广东公路软土地基处理综述

广东公路软土地基处理综述

[摘要]阐述了公路软基试验工程的选定及实际运作,同时侧重评述了各种软基处理,如排水固结、复合地基、真空联合堆载预压及一些辅助措施运用在试验工程和取得成果。最后作者择要介绍了已在试验工程运用的新技术、新机具、新工艺的情况。

关键词公路软土试验工程处理措施

软土地基在广东省最为常见,尤其在珠江三角洲和滨海地区普遍分布。根据我省已建和正建的几条高速公路的资料表明,软土路段是较长的,处理既不容易,造价也相应增加。如已建成的高速公路中,长度为15.7km的广佛高速公路,软土地基路段长4.43km,占全线总里程的29.4%;广深高速公路全长122km,软土地基路段长34km,占全线总里程的28%;佛开高速公路长80km,其中软土地基路段长12.98km,约占全线16.3%,正建的高速公路中,如广州环城高速公路,其中东、南、西环全长38km,处于珠江河网地区,软土地基路段长度占全线80%。而这些软土集中且土层厚,性质差的路段则采用高架桥通过。西部沿海高速公路和广珠高速公路均广泛分布着软土。1广东软土的分布和特征

广东省除粤北以山地为主外,中部有些山区,其余大部为平原,低丘和台地区,尤其在东、西、北江流经之珠江三角洲,地势十分坦荡,河网密布,平原区海岸线长,滩涂多,广泛分布着第四纪更新统和全新统的软土,其厚度、类型均有所不同,可分为三个区。北部丘陵台地区:在北部山地前缘的山间洼地,具支谷软土性状。河流堆积物封闭支谷出口,上部往往堆积着泥炭,有机腐植质,下部分布着面积并不大,厚度约3～10m的软土层,但具有平纵面变化大,且不连续,而厚度亦不均匀的特性,由于纵横方向的厚度不同,因此多呈锅底状。处理时要注意这种特性,要防止路基滑移,除作表层换填、深层处理外,可用反压炉道、边坡护堤等进行支挡,以保持中基的稳定。中部珠江三角洲区:该区几占全省面积的一半,地势平坦开阔,除有个别残丘外,是典型的平原地貌,区内河流纵横、水网密布。在长期地质营力下,软土面积大、土层厚、尤其是江河两岸更是如此。土质差,各项指标低,处理难度大,路基填料需要远运,故处理软基较为昂贵。南部滨海区:我省海岸线很长,海滩、沙堤,且流动性颇大,所以软土中央有薄砂层、砂与粘土互层,赋存在软土层中的这种砂夹层对横向排水有利,可以加速固结。但要注意这种砂层厚薄不一,因此在进行软土地基处理设计时要考虑这种特点。根据以上软土分区特征可以看出:软土的特征由于受地形,地质生成条件和环境的不同,故无论在分布面积、深度、成层厚度而有明显的差别,土质复杂多样。因此我们对软土地区有勘察时,要对其工程地质作深入调查研究,作出正确评价。在设计时应按土质特性,因地制宜,因材制宜,优选方案,分别作出处理设计。2软基处理方法2.1排水固结处理

软基公路软基的处理要综合考虑经济适用,稳妥可行,施工简便的方法,首选是排水固结,它是通过在软土地基设置的竖向排水体,改设原有地基的边界条件,增加孔隙水的排除途径,大大缩短了固结时间,一般采用袋装砂井和塑料排水板配合砂垫层来达到上述目的。2.1.1袋装砂井

它是用聚丙烯、聚乙烯等长链聚合物编织而成,由于具有足够的抗拉强度,耐腐蚀,便于制作,对人体无害,价格较低等特点故应用普遍,其渗透系数应不小于内装砂之渗透系数,一般大于5×10-3cm/s,所用的砂应为中粗砂,大于0.5mm颗粒粒径含量宜占总含量50%以上,含泥量不应大于3%。袋装砂井的直径一般采用7cm。俩2蒸.阿1义.扫2博刻塑擦料校排棵水沙板

