公路软土路基施工处理及计算分析

公路软土路基施工处理及计算分析

公路软土路基施工处理及计算分析张振义(核工业华东建设工程集团公司江西南昌330000)摘要：本文笔者先从软土路基处理方法分类进行分析，然后对先后处理法变形法的计算以及在实践工程中应用，对我国高速公路施工中路基存在的问题可有一定的参考借鉴。关键词：软土路基处理法计算工程应用1软土路基处理方法分类用反压法来处理地基，可以就地取材，施工简便，不需要特殊材1础拭扉凄料，适用于对变形要求不高的道路工程。反压法处理的基本原铺筑砂垫层是软土地基常用的浅层处治方法，通常用于松理是以反压土体重量改变地基的应力状态和变形条件，它可以软过湿地表面，形成填土的底层排水，在一定程度上能提高地压制地基因加荷的不均匀而出现的塑性挤出和地面隆起的趋基强度，补偿土中抗剪强度的不足，可防止由于局部承载力丧势，还能使软土地基得到部分固结，从而提高了反压平台下面失而引起的路基填土与软土地基相互混杂，减少路堤的不均匀地基的强度，特别是对排水条件比较好的薄层软土，效果尤为沉降。该方法主要用于软土层较薄，工后沉降量不大的地段。显者。1．2排水固结法1．4先处理法排水固结法是对天然地基，或先在地基中设砂井等竖向排先处理法在填土荷载未施加时对道路基床进行加固处理，水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载或在建筑物建造并且通过加强软土路基变形的薄弱环节而有效地使地基沉降前在场地上先行加载预压使土体中的孔隙水排出，逐渐加固，量减小、提高地基承载力。一般可用于路基加固的水泥土搅拌地基发生沉降，同时强度逐步提高。用于解决软粘土地基的沉桩、高压喷射注浆法、还有灰土桩及二灰桩等都可归入地基处降和稳定问题，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大理的先处理法。部分完成，使建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降1．5后处理法差，同时还可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力后处理法在填土荷载施加到一定高度或施加完毕后对道和稳定性。常用等载预压法，其原理是利用路基荷载对地基施路高填方和基床进行加固处理，通过堆载预压并在地基中形成加应力使之不断沉降且渐趋稳定。这是软基处理中最经济的渗流通道使地基变形时间缩短、过程提前，然后进行高压注浆方法，它加固效果实在，减少工后沉降作用明显。使地基土体得到增强。无砂混凝土小桩技术可归入路基处理1．3反压法的后处理法。反压法是一种传统的软土地墓处理方法，很早就使用在堤无砂混凝土小桩技术是一种新型的地基处理技术，它通过坝两侧填土或堆石，以防止基土被挤出，保证堤坝的稳定。使成孔、投石、注浆等工序，在土体内形成复合增强体，非常适用·+一—+．-—+．-—+--—-卜一—·+_-—+一一—-+一-—·卜-—+一—+-+-+一+一+-+一+-+一+一+--+-”+”+”+”+“+-+-．+一+一+一+-+“+。+。+。+．+．+．+。+。+。+．+。+。+。—‘一。．．-．据实际重量计算用量。如果这个偏差是不稳定的，尤其是用水计量采用流量计方法的搅拌站，水量计量偏差较大且不稳定，因而坍落度不易控制。(5)添加剂的用量也是影响砼坍落度的重要因素，目前因为添加剂用量较多，因而添加剂用量的多少就直接对坍落度起作用。在添加剂的使用中不要用量过大。它虽然能使水量减少，使用量过大会使砼的一些物理、化学性能发生较大变化。所以在具体生产的过程中，减水剂的用量应相对稳定，才会起到较好的作用。2．3砼的摊铺速度与生产能力从目前国内施工单位来看，大多数单位摊铺能力远远大于搅拌的生产能力。这主要是由于一般摊铺机最大摊铺能力均大于500t／h，而砼生产能力只有100～200t／h，有些单位生产能力更小，强调这一点主要是为了说明摊铺机的摊铺速度没有必要开得很快，单方面的速度并不能提高施工进度。在施工中如果将摊铺速度控制在1—2m／min左右，就会使摊铺机运行平稳，路面平整度好，连续摊铺成为可能。而如果砼摊铺速度过快则会·194·造成铺铺停停，不仅使每次起动时设备磨损大大增加，而且每次停机时的停机点不可避免造成跳车点，影响路面平整度。2．4摊铺后的养护及无切缝时间砼路面摊铺后的例行养护工序，在这里不再深入地探讨，我们仅对切缝时间加以分析，在一些施工规范中列出了切缝机开始切缝时间表。这里开始切缝时间指砼抹平成型后所经历的时间。但实际施工中影响砼铺筑后强度的不仅是温度这一个条件，还有湿度、风速、路面厚度以及砼添加剂的含量等重要因素。风速对强度形成影响很大，风速较大地区应根据实际情况来确定切缝时间，如果不考虑风速，通常是切缝时间过晚，砼强度较高切割速度慢，切割机及刀片损坏度高。3结束语总而言之，本文对公路水泥砼路面施工技术部分环节进行了探讨，分别介绍了施工前准备工作、原材料、施工工艺、切缝时间等内容作了具体说明，以指导实践，保证水泥砼路面施工质量。