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关键词:土工合成材料公路工程应用
中图分类号:X734文献标识码: A
1.概述
土工合成材料作为一种相对新型的施工材料, 已经在欧美等发达国家得到了很成功的应用,目前在铁路、公路、建筑工程中也都得到了很广泛的应用。在公路工程中,土工合成材料通常会被应用于填挖交界处、排水、地基处理、防护以及加筋等重要的隐蔽工程上,而且取得了非常显著的效果。它具有造价低、适用性强、耐久性强,强度高以及耐腐蚀性强等优点。不仅在公路工程行业,而且在水利、铁道、岩土等工程等行业都到了广泛应用。
2.土工合成材料的种类
土工合成材料根据材质和特征的不同,目前可分为以下几中类型:
3 土工合成材料的功能
3.1隔离功能 土工合成材料将两种不同的建筑材料隔开来,也可把相同材料的不同粒径的材料隔开,避免两种材料相互混杂,或者受到外部作用力的时候不至于流失,能够保证所使用建筑材料的整体结构和功能。
3.2防护功能 当外部有比较集中的应力作用到土体上的时候,土工合成材料可以将应力从一种材料传递到另一种材料,从而起到减轻和分解的作用。防护功能主要有两种情况,一种是冲刷防护,另一种是坡面防护。
3.3 滤层功能 土工材料能够使土壤中的液体排出的同时,还可以防止在渗透力作用下的土或者其他颗粒流失,从而引起路基的不稳定性。
3.4排水功能 较厚的土工合成材料能够将土壤中的水分凝聚起来,通过材料的空隙沿着材料流出。
3.5加筋功能 主要是利用土工合成材料的抗拉性来改善土层的力学性能,将材料埋置在土体中,可增强地基的承载力,土基的整体受力,提高路基的整体强度和稳定性,从而能够起到加固路基,稳定土基的作用,土工格栅,由于土粒嵌入格橱孔口之内,产生较大的摩擦力,从而提高土体的强度。
3.6防渗功能 在公路工程施工过程中,土工合成材料由于它具有特殊的结构性能,可以按照工程的需要制成各种层厚,防渗性能也相当明显,在碎石层和路基之间加铺一层防渗土工合成材料,可以有效的起到隔离水份的作用。
4 土工合成材料在公路工程的应用
4.1用于道路面层与基层之间的柔性路面结构层 高等级公路要求“强基薄面”,将高模量的土工合成材料置于路面结构层中,可增大路面结构层的抗拉强度,减薄路面结构层的厚度,保持路面的结构完整性。
4.2用于临时道路 许多林区、海港、油田及一些军用的临时道路要通过水文地质条件不良的地区,采用避绕的方法需延长线路增大投资。将土工合成材料铺设在软弱的地基上,利用其良好的抗拉强度和变形特性,避免其上部的填料在荷载作用下与地基土相混淆,同时约束填料的侧向移动,保证填料层的相对刚度,将上覆荷载扩散到较大面积的地基上,减少地基所需承受的压力。临时道路完成使命后,由于软弱地基土工合成材料的隔离作用其上的填料可回收再用。
4.3用于排水 用软式透水管水平打人路堑边坡中,排除边坡内积水,将其铺设于道路中央分隔带中,进行分隔带排水。
4.4用于植被防护 用三维土工网垫进行路堤(堑)边坡的植被防护,也可将其铺在河岸、水库、池塘岸坡上防止边坡被冲刷,或利用土工织物袋装砂石及土工膜袋作护坡。
4.5用于护坡 用土工格栅和复合加筋带构筑加筋土挡墙和桥台或加陡路堤边坡,增强稳定性,也用于路堤边坡加强层。
4.6调节刚度 用土工格栅和土工网铺设于桥头、填挖交界处、新老路基结合部位,以谓节桥梁到路基的刚度,减小冲击力,防止桥头跳车及错台。
4.7用于软土路基加固处理 用塑料排水板代替砂井以加速软土地基的固结,提高地基承载力。或用土工织物、土工格栅、土工网结合碎石或砂砾垫层铺设于软土地基和路堤之间,利用其抗拉强度加筋软基路堤,保证路堤的稳定性。
4.8用于处理膨胀土和湿陷性路基 用不透水的土工膜作封闭层,使路基土含水量不发生大的变化。
4.9用土工膜铺设于冻融翻浆路段,保持温度稳定减小路基冻害,治理道路翻浆。
4.10用纤维土(土工材料聚酯丝和无粘性土混合)建造陡坡路基和挡墙,法国及英国道路中于70年代末就有先例。
4.11用超轻质填料(聚苯乙烯块EPS)筑路堤,铺在桥台和引堤交接处,以减小地基荷载,防止堤身出现过度沉降和沉降差,以及桥台和引堤交接处错台。
5 结束语
土工合成材料在我国公路工程中的应用时间虽然很短,但由于其施工方便、造价低廉、效果明显、技术可行等优点,因而得到了迅速的发展,已大量应用于路桥工程的各种场合。材料也从单一的土工织物发展到采用具有较高强度和模量的土工格栅、土工网和复合土工织物、玻纤网及土工垫的应用数量也在逐年增加。
参考文献:
[1]王银河, 江志超. 公路施工中土工合成材料应用的探讨[J].中国新技术新产品, 2012,(3): 45.
