软弱地基处理方法浅析
摘要
关键词
软弱地基;处理;方法
正文
一、引言
软土作为一种特殊的地质材料,具有显著的流变性、高压缩性、低抗剪强度、差的透水性及高天然含水量等特点。这些特性使得软土在受到荷载作用时,极易发生变形且一旦变形后难以恢复原状。同时,软土在受到压力时,也容易遭受破坏,表现出较高的风险和潜在问题。在软土上修建市政道路路基时,面临着巨大的技术挑战和安全隐患。由于软土的高压缩性,路基在荷载作用下可能产生过大的剩余沉降和不均匀沉降,这将会导致路基失稳,出现开裂、塌滑、下沉等破坏现象。这些破坏不仅会影响道路的正常使用,还会对道路结构的安全性构成严重威胁。为了确保路基的稳定性,必须采取一系列的加固措施来改善软土的地质特性。首要任务是对软土进行地基处理,提高地基的承载能力,降低其压缩性,增强抗剪强度,并改善透水性,控制天然含水量。通过这些措施,可以有效地减小路基沉降的风险,确保在使用期间不会出现严重的失稳和破坏现象。
二、软弱地基的处理方法分析
1. 垫层换填法
垫层换填法是一种在软基浅层处理中常用的有效方法,其具体形式多样,包括加筋碎石、换土加筋及换土垫层等多种方法。这些技术手段主要适用于冲填土、淤泥质土、泥炭质土等软弱地基,通过替换掉路基下的软土层,换填以砂、砾、卵石或粘性土等材料,来显著提高地基的承载力并增强其稳定性。
在施工过程中,首先需要挖掘掉路基下的软土层,然后按照设计要求,将选定的砂、砾、卵石或粘性土等材料回填至挖掘出的空间中,通过压实这些材料,使之成为坚固的新地基垫层。这样做可以有效地提高地基的承载能力,并由于新材料良好的排水性能,能够减少地基在荷载作用下的沉降。
对于深度超过1米的软基处理,为了进一步加强地基的性能,通常会采取设置土工布或土工格栅等措施。这些材料能够有效增强地基的排水性能,防止因水分积聚引起的冻胀现象,同时还能调整地基强度的不均匀性,确保路基在长期使用过程中保持稳定。
湖州市二环西路在实际建设中就采用了垫层换填法来处理软弱地基问题,通过这种方法处理后的地基,不仅满足了承载力的要求,还大大提高了地基的稳定性和安全性,为道路的长期使用奠定了坚实的基础。
2. 材料铺垫法
材料铺垫法是一种在工程中广泛应用的地基处理方法,其核心原理是通过在原地基上铺设一层密实、强度高且具有良好力学性能的材料,以形成一层稳固的垫层。这种垫层材料通常具有优异的抗剪强度,能够有效约束地基在受到外部荷载作用时的侧向移动,从而防止结构失稳现象的发生。
在实际操作中,根据工程需求和地基的具体地质条件,选择合适的垫层材料至关重要。科学级配和压实工艺同样不可或缺,它们能够进一步提高地基的承载力,降低侧压力,并显著改善地基的整体力学性能。通过这种方法处理后的地基,不仅能够满足各类建筑物的稳定性和安全性要求,而且能够有效减少因地基问题导致的各种潜在风险,如结构损害、沉降不均等,从而确保建筑物的长期安全与稳定。
3. 外加剂法
外加剂法是粘性土层处理中一种非常有效的技术手段,尤其是在处理软弱粘性土层和进行高填土施工时。该方法主要通过在原状粘性土中加入适量的水泥、熟石灰、生石灰等外加剂材料。这些外加剂与土体中的水分发生化学反应,生成强度高、稳定性好的化合物,如氢氧化钙、硅酸钙等,这些化合物能够显著提高土体的整体强度和稳定性。
经过外加剂法处理后的粘性土层,其物理力学性质发生根本性改变,表现为强度的大幅提升和压缩性能的优化。处理后的土层不仅能够承受更大的荷载压力,而且在受压时变形量减小,即压缩模量增大,这对于需要重型机械通行的施工区域尤为重要。
此外,外加剂法对于提高高填土路堤或其他结构物的稳定性同样具有显著效果。通过增强填土材料的内聚力和摩擦角,能够有效减少沉降和位移的发生,尤其是在道路工程、堤坝工程以及其他大型基础设施建设中,可以显著提高工程的安全性和稳定性,延长使用寿命,降低维护成本。
因此,在现代土木工程实践中,外加剂法已经成为粘性土层处理不可或缺的核心技术之一,它为解决粘性土层带来的各种工程难题提供了科学有效的解决方案,推动了土木工程技术的进步和发展。