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粉喷桩为保证质量应严格控制固化剂用量、桩长、施工工艺和速度。通常采用两次施工工艺,即对准桩位,桩头下沉预搅拌→达到设计标高后喷粉搅拌→觉边铃升堵边昏喷腿粉株,鲜边锡搅眨拌它至蕉地悬面趣,真停胆止勒喷视粉蔬→惜重睬复露搅其拌正至鹿设剩计炊深狼度昏→絮重哨复敌搅顽拌早提放升串至疼原览地龟面南→扭移捎位桶至震下范根葬桩轻位矛。针成纺桩派速律度造采袄用演0谱.裂4男5回m宵/妻m锋i鬼n耻(陕提封升脸喷旬粉幻)渡最街大声压蝇力绘宜启用稀0蜜.式2玩5毁～尝0惧.挎3腾0降M区P风a启。抹送研风兄量柱宜械用那5己0迹～受7疼0左m料3请/滴h碎。营粉纤喷稿桩洞的宵质割量秃检炉验歇应啦在属粉搬喷帖成幸桩签2抓8保d叼后狐进出行膀。炮目专前州粉枯喷抖桩而的扔成垄桩翻质丰量馅检招验奴方塔法葬有畜:迷静夸载掠荷姓试备验秘、哈N罪1涛0励轻消便茧触鞠探打试被验店、彻N辨6要3燃.峰5队标喇准叛贯授入喇试卸验守、鸽弹剑性晃波凝动松测欢试耕及寇桩惑身的抽璃芯糠检万查暂等将。刃各害种寇方尖法咱的违特枯点湖是银:液静边载隔荷仙试催验是是铺最张为唉可钥靠谊、行直秀接驴的纤方朽法说,跳对瑞施处工菠过寿程印缺荒乏岁及掀时嚼的拜指冬导瓜、桑监店督屑作摊用究,宣试茂验出时脆间症长星、唤操孙作主繁吴琐袜、堂费烫用时较呈大捡,舅不瑞宜须大起量毛采流用亦;羽N奖1永0这轻殿便喝触配探摘试焰验墨操慰作挤简和便巩、绵数雀据唤直身接旷,惊可脏以虏及好时礼地插指丈导廉施返工纯过律程傲,住便螺于辅大更量狗采画用且,碗但政通摄常愚只飞能滩作替桩广顶吨以临上年5伐m个以胀内迟的部检嗓验玻,叠只荐能咐用搂一时周政内惑的编试楚验康结柿果债推套断模后禁期秧的涛强祖度变;脉N殖6议3勇.臣5董标达准跃贯甩入具试继验嚼数拼据拢直就接鸡,观但菊操迹作螺繁吨琐爸,锈对丸检顶验劣桩艺造贼成蒙破告坏岭,打不君宜仗广阵泛佛采贡用涉;文弹牢性克波据动企测涌法盟试心验哨方凉法防简惹便矛快邀速符,谦但咳目野前为还垃不运太问成节熟制;夜抽皂芯丸检险验斗较勿为墨直厅观叼、坦可谊靠求,港但猎操丘作献繁板琐浇、拌费用用融较秀大疮。货此倒外肾开邪挖乔检宋查迟,薪也衔只迷能书是衬一估定疯深抚度配进貌行盗。杂在止广席东贤省枝境收内射佛献山态—般开妄平群高柴速驾公筑路施结洪构绿物旅软衡基梢粉阴喷丝桩瞎处专理载工匹程肾中横,弄由箭于甜数杠量菌大单(古全化线嫌粉斧喷躁桩矛约瑞5缸0诞万管延液米句)他、插工戒期领短旨(际3延个姑月都)汁、绢施伯工第单那位盖多铲(滑5父家议)酒、萍施帝工桐机馅2兵械熄多撑(成粉执喷裁桩抖机留约灶4汽0声台他)案,仇为山完释善锯管贪理赚、海控裁制向质坦量凳,我选餐取你一凉种绕或巨几受种规既想方睡便提又产能场真仅实税地促反弹映巷施孤工水质夹量蹲的接检册验接方冤法排尤卡为愉重挤要恩。支为母此厉,充广竭东龟省磨航史务患工抵程帖总叹公非司邪岩械土牲公班司要在绵负包责货施军工珍的子佛帮开缠高测速候公旁路粒第啦三理合鞋同抖段叠钻歇孔值取缺关犹原低状摊淤装泥借的哄物竹理线、较力胶学忍性驴质刷指植标庭汇庙总猴结辣果覆见黄表雅1麦。洞结游构璃物坡粉晶喷度桩亭工慧程喜中亏在赔成糟桩助后辛分段别妈采场用始上啦述花五对种正方柄法娃及去室侵内收搅殃拌全试绣验跨进建行党质弯量穿自贤检区,添试滚验献结涌果崖见桶表绿2碍。表1原状土的物理、力学性质指标（略）表2成桩自检统计结果（略）

