公路软土路基处理技术
作者：北纬45ж 已被分享13次 评论(0) 复制链接 分享 转载 举报
软土地基的处理是道路设计经常遇到的情况。软土是指湖沼、滨海、谷地、湿地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有孔隙比大、含水量高、压缩性强、固结系数小、固结时间长、抗剪强度弱、灵敏性强、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。主要包括冲填土，杂填土，淤泥质土以及其他高压缩性土等。
一、软土路基浅层处理方法
软土地基浅层处理的方法主要包括加筋土法，强夯法，换填法和抛石挤淤法等（浅层处理是指对路床处理深度不超过5米）。
（一）加筋土法
加筋土法是将土工织物或是土工栅格等植入地基土中，两者形成一个整体，增大压力扩散角，从而提高地基的承载能力，减少其沉降。加筋土法一般适用于由回填土形成的路堤，适用于软土，沙土和粘性土等。
（二）强夯法
强夯法是利用重物对软弱地基进行强夯，增加其密实度，从而提高路基地基承载能力和减少沉降，一般适用于地基处理深度不超过3米的低饱和度粉土，粘性土，湿陷性黄土，素填土和杂填土等。
施工前，对重夯地段测量放样，确定夯点位置及间距。夯击遍数为3遍，从两侧开始向中部一排接一排进行，每夯点连续夯击4次。夯击过程中随时测量夯沉量，当后两击平均夯沉量为1～2cm 时，即可终止夯击。
（三）换填法
换填法是将软弱土层清除并清底，然后回填砂碎石并压实。一般适用于淤泥质土和黄土和人工回填土，适用深度不超过5米。
测量放样，挖除路基坡脚全部软弱土、冻胀土。对材料的配合比进行标准试验，确定适合施工需要的各项参数，以便合理指导施工。
备料、摊铺及拌和，自卸车按规定计量将砂砾运至施工路段，确保配料的均匀性及准确性，然后用平地机摊铺，直到达到设计要求的深度和规范要求均匀度为止。摊铺应控制厚度，避免破坏下承层，每次的摊铺宽度应与上一次的摊铺重叠50cm。
碾压养生，现场取样成型试件，满足要求后，立即进行稳压，然后平地机初平一次，用振动压路机振压4～6遍直到达到要求的标准。碾压成型后的第2天，洒水养生，并控制车辆运行。
（四）袋装沙井法
袋装沙井法具有理论成熟，施工简易，造价低廉，质量容易被控制等优点。袋装沙井法是固结排水法的一种，是在软弱地基中设置若干沙井，在沙井上铺砂垫层，再在砂垫层上铺设土工布。通过增加排水措施，缩短排水距离，提高排水速度，从而使地基土的密实度增加，提高其承载能力。土工布的作用是提高其稳定性，使之不会沿滑动面滑动。
二、软土地基深层处理方法
软土地基深层处理的方法主要是深层搅拌法、排水固结法、石灰桩法、复合地基法和高压喷射注浆法等（深层处理是指对路床处理深度超过5米）。
（一）深层搅拌法
深层搅拌法是将水泥或是其他减水联结剂利用深层搅拌机与地基土在原位进行搅拌，使之成为复合地基，提高整体的承载能力。此法一般适用于不超过12米的粉土或是粘性土等。
（二）排水固结法
排水固结法是利用在地基中设置的排水系统，减少周围地基土中的含水量，提高地基的密实度，增强抗剪能力，适用于厚度较大的饱和土地基或是冲填土地基。
（三）石灰桩法
石灰桩法是在地基土中，利用人工或是机械成孔，将石灰回填路基中，由于石灰的吸水性以及离子交换作用，改变周围地基土的物理性质，形成复合地基。此法适用于处理深度不超过12米的软弱粘性土和杂填土。
（四）高压喷射注浆法
高压喷射注浆法是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻至设计的土层深度，然后高压喷浆，使混凝土砂浆与土体形成一个整体，彻底改变地基的结构组成，提高地基的承载能力，减少其沉降。此法适用于软弱地基深度较大的地基，可以超过30米。
三、工程实例