4. 土质置换法
土质置换法是基础工程处理技术,通过挖除软弱土层并用优质土回填,增强地基稳定性,减小沉降,对提升建筑物安全性、确保使用寿命和减少结构损害具有重要意义。实施时采用强制或人工挖掘,根据环境和施工要求选择。操作中先去除软弱土,再分层铺设压实粗粒土,确保达到设计要求的压实度。选择粗粒土作为置换材料有其独特的优势和必要性,粗粒土粒径大、结构强度高,能保持稳定结构,抗剪切能力强,渗水性能好,能降低地基失稳风险,增强地基安全性和稳定性。因此,采用粗粒土作为置换材料是确保工程质量的明智选择。
5. 静载法
静载法是软土地基处理中的一项重要技术手段,其基本原理是通过逐步、稳定地增加荷载,促使软土地基中的水分迅速排出,进而加速软基的沉降过程。这种方法不仅能够有效地提高地基的强度和稳定性,还能在一定程度上防止可能出现的有害附加沉降,为后续的工程建设提供可靠的保障。
在湖东路建设项目中,建设团队充分认识到了静载法在处理复杂软土地基问题上的独特优势。他们根据现场实际情况,科学合理地运用静载法,成功地解决了软土地基处理中的一系列难题。通过增加总压荷载,使得软基能够更快地达到固结沉降的状态,大大降低了间隙水压力,提高了有效应力。这样一来的好处在于,不仅能够缩短施工周期,降低成本,更能显著提高道路的使用寿命和质量。
在填土过程中,建设团队始终高度重视软基的稳定性维护工作。他们深知,一旦软基失去稳定,可能会引发边坡失稳、结构破坏等一系列严重问题。为此,他们严格按照设计方案进行施工,密切关注软基的变形情况,一旦发现任何迹象,都会立即采取相应的补救措施,确保软基的稳定性得到最大程度的维护。
6. 抛石挤淤法
在长期积水且难以排干的泥沼地带或低洼区域,由于地形复杂且地质条件特殊,传统的排水设施往往难以有效实施,表土层易受水流冲击而发生流动,给道路建设和基础处理带来极大挑战。此时,采用抛石挤淤法是一种行之有效的解决方案。当淤泥层的厚度小于3米时,这种方法尤为适宜。具体操作上,就是将大块的片石直接抛掷到淤泥中,随着片石的不断沉降,它们会逐渐挤压并排出淤泥,并在底部形成一层稳定的基础层,从而大大提高路基的承载力和稳定性。
为了确保这一过程的顺利进行,施工时通常从路基中央开始,逐步向两侧扩展,这样可以更有效地将淤泥从路基范围内挤出,并确保片石能够均匀分布,充分挤出淤泥。随着片石的持续抛掷和挤压作用,当部分片石露出水面后,立即采用重型压路机对其进行碾压,以确保片石与淤泥紧密结合,形成致密的防水层,防止新淤泥再次涌入。
待片石与淤泥充分混合并稳定后,在其上部分铺设反滤层。反滤层的作用主要是防止新淤泥再次涌入路基,同时允许水分排出,保持路基的稳定性和安全性。在反滤层铺设完毕后,再进行填土作业,并使用重型压路机进行反复碾压,使填土与片石、淤泥进一步混合紧密,从而巩固路基。
为了进一步提高路基的稳定性和安全性,在施工过程中会先挖除一部分淤泥,然后在清理过的地基上抛掷片石,并进行挤淤处理。这样的预处理措施能够更彻底地清除潜在的不稳定因素,提升路基的整体质量。
经过上述一系列精心设计的施工工序,抛石挤淤法在处理泥沼或洼地等问题上展现出了卓越的效果。它不仅能够有效地解决排水难题,还能够显著提高路基的稳定性和安全性,为道路的长期使用奠定了坚实的基础。因此,在类似复杂地质条件下进行道路建设和基础处理时,抛石挤淤法无疑是一种值得考虑和采纳的先进施工技术。
7. 固结排水法
固结排水法是土木工程中广泛应用的软土地基处理方法,尤其适用于高含水量、低强度的地质条件。该方法通过构建竖向排水体和水平排水砂垫层,加速软土地基的固结过程,提高地基稳定性。在具体实施中,仅在地表铺设砂垫层而不设置竖向排水体的方案。砂垫层选用50厘米粗砂或中砂,宽度超出路基两侧各1米。对于渗透性差或厚软土层,增设竖向排水体,常用塑料排水板或袋装砂井。塑料排水板成本低、扰动小、效率高、机械轻便。袋装砂井提供稳定排水效果和挤密地基作用。施工工艺先铺30厘米砂垫层,设3%-4%横向坡度,再施工竖向排水体,确保与水平砂垫层紧密连接。该方法提升地基固结程度和承载力,施工设备简单,易于操作和维护。但填土速率受限制,需临时过渡路面设计。因其高效率和环保特性,固结排水法在实践中得到广泛应用。
