道路改造中軟土地基的處理方法
發(fā)布時(shí)間：2012-07-25 共1頁
摘要：在道路設(shè)計(jì)過程中，不可避免會(huì)遇到軟土地基的處理問題。文章介紹了軟土路基的成因、判別、處理方法比選和優(yōu)化、施工工藝，探討了軟土路基處理應(yīng)遵循的原則和要求。
關(guān)鍵詞：道路改造；軟土路基；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
?。ㄒ唬y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)軟土路基的測定可以采用彎沉測定：
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。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點(diǎn)，測點(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，分別測定主點(diǎn)彎沉和副點(diǎn)彎沉。[2]
在非不利季節(jié)檢測時(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.
?。ǘ┡袆e方法采集者退散
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。采用排除法通過值來判別軟土路基。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，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，通過路基頂面彎沉的檢測，或者通過路基土的干密度、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
?。ㄒ唬┳鲆粋€(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。
?。ǘ┍冗x
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定采用開挖換填法處理。
?。ㄈ﹥?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。
四、軟土路基施工工藝
?。ㄒ唬Q填深度
開挖過程中可以觀測到，隨著深度的增加，坑壁四周路基土的密實(shí)度逐漸降低，含水量逐漸增大，上部1.0～1.2m范圍內(nèi)的密實(shí)度高含水量小，并且有明顯的分界線。表明路基工作區(qū)深度為1.0～1.2m。
當(dāng)軟土路基較薄，有硬底時(shí)，清除后直接換填。當(dāng)軟土路基較厚，應(yīng)挖到坑底土與四周路基相同土層的密實(shí)度一致時(shí)的深度，一般為1.0～1.2m；當(dāng)坑底土過濕時(shí)，下挖到保證上部回填壓實(shí)時(shí)不出現(xiàn)“彈簧”的深度，一般為0.4～0.5m，總的換填深度=1.4～1.7m。
?。ǘ┧鄵搅?
換填土的強(qiáng)度過高或過低，都會(huì)使其內(nèi)部及四周結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力和變形，造成路面病害，因此應(yīng)與原路基保持基本一致。
由于難以準(zhǔn)確檢測原路基土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，水泥摻量無法按常規(guī)試驗(yàn)確定。路基的回彈模量不但是路面設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，更是衡量路基質(zhì)量的基本指標(biāo)，并且設(shè)計(jì)值已知，因此水泥摻量通過回彈模量室內(nèi)試驗(yàn)確定。由路基設(shè)計(jì)彎沉值=200，計(jì)算出路基回彈模量設(shè)計(jì)值=47MPa，再根據(jù)公式[3]反算得到室內(nèi)試驗(yàn)回彈模量標(biāo)準(zhǔn)值=135MPa.水泥摻量不宜小于3%，實(shí)際控制在3～4%，否則難以拌和均勻。為提高下部改良土的早期強(qiáng)度，使上部工作區(qū)能盡早換填，上下部采用相同的水泥摻量。
?。ㄈ簩?shí)
壓實(shí)功愈大、分層愈多愈容易出現(xiàn)彈簧。由于對(duì)工作區(qū)以下密實(shí)度的要求相對(duì)較低，故采用挖掘機(jī)鏟斗擊打配合雙向振動(dòng)平板夯（工作重量123kg）壓實(shí)。待具有一定強(qiáng)度后再進(jìn)行工作區(qū)范圍內(nèi)的換填，盡可能采用膠輪壓路機(jī)碾壓，邊角用雙向振動(dòng)平板夯壓實(shí)，壓實(shí)度≥95%。
五、結(jié)語
與瀝青路面的承載能力檢測不同，水泥砼路面的檢測有主、副點(diǎn)之分，必須配備兩臺(tái)貝克曼梁。用一臺(tái)貝克曼梁只能檢測出，混淆與、與兩者的概念會(huì)造成誤判。采用雙向往返法檢測，貝克曼梁的支點(diǎn)和主測點(diǎn)不在同一塊砼板上，消除了支點(diǎn)變形對(duì)測點(diǎn)彎沉值的影響；測完后檢測車駛離受荷板，消除了后軸落點(diǎn)對(duì)主點(diǎn)彎沉值的影響。
關(guān)鍵詞：道路改造；軟土路基；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
?。ㄒ唬y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)軟土路基的測定可以采用彎沉測定：
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。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點(diǎn)，測點(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，分別測定主點(diǎn)彎沉和副點(diǎn)彎沉。[2]
在非不利季節(jié)檢測時(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.
