浅谈广东地区软土地基处理论文_于晗露

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摘要:设的危害性、软基分析软土对道路建处理的必要性及不同的软基处理方法。

关键词:换填;垫层;水泥搅拌桩;软基;淤泥

1、软土的定义

软土一般是受缓慢水流的影响,经生物化学作用而形成。广东地区降雨丰富,地下水位高,软土地基分布普遍。软土的孔隙比大于1,液限指数大于0.5,往往呈现出软塑、流塑状态。广东常见的软土有淤泥、淤泥质土,沼泽土、泥炭土、疏松种植土、冲积粉砂土、高液限膨胀土等。

2.软土的特性

软土的特性有天然孔隙比大、天然含水率高、透水性小、抗剪强度低、压缩性强等。在路堤填土自重荷载作用下,软土路基容易塌陷,出现不均匀沉降。软土层厚越深,地基的沉降持续的时间也越长,可长达数十年之久。在重载交通量的路段上,软土路基会在荷载作用下发生侧向滑移,破坏路基边坡的稳定性,导致塌方等危害。

3.软土地基处理的必要性

道路设计时,应利用上覆较好的土层作为持力层,如果持力层为特殊土或软弱土层,则应加强处理,否则就会对未来建成的道路产生危害。软土地基处理方式不当或者处理深度不足,都会导致地基承载力不足,出现不均匀沉降,导致路基开裂、路面起伏不平、桥梁涵洞与路基连接处跳车颠簸。在广东地区,因位于亚热带,常年降雨量丰富,处理软基时还应充分考虑地下水的影响,水是影响土质的关键因素。综上所述,为了保证道路行车的稳定性,安全性,保护周边构筑物的安全,应就持力层范围内的软基进行处理。

4.软土地基处理的方式

软基的性质不同,组成不一,形成原因各异,在进行软基处理的时候应该进行详细的工程地质勘察,并结合各地区的特点和地质情况,综合考虑造价等因素,采取合理经济的软基处理方案。在广东地区,常见的软基处理方式有如下几种。

1.换土垫层法

换土垫层法属于浅层软基处理方式的一种,适用于软土分布在地基表层,且覆土厚度不深,通常不大于3m时。采用抗剪强度大、含水率小等性能良好的土壤置换天然地基中的软土或不良土,并确保充分压实,形成双层地基或改良地基,以达到提高地基承载力、减小沉降的目的。垫层一般采用0.5m-1.0m厚的砂石垫层,可根据地基承载力验算结果和软基处理深度,采用一层或两层。在广东地区,因地下水位较高,在施工时通常须做降水处理,然后在回填土下方设置50cm碎石垫层和50cm片石垫层,并铺设一层土工格栅。土工格栅采用凸节点双向土工格栅,碎石应采用不风化石块,粒径在20~80mm,含泥量不得大于5%。

2.抛石挤淤法

抛石挤淤法也属于浅层软基处理方式的一种,适用于处理含水率大,覆土厚度不大于3.0m的软基,如过鱼塘、河沟、低洼积水、内涝等常年积水路段。采用抛石挤淤法工艺简单,不用排塘内水且不用挖除淤泥,仅需在路基底从中间向两侧抛投一定数量的片石,将淤泥挤出路基范围即可。为保证路基的稳定性及强度,不宜采用风化的小石块,片石直径通常大于150mm。片石抛填出软土面后,应用较小石块填塞垫平,并碾压密实。由于抛石挤淤法施工简易,能有效节约工程成本,缩短工期,在施工场区石料丰富的广东沿海沿江地带得到了广泛的运用。

3.强夯法

强夯法是一种物理处理方式,利用重锤产生的冲击波使土颗粒错位,土体骨架解体,使土颗粒处于更密实的状态,从而提高地基土的强度并降低压缩性、消除土的湿陷性、胀缩性和液化性。强夯法同时是一种地面下深层处理软土的方法,主要用于处理砂性土、非饱和粘性土与杂填土地基。对于含水率较高的饱和粘性土,仅靠强夯难以达到处理效果,必须结合排水设施,如塑料排水板、砂井等竖向排水体排水后,强夯法仍可取得很好的加固效果。由于强夯法适用多种土层,处理深度大,施工工艺简单,且对比其他化学加固方法,对周边环境污染小,不仅在广东,乃至世界范围内,这种软基加固方法都得到了极大的重视。