某公路改建工程，桩号为K2+23～K5+73，全长3.5km。水泥混凝土路面，路基宽度23m，双向4车道，荷载等级为公路一级。此次改建工程的地基由于软弱土厚度较大，土质软弱，埋深浅，承载能力和抗剪能力相对薄弱，容易触变，对上面公路的沉降及稳定性影响较大，需进行软基处理。K2+34～K3+77段的地基，为由淤泥质亚粘土组成的软土段，埋深2～5m，软土层厚6～10m。参考《公路路基设计规范》（JTGD30-2004），软土地基处理设计包括沉降处治设计和稳定处治设计，稳定安全系数的计算采用固结有效应力法，当不考虑固结时，稳定安全系数取值不能小于1.2，一般路段容许工后沉降不能超过0.3m。具体对于本工程，大部分的路段地基为淤泥质亚粘土，路堤填土高度均不大于5.5m，软弱土层厚，土质较弱，沉降较大。根据以往经验，参考相关类似工程，本工程采用袋装沙井法进行软基处理。袋装沙井法具有理论成熟，施工简易，造价低廉，质量容易被控制等优点。 K2+34～K3+77段相关数据如下：路堤顶部设计宽度23.00，路堤设计高度3.75m，路堤边坡坡度为1：1.5，地基土层数为3层，砂垫层厚度为0.4m，竖向排水体半径0.035m，间距1米，竖向排水体的长度为11m。工后沉降基准期为334天，其中路基施工期为183天，路基预压期为122天。采用经验系数法进行沉降计算，e-P曲线法进行主固结沉降计算，按多层土实际容重进行基底应力计算，在计算沉降时，要考虑弥补地基沉降引起的路堤增高。在进行稳定计算时，采用固结有效应力法，同时考虑超载和地震力的影响。其中地震烈度为7度，重要系数为1.0，综合系数为0.25。
沉降计算部分：考虑地基沉降的影响，路堤的计算高度为4.021m，公路竣工时，地基的沉降量为0.512m，工后沉降基准期结束时，地基的沉降量为0.621m。公路竣工后，基准期内的残余沉降为0.101m。故总的沉降为1.2×0.723=0.868m。
如若采用粉喷桩进行软基加固，拟采用直径为0.5m的粉喷桩，桩距1.2m，梅花形布置。
单桩承载力计算：混凝土单桩承载力取分别按桩材强度和桩侧摩阻力计算的较小者。 虽然两种方案，都可以达到提高地基土的承载力，减小沉降的要求，但是对这两者的造价进行比较，采用袋装沙井法时，总造价为98.34万，采用粉喷桩时，总造价为177.65万。显然，无论是从地基处理效果还是从造价上比较，袋装沙井的处理方案都是优于粉喷桩处理方案。
公路软土路基处理技术
作者：北纬45ж 已被分享13次 评论(0) 复制链接 分享 转载 举报
软土地基的处理是道路设计经常遇到的情况。软土是指湖沼、滨海、谷地、湿地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有孔隙比大、含水量高、压缩性强、固结系数小、固结时间长、抗剪强度弱、灵敏性强、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。主要包括冲填土，杂填土，淤泥质土以及其他高压缩性土等。
一、软土路基浅层处理方法
软土地基浅层处理的方法主要包括加筋土法，强夯法，换填法和抛石挤淤法等（浅层处理是指对路床处理深度不超过5米）。
（一）加筋土法
加筋土法是将土工织物或是土工栅格等植入地基土中，两者形成一个整体，增大压力扩散角，从而提高地基的承载能力，减少其沉降。加筋土法一般适用于由回填土形成的路堤，适用于软土，沙土和粘性土等。
（二）强夯法
强夯法是利用重物对软弱地基进行强夯，增加其密实度，从而提高路基地基承载能力和减少沉降，一般适用于地基处理深度不超过3米的低饱和度粉土，粘性土，湿陷性黄土，素填土和杂填土等。
施工前，对重夯地段测量放样，确定夯点位置及间距。夯击遍数为3遍，从两侧开始向中部一排接一排进行，每夯点连续夯击4次。夯击过程中随时测量夯沉量，当后两击平均夯沉量为1～2cm 时，即可终止夯击。
（三）换填法
换填法是将软弱土层清除并清底，然后回填砂碎石并压实。一般适用于淤泥质土和黄土和人工回填土，适用深度不超过5米。
测量放样，挖除路基坡脚全部软弱土、冻胀土。对材料的配合比进行标准试验，确定适合施工需要的各项参数，以便合理指导施工。
备料、摊铺及拌和，自卸车按规定计量将砂砾运至施工路段，确保配料的均匀性及准确性，然后用平地机摊铺，直到达到设计要求的深度和规范要求均匀度为止。摊铺应控制厚度，避免破坏下承层，每次的摊铺宽度应与上一次的摊铺重叠50cm。
