高速公路施工中的软土路基施工技术分析

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  摘 要:本文阐述了高速公路软土路基的特点,简述了软土路路基破坏作用,提出了高速公路施工中软土路基的施工技术措施。
  关键词:高速公路 软土路基 施工
  中图分类号:U44 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)12(c)-0045-01
  人们生活節奏的不断加快,社会经济的快速发展,人们要求的交通不断提高,交通挤塞的问题,重视建设道路的问题逐步的被人们所关注。但是在高速公路建设过程中会遇到很多不同的问题,软土路基就是其中之一。软土地基容易变形,一些地区的路基施工由于处理措施不到位,工后沉降变形也会引起各种的病害,有时在填方路基变形而破坏铺筑路面的稳定道路。如果不及时采取措施,则随着交通压力的增加,可能导致路基稳定性遭到破坏,路基沉降变形,这使得它不可能保证公路正常交通运行,也对未来的公路管理造成一定的难度。
  1 高速公路软土路基的特点
  (1)由于软土主要由粘土颗粒群和淤泥组成,软土路基具有孔隙度大,较高的水含量的特点,并含有少量的有机物在不同的地质的环境下下沉为絮状结构。孔隙比在1~2之间,软土一般在35%~80%的水含量。在作用的剪应力和剪应力作用下软土产生缓慢的剪切变形,并可能导致抗剪强度衰减,具有明显的流变性。在软土固结沉降完成后也可能产生相当大的次固结沉降。
  (2)软土的结构性很明显,软土的原状土在受到挤压或者是震动之后会连续破坏土壤的絮状结构,导致土壤的强度会大大的降低,严重的会出现流动状态。软土在受到扰动之后其强度会随着静止时间慢慢的恢复。压缩性高,渗透性差,软土的压缩模量一般是小于4 Pa,他的压缩性和液限指数成正相关的关系。软土的渗透性很小,通常在垂直方向的渗透系数为10-6~10-8 cm/s,因此在土壤之间的重量和负荷达到充分的巩固需要的时间很长。
  (3)软土的抗剪强度较低,在我国天然软土的不排水抗剪强度小于20兆千帕,软土的内摩擦角一般在20~35度之间。软土路基在荷载作用的情况下,若能够排水固结的情况下其抗剪强度能够发生很大的变化。软土排水固结速度快,提高强度的效果越明显。
  2 软土路基的破坏作用分析
  如果路基软土抗剪强度超越了路面,路堤的外负载的要求,可能会破坏整个或部分路基的剪切,导致路基塌陷,或者不稳定,引起沉降的变形。如果处理软土路基的外部和上部荷载作用出现大量的沉降变形,就会影响正常的公路交通通行。因此,在软基施工过程中,必须认真调查研究,深入的分析,以便充分理解软土的性质和土壤的特性,在项目建设过程中应制定相应的施工措施,保证路基稳定。在施工期间的薄弱地段进行必要的施工技术措施,以保证高速公路工后沉降的有效控制。
  3 高速公路中软土路基的施工技术措施分析
  3.1 冻结法
  冻结法使用液态氮或二氧化碳膨润土的方法,或者使用通用的机械制冷设备和一个封闭的液压系统相连接,从而使冷却液在土内流动,使软湿土冻结。这样就提高了土体的强度,减少了土壤的压缩性。适用于各种土壤,特别是在软土地的条件下,挖土深度超过7~8 m,或者是地下水位低下的条件下,冻结施工的方法则是一种常见的和有效的施工措施。
  3.2 铺垫材料的方法
  施工中可以在软土路基的表面铺上一层或者是多层的土工织物,土工织物具有连续性好,抗拉强度高,耐腐蚀和施工方便的特点。通过铺垫材料可以保证路堤填方后路基的降低不均匀沉降,铺设土工织物还可以提高路基的承载能力。铺垫材料一般采用机织土工布、土工格栅,将土工布或者土工格栅放在软土路基的表面,这些土工织物可以起到分离,排水,反过滤和增强的作用。
  3.3 添加剂的方法
  当软土为粘性土壤的情况下,施工时可以再表面的粘性土中掺加入添加剂,添加剂可以提高软土路基的强度特性和路基土的压缩性。施工时使用普遍的添加剂是生石灰,熟石灰和水泥等材料。这些添加剂材料可以减少土壤中水分的含量,同时在土体中还可以产生团聚聚集效应。团聚效应可以随时间使土壤产生化学固结,从而进一步提高软土路基的稳定性。
  3.4 竖向排水固结法
  在施工中处理大厚度饱和软土和填土地基时可以采用排水固结的方法。通过布置竖向排水井点,辅助以加压系统,以提高地基的排水条件的基础上,并用压力吸抽气渗流电场和其他施工措施加速地基的排水固结,从而使土壤的强度增强,这样既可以达到减少地基的不均匀沉降同时又能提高土体的承载能力的目的。常用的堆载预压法,真空预压法和电渗排水法都是排水固结法的应用。
  3.5 水泥搅拌桩加固方法
  水泥搅拌加固土的物理和化学反应过程是水泥搅拌桩加固的基本原理。施工中可以采用相应的机械设备将水泥注射到要处理的软土路基内,通过不断的搅拌,使水泥和土壤发生水化反应和水解反应从而形成凝胶颗粒,从而形成一种稳定的整体结构体系。这样就提高了土体的整体强度和稳定性。才能保证软土地基要求的地基强度和承载力。根据施工方法的不同可以将水泥搅拌桩分为湿法和干法施工。利用水泥作为固化剂,在机械的持续的搅拌情况下,将软土和固化剂在深厚软土路基中进行深层的搅拌,从而形成具有足够强度的复核地基。水泥搅拌桩在施工中要依据一定的技术参数进行施工,施工中要控制好深度,高度和灰面的水平面深度等,保证在搅拌接桩时喷粉桩的重叠长度要大于1 m,水泥的泵送在搅拌施工中必须保证持续施工。应控制在1%以内的固化剂的用量,完全搅拌混合施工后,将钻头提离地面,同时开启空气压缩机,疏通管道和喷嘴的残余粉末附着污物,然后移动桩机。
  3.6 振密挤密法
  施工中通过机械压缩或者是机械夯实,使土壤压实,利用打桩机在松散砂性土、人工填土的冲击和振动下使孔后的填充材料形成桩体。在成桩的施工过程中,在对周围砂性土壤产生压实的同时也可以对周围土壤产生振动压实或者是振密的功能。从而提高土体的密度和软土的密实度。减少地基的沉降的同时还可以提高地基土的承载力和整体稳定性。
  4 结语
  软土路基处理一直是高速公路施工中的技术问题,公路建设中,地形复杂多样,决定了不同的地质条件应采用不同的软基处理方法,即使是同一地质条件,采用不同软基处理方法就会产生不同的效果,我们只有结合各种相应的技术措施,才能真正的处理好高速公路软土路基的问题。随着科技的进步,在科学的研究人员,技术人员,施工人员及其他相关人员的努力下,新技术不断涌现,将继续推进高速公路施工技术向前发展。
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