[2] 尚福涛. 土工合成材料在公路软基中的应用技术探讨[J].道路工程, 2012, (6): 47-48.
【关键词】土工织物 地基处理 性价比高
一、引言
新海大街位于辽宁(营口)沿海产业基地一期产业区中部,道路全长6471米。该工程地势低洼平坦,路线所经路段为营口盐业集团的晾水池和盐池,部分区域有集水池,沟壑较多,地层岩性以第四世海底沉积物为主,包括亚黏土,亚砂土,淤泥质亚黏土,粉砂等,强度较低。工程地质条件对道路工程十分不利。本工程设计路基结构为:
3cm石屑磨损层+2×20cm粒料石灰土换填层+60cm粒料石灰土换填层+原土层。
二、施工过程概述
设计给出的路基施工方案可以看出,新海大街的路基处理方法是先用挖机挖除表层约1米厚的淤泥土,然后回填石灰粒料土,并碾压密实,使地基承载力达到一定的强度;检测主要方法是路基弯沉值及灰土含量。项目部在研讨之后编制施工方案,对路基的施工工艺进行了大幅修改,方案如下:
3cm石屑磨损层+120cm山皮石换填层+荆笆2层+土工布1层+原土层。
三、工艺理论分析
1.土工织物的特性
表征土工织物产品特性的主要指标包括:产品形态、物理性质、力学性质、水理性质、耐久性等。
1.1 产品形态
主要是指产品的材质及制造方法、宽度等。由于土工织物的原料都是由聚酰胺纤维(尼龙)、聚酯纤维(绦纶)、聚丙烯腈(腈纶)和聚丙烯纤维(丙纶)等高分子化合物(聚合物)经加工后合成。因此土工织物产品因制造方法和用途不一,宽度和重量规格变化甚大,宽度可从几厘米到十多米或更宽。
1.2 物理性质
表征物理性质的主要指标有单位面积质量、厚度、开孔尺寸及均匀性。单位面积质量通常是指土工织物每平方米的质量,通常每平方米的质量在0.1kg到1.0kg。应用于软土地基处理中一般为数百克。开孔尺寸(等效孔径)无纺型土工织物为0.05~0.5mm,编织型土工织物为0.1~1.0mm。
1.3 力学性质
表征力学性质的主要指标有抗拉强度、断裂时延伸率、撕裂强度、穿透强度、握持抗拉强度、顶破强度、疲劳强度、徐变性、聚合物与土体间摩擦系数等。对于抗拉强度大部分常用的无纺型土工织物为10~30kN/m,高强度的为30~100kN/m。最常用的编织型土工织物为20~50kN/m,高强度的为50~100kN/m,个别的编织土工织物可达到100~1000kN/m。
1.4 水理性质
土工织物的水理性质主要用土工织物垂直向和水平向透水性来表征(即导水性)。大部分编织与热粘型无纺土工织物的导水性甚小;针刺无纺型土工织物为10-6~10-5m2/s;土工网为10-4~10-2m2/s;土工塑料排水板(带)为10-4~10-2m2/s。
1.5 耐久性
土工织物的耐久性即抗老化、抗化学侵蚀性、抗生物侵蚀性、抗磨性、抗温度、冻融及干湿变化性。抗老化是指高分子材料加工、贮存和使用过程中,由于受内外因素影响,使其各种性能逐渐蜕化的现象。老化是一种不可逆的化学变化。主要表现在:(1)外观变化,发粘、变硬、变脆等;(2)物理化学特征的变化,如比重、熔点、耐寒性和耐热性等;(3)力学性能即抗拉强度、剪切强度、伸长率以及弹性等减小或丧失。
1.6 排水作用
利用某些内部具有排水通道间(如盲沟、塑料排水板)土工纤维具有良好的三维透水性,使水能沿土工织物内部的排水通道迅速排出,还可使水经过土工织物的平面迅速沿水平方向排走。构成水平排水层,可加速软土地基的排水固结。土工聚合物用于建造无集水管间排水盲沟、铺设时先在开挖好的槽内铺设土工织物,然后回填碎石,与碎石组成排水系统。
