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软土路基处理技术在公路工程施工中的应用

2020-06-21李大虎

河南科技 2020年11期
关键词:软土路基公路工程

李大虎

摘 要:公路施工过程中可能会遇到软土路基,在处理这种情况时,人们会使用软土路基处理技术。但是,这种技术在施工过程中也会面临许多问题,而且公路工程的安全与公路施工技术密切相关。因此,施工人员要仔细分析公路施工情况,合理选用软土路基处理技术。

关键词:软土路基;公路工程;处理技術

Abstract: Soft road subgrades may be encountered during highway construction, in dealing with this situation, people will use soft soil roadbed treatment techniques. However, this technology will also face many problems in the construction process, and the safety of highway engineering is closely related to highway construction technology. Therefore, the construction personnel should carefully analyze the road construction situation and choose the soft soil roadbed treatment technology reasonably.

Keywords: soft soil subgrade;highway engineering;treatment technology

在公路施工中,某些施工区域可能是软土路基,土质缺乏足够的承载力,很容易导致安全隐患。软土路基状况一般包括淤泥土质、软黏土质等,这种土质的路基强度很低,对于公路施工人员来说,路基处理是一项难度很大的工程。如果处理不好这种路况,可能会导致路堤滑动,也会导致路堤和人工结构连接处出现沉降差和跳车,进而造成重大事故。

为了避免出现这种情况,人们需要对软土路基进行处理,使得软土路基的土质足以达到一定承载力的标准。同时,要根据实地情况,结合施工条件,制定科学合理的软土路基处理方案,并根据需要选择合适的软土处理技术,避免工程投入使用后出现路基塌陷。因此,有必要分析软土路基处理技术在公路施工中的应用,以提高公路工程质量。

1 公路工程处理软土路基的原因

软土路基十分特殊,人们要根据路基性质,科学地实施公路工程,保证公路质量和交通安全。软土路基的承载力较弱,路基结构主要是软体形式的黏性土质,含水量较高,所以很容易受到天气的影响。软土路基土质的空隙较大,较多的空隙可能会造成软土坚固性较差,因此软土路基处理难度较大[1-4]。另外,软土路况和硬土路况不同,承载力较差,压缩系数较高,因此在进行公路施工时,要结合软土路基特点,进行预处理,改善软土路基的土质。

1.1 变形与沉降

软土路基在荷载作用下可能会出现严重的沉降和变形,影响公路的正常使用,如果发生不均匀沉降,路堤和人工结构连接处可能会出现开裂和沉降。所以,在处理软土路基时,要仔细分析施工区域土质,采取科学的软土路基处理技术,这样才能增加施工过程的稳定性,控制软土路基沉降和开裂。

1.2 土壤强度、抗剪切强度低

软土结构比较单一,如果软土一直暴露在外界环境中,会破坏自身的絮状结构,降低土壤强度,使得土壤变成流动状态,但是一段时间之后,土壤会逐渐恢复原来的强度。除此之外,软土的压缩性较高,但是渗透性较差。软土的压缩模量通常小于4 Pa,和液限指数成正比。垂直方向的软土渗透系数为10-8~10-6cm/s,软土经过很长时间后才能固结,具有较低的抗剪强度,软土的内摩擦角为20°~35°,经过排水固结,软土结构的抗剪强度会产生一些变化[5-7]。

2 公路工程软土路基处理的安全隐患

软土路基是公路施工的关键,受软土路基性质和其他地理条件的影响,公路施工潜存安全隐患[8-10]。

软土路基具有较强的压缩性,容易导致沟槽基坑边坡出现变形,甚至造成路基塌陷和位移,进而影响路基周围其他建筑物的安全。另外,软土路基具有较高的含水量,严重影响施工进度和施工质量。作为一种重要指标,土壤含水量可以用于评价承压水对路基的影响程度。如果含水量过高,承压水就会影响路基质量,地下水浮力也会破坏路基。软土路基发生开裂。软土路基的沉降量较大,在施工过程中,软土层的空隙较大,也不均匀,容易出现不均匀沉降,这种沉降会影响路基质量,导致路基开裂、承载力减少。

