市政道路设计中软土路基处理方法
作者:田丽君
来源:《名城绘》2018年第02期
摘要:在道路工程中,对于路基的处理是十分重要的,即使是在符合标准的地段进行路基处理也要重视路基的稳定性,而软土地段的地基处理则提出了更高的要求。
为了保证市政道路的施工质量,一定要采取必要的技术对软土地基进行处理。
关键词:市政工程;软基处理设计;处理
一、软土路基
(一)软土的概念及软土路基的成因
软土指的是存在于河滩、谷地、海滨等地域的天然含水量较高、压缩性高、抗剪强度低、天然孔隙比大的黏性土。
在道路建设施工过程中,路基强度及其稳定性和路基的干湿情况紧密相关,而路基的干湿状态主要受土中含水量高低的影响,而含水量主要受路基附近湿源的影响。
在路基设计建设时,当路面较宽、路基较低、排水设施不完善的情况下,雨水等会向路基渗透,使路基的含水量增高,同时由于土本身的固水性差,从而导致路基软化,形成软土路基。
(二)软土路基处理过程中存在的技术难题
(1)软土本身强度过低。
在要求高标准工程质量的市政道路建设中,由于软土本身的轻度过低,天然状态下难以达到相应的路堤的载荷的要求,不能保证路基强度和使用寿命。
本身强度低的软土在受到外界压迫时很容易发生沉降和变形,因此,在处理软土路基时如何根据软土本身的情况制定能保证其强度的技术措施,是软土地基满足市政对路堤施工与荷载要求的关键。
(2)软土路基边坡稳定性较差。
相较于软土路基整体来说,处于边坡的软体路基因为长期受到雨水冲刷,稳定性较差,在路基处理过程中在整体加固的基础上,如何保证边坡位置地基的稳定性,让其尽量避免雨水冲刷的影响,是保证道路施工的整体质量的技术关键。
(3)在载荷作用下易产生沉降或变形。
软土路基的沉降或变形在施工过程中较为常见,在整个施工计划中虽然尽量避免土质较软的路段,但是因为实际情况存在必须在一些土质较为松软的路段进行施工,所以,如何利用填土技术保证地基强度,避免软土路基沉降或变形现象的发生时路基施工中关注的重点。
二、市政道路软土路段设计中的处理方法
(一)浅层、清淤换填处理法。
当软土层埋在较浅的表层,且厚度较小时(3m以内),无论路堤填土多高,以换填法彻底清除地基软土层都是最理想的选择。
在进行软土路段的处理设计时,如果千篇一律地采用保守的处理方法,会增加工程建设成本,因此可通过在平地上建设道路,并需使拟建道路的高程与周边场地的高差小于1m,以减小施工中不必要的成本浪费。
其次在软土含水量特别高的情况下,土体固结的工程难度非常大,而此时就需要采用清淤换填的方法。
(二)排水固结法
目前,排水固结法是软土地基加固最常见的施工方法,施工工艺成熟,但施工周期较长。
排水固结法是给地基预先施加荷载,加速地基中水分的排出速率,同时在地基中设置竖向和横向的排水通道,使得土体中的孔隙水排出,逐渐固结,可同时解决沉降和稳定问题。
在设计时,排水系统和加载系统需要结合起来考虑。
(三)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,加固区是由基体和增强体两部分组成的人工地基。
复合地基可提高地基的承载力和整体刚度外,还可提高土体的抗剪强度,增加土坡的抗滑能力。
三、市政道路软土路段的设计
(一)选用软土路段设计参数。
软土路基的合理设计参数关系到软土路基设计的科学性与合理性。
首先在对软土土层进行勘察时,要取软土样本进行试验,以获取其力学性质和压缩性质两个主要设计参数,同时测验软土的力学性质,需把原位测试与室内试验两种方法结合在一起,通过原位测试的作用,在确定软土的承载力和抗剪能力后,需在室内试验中对软土抗剪能力进行综合分析,以验证之前的结论。
其次确定软土压缩性质所用的方法是对原装土样进行双向压缩,以检测其径向和纵向的排水能力,同时为保证所得参数的可靠性,设计人员要注意部分细节问题,例如含水量和密度等性质的参数偏差等。
(二)排水固结设计桩体。
为了让软土路基尽快完成固结沉降,增强道路工程完工后的稳定性,软土路基要设计出有效的排水固结方案,并采用合理的措施提高地基土体的透水性,加快孔隙水的排出速度。
四、工程实例
(一)工程情況。
某市大道改扩建工程道路总长度为2.9公里,设计速度为30公里/小时,红线宽18 m,工程所处位置为出海口,道路沿线用地建设之前为鱼塘,且该道路地区软土广布,软土性质及厚度变化较大,由此带来的桥头跳车、路面波浪起伏、沉降过大等情况时
有发生,造成行车颠簸、车速受限,根据工程地基土特点,软基处理上采取深层水泥搅拌桩处理。
(二)工程软土路段设计方案。
该道路路基处理分布于道路全线,路基软土主要为淤泥、淤泥质土等,埋深约为结构层以下1.5米范围内,为加快路基处理进程,根据地质报告计算,水泥搅拌桩间距取1.5 m,采用等边三角形布桩,桩径42.6cm,桩长控制在6一11 m。
施工采用二喷四搅施工工艺:抽水、清淤→初平地基→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→上升至工作基准面以下1.0米左右→正循环复搅并喷浆下沉→到底部喷浆停止→反循环提钻至地面→成桩结束→铺设砂碎石垫层,设计参数为:水泥掺入比≥15%;7d无侧限抗压强度:qu≥0.8MPa;28d无侧限抗压强度:
qu≥1.6MPa;90d无侧限抗压强度:qu≥2.4MPa。
(三)工程软土路段优化设计。
市政道路不同于公路,横断面的组成上有行车道、侧分带、非机动车道、人行道、绿化带等,不同的断面组成承担着不同的交通使用功能。
优化思路:路基沉降计算时应考虑不同区域的不同荷载,道路横断上应控制行车道板块与人非板块之间的差异沉降,防止产生纵向裂缝,按路拱横坡度工后增大不应大于0.5%,工后沉降差控制在5cm以内,同时针对以上不同的功能要求,行车道和非机动车道、人行道需采用不同的复合地基桩间距,而绿化带则不进行处理。
其次市政道路由于受地块标高等限制,填土高度相对较低,对于低填路段,一般地基施工后沉降量较小,因此主要解决施工中路基填筑和运营时车辆荷载对地基引起的附加应力,由此可采用复合地基处理方式。
最后当桩端未进人承载力相对较好的土层时,由于桩基与地基共同受力,变形较大,因此建议采用柔性桩,如水泥搅拌桩。
另外在设计时需重点关注以下儿点:下卧层承载力验算;地基稳定性验算;附加应力影响范围。
五、结束语
近年来,随着我国城镇化的不断推进,交通运输业尤其是市政道路设计建设方面得到了快速发展,同时在建设施工过程中出现的问题也不断出现。
参考文献:
[1]生玉香.浅谈市政道路工程软土路基施工技术[J].科技视界,2014(24):139.
(作者单位:四川西南交大土木工程设计有限公司南京分公司)。