1.7 隔离作用
利用土工织物的高抗拉性,抗撕裂性、良好的韧性、整体性和耐酸碱、耐生物侵蚀性能,将渗透性较土工织物大的两种材料相互隔开,以发挥其各自的作用。这是软土地基处理中较为重要的作用,其目的在于防止由于局部承载力丧失而造成的路基填土与软弱地基相互混杂、补偿地基中抗剪强度不足,防止由此可能导致的圆孤滑动破坏,并可有效地加快工期,降低成本,减少路堤间不均匀沉降,有利于排水和加速土体固结。
1.8 设计计算
在软土地基路基底与填土之间铺设土工织物,是目前道路工程中常用的浅层处治方法,特别是土工织物加砂垫层更为常用。这是由于土工织物具有较高的延伸率,从而可使上部负荷扩散,提高原地基承载力,并增加路基填土的稳定性。另外铺设土工织物后施工机械行驶方便,在填土预压下还能起排水作用,从而加速排水固结和沉降稳定。土工织物加筋复合地基的板限承载力公式可表达为(简化式):
Pu=CNc+2TSinθ/B+βTNq/R
式中:C―土的内聚力;
Nc―地基承载力;
T―土工织物的抗拉强度;
θ―基础边缘与土工织物的倾斜角;
B―地基底宽;
β―地基形状系数;
Nq―复合地基承载力;
R―地基变形当量半层。
2.土工织物与荆笆的结合
结合新海大街施工特点,现场回填料为甲方供应,现场开采来的山皮石料规格较大,粒径有的超过30cm,为了增加土工织物的承载能力,防止回填料压坏铺设好的土工布,在土工布上增加两层荆笆,起到加筋作用,增加了隔离层整体的稳定性。
四、工程结果和应用
1.工程结果
典型施工共进行200米,施工完成后对施工路段进行弯沉检测,结果弯沉值大多在50左右,在施工的200m路段没有产生翻浆现象,路面平整,工程质量优良。
2.工程推广与应用
2.1工期上的优势
新海大街全长6741.82m,如采用设计方案进行施工,全线开挖大概在1m深左右,开挖宽度20m,石灰粒料土回填量在13万方左右,我项目部在工程实践中精心组织施工,投入9台挖掘机进行24小时作业,一个月完成了3400m(70cm)的石灰粒料土回填碾压工程量,合成1m厚为2380m,平均日完成量:8.8延米/日/挖掘机;如改成土工织物结构,则石灰粒料土的拌合工作可以省略,仅此一项可节省工期单台挖掘机766个工作日,整体工期也可以节省一半以上。
2.2成本上的优势
土工织物结构每平米需支出额外费用约20元,而石灰粒料土每平米支出费用包括:拌灰土机械费+白灰费用+由于工期延长而增加的管理成本,约为26.4元;仅此一项整个工程可以节省费用。
(26.4-20)*街道全长*路基处理宽度=6.4*6741.82*20=86万元。
2.3工程的推广
辽宁省营口市沿海产业开发基地在经过对我项目部典型施工进行考察研证后在沿海产业基地的二、三期施工开发中大量采用了土工织物荆笆混合结构,产生了巨大的社会经济效益;推动了土工织物在我国东北地区的施工推广。
参考文献:
1.南京水利科学研究院主编《土工合成材料测试手册》
2.朱诗鳌编著《土工织物应用与计算》
关键词:路基填筑;建筑旧料;建筑再生料;绿色施工
传统建筑旧料处理方式一般为堆放、掩埋及再利用。建筑旧料对环境的污染形式多、程度严重,包括:由于发酵和雨水的淋溶、冲刷,以及地表水和地下水浸泡而渗滤出的污水造成的水污染;在温度、水分等作用下,产生有毒气体;建筑旧料粉尘直接污染空气等。建筑旧料再利用的局限性及其工艺的复杂性直接导致较低的建筑旧料回收利用率。城市高速公路采用建筑旧料再利用的路基填料工艺简单,质量控制明确,可解决大量的因建筑拆迁所产生的建筑废弃物的处置问题[1-2]。
