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分析城市道路软基处理的方法及特点

 分析城市道路软基处理的方法及特点

  摘要:本文阐述市政道路软基处理的几种方法,同时进行了评价,并分析市政道路软基处理的特点及方法。

  关键词:城市道路软基处理,特点,方法

  1市政道路工程的特点

  在软基路段建设市政道路,面临市政道路软基处理的问题。市政道路工程有其自身的特点:

  (1)如市政道路一般荷载都不太大(高填方处除外),对地基承载力的要求不太高。对于刚性路面结构而言,路面结构整体性好,刚度比较大,对地基变形有一定的适应能力。

  (2)对于柔性路面结构而言,即使由于路基的少量不均匀沉降而导致路面产生微小裂缝,只需稍加修补后也不影响道路的正常使用,但市政道路下埋设的管线对沉降要求相对较高。市政道路需要铺设各类管线,包括给水、排水管道,如污水管、雨水管、市政供水管道等,另外还有电力、通讯管道、煤气管道等。这些管道的铺设对路基的沉降都有一定的要求,其中以污水管、雨水管对路基沉降的要求最为严格,当管线软基压缩沉降和侧向位移时,管体产生纵向弯曲,致使管道失稳,在最薄弱处产生破裂而漏水。

  对此尚无统一的规定,人们对于差异沉降造成的管道破裂问题重视不够,通常没有对管线的软基进行特殊处理。

  2城市道路软基处理的几种方法

  2.1换填垫层法

  换填垫层法就是将路基一定深度范围的软弱土层(采用人工或机械开发等方式),换填好的土、砂、石或石屑等材料,并经压(夯)实做成压缩性低、承载力高的垫层。根据换填方式的不同可分为:换填土、抛石挤淤法及爆破挤淤法。

  2.2堆载预压法

  堆载预压法是在工程建造之前,用大于或等于设计荷载的填上荷载进行预压,促使地基提前固结沉降,消除大部分工后沉降,提高地基的强度。当工后沉降满足要求,强度指标达到设计要求的数值后,修筑道路路面。

  2.3功口载预压排水固结法

  加载预压排水固结法是预先对地基加载,通过排水体排水,使地基土固结,以提高其承载力,并减少其工后沉降。以前排水体常采用袋装砂井,并在顶上铺上一层土工布加筋垫层,既可做为横向排水通道,又可均化不均匀沉降。袋装砂井的质量受施工质量影响较大,若袋中砂灌得不够密实时,放人孔中,砂遇水将下沉,导致砂井上部脱空,不能与砂垫层连通,以致水无法排出,因此袋装砂井逐渐被塑料排水带所代替。与袋装砂井相比,塑料排水带具有施打速度较快、效率高、施工机械轻便、对软基扰动较小、可工厂化生产、抗折能力较强、受施工影响小等优点。

  2.4强夯法

  强夯是将重锤(10t以上)从高处(10m以上)自由落下,反复多次夯击土体,迫使一定范围内的土体压密,以提高地基土的承载力,减少沉降。一般适用于非饱和、粗颗粒含量较高的土质,对于饱和度较高的粘性土,一般来说处理效果不显著,尤其淤泥和淤泥质土地基,处理效果更差。这些土也有采用强夯法加袋装砂井(或塑料排水带)进行综合处理的,但处理效果受施工质量的制约严重,从全国来看,总体处理效果不理想。国内外相继采用了在夯坑内回填块石、碎石、砂或其他粗颗粒材料,通过夯击排开软土,从而在地基中形成块(碎)石墩。这种方法即强夯置换法。

  2.5深层搅拌法

  深层搅拌法是用水泥或其他材料作为固化剂的主剂,通过深层搅拌机械将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应,形成具有一定强度的加固体。深层搅拌法分为喷浆搅拌法和喷粉搅拌法。此类地基应视为复合地基,桩土共同承担应力。目前常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120kPa的粘性土,当处理泥炭土或地下水具有侵蚀性,宜通过试验确定其适用性。

  2.6粉煤灰碎石桩法

  粉煤灰碎石桩(CFG)法,是利用工业废料(粉煤灰)与碎石(或砂、石屑)掺人适量水泥形成的胶凝体。它具有一定的强度、良好的和易性、流动性及容易灌注等特点,粉煤灰碎石桩与周围土体形成低标号混凝土桩复合地基,可节省水泥及砂的用量。这样有利于混合料强度发挥、废物利用、减轻环境污染,避免了炭化作用。

