浅谈高速公路软基处治中的排水技术

浅谈高速公路软基处治中的排水技术

1砂质及渗透系数测定结果随着道路建设的发展，在软土地上修建垃圾填埋场的数量越来越多。为避免软基路堤因失稳而危及高速公路的安全或正常使用,设计、施工中根据具体的地质情况,本着实用、可靠、投资少、效益高的原则,采取各种不同的软基处治方法。如:换填、袋装砂井、塑料排水板、挤密砂桩、粉喷桩、砂垫层、土工织物、反压护道、加载预压…等等。在许多处治方法中,以砂作为地基孔隙水的通道,因此砂的质量是软土地基排水固结效果的关键。《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》中明确规定,袋装砂井和挤密砂桩用砂:(1)中、粗砂,大于0.5mm的砂的含量宜占重量的50%以上;(2)含泥量不应大于3%;(3)渗透数不应小于5×10-3cm/S。砂垫层用砂:(1)宜采用洁净中、粗砂;(2)含泥量不应大于5%。福建省高速公路建设总指挥部组织编制的《技术规范》具体规定,软基处理用砂:(1)中、粗砂,大于0.5mm砂的含量应占总重的50%以上;(2)含泥量不应大于3%;(3)渗透系数不应小于5×10-3cm/S。我们认为,在规范要求的3个指标中,渗透系数是最能反映透水性能的指标,而对粒径和含泥量指标的规定,是为了保证砂的透水性能。同时,我们认为,规范对砂的渗透系数≥5×10-3cm/S指标与塑料排水板、透水土工布的渗透系数指标相匹配,但作为砂指标是比较低的,比较容易达到。从我们大量的试验结果表明以下论点:(1)含泥量不大于5%的中、粗砂,渗透系数都大于5×10-3cm/S;(2)含泥量略超过5%的中、粗砂,渗透系数也能达到5×10-3cm/S的指标。试以部分有代表性的试验数据对3个指标之间的关系进行分析(见表1)。从上列4组试验结果可以看出,砂的粒径符合中、粗砂标准,含泥量<5%,测的渗透系数均>5×10-3cm/S。其中,第一组属粗砂,含泥量较小,渗透性能最好;第二、三、四组均属中砂,而含泥量不同,砂的粗细程度也有差异,因而渗透系数也各不相同;第三组与第四组比较,砂的粗细程度比较接近,但含泥量相差0.7%,但渗透系数已有比较明显的差异,这是因为泥土颗粒对流动的水有粘滞作用,阻碍水的流动,影响了砂的渗透性能;再以第二组与第四组比较,含泥量仅差0.2%,但砂的粗细程度相差较大,渗透系数的差异也较大,显然,粒径粗的砂渗透能力强,粒径细的砂渗透能力弱。以上4组数据虽不足以论证我们的论点,但可以比较直观的说明砂的粒径和含泥量对渗透系数的影响。为了进一步说明砂的粒径,含泥量与渗透系数之间的关系,我们试以人工掺配制样方法,考察粒径在中、粗砂临界位置,而含泥量略有超标的情况下砂的渗透能力。试样制配时,取天然状态下的试样,通过筛分及调整含泥量,以下是有代表性的几组试验数据(见表2)。以上试样,含泥量均略有超标,而粒径则处于粗砂与中砂的临界位置,或是中砂接近、临界于细砂的位置,以这样的试样进行渗透系数试验。试验结果表明,渗透系数均足以满足规范要求。大量的试验和对上述几组有代表性的试验数据的分析,可以验证我们的论点,从而得出我们的结论:(1)含泥量不大于5%的中粗砂,渗透系数应能大于5×10-3cm/S,可以满足规范对砂的质量要求;(2)在实际施工中,可以以粒径和含泥量两个指标,作为软基处治用砂质量标准,在特殊情况下,可辅以渗透系数试验,检测砂的渗透能力。2关于“中、粗砂”的划分关于“中、粗砂”的划分标准,不同的规范有不同的指标。如:《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000和福建省高速公路建设总指挥部组织编制的《技术规范》中,是按细度模数(Mx)划分为:而在《公路土工试验规程》JTJ051-93中,划分标准为:砂类土分类体系中明确规定:粗砂:粒径大于0.5mm的颗粒多于总质量50%;中砂:粒径大于0.25mm的颗粒多于总质量50%;细砂:粒径大于0.074mm的颗粒多于总质量75%。我们认为,软基处治用砂应采用《公路土工试验规程》中,以砂的粒径及其在总质量中的百分比含量为划分的标准,正确判定“中、粗砂”。由于公路工程,尤其是高速公路工程,都具有工程规模大、工期紧,工程用砂数量巨大,经常出现砂源短缺,供不应求的困难局面;而采用排水固结方法处治的软基路基又往往是控制工期的工程。为了在保证质量的前提下加快施工进度、节省投资,采用