4.排水固结法

对含水率高的饱和土进行夯实时容易出现“弹簧土”,不能达到压实固结土层的效果,而排水固结法可将软土中过剩的水排出,适用于软土性能差的高饱和粘性土地基。排水固结方法具体包括:袋装砂井、塑料排水板、真空预压、真空-堆载联合预压等。排水固结法由排水体和加压体两个系统组成,排水体包括竖向排水体和水平排水体,加压系统为加载预压和真空预压。真空预压的施工工期短,但对施工的工艺要求高,需要专用设备,目前并未被广泛采用。袋装砂井(塑料排水板)是人为的在软土层内造成渗水通道,在路堤填土自重堆载预压下加快排水固结。袋装砂井(或塑料排水板)排水固结处理软基,在广东应用较广,比较成功,也比较经济,也是目前深层软基处理技术措施费用最低的一种方法。

5.振冲碎石桩法

对地基承载力要求比较高的城市主干道或者高速公路可以运用碎石桩处理软基,振冲碎石桩能有效的增大地基承载力和减少工后沉降,处理深度可达30m,但价格稍高。该工法是通过成桩过程中对周围软土层的挤密、振密作用和靠碎石的加入获得固结软土效果,增加软基的密实度,减小孔隙比,提高承载力;同时碎石桩桩体本身又是一个良好的排水通道,它的存在不仅有利于软土地基中超孔隙水压力的消散,有效地增强土体的抗液化能力,而且在荷载的作用下,碎石挤密桩桩体又与软土地基共同承担荷载作用,即形成碎石桩复合地基。碎石桩复合地基适用于挤密松散砂土、粉土、素填土和杂填土等。

6.水泥搅拌桩法

软土埋深较厚,大面积进行加固深处理比较困难时,可运用群桩基础进行处理。而水泥搅拌桩是将水泥作为加固剂,利用大型搅拌机将水泥充入土体并搅拌均匀,使加固剂与软土产生物化反应,让软土固结而增大地基承载力。水泥搅拌桩适用多种软土,如淤泥、淤泥质土、素填土、软-可塑粘性土、稍密-中密粉土等,不适用于含大孤石或障碍物较多且不易清除的杂填土,硬塑及坚硬的粘性土或有机质含量大于10%等影响成桩质量的土层。水泥搅拌桩的用途广泛且桩长处理深度范围可达25m,除了加固软基,还可以用作支护结构和止水帷幕。水泥搅拌桩由于将加固剂与原地基土就地搅和而成,因而最大限度地利用了原状土。搅拌时不会将地基土产生侧向挤出,对原有建筑物影响较小。水泥搅拌桩应用技术已经十分成熟,在广东省已被广泛运用。

5.工程实例分析

云埔工业区南丰路市政道路及配套工程位于广州市黄埔区云埔工业区南岗片区范围内,南丰路长828m,宽30m,是一条新建的城市次干道,沿线周边主要为工业仓库、厂房及物流基地,路线位于珠江支流金紫涌旁,地下水位高。根据工程地质勘察报告,沿线主要为海陆交互相沉积的河口三角洲地貌,下伏地基土主要为素填土和淤泥,淤泥层呈流塑状,厚度较大,承载力极差,未经处理不能作为拟建道路天然地基基础持力层,路基需进行深层地基处理。

软基处理方式对比一览表

最终通过对比并参考本工程项目地质资料,推荐采用工期较短且造价居中的水泥搅拌桩处理。

参考文献:

[1]李志华:水泥搅拌桩处理软土地基优势,建筑技术,2011年第31期。

[2]周安健:道路软土地基处理的几种措施,建筑工程技术与设计,2018年第25期。

论文作者:于晗露

论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期

论文发表时间:2020/4/13

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