公路工程軟土路基施工技術(shù)
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一、軟土的特性
就公路的鋪設(shè)而言,公路設(shè)計(jì)之初首先要看施工地點(diǎn)的路基狀況,從而從整體上把握施工重點(diǎn)和難點(diǎn),其目的是為了減少國(guó)家和人民的財(cái)產(chǎn)受到的不必要的損失。首先了解一下軟土的特性。軟土一般具有天然含水量高、孔隙大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的特征,因此軟土一般出現(xiàn)在濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的地方。軟土是一種細(xì)微粒土。軟土的成分不穩(wěn)定,它是碎屑物質(zhì)、化學(xué)成因物質(zhì)(比如碳酸鹽、蒸發(fā)鹽等)和生物成因物質(zhì)(腐殖泥等)的混合體,軟土的物質(zhì)來(lái)源與周圍巖體性質(zhì)基本一致,軟土一般是在緩慢的水流環(huán)境中沉積面成的,而沉積物常常有粉砂顆粒伴隨,呈現(xiàn)出非常明顯的層理性特征。軟土具有很大的地區(qū)差異性。但大量的研究和實(shí)踐表明,軟土具有以下幾點(diǎn)共性:
(1)天然含水量高、孔隙比較大。軟土中含有大量的粉土或者粉砂,其中也包括少量的有機(jī)物,土質(zhì)本身就不如其他土地堅(jiān)硬平坦,由于其中的空隙較多,則會(huì)造成一定的水分堆積,加大土質(zhì)的含水量。而且其軟土中含有的一些微粒的影響會(huì)造成土質(zhì)表現(xiàn)容易形成水墨,影響著土質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)。
(2)具有較強(qiáng)的觸變性。當(dāng)對(duì)原狀軟土進(jìn)行擾動(dòng)(攪拌、擠壓等的辦法)以后,軟土結(jié)構(gòu)的原有連接就受到破壞,使得軟土的強(qiáng)度顯著降低。軟土的靈敏度一般在3-4之間,個(gè)別情況可以高達(dá)8-9。
(3)具有明顯的流變特征。在荷載的作用下,軟土承受剪應(yīng)力的作用產(chǎn)生緩慢的剪切變形,并可能導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的衰減,并在主固結(jié)沉降完畢之后還可能產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降。
(4)具有較小的強(qiáng)度特征。軟土一般都是由近代水下細(xì)顆粒沉積而成的,因此其天然排水抗剪強(qiáng)度一般低于20kPa,有效內(nèi)摩擦角甚至接近于零。軟土抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)值與試驗(yàn)方法、排水條件等因素有著非常密切的相關(guān)關(guān)系,當(dāng)采用固結(jié)快剪的操作時(shí),那么軟土的粘聚力和內(nèi)摩擦角將比快剪指標(biāo)大。因此在荷載作用下,如果能夠?qū)④浲吝M(jìn)行充分的排水固結(jié)操作,那么軟土的強(qiáng)度將得到明顯的改善和提高。
(5)具有滲透性小的特征。相對(duì)于其他種類的土質(zhì),軟土本身的就有很強(qiáng)的含水性,所有水分不容易在豎直方向上進(jìn)行流動(dòng),但在同一個(gè)水平面上,水的滲透作用更強(qiáng),滲透系數(shù)也更高。
(6)軟土具有不均勻性的特征。我國(guó)的土質(zhì)具有多樣性,由于不同地理環(huán)境的差異,導(dǎo)致軟土中可能混有的物質(zhì)不同,軟土中常常會(huì)混有粉土或粉砂,而且由于自然形成的原因,混有量不同而密度等也不同,當(dāng)公路要在這種土地上施工時(shí)就會(huì)易產(chǎn)生一定程度的差異沉降,而且每個(gè)地方的沉降不同,這在很大程度上會(huì)影響公路工程的施工質(zhì)量。因此只有全面的了解軟土的土質(zhì)情況,才能在施工過(guò)程中采取相應(yīng)的對(duì)策和施工措施,并且針對(duì)特殊公路路況做出最好的施工方案,從而使整個(gè)施工方案起到事半功倍的效果,同時(shí)也保證了整個(gè)公路工程的整體質(zhì)量。
在實(shí)際進(jìn)行的公路施工中應(yīng)密切觀察水平面的沉陷量,如果沉陷正常則采取合理的措施加以保持,如果沉陷量較大則應(yīng)該立即停工,查明原因?qū)o與處理。軟土的沉降較大,如發(fā)生意外則損失也較大,應(yīng)安排盡可能多的觀測(cè)儀,密切注意沉陷程度,及時(shí)采取措施,保證填土的有效性,公路建設(shè)的安全性,可在路基預(yù)壓期滿,沉降基本完成之后再開槽施工。
2.1拋石擠淤
1.根據(jù)設(shè)計(jì)選擇符合要求的石料,注意級(jí)配質(zhì)量,最大粒徑以小于20cm為宜。
2.施工要點(diǎn)。(1)施工時(shí)應(yīng)先從路堤中部開始拋填,中部向前突進(jìn)后再逐漸向兩側(cè)擴(kuò)展,以使淤泥向兩旁擠出。(2)當(dāng)軟土或淤泥底面有較大的橫坡時(shí),拋石應(yīng)從高的一側(cè)向低的一側(cè)擴(kuò)展,并在低的一側(cè)多填一些。(3)拋填第一層要厚些,以便能承受住壓路機(jī),待上一層拋填物壓入泥中,再拋填下一層,直至用重型壓路機(jī)碾壓不再下降為止(用測(cè)量沉降法確定)。
2.2爆炸法處理軟土地基
爆炸處理軟土地基的方法主要有“爆夯法”、“堤下爆炸擠淤法”和“爆炸排淤填石法”三種。土體是由不同尺寸、成份的土粒組成的多相分散體系。它屬于分散介質(zhì),其強(qiáng)度由土粒之間的連接強(qiáng)度所決定。決定它的整體強(qiáng)度的是土粒之間的粘聚力和內(nèi)摩陰力。一般來(lái)說(shuō)土中礦物都具有不同程度的親水性,水的浸入使土體與水發(fā)生強(qiáng)烈的相互致使土粒周圍的結(jié)合水膜加厚,特別是擴(kuò)散層松馳結(jié)構(gòu)水的增多而引起土體的膨脹。水的存在又起到潤(rùn)滑作用、降低了土粒之間的內(nèi)摩陰力。大量水浸入土體,形成濕坍和水化現(xiàn)象,降低了土體的穩(wěn)定性。影響土體穩(wěn)定性的因素較多,主要有分散度、土的成分、土中天然膠質(zhì)的性質(zhì)以及土體的密實(shí)性。土體的密實(shí)度越大,則孔隙率越小,水不易浸入土體,因而水穩(wěn)定性較好。從土體的特性可知,含水量和密實(shí)度對(duì)于土體的強(qiáng)度、穩(wěn)定性影響較大,也是加固處理的關(guān)鍵。
三、結(jié)束語(yǔ)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,我國(guó)公路建設(shè)對(duì)路基的要求也越來(lái)越高,當(dāng)今經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)科學(xué)施工技術(shù)的客觀要求催促我們?cè)诠方ㄔO(shè)這一領(lǐng)域要做到不斷創(chuàng)新、不斷學(xué)習(xí)、不斷進(jìn)步。
作者：劉馮 單位：中國(guó)中鐵四局集團(tuán)第四工程有限公司
