2012年巖土工程師考試基礎(chǔ)知識(shí):改造道路中軟土地基的處理方法

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改造道路中軟土地基的處理方法
    一、軟土路基成因
    路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性與路基干濕狀態(tài)密切相關(guān)。路基干濕狀態(tài)是由土中含水量的高低決定的,而含水量的高低取決于各種濕源的作用和延續(xù)時(shí)間。由于路面寬、路基低、排水設(shè)施不全或失效,使得雨水和生活污水向路基內(nèi)滲透、地下水位升高,路基長(zhǎng)期處于潮濕狀態(tài),加上土的水穩(wěn)定性差等原因,導(dǎo)致路基軟化。
    二、軟土路基判別
    (一)測(cè)定方法
    所謂軟土,比規(guī)范[1]中的定義廣泛,包括強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的濕粘土。對(duì)軟土路基的測(cè)定可以采用彎沉測(cè)定:
    將相對(duì)完好的砼板塊逐一編號(hào)。采用兩臺(tái)5.4m貝克曼梁及一臺(tái)BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)車,按每車道雙向往返檢測(cè)。選取位于橫縫、斷縫附近的板角等荷載最不利位置作為檢測(cè)點(diǎn),測(cè)點(diǎn)分主點(diǎn)(受荷板)、副點(diǎn)(未受荷板),主點(diǎn)位于板橫縫前10cm,副點(diǎn)在橫縫后10cm,分別測(cè)定主點(diǎn)彎沉和副點(diǎn)彎沉。[2]
    在非不利季節(jié)檢測(cè)時(shí),彎沉值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行季節(jié)影響修正。實(shí)際取其系數(shù)=1.1~1.2。
    (二)判別方法
    平均彎沉值反映了原結(jié)構(gòu)的承載能力,而彎沉差則反映了加鋪后瀝青路面反射裂縫出現(xiàn)的機(jī)率和嚴(yán)重程度。造成原結(jié)構(gòu)承載力不足的原因有板底脫空、基層強(qiáng)度低和軟土路基。采用排除法通過(guò)值來(lái)判別軟土路基。當(dāng)45≥≥20時(shí),進(jìn)行壓漿處理;>45時(shí),先將砼板打裂壓實(shí),使其與基層緊密結(jié)合;再次檢測(cè),仍然有>45,表明基層強(qiáng)度嚴(yán)重不足或有軟土路基;挖除路面結(jié)構(gòu)后,通過(guò)路基頂面彎沉的檢測(cè),或者通過(guò)路基土的干密度、天然含水量綜合判定。
    三、軟土路基處理方法的比選和優(yōu)化
    (一)做一個(gè)模擬軟土路基方案其具體條件和基本要求
    1.公路自然區(qū)劃為Ⅳ3,路基干濕類型為潮濕,但不加高路基,不增設(shè)地下排水設(shè)施,只對(duì)地面排水設(shè)施進(jìn)行修復(fù);
    2.軟土路基處理最小面積=4.2×5.0m,即一塊砼板的面積,屬于局部軟土路基;
    3.大部分軟土路基為稠度=0.5~0.9的濕粘土,不易破碎晾干;
    4.軟土路基深度<2m,其中上部為路基工作區(qū),對(duì)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求高;
    5.軟土路基處理不能對(duì)原路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性帶來(lái)不利影響,處理后應(yīng)達(dá)到強(qiáng)度與原路基基本一致、工后沉降為零、水穩(wěn)定性好的要求;
    6.雨季施工,行車干擾大,工期三個(gè)月。
    (二)比選
    軟土路基處理方法按處理深度分為淺層處理和深層處理。淺層處理的深度≤3m,因此擬處理的軟土路基屬于淺層處理的范圍。
    淺層處理施工工藝簡(jiǎn)單,投資少,是施工中經(jīng)常采用的方法。淺層處理一般有換填法、晾曬法、墊層法、動(dòng)力固結(jié)法、加筋法、灌漿法、排石擠淤法和爆炸排淤法。
    分析后認(rèn)為,晾曬法等七種方法不符合上述條件或要求。換填法通常用于軟土路基分布范圍較小,深度≤2m的情況,換填料可視具體情況用砂、砂礫、改良土或其他適宜材料,因此初步?jīng)Q定采用開(kāi)挖換填法處理。
    (三)優(yōu)化
    原路基為粘土填筑,若采用砂、砂礫等材料換填,雖然保證了自身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,但此類材料具有透水性,其內(nèi)部的干濕變化,會(huì)引起四周路基土的軟化或二次固結(jié),導(dǎo)致路面的不均勻沉降等病害。若采用風(fēng)化石換填,存在著風(fēng)化石粒徑、強(qiáng)度、土石比例的問(wèn)題,粒徑大、強(qiáng)度低、石含量多,施工時(shí)不易壓碎壓實(shí),除存在與透水性材料相同的問(wèn)題以外,其自身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性也難以保證。若采用粘土換填,由于施工面小、地下管線多,填土難以壓實(shí),浸水后自身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性同樣無(wú)法保證。
    土經(jīng)改良后不但強(qiáng)度提高,還能呈現(xiàn)出板體性和一定的水穩(wěn)定性,彌補(bǔ)了上述材料的不足。為使換填部分的物理力學(xué)性質(zhì)與原路基基本一致,選用了與原路基土質(zhì)相近,<40%,<18,含水量適宜的低液限粘土(CL)進(jìn)行改良。
    改良土常用的改良劑有石灰和水泥,由于水泥改良土工序少、早期強(qiáng)度高,適用于春融期、多雨季節(jié)、地下水位高、工期緊迫地段。最后確定采用水泥改良土換填的處理方法。