n于以控制变形为主的高填方软土路基处理。经过以上比较可以看出：先处理法通过地基加固使地基沉降量减小；后处理法利用多种地基处理技术结合，在一定荷载作用下使地基沉降提前完成，并形成一定的安全储备。2先后处理法变形计算对比分析本节通过具体的模型分析对比两种路基处理方法对沉降的影响。两段地质条件基本相同的路段，高填方土体荷载q．、路面结构荷载q：、交通荷载q，在原状土地面上产生宽度为b的条形均布荷载q(=q。+q：+q，)。一段路基采用先处理法(水泥土搅拌桩复合地基)，另一段路基采用后处理法(无砂混凝土小桩复合地基)，二者具有相同的软基处理深度h、复合弹性模量E仉。和复合变形模量E。。。现通过理论计算的方法对原状土体的最终变形量和工后变形量进行对比分析。对于软土而言，由于次固结沉降常常需要数年甚至数十年才完成，因此，本节仅对瞬时沉降和144固结沉降之和进行比较，瞬时沉降采用弹性理论计算，固结沉降采用分层总和法计算。2．1路基最终变形量S2．1．1先处理法瞬时沉降S。：细擎}二J盟(1)LOsp固结沉降S2_IlI。【．量=l}l。spi@一ai_zi—t—ai_1)+i；主，芒(Zi—ai’一，一ai_1)】(2)2．1．2后处理法瞬时沉降S。包括地基处理前的变形s，。和地基处理后继续加载的变形S。：两部分。s，：s。：+s。。：兰!旦兰二二旦；攀+兰旦学(3)固结沉降s：包括地基处理后继续加载前的固结变形s：。和继续加载完毕后的固结变形S挖两部分。s：-吨，雌。奇(zih。石mr。：塞。蚤(Zi—ai—zi一-刊(4)f_耋丛学(zih-l×五)+分虮卜幕≤+ELl：‰sj”1、1‘1’。7(5)在式(1)一(5)中：斗，‰分别是复合地基和原状土的泊松比；11，m分别是原状土地面到复合地基处理深度和变形计算深度内土体变形计算的分层数；E。，E。分别是原状土的弹性模量和压缩模量；q。为填土荷载；q：为路面荷载；q，为交通荷载；q为总荷载；t3。，p：分别是复合地基加固区和下卧层的土体固结度；其他符号参见GB50007—2002《建筑地基基础设计规范》第5．3．5条。对于高等级公路而言，q：，q，远远小于q。，且复合地基的弹性模量大于原状土的弹性模量，所以，后处理法的瞬时沉降大于先处理法的瞬时沉降；由GB50007--2002(建筑地基基础设计规范》第5．3．5条可知，在复合地基变形模量大于原状土变形模量的情况下，中。要远大于llJ。，所以，后处理法的固结沉降大于先处理法的固结沉降。经过以上比较可知，在基本相同的条件下，路基先处理法的总沉降量要小于后处理法的总沉降量。2．2路基工后变形量在实际的工程建设中，对交通影响较大的只有工后变形量，也就是在工程完工后路基的剩余变形量。高填方公路的剩余变形量过大，特别是公路桥头的剩余变形量过大将严重影响高等级公路的使用效益。2．2．1先处理法对于软土路基而言，先处理法的剩余变形量也就是式(2)计算出来的固结沉降量。2．2．2后处理法对于软土路基而言，后处理法的剩余变形量也就是式(5)计算出来的固结沉降量。式(2)和(5)主要区别在于B。，B：。在碎石桩地基或砂并地基处理的情况下，堆载预压软土地基特别是带有透镜体的软土地基在数天内土体固结度可达到90％以上，下卧层土体固结度可达到10％一30％。所以，B，=0．9—0．95；p：=0．1—0．3。从理论上讲，由于路基土体的预固结，后处理法所得到的复合模量要大于先处理法的复合模量，结合q。远大于q：和q，，则先处理法工后变形量远大于后处理法工后变形量。3工程应用某高速公路某段路基平均填高约7m。经勘察发现自然地面1．5m下存在约8．5m厚淤泥质土，需进行加固处理，经多方案比较决定采用无砂混凝土小桩后处理法。小桩施工采用先中间后两边的顺序，以保证孔隙水排出通畅和水泥浆压浆量满足设计要求，施工中还根据有关规范对路基的竖向变形进行了严密监控。施工期间最大附加沉降约为300mm，20—30d内即很快达到稳定标准。与其它路段、其它路基处理方式相比，无砂混凝土小桩后处理路基不仅沉降稳定较快，而且在路面加载及开放交通后，其沉降变形基本保持稳定。4结论(1)软土地区高等级公路的工后不均匀沉降导致路面不平整、错台，严重地影响高等级公路的使用功能，降低其使用效率。后处理法结合了堆载预压与地基加固处理的优点，有效地控制了地基的工后变形量，在地基处理方面具有广泛的应用前景。(2)针对岩土工程问题的特点，顺应土体承受荷载后的发展趋势，“导”与“堵”相结合，会相对取得较为理想的效果。特别是针对目前较多的高等级公路拓宽问题，多种地基处理方法、原理的联合运用能够有效减小地基工后不均匀沉降，正如本工程的后处理法，不仅达到了使软土路基沉降变形提前实现的目的，而且从结构上保留了一定的安全储备。参考文献[1]GB50007--2001建筑地基基础设计规范[s]．[2]JGJ79--2002建筑地基处理技术规范[s]．[3]郭院成，周同和．高速公路高填方软基后处理机理与实践研究[J]．哈尔滨建筑大学学报，2002，35(6)．·195·