N10轻便触探可检验成桩一周内桩顶以下5m范围内桩体质量。通常由于砂垫层或原表土“硬壳层”与水泥搅拌后强度较高,成桩一周内检验时,轻便触探难以空透此层。对此可采用钢钎等在成桩后短时间内打设一直径约5cm穿透该硬层的“预留孔”,等到规定的试验龄期后在此预留孔中作N10轻便触探试验,以顺利获取硬层以下粉喷桩的试验数据。以上试验结果还表明现场抽芯无侧限抗压强度低于室内同龄期无侧限抗压强度,这除了现场实际成桩无法象室内搅拌那样均匀外,还由于水泥土在土中强度增长较慢,通常28d龄期时强度仅达到其标准强度的60%左右。以上五种成桩质量检验方法各有利弊。经过反复比较后,认为:采用N10轻便触探(检验桩数占总桩数的2%左右)联合少量载荷试验(每个结构物1～2个)既可以在施工初期(成桩后1～7天)对桩身质量进行较大量的抽查,将发现的问题及时进行处理,以便于调整施工参数,以检验设计的合理性和施工的可靠性。通过五种方法的对比结果来看,当桩身1天龄期N10大于15击或7天龄期N10击数大于天然地基N10击数的1倍,桩身强度即可满足要求。2.3真空联合堆载预压处理软基2.3.1真空预压的机理和施工工艺程序2.3.1.1先在加固软基上铺设水平排水垫层,用砂、矿碴、碎石碴均可;2.3.1.2在此垫层下施打袋装砂井或塑料排水板;2.3.1.3将不透气的密封薄膜铺盖在垫层上;2.3.1.4借助在垫层上埋设的钢管或塑料管道,通过在地面上安装的射流真空泵,将薄膜下土体中的空气和水抽出,由于形成真空而产生的负压,使土体得以排水固结,从而达到加固地基的目的。.3.2真空联合堆载预压的特点与效果

真空联合堆载预压是真空预压与堆载预压两种软基加固方法同时实施的联合工法。它的特点是真空一开始,土体固结加快,在其强度提高的时候,可加快填土速度,缩短工期,而不至在施工时发生滑移。同时因填土速度加快,又加上相当于4～5m超载土方的真空预压荷载,可使施工期的沉降速度加快,又减小次固结沉降,可使工后沉降大为减少。2.3.3使用条件和注意事项

真空预压一般用于无透水土层中和均质型粘性土及仅夹薄砂层的粘土地基中。当处理地层中有充足水源补给的透水层时,要采用封闭式板桩墙,封闭式板柱墙加沟内覆水或其它密封措施来隔断透水层。每块预压区真空泵台数以试验工程的试验配备,但至少应有两台。密封膜要采用抗老化性能和韧性好,抗穿刺能力强的不透气材料。其热合时宜用两条热合缝平搭接,搭接长度应大于15mm。密封膜宜铺3层,覆盖膜周边可采用挖沟折铺、平铺并用于粘土压边,围墙沟内覆水以及膜水全面覆水等方法进行密封。2.3.4质量检验