?。ǘ┡袆e方法采集者退散
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。采用排除法通過值來判別軟土路基。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，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，通過路基頂面彎沉的檢測，或者通過路基土的干密度、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
?。ㄒ唬┳鲆粋€(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。
?。ǘ┍冗x
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定采用開挖換填法處理。
?。ㄈ﹥?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。
四、軟土路基施工工藝
?。ㄒ唬Q填深度
開挖過程中可以觀測到，隨著深度的增加，坑壁四周路基土的密實(shí)度逐漸降低，含水量逐漸增大，上部1.0～1.2m范圍內(nèi)的密實(shí)度高含水量小，并且有明顯的分界線。表明路基工作區(qū)深度為1.0～1.2m。
當(dāng)軟土路基較薄，有硬底時(shí)，清除后直接換填。當(dāng)軟土路基較厚，應(yīng)挖到坑底土與四周路基相同土層的密實(shí)度一致時(shí)的深度，一般為1.0～1.2m；當(dāng)坑底土過濕時(shí)，下挖到保證上部回填壓實(shí)時(shí)不出現(xiàn)“彈簧”的深度，一般為0.4～0.5m，總的換填深度=1.4～1.7m。
?。ǘ┧鄵搅?
換填土的強(qiáng)度過高或過低，都會(huì)使其內(nèi)部及四周結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力和變形，造成路面病害，因此應(yīng)與原路基保持基本一致。
由于難以準(zhǔn)確檢測原路基土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，水泥摻量無法按常規(guī)試驗(yàn)確定。路基的回彈模量不但是路面設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，更是衡量路基質(zhì)量的基本指標(biāo)，并且設(shè)計(jì)值已知，因此水泥摻量通過回彈模量室內(nèi)試驗(yàn)確定。由路基設(shè)計(jì)彎沉值=200，計(jì)算出路基回彈模量設(shè)計(jì)值=47MPa，再根據(jù)公式[3]反算得到室內(nèi)試驗(yàn)回彈模量標(biāo)準(zhǔn)值=135MPa.水泥摻量不宜小于3%，實(shí)際控制在3～4%，否則難以拌和均勻。為提高下部改良土的早期強(qiáng)度，使上部工作區(qū)能盡早換填，上下部采用相同的水泥摻量。
?。ㄈ簩?shí)
壓實(shí)功愈大、分層愈多愈容易出現(xiàn)彈簧。由于對(duì)工作區(qū)以下密實(shí)度的要求相對(duì)較低，故采用挖掘機(jī)鏟斗擊打配合雙向振動(dòng)平板夯（工作重量123kg）壓實(shí)。待具有一定強(qiáng)度后再進(jìn)行工作區(qū)范圍內(nèi)的換填，盡可能采用膠輪壓路機(jī)碾壓，邊角用雙向振動(dòng)平板夯壓實(shí)，壓實(shí)度≥95%。
五、結(jié)語
與瀝青路面的承載能力檢測不同，水泥砼路面的檢測有主、副點(diǎn)之分，必須配備兩臺(tái)貝克曼梁。用一臺(tái)貝克曼梁只能檢測出，混淆與、與兩者的概念會(huì)造成誤判。采用雙向往返法檢測，貝克曼梁的支點(diǎn)和主測點(diǎn)不在同一塊砼板上，消除了支點(diǎn)變形對(duì)測點(diǎn)彎沉值的影響；測完后檢測車駛離受荷板，消除了后軸落點(diǎn)對(duì)主點(diǎn)彎沉值的影響。