碾压养生，现场取样成型试件，满足要求后，立即进行稳压，然后平地机初平一次，用振动压路机振压4～6遍直到达到要求的标准。碾压成型后的第2天，洒水养生，并控制车辆运行。
（四）袋装沙井法
袋装沙井法具有理论成熟，施工简易，造价低廉，质量容易被控制等优点。袋装沙井法是固结排水法的一种，是在软弱地基中设置若干沙井，在沙井上铺砂垫层，再在砂垫层上铺设土工布。通过增加排水措施，缩短排水距离，提高排水速度，从而使地基土的密实度增加，提高其承载能力。土工布的作用是提高其稳定性，使之不会沿滑动面滑动。
二、软土地基深层处理方法
软土地基深层处理的方法主要是深层搅拌法、排水固结法、石灰桩法、复合地基法和高压喷射注浆法等（深层处理是指对路床处理深度超过5米）。
（一）深层搅拌法
深层搅拌法是将水泥或是其他减水联结剂利用深层搅拌机与地基土在原位进行搅拌，使之成为复合地基，提高整体的承载能力。此法一般适用于不超过12米的粉土或是粘性土等。
（二）排水固结法
排水固结法是利用在地基中设置的排水系统，减少周围地基土中的含水量，提高地基的密实度，增强抗剪能力，适用于厚度较大的饱和土地基或是冲填土地基。
（三）石灰桩法
石灰桩法是在地基土中，利用人工或是机械成孔，将石灰回填路基中，由于石灰的吸水性以及离子交换作用，改变周围地基土的物理性质，形成复合地基。此法适用于处理深度不超过12米的软弱粘性土和杂填土。
（四）高压喷射注浆法
高压喷射注浆法是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻至设计的土层深度，然后高压喷浆，使混凝土砂浆与土体形成一个整体，彻底改变地基的结构组成，提高地基的承载能力，减少其沉降。此法适用于软弱地基深度较大的地基，可以超过30米。
三、工程实例
某公路改建工程，桩号为K2+23～K5+73，全长3.5km。水泥混凝土路面，路基宽度23m，双向4车道，荷载等级为公路一级。此次改建工程的地基由于软弱土厚度较大，土质软弱，埋深浅，承载能力和抗剪能力相对薄弱，容易触变，对上面公路的沉降及稳定性影响较大，需进行软基处理。K2+34～K3+77段的地基，为由淤泥质亚粘土组成的软土段，埋深2～5m，软土层厚6～10m。参考《公路路基设计规范》（JTGD30-2004），软土地基处理设计包括沉降处治设计和稳定处治设计，稳定安全系数的计算采用固结有效应力法，当不考虑固结时，稳定安全系数取值不能小于1.2，一般路段容许工后沉降不能超过0.3m。具体对于本工程，大部分的路段地基为淤泥质亚粘土，路堤填土高度均不大于5.5m，软弱土层厚，土质较弱，沉降较大。根据以往经验，参考相关类似工程，本工程采用袋装沙井法进行软基处理。袋装沙井法具有理论成熟，施工简易，造价低廉，质量容易被控制等优点。 K2+34～K3+77段相关数据如下：路堤顶部设计宽度23.00，路堤设计高度3.75m，路堤边坡坡度为1：1.5，地基土层数为3层，砂垫层厚度为0.4m，竖向排水体半径0.035m，间距1米，竖向排水体的长度为11m。工后沉降基准期为334天，其中路基施工期为183天，路基预压期为122天。采用经验系数法进行沉降计算，e-P曲线法进行主固结沉降计算，按多层土实际容重进行基底应力计算，在计算沉降时，要考虑弥补地基沉降引起的路堤增高。在进行稳定计算时，采用固结有效应力法，同时考虑超载和地震力的影响。其中地震烈度为7度，重要系数为1.0，综合系数为0.25。
沉降计算部分：考虑地基沉降的影响，路堤的计算高度为4.021m，公路竣工时，地基的沉降量为0.512m，工后沉降基准期结束时，地基的沉降量为0.621m。公路竣工后，基准期内的残余沉降为0.101m。故总的沉降为1.2×0.723=0.868m。
如若采用粉喷桩进行软基加固，拟采用直径为0.5m的粉喷桩，桩距1.2m，梅花形布置。
单桩承载力计算：混凝土单桩承载力取分别按桩材强度和桩侧摩阻力计算的较小者。 虽然两种方案，都可以达到提高地基土的承载力，减小沉降的要求，但是对这两者的造价进行比较，采用袋装沙井法时，总造价为98.34万，采用粉喷桩时，总造价为177.65万。显然，无论是从地基处理效果还是从造价上比较，袋装沙井的处理方案都是优于粉喷桩处理方案。