公路軟基處治及檢測(cè)方法
2015-06-24
軟土泛指淤泥及淤泥質(zhì)土。由于它形成于上述水流不通暢、飽和缺氧的靜水盆地，這類土主要由粘粒和粉粒等細(xì)小顆粒組成。這些粘土礦物和有機(jī)質(zhì)顆粒表面帶有大量負(fù)電荷，與水分子作用非常強(qiáng)烈，因而在其顆粒外圍形成很厚的結(jié)合水膜，且在沉積過(guò)程中由于粒間靜電荷引力和分子引力作用，形成絮狀和蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
一、軟土的物理力學(xué)特性
1、軟土的天然含水量一般為50％～70％，最大甚至超過(guò)200％。液限一般為40％～60％，天然含水量隨液限的增大成正比增加。天然孔隙比在1～2之間，最大達(dá)3～4。其飽和度一般大于95％，因而天然含水量與其天然孔隙比呈直線變化關(guān)系。
2、該土層中夾有數(shù)量不等的薄層或極薄層粉、細(xì)砂、粉土等，故在水平方向的滲透性較垂直方向要大得多。由于該類土滲透系數(shù)小、含水量大且飽和狀態(tài)，這不但延緩其土體的固結(jié)過(guò)程，而且在加荷初期，常易出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，對(duì)地基強(qiáng)度有顯著影響。
3、軟土均屬高壓縮性土，它隨著土的液限和天然含水量的增大而增高。由于土質(zhì)本身的因素而言，該類土的建筑荷載作用下的變形有如下特征：(1)變形大而不均勻；(2)變形穩(wěn)定歷時(shí)長(zhǎng)。
4、軟土的抗剪強(qiáng)度小且與加荷速度及排水固結(jié)條件密切相關(guān)，不排水三軸快剪所得抗剪強(qiáng)度值很小，且與其側(cè)壓力大小無(wú)關(guān)。排水條件下的抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度的增加而增大。
5、較顯著的觸變性和蠕變形。
二、路軟基處理常用方法
1、淺層軟基處理技術(shù)
?。?）墊層法。通常用于路基填方較低的地段，要求在使用中軟基的沉降值不影響設(shè)計(jì)預(yù)期目的。設(shè)置墊層時(shí)，可以根據(jù)具體情況采用不同的材料，常用的材料有砂或砂礫及灰土，也可用土工格柵、片石擠淤、砂礫墊層綜合使用處理。
（2）換填法。公路施工中遇到含水量較高，軟弱層較淺，且易于挖除不適宜材料時(shí)，一般采取挖除換填法，包括受壓沉降較大，甚至出現(xiàn)變形的軟基和泥沼地帶。處理這種地基，開(kāi)挖前要做好排水防護(hù)工作，將開(kāi)挖出的不適宜材料運(yùn)走或做處理，然后按要求分層回填，回填材料可視具體情況用砂、砂礫、灰土或其他適宜材料。
?。?）排擠法。當(dāng)高速公路經(jīng)過(guò)水溏、魚(yú)池和較深的流動(dòng)性強(qiáng)的淤泥地段時(shí)，常遇到含水量高、淤泥壓縮性大、淤泥質(zhì)粘土軟基以及水下軟基等，對(duì)這類軟基可采用排擠法來(lái)處理。
?。?）表層排水法。對(duì)土質(zhì)較好因含水量過(guò)大而導(dǎo)致的軟土地基，在填土之前，地表面開(kāi)挖溝槽，排除地表水，同時(shí)降低地基表層部分的含水率，以保障施工機(jī)械通行。為了發(fā)揮開(kāi)挖出的溝槽在施工中達(dá)到盲溝的效果，應(yīng)回填透水性好的砂礫或碎石。
?。?）添加劑法。對(duì)于表層為粘性土?xí)r，在表層粘性土內(nèi)摻人添加劑，改善地基的壓縮性能和強(qiáng)度特性，以保施工機(jī)械的行駛。同時(shí)也可達(dá)到提高填土穩(wěn)定及固結(jié)的效果。添加材料通常使用的是生石灰、熟石灰和水泥。
2、深層軟基處理技術(shù)
（1）袋裝砂井法。袋裝砂井排水固結(jié)措施，其施工簡(jiǎn)便，費(fèi)用較低，加固效果較好。施工時(shí)將袋裝砂放入套管井內(nèi)，填塞密實(shí)，逐節(jié)拔出套管，頂面鋪設(shè)水平砂墊層或排水砂溝。軟基中的水分在上部路基填土載荷的作用下，通過(guò)砂與水平砂墊層或縱橫相連通的排水砂溝相通，形成排水通道，使軟基中的水分排走，從而達(dá)到排水固結(jié)軟基的目的。
（2）擠密砂樁法。采用類似沉管灌注樁的機(jī)械和方法，通過(guò)沖擊和振動(dòng)，把砂擠入土中而形成的。擠密砂樁的主要作用是將地基擠實(shí)排水固結(jié)，從而提高地基的整體抗剪強(qiáng)度與承載力，減少地基的沉降量和不均勻沉降。這種方法一般能較好地適用于砂性土，不適用于飽和的軟粘土地基處理。擠密砂樁用砂標(biāo)準(zhǔn)要求與袋裝砂井的砂基本相同，不同的是擠密砂樁也可使用砂和角礫的混合料，含泥量不得大于5％。
?。?）振沖碎石樁法。碎石樁是一種與周圍土共同組成復(fù)合地基的樁體。碎石樁處理軟基過(guò)程就是用振沖器產(chǎn)生水平向振動(dòng)，在高壓水流作用下邊振邊沖，在軟弱地基中成孔，再在孔內(nèi)分批填入碎石料，這時(shí)振沖器邊振動(dòng)邊上拔，使得碎石料振擠密實(shí)。在軟基處理中，特別是具有高填土橋頭等過(guò)渡路段，為了減少地基土的變形，提高地基土的承載力，增強(qiáng)地基土的抗滑穩(wěn)定能力，采用碎石樁加固處理是較理想的方法之一。
