几种公路软基处理方法

分类:论文范文 发表时间:2018-03-30 12:48

  在我国南方地区,尤其是东南沿海地区,湖泊密集,水网纵横,地质条件复杂,软土地基深厚,软基处理应用普遍。本文对软基处理方法中的强夯法、粉煤灰置换法、EPS置换法进行了论述。

矿物岩石地球化学通报

  《矿物岩石地球化学通报》(曾用刊名:矿物岩石地球化学通讯),1982年创刊,是一份由中国矿物岩石地球化学学会与中国科学院地球化学研究所共同主办、面向广大地质地球化学工作者及有关科技人员的综合性地学学术刊物。本刊为双月刊,国内外公开发行。

  随着我国经济的快速发展,公路建设事业也蓬勃发展。在公路建设过程中,常常遇到软土、可液化沙土、膨胀土、盐渍土等不良地基。对不良地基处理的好坏对公路的工程质量起着很重要的作用。而在不良地基中软土地基比较常见,若软基处理不得当,就会出现路堤失稳,沉降破坏等现象,因此对软基进行得当的处理就显得颇为重要。

  1 软基的概念

  目前,软基泛指地基和软弱的地基,尚无确切的定义,一般以软土划分标准为依据,结合具体的公路等级、构筑物的种类与规模来确定。软土地基一般指包括淤泥、淤泥质粘土、亚粘土、亚砂土组成的地基。《公路路基设计规范》(JTGD30—2004)中软土定义为:滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水率高、孔隙比较大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。在工程实践中,往往也把冲填土、杂填土及其它高压缩性的特殊地基称为广义软土地基。

  2 软基处理的作用

  软土地基处理可以改善地基剪切特性(防止剪切破坏和剪切变形)、压缩性能(防止固结沉降)、透水性(防止漏水等)及动力特性(防止液化、减轻震动)。根据地基处理原理分为三类:土的置换、土质改良和土的补强。下文就软基处理中的强夯法,粉煤灰置换法及EPS置换法进行介绍。

  3 强夯法

  3.1强夯法起源于法国,在国际上称动力固结法或动力压实法。此种方法是反复将很重的锤提高到一定高度使其自由下落冲击和振动进行强力夯实,从而达到降低地基的压缩性、提高抗剪强度、形成不透水性、改善动力特性的加固效果,改善地基土性能。由于强夯法处理地基土、设备投资少、方法直观、适用范围广、且加固速度快、效果好、经济,所以是当前比较经济简单的软基加固法。

  3.2强夯法可以用于处理各类不同地基,如高填土、湿陷性黄土、杂填土、高水位的亚粘性土、饱和粘土以及粉细砂土等。加固机理:对于粗粒土及非饱和的黄土、粉砂土和砂性土,强夯加固作用主要是基于动力压实的概念;对于饱和的粘性土特别是淤泥质粘土,则强夯加固作用主要表现在创造土中裂隙、强迫土颗粒表面结合水摆脱分子引力的约束,并通过土中孔隙排出。

  3.3在强夯设计中主要计算有效加固深度,夯机次数等数据。借用Menard公式有效加固深度及路堤高度h可用下式表示:h= 式中 —系数( );MH —单击夯击能(kN.m),其中M为夯锤质量,H为夯锤起吊高度。强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。夯击次数也是一个很重要的强夯参数,目前由一些工程实例统计结果为:一般加固10m深度范围内的非饱和地基土夯击次数大于5时已达到80%以上的加固程度;夯击次数大于10时,已基本达到较理想的加固程度。

  4 轻型材料置换法

  在软土地基上修筑公路,常常因为路堤的重量超过软基的承载能力,而出现堤坡下滑失稳或不均匀沉降过大等破坏形式。因而减小路堤的重量可以从根本上解决在软土地基上修筑路堤下滑失稳和不均匀沉降过大的问题。因为轻型材料重度小,可以有效降低对地基的竖向附加力,所以在技术和经济上可行的情况下是填筑路堤的理想材料。轻质材料主要有粉煤灰、EPS(泡沫聚苯乙烯)、气泡混合轻质土等,这些材料的密度一般小于天然土体。在轻质材料中,国外有使用泡沫塑料块进行软基处理的,而我国目前主要采用粉煤灰。

