城市道路改造中的软基处理

PAGE城市道路改造中的软基处理1.概况xx市xx大道始建于上世纪六十年代，以后又经过多次拓宽改建。道路全长5.1km，现有等级为城市主干线Ⅱ级，行车道宽度21m，结构为220mm砼面层，180～200mm水泥或石灰碎石土基层，粘土路基。路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等级为中级。EQ/D/t0（D）EQ/D/t0（D）此次路面改造方法：对病害进行综合处治后，加铺80mmAC沥青砼。其中规定对路基顶面弯沉＞200（0.01mm）的软土路基进行处治。2.软基判别2.1软土的定义所谓软土，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。2.2弯沉测定将砼板逐一编号。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、副点弯沉。[2]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。2.3判别方法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、基层强度不足和软基。对未出现严重断裂等病害的砼板，采用排除法通过平均弯沉值来判别软基。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，＞45，说明基层强度严重不足或有软基，须挖除路面结构，然后通过路基顶面弯沉的检测，或者通过土的干密度、天然含水量的比较来判定。3.软基病害分析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。4.软基处理方法的必选和优化4.1具体条件和基本要求4.1.1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；4.1.2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；4.1.3软基处理最小面积=4.2×5.0m，即一块砼板的面积，属于局部软基；4.1.4大部分软基为稠度=0.5～0.9的湿粘土，不易破碎晾干；4.1.5软基深度＜2m，其中上部为路基工作区，对强度和稳定性的要求高；4.1.6软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；4.1.7雨季施工，行车干扰大，工期三个月。4.2必选软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，因此拟处理的软基属于浅层处理的范围。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。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。4.3优化原路基为粘土填筑，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。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。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。5.施工工艺5.1换填深度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。当软基较薄，有硬底时，清除后直接换填。当软基较厚，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，还要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。5.2水泥掺量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。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，因此水泥掺量通过回弹模量室内试验确定。推算室内试验回弹模量标准值时，采用路基设计弯沉值=200，计算出相应的路基回弹模量设计值=47MPa，再根据公式[3]得=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。5.3压实压实功愈大、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%。6.结语6.1与沥青路面弯沉检测不同，水泥砼路面的弯沉检测有主、副点之分，必须配备两台贝克曼梁。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。贝克曼梁法是目前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。6.2与公路不同，城市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。6.3与新建道路不同，改造工程是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。6.4与地基中的大面积软基不同，路基中的软基一般都属于局部浅层软基，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。6.5每一种软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技术可靠性、施工难易程度、工程造价、工