3 公路工程软土路基处理影响因素

为了保证公路软土路基处理质量,在进行公路施工时,人们要充分考虑相关影响因素[11-14]。一是公路周围环境直接影响施工难易程度,要根据实地情况,对路基进行不同的处理,重点关注路堤较高和地基不牢之处,避免地基下沉,消除施工隐患。二是要仔细分析公路软土路基土质,针对不同土质选择不同的处理方法,保证地基质量。三是要考虑公路等级,不同公路等级具有不同的标准,例如,等级较高的公路对平整度的要求较高。四是公路形状影响公路施工质量,在处理软土路基时,只有先保证软土路基的质量,才能有效地控制整条公路的形状和质量。

4 常见的软土路基处理技术

4.1 排水固结法

黏性软土的含水量较大,公路施工期间可以运用排水固结法对其进行处理。主要操作方法为:将竖向排水装置安装在软土路基中,对软土路基进行挤压,排出水分,挤压之后,黏性软土就会逐渐固结,进而提升软土路基的强度。

4.2 换填法

换填法是指把原来软土路基的土全部换成其他土质。这种方法常用于处理地表以下0.5~3.0 m的软土层,换填之后,土壤强度显著提升。人们要根据施工路段的具体情况来选择置换的土质,减少运输成本,保证置换后的土质符合相关公路标准。另外,要根据实地情况,分析和计算换填的开挖深度,减少人力和物力,保证公路施工质量。开挖深度过大,会增加施工成本;开挖深度不足,会影响路基稳定。本文分析了常用的几种软土路基处理技术与路基承载力之间的关系[15-17],发现换填法对路基承载力的提升效果最好,如表1所示。

4.3 化学固结法

化学固结法主要使用化学方法处理软土路基,增加路基强度,软土路基处理效果较好。这种方法操作方便,工程量较少,施工效率很高,所以是一种比较常见的施工方法。化学固结法主要有两种施工工艺,即灌浆法和高压喷注浆法。灌浆法指的是把胶结性较强的材料填充到路基中,增加路基强度,以提升路基的抗渗透能力和承载力,保证地基的稳定性。高压喷注浆法指的是把高压喷嘴放置到软土路基的预定深度,运用高压射流的强压作用,将土层和固化液混合,使得两者凝结为一体。

4.4 强夯法

强夯法是一种边夯实、边填筑的施工方法,具有一定的局限性,一般适用于处理塑性指数≤10的黏性土壤,处理厚度≤6 cm。强夯法将土壤压缩后,路基相对下降,然后填筑其他材料,保证公路施工质量[18-19]。

4.5 碎石桩处理法

碎石桩处理法运用冲击和振动等工艺,对软土路基表层的土壤进行松散处理,使得土壤具有很多细孔,然后用碎石填入,最后向路基中注入黏合剂,以提高路基的黏合度、承载力和强度,形成整体性碎石桩结构。除此之外,碎石桩处理法要考虑软土路基土质和面积大小。

4.6 深层拌合法

深层拌合法是一种用搅拌机翼片旋转,将石灰或水泥等固化剂与软土搅拌混合的加固路基方法。如果土层不同,这种技术的路基土层处理效果也会不同。一般来说,深层拌和法适用于处理高岭石或蒙脱石等矿石黏土,但是不适用于处理酸碱性很强的黏土。当前,人们可以利用深层拌合法提高软土路基的承载力,稳固软土路基边坡,有效避免软土路基沉降。

4.7 土工织物法

土工织物法一般适用于大面积土工织物铺设的软土层,有利于公路施工机械在土层上顺利施工,保证软土层的均匀受力,避免填方产生的承载力不均匀造成局部路基沉降和位移,增强软土路基的承载力。土工织物法利用桩网法进行处理,首先在软土路基的各个方向安置一些木桩,再用钢筋连接木桩,形成桩网,然后对桩网内铺设的土工织物进行填方[20-22]。这些木桩会承载填方压力,铺设的土工织物也会分散承载压力。需要注意的是,填方材料会给软土路基施加压力,要避免压力过大而导致软土路基发生沉降或坍塌。

4.8 冻结施工法

冻结施工法不仅适用于裂隙发育的含水岩层、松散不稳定的冲积层,也适用于淤泥、松软泥岩和水头特别高的地层等。冻结劑可以降低软土路基的温度,冻结其中的水分。大多数土壤都能使用冻结施工法,但是其成本较高,适用性较低,因此该种方法并不是首选方案。

5 结语

在公路施工过程中,施工单位要根据现场实际情况,合理选择施工技术,有效处理软土路基。软土路基处理前,人们要对土壤进行预处理,保证土壤中不含其他杂物,同时把握好软土路基处理速度,关注当地气温变化,保证公路施工质量。

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