石垫层,可以有效的改善软弱土体的重要指标,达到高速公路路基的建设要求。

5 结束语

通过对高速公路软基处理的几种方法进行了简单分析介绍,并对其注意的问题、特点和适用范围作了说明,对今后高速公路软基的处理有一定的借鉴意义。

[1] 杨昊.沈大高速公路改扩建工程软土地基处理的设计思路和施工控制要点[J].东北公路,2002,(2)

[2] 林彤.粉喷桩加固软基的试验研究[J].岩土力学,2000,(2)

[3] 高玉杰.复合地基作用机理的试验研究.长安大学,2000.

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