1工程概况
上海S7公路Ⅱ-2标为S7高速公路跨越G1503的互通式立交,S7公路起止桩号为K6+600~K8+350,全长1.75km,G1503改建道路为东西走向,起止桩号为K190+146~K192+275,全长2.13km。工程内容包括高架桥梁、地面道路、地面桥梁、G1503道路拓宽以及本标段规划红线范围内的河道工程。一般路基填料采用建筑再生料,为保证路基具有足够的强度、稳定性和耐久性,填方路基和零填及挖方路基应保证高度不小于1.2m。当路基填筑高度达不到最小设计要求时,应采用“挖方填筑”的施工工艺来保证处置厚度。建筑再生料应分层填筑压实,每层建筑再生料的压实厚度应不大于20cm,路基均采用重型击实标准(图1)。
2路基填筑施工的难点和特点
建筑再生料,选取优良的建筑旧料进行回收利用,确保含泥量≤5%,不含草根、木料、钢筋等杂物,填筑时进行破碎施工。本工程区域内厂房、房基、民宅较多,拆迁所产生的建筑旧料量大、质优,可直接利用至建设工程中。建筑旧料的再利用最大限度地降低了对土、石资源的消耗以及对环境的负面影响,同时,也降低了建造投资费用。针对建筑再生料这类填料,在施工过程中将面临以下主要难题:1)尚未有完全相符的规范及条例,来确定其施工工艺及过程质量控制项目。2)过往施工案例较少,施工经验缺乏。3)路基填方量大,约达180000m3。路基填筑施工对路基填料原材料、相应施工工艺、试验检测等均提出了较高的要求。根据现有规范、业主和设计的要求,对建筑再生料填筑路基制订了一套系统的施工方案:1)清表40cm(厚度)作业后,路基填筑采用建筑再生料分层回填至水泥稳定碎石底标高,每层回填厚度不大于25cm,用压路机碾压至稳定、密实,第1层与第2层中间满铺防水土工合成材料;考虑到土基排水需要,在填筑边线外侧布设纵向排水沟。2)素土包边应根据建筑再生料每层填筑厚度分层填筑,土带宽度不小于1.5m。3)采用道路工程原状土标准击实试验、路基回弹模量试验等方法来控制路基施工质量。
3建筑再生料原材料生产
将建筑旧料从施工便道运入碎石场地,碎石场地面积约1000m2,原材料破碎、筛分后,通过传输带将细料、粗料分别置于不同的堆放区(图2)。
3.1碎石机简介
建筑再生料采用专业重锤式破碎机(图3),碎石机选用规格1200×1200型,成套设备尺寸为3m×10m,最大动力为132kW,可满足50~60m3/h建筑旧料的处理能力,碎石机的最大粒径大小可以按不同的需要进行调节。
3.2振动筛简介
振动筛主要由筛箱、振动电机、减振系统、底架及传输带等组成。振动筛工作原理为:筛箱依靠2台相同的振动电机做相反方向自同步旋转,使支承在减振器上的整个筛机做直线振动,物料从入料端落入筛箱后,迅速前进、松散、透筛,完成筛分作业,再经传送带送达指定堆场。
4路基填筑施工工艺
4.1清表施工
清表前首先进行导线、中线和高程的复测及布设,标明其轮廓,同时确定开挖边线或坡脚线。先挖除厚40cm地表耕植土,清除绿化的根茎、树根等杂物,将原地面整平,然后整形成向外侧2%坡度的断面,再用压路机碾压密实(图4)。考虑土基排水需要,在填筑边线外侧设置纵向排水沟(图5)。
4.2土工合成材料施工