8. 粒料搅拌桩法
粒料搅拌桩法是一种广泛应用于土木工程领域的地基处理方法,其主要目标是通过增强地基的承载力,以保障建筑物的稳定性和安全性。该方法的原理是利用砂砾、碎石等松散粒料作为桩料,这些粒料能够深入地下一定深度的软土层,并通过专业的深搅设备与土层进行强制性的搅拌。这样的操作能够使粒料与软土层充分混合,改变原有土层的物理力学性质,进而大幅度提高地基的承载力。
粒料搅拌桩法不仅具有加固地基的效果,还具备一定的置换作用。通过搅拌后,部分不符合工程要求的软土被粒料置换出来,从而减小了地基的沉降可能性。同时,粒料搅拌桩法在改善土渗透性能方面也表现出色,经过处理的土层更加易于排水,这有助于降低地下水位,减少雨水对建筑物的损害。
该方法适用于多种不同类型的土层,能够满足不同工程的需求。在布置形式上,粒料搅拌桩法通常采用正三角形的方式进行布置,这种布置方式能够确保地基的受力更加均匀,进一步提高了建筑物的稳定性。
9. 高压喷射注浆法
高压喷射注浆法是一种结合了传统注浆技术和现代高压喷射技术的先进地基处理方法。该方法的基本步骤包括先使用钻机将钻孔打到预设的深度,然后将喷射管插入到土层中。通过特殊设计的喷头,在高压脉冲泵的压力下(通常在20~40MPa之间),将浆液以高速、高能的状态喷射到土体中。
当高速、高能的浆液喷射到土体中时,会形成一种脉状喷射流,这种喷射流冲击土体,使得土体中的细微颗粒被剥落。一部分被剥落的颗粒会被浆液置换带到地面,另一部分则会与浆液混合。混合后的土体和浆液会重新排列,形成一种更为稳定的结构。当这种混合物凝固后,会形成一种称为“凝结体”的结构。这种凝结体不仅能够提高地基的承载力,还能够增强地基的稳定性。
这种方法特别适用于那些具有挑战性的地基,如淤泥质粘土和淤泥地基等。在这些类型的地基中,这种方法能够有效地提高地基的承载力和稳定性,从而满足工程的需求。然而,需要注意的是,对于具有复杂成分的土体,这种方法的使用需要依据现场试验和技术论证来确定其适用性。这是因为不同成分的土体对这种方法的反应可能会有所不同。
三、结语
在市政道路建设工程中,面对软弱地基这一特殊情况时,处理方法的选取无疑扮演着至关重要的角色。软弱地基是一种常见的地质问题,它主要由土质疏松、含水量高、承载力低等特点引起。这种地基结构在道路荷载作用下,极易导致路基沉降不均、结构失稳、行车颠簸甚至引发安全事故。因此,在软弱地基处理过程中,必须结合当地的建设要求和详细的地质勘查资料,对多种处理方法进行综合比选。这其中,需要充分考虑投资成本、工期安排和施工难度等因素。例如,一些处理方法可能成本较高,但能有效提高地基承载力,确保道路长期稳定;而另一些方法虽成本较低,但可能需要较长的工期或复杂的施工流程。随着环保意识的日益提高,绿色施工已成为市政工程的重要理念。在软弱地基处理过程中,也应尽可能采用环保材料和工艺,降低对周围环境的影响。同时,施工方还需要根据现场实际情况灵活调整施工方案,确保施工过程中的噪声、振动和污染降至最低。通过选择合适的软弱地基处理方法,并结合绿色施工理念,才能确保市政道路的路况良好、行车安全,降低维护成本,并延长道路使用寿命。这不仅有利于提升城市基础设施的质量,也有助于推动可持续发展目标的实现。
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作者姓名:李慧庭. 性别:男. 籍贯:内蒙古鄂尔多斯 学历:大学本科 职称:市政
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