  2.7加筋法

  在软土地基上沿水平方向铺设一层或多层的加筋材料,并与填料组成一定厚度的加筋垫层,可以提高地基的承载力,均化地基应力,减少地基的不均匀沉降阴。但当地基中具有较厚的软土,如果单纯用加筋垫层来处理,即使承载力满足要求,地基也会产生较大的不均匀沉降,难以从根本上解决问题。从减小沉降方面考虑,水泥深层搅拌桩不失为一种有效的处理方案,其形成的水泥土桩复合地基的基本工作性状是:桩和桩间土的变形协调,充分发挥桩间土的作用,可以提高地基的承载力,减小地基的沉降。当软基较厚,且对承载力和沉降要求较为严格的地基处理时,可以考虑综合加筋垫层和水泥深层搅拌桩的优点,用加筋垫层和水泥深层搅拌桩复合地基联合处理软基。在加筋垫层的作用下,充分发挥水泥土桩与桩间土共同作用的特性,提高地基的承载力,减小地基的沉降,均化地基的不均匀沉降。当加筋垫层采用新型高强土工格栅配合砂碎石时,其复合地基的整体强度大大提高,处理效果更为明显。

  3城市道路软基处理的特点

  3.1城市道路下埋设的管道对路基的沉降的要求

  城市道路下埋设的管道对路基的沉降有一定要求,其中以污水管和雨水管对路基沉降的要求最为严格,目前我国对此尚无统一规定,有些地方的技术规范要求沉降引起的管道接口相对转角小于L100(L为每节管的长度),通常要求管道地基的工后沉降小于10cm。污水管和雨水管一般均属于无压自流管道,有设计要求的自清流速,管道

  铺设要求有一定的坡度,若路基的工后差异沉降太大,将会导致管道排水能力下降、淤堵等,严重的还将导致管道损坏折断、污水外流,对环境造成污染。

  3.2软基的不均匀沉降对管道产生的损坏的主要原因

  (1)在采用橡胶圈密封的承插口处,往往是橡胶圈被挤出;在采用打口方式的承插口处,接口易松脱发生漏水事故。

  (2)造成钢管在焊接口处断裂,裂缝一般为环向,呈中间大两边小的形状。

  (3)管道伸缩节的接头易被拉裂。

  (4)阀门的法兰被拉裂或皮垫被损坏而造成漏水。

  (5)在局部有大石块的管基或管渠交叉处,普通铸铁管或UPVC管易断裂。

  以前,通常未对管线的软基进行特殊处理。在道路修建好后,由于管线下软基的不均匀沉降,导致管线不能正常运作,断裂损坏的情况时有发生,遇到这类情况,只好通过开挖路面进行维修。这不但给城市的交通和人们的生活带来许多不便,而且在人力、财力和物力上造成很大浪费。近年来,这个问题开始受到关注,但由于目前尚无关于市政管线地基沉降要求的统一规定,因此基本上是借用高速公路对软基处理的要求。高速公路一般路段的工后沉降要求≯30cm,目前城市主干道管线地基的工后沉降一般要求≯10cm。因此,市政道路的软基处理比相同等级的一般公路要求更高,这也使得市政道路的软基处理费用变得昂贵。因此,寻求解决市政道路管线软基差异沉降的可靠、经济的方法,具有重大的社会、经济效益。

  4城市道路软基处理方法评价

  换填垫层法是最常用的软基处理方法之一,在地区市政道路工程中应用最多,但换填处理只能在软土层厚度较薄的情况下使用。软土层较厚时,换填处理的工程量大,施工比较困难,造价也很高。堆载预压法排水固结时间长,因此工期也较长,而且只能适用于软土不太厚的情况,如果时间允许,可单独使用,如果工期紧,可结合排水固结法一起使用。对正常压密的深厚软粘土而言,加载预压排水固结法是经济有效的软基处理方法,但用此方法处理后,由于软土厚度大,总沉降、工后沉降及差异沉降都较大,无法达到预期的要求,不均匀沉降对市政管线的破坏也较大。强夯法一般不宜用于加固饱和软粘土,因为易形成“橡皮土”,夯后地基承载力降低,强夯置换法虽有较多成功的应用经验,但至今尚未形成一套设计计算方法,处理效果与置换所夯填的材料有关,对差异沉降的控制较差,一般用于处理大面积填海等工程,并应通过试夯确定设计参数。深层搅拌法和粉煤灰碎石桩适用于高饱和深厚软土、工期要求紧迫、路堤荷载较大且工后沉降控制较严的工程,能迅速增加地基承载力,减小沉降,但造价较高,一般用于处理桥头跳车或对地下管线沉降控制较严的路段,对有机质含量较多的淤泥应通过配合比试验确定是否可用。加筋法可以有效地减小路基的工后沉降,抑制地下管线的变形,且工程造价较低,是简单、经济、有效的均衡差异沉降的措施。

  5结语

  上述几种方法有其适用范围,但由于城市道路需要埋设各类管线,因此对工后沉降的要求比高速公路要高。由于软基处理方法不当,产生管线下软基的不均匀沉降,导致管线不能正常运作甚至断裂损坏,因此,寻求解决市政道路管线软基差异沉降问题的可靠、经济的方法,具有重大的社会、经济效益。 

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