?。?）粉噴樁。粉噴樁是利用粉體噴射攪拌機(jī)械在鉆成孔后，借助壓縮空氣，將水泥粉等固體材料以霧狀噴入需加固的軟土中，經(jīng)原位攪拌、壓縮并吸收水分，產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)，形成整體性強(qiáng)、水穩(wěn)定性好、強(qiáng)度較高的樁體，與樁間土一起形成復(fù)合地基，從而提高路基強(qiáng)度。其特點(diǎn)是強(qiáng)度形成快、預(yù)壓時(shí)間短、地基沉降量小。
?。?）塑料排水板。塑料排水板是一種能夠加速軟土地基排水固結(jié)的垂直排水材料。當(dāng)它在機(jī)械力作用下被插入軟土地基后，能以較低的進(jìn)水阻力聚集從周圍土體中排出的孔隙水，并沿垂直排水通道排出，使土體固結(jié)，從而提高地基的承載力。塑料排水板具有良好的力學(xué)性能、足夠的縱向通水能力、較強(qiáng)的濾膜滲透性和隔土性。
?。?）加筋土工布。加筋土工布一般被鋪設(shè)在路堤底部，以調(diào)整上部荷載對(duì)地基的應(yīng)力分布。通過(guò)加筋土工布的縱橫向抗拉力，來(lái)提高地基的局部抗剪強(qiáng)度和整體抗滑穩(wěn)定性，并減少地基的側(cè)向擠出量。加筋土工布的材料不僅強(qiáng)度要符合設(shè)計(jì)要求，而且斷裂時(shí)的應(yīng)變，在填料為砂礫、土石混合料時(shí)還須滿足一定的頂破強(qiáng)度，施工中加筋土工布應(yīng)拉平緊貼下承層，其重疊、縫合和錨固應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
?。?）鋼渣樁法。鋼渣樁法處理軟基是利用工業(yè)廢料的轉(zhuǎn)爐鋼渣作為加固材料，灌入事先形成的樁孔中，經(jīng)振動(dòng)密實(shí)、吸水固結(jié)而形成的樁體，加固機(jī)理是轉(zhuǎn)爐鋼渣吸收軟基中的水分，樁體膨脹形成與周圍土體擠密的主體，與地基形成整體受力結(jié)構(gòu)。
?。?）混凝土樁。低強(qiáng)度混凝土樁是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型樁，以低強(qiáng)度混凝土樁為豎向增強(qiáng)體所形成的復(fù)合地基一般稱為低強(qiáng)度混凝土樁復(fù)合地基。由于采用低強(qiáng)度混凝土樁復(fù)合地基方法可有效提高地基承載力，減小地基沉降，能處理粘性土、粉砂土及淤泥質(zhì)土等各種土性地基，適用的基礎(chǔ)形式也多樣。
（9）深層攪拌。利用水泥或石灰等其它材料作為固化劑的主劑，通過(guò)特別的深層攪拌機(jī)械，在地基深處將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理一化學(xué)反應(yīng)，形成堅(jiān)硬拌和柱體，與原土層一起起到復(fù)合地基的作用。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)具體情況具體分析，根據(jù)不同的地質(zhì)條件和荷載條件調(diào)整配合比、置換率、樁長(zhǎng)等，以滿足承載力及沉降的要求。
三、軟基檢測(cè)
換填質(zhì)量檢測(cè)包括：分層施工質(zhì)量檢查和工程質(zhì)量驗(yàn)收，主要是檢驗(yàn)墊層是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度。墊層的分層施工質(zhì)量檢測(cè)可采用環(huán)刀壓入、灌砂法等。換填結(jié)束后，可按工程的要求進(jìn)行工程質(zhì)量驗(yàn)收，驗(yàn)收方式可通過(guò)荷載試驗(yàn)或者靜力觸探試驗(yàn)等。
樁體質(zhì)量檢測(cè)方法主要有載荷試驗(yàn)、靜(動(dòng))力觸探試驗(yàn)以及波速試驗(yàn)等，載荷試驗(yàn)主要檢驗(yàn)復(fù)合地基的承載能力，靜(動(dòng))力觸探試驗(yàn)主要檢驗(yàn)樁間土的加固效果，波速法主要是通過(guò)測(cè)定地基處理前后基地中波速的變化來(lái)判斷處理的效果。靜力觸探主要功能是評(píng)價(jià)地基處理前后土的容許承載力，但不適用于大塊碎石類地層和基巖。
強(qiáng)夯等表層處理的檢測(cè)方法分為原位測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)。原位測(cè)試可采用靜(動(dòng))力觸探、旁壓試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)以及平板載荷試驗(yàn)等等，質(zhì)量檢驗(yàn)的數(shù)量應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地條件和公路等級(jí)確定。
深層攪拌法的質(zhì)量檢測(cè)方法包括取樣檢驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)、開(kāi)挖檢驗(yàn)等多種檢測(cè)手段。在施工期間應(yīng)及時(shí)檢查施工記錄，確保工程質(zhì)量。
在實(shí)際工程中，各種檢測(cè)手段往往是綜合運(yùn)用的，一種地基處理方法也有多種檢測(cè)手段，在選取檢測(cè)方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定。