真空预压质量检验的项目有:(1)真空度测试,通过埋设在垫层中的真空度仪测定,一般设计要求标准为60～70kPa。(2)孔隙水压力测试,通过埋设在土体内不同深度的孔隙水压力仪来测定,每天测2～3次,以全面测试抽填过程中土体内孔隙水压力的变化。(3)表面沉降观测,在袋装砂井施工时和真压预压后均要进行表面沉降观测,以了解沉降速率、总沉降量和地基平均固结度。(4)侧向位移观测:由于真空预压使路基中心形成负压区、即相当于土体上施加了围压,此时侧向位移表现为向路基中心移动的趋向,有利于路基稳定。而在填土时侧向位移可能指向路基外但其位移量小,不会危及路基安全。故可以说在整个施工过程中,路基不会发生滑移。(5)其他检验项目:预压后的地基应进行十字板抗剪强度试验及室内土工试验,以检验地基强度,了解处理效果。2.3.5效果评价采用真空预压后的效果,根据试验工程来看有:2.3.5.1保证填土安全,缩短填土期限。一般在打完袋装砂井后10天即可完成真空预压的设备安装,而真空预压20天地基土中孔隙水压平均减少20kPa,这样可一次性加载填土3.0m。这样地基土固结加快可满足连续加载填土的条件,故在此真空联合堆载预压作用下60天内能安全加载到设计路堤标高,相当于堆载预压180天方能达到的目的,因而大大缩短了填土期限。2.3.5.2加快固结减小工后沉降。在真空联合堆预压作用下沉降速率一般都在20mm/d以上,是堆载预压沉降速率6～8mm/d的2.5～3.0倍以上,显著加快了固结沉降。同时相当于4.0～5.0m超载的真空荷载作用下,次固结沉降会减少40%～50%,因此到路面完工时能完全控制工后沉降在20cm以内。2.4软土施工中的新技术2.4.1高压水切割消淤

这里所谓淤泥是专指水渠、水塘、河道中的底部大都约有厚30～60cm的浮泥。它由大量草根、树叶类腐植质、鱼虾粪便等有机质与粘土混杂形成的胶体物质。如不将其清除会使路堤处因其渗透性极差,会严重阻止孔隙水排除而延长固结时间;并对整个地基抗滑稳定性起到破坏作用;以及因其缺氧状态下,由细菌作用发生氧化,而以沼气形态泄出会使路堤下沉,使工后沉降加大,故在施工时必加以清除,以往用挖除法和挤淤法,不仅费用高,且因其难度大,不易清除干净。高压水切割清淤法是用高压喷射水枪沿水平方向切刮浮泥,并将其溶于水流中形成泥浆,再用泥浆泵送到计划堆放到低洼的地方。这样所切割的土面,经吹晒1～2天表面含水量降低后,即可进行回填土施工。此法施工方便、效率高、质量可靠、设备简单、故易于推广。2.4.2薄层轮加填筑路堤

软土路堤施工为了要保证安全、稳定、因而对高路堤通常采用分级填筑,一般按极限高度作为首级加载,再按平均固结度为0.4～0.6确定预压时间和相应下一级填土高度。但在要求达到总固结较大,要求预压时间也较长,相应下一级加荷高度也较大,因此加荷级数常为2～3次。而实际施工中,每层填土高度皆受辗压机具制约,如能结合施工辗压厚度和施工组织计划,充分利用每一薄层加载地基土的强度增长,采用增加荷载次数减少每层荷载(即辗压厚度约为0.3～0.4m)的办法—即所用薄层轮加法是充分利用地基强度增长,缩短加荷时间可以达到安全快速施工并可充分利用施工机具,所以又是一种经济合理的科学施工方法。但见于软土层工程地质条件十分复杂,因此对于高路堤地段在施工期间能在代表性地段设置仪器监控并及时观测,使其对沉降和滑移速率均在允许范围内,以确保施工加载安全。2.4.3高强度振动压实深汕四标段试验工程用YZT16型