  4.1粉煤灰置换法

  粉煤灰是一种工业废料,随着火力发电厂的不断发展,粉煤灰的排放量也越来越多,这样不仅占用宝贵的土地资源,而且还会造成空气污染。由于粉煤灰压实密度仅为一般粘性土压实密度的3/4,不仅轻质,而且价廉,所以在软基处理中大量使用粉煤灰,具有重要的经济效益和社会效益。

  粉煤灰的物理力学性质的优越性:①粉煤灰的湿密度比一般的土料低25%左右,原因是由于粉煤灰主要由硅、铝为主的非晶态玻璃球体组成,结晶矿物含量少。而粘性土矿物都由石英、长石和粘土矿物等晶体矿物组成,因此粉煤灰的比重和重度均比粘性土小。②粉煤灰路堤填料的加州承载比(CBR)值大大高于土质填料,据有关试验资料介绍在重型击实标准试验压实度达到95%时,粉煤灰在饱和条件下,CBR值可以达到23.5,而中液限粉质粘土CBR值只有17.9,粉煤灰高出约为30%。③与粘土相比,粉煤灰的回弹模量值要高,所以粉煤灰具有较高的强度。④由于粉煤灰的颗粒组成特点,使其具有很好的击实特性,击实曲线峰值比土具有更宽的最优含水率空间,其最优含水率变化幅度-4%~4%,因此在压实施工中达到设计压实度要求的含水率容易控制,施工质量容易保障。

  对软土地基上的粉煤灰路堤应进行最终沉降量计算。计算方法是用分层总和法计算主固结沉降,考虑瞬时沉降、蠕变沉降的影响,可采用综合修正系数予以纠正,计算最终沉降量。

  计算沉降的分层总和法的计算公式为:此式中: —第i层厚度: —地基中各层的天然孔隙比: —受力后地基中各层的孔隙比: —经验修正系数,1.1~1.7,按现场实测资料选取。

  4.2泡沫聚苯乙烯(EPS)置换法

  EPS是英文Expanded Polystyrene的简称,全称为发泡聚苯乙烯,也可简称为泡沫塑料。EPS在国外已广泛的应用于岩土工程中,是因为它具有直立性好、重度小、快硬、流动性好及不需要压实等特点。EPS在道路中工程的应用起始于1965年,挪威路面工程中使用EPS 板作为隔温层,近年来,在我国南方地区如浙江省的沪杭、杭宁、杭州绕城等高速公路上广泛应用了EPS处理桥头台背回填。

  EPS材料特点:①用于土工工程中轻质材料的EPS的密度常为(0.2~0.3)KN/m3仅为普通填料的1/50~1/100,因此可以降低对结构的附加应力。②EPS在水中和土壤中化学性质稳定,不能被微生物分解,也不会释放出对微生物有利得营养物质。③EPS的封闭空间结构决定了其有优良的隔热性,所以非常适合做道路工程中的隔温层。④EPS不溶于水,不受有机物腐蚀和虫蛀,但溶于汽油、柴油等燃料,被穴居白蚁、鼠类蛀食;暴露在空气中易老化,在软基设计时应采取有效措施予以保护。正式因为EPS的这些特点,所以在公路软基处理中应用越来越广泛。

  5 结束语:

  各种软基处理方法都有其特定的适用范围、局限性和优缺点,如果地基需要处理,应该首先根据地基条件及处理范围、目的从众多的方法中选择几种适合的工程方法,在此基础上再综合考虑工期、经济性、施工难易程度、方法及方法可靠性和环境条件,最终确定合理的处理方法。

  参考文献:

  《公路软基处理新技术》冯守中著,人民交通出版社,2008.9

  《公路地基处理技术与应用》王爱营,崔新壮等著,人民交通出版社,2009.8

  《高速公路不良地基与处理方法》汪双杰,张留俊等著,人民交通出版社 ,2004.10

关键词:几种,公路,软基,处理,方法,在,我国,南方,地区,

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