1)清除施工范围内的各种对施工有影响的障碍物,保证土工合成材料铺设施工。2)对基底及下承层进行检测,保证其宽度、坡度、平整度。3)所有原材料送检合格后,方可使用。4)铺设时,使强度高的方向垂直于路堤轴线方向,从一端向另一端进行,端部先铺填,中间后铺填,端部应精心铺设并锚固。铺设时应松紧适度,无绷拉过紧或褶皱现象,同时保证连续性、完整性。施工过程中不要过度拉伸土工合成材料,避免其因所受的力超过强度和变形的极限而发生破坏、撕裂或局部顶破。5)土工合成材料间连接牢固,连接处的强度不低于材料设计抗拉强度。铺设时,土工合成材料搭接宽度不小于50cm,保证其搭接宽度和整体性。6)铺设范围应满足设计要求,土工合成材料铺设后应及时填筑填料,避免受阳光长时间直接暴晒,一般情况下,间隔时间不应超过48h。
4.3建筑再生料摊铺
自卸汽车运料至现场,挖掘机摊铺整平,并根据道路设计要求形成2%的单向横坡。建筑再生料的最大粒径不得大于10cm,材料粒径在料源处轧碎至符合规范及设计要求后,方可用于路基填筑。应分层填筑,松铺厚度按25cm进行控制(最终压实厚度≤20cm)。摊铺时,粗细颗粒应分布均匀,避免出现粗粒料集中堆积现象。当石块含量较多时,其间隙应以石屑铺撒填充。路基填筑时,外侧1m范围内用较细的材料填筑,禁止大颗粒集中于坡侧。
4.4分层碾压
碾压机械采用26t(振动频率33Hz)自行式光轮压路机。填料的碾压应控制在最佳含水量范围内进行。施工过程中,对填料的含水量进行严格控制,及时测定和调整。碾压时,前后2次轮迹重叠30cm以上,且均匀。对于压路机无法压实的地方(如邻近桥台边等),采用小型夯具夯实。每一碾压过程前后均需进行中、边桩放样及高程测量,并计算松铺系数。碾压过程:光轮压路机静压1遍,行驶速度控制为2.5km/h;光轮压路机弱振1遍,行驶速度控制为2.8km/h;光轮压路机强振2遍,行驶速度分别控制为3.3、3.5km/h;光轮压路机静压1遍,行驶速度控制为3.2km/h。每完成一个工作循环或增加了碾压遍数,应根据顶层路基回弹模量测试及时调整碾压次序、碾压遍数或压路机行驶速度。经试验段施工验证,符合设计要求时,压路机轮迹深度在3mm左右,故每层压实现场实际控制压路机轮迹深度控制在≤5mm,以压实遍数及轮迹深度进行双控,确保压实度满足要求。
4.5工序检验及沉降观测
4.5.1工序检测根据规范、设计等要求,以碎石路基为基础,以每200m道路工程为一个检验批进行质量控制。回弹模量试验结果为39.2MPa,大于设计要求的35.0MPa,符合要求。
4.5.2沉降观测沉降板须埋设在中央分隔带或土路肩范围内。铺设路面结构时,中间带沉降观测点应保存完好,以备后期进一步观测之需;土路肩处沉降观测点在设置挡土墙段处拔除。深层沉降板在耕植土清除并压实后回填2层填料,再局部开挖埋设,确保深层沉降板埋设牢固;浅层沉降板在路基填土结束后埋设(图6)。试验段路基填筑后,沉降即已趋于稳定,约1个月后基本无明显沉降(图7),验证了路基填筑施工控制措施的有效性。竣工后,保留部分深层沉降板,持续进行工后沉降观测,跟踪观察道路使用情况,为工程养护积累提供可信的数据资料。
关键词:市政道路;路基工程建设;施工准备;技术要点;质量管理
由于参建施工单位众多,市政道路路基工程建设建设过程中的人员、机械以及材料都需要进行合理规划,并且为确保路基工程效益的最大化,必须加强对市政道路路基工程建设的施工及其质量管理进行分析。
1市政道路路基工程建设的施工准备
市政道路路基工程建设的施工准备主要包括:①加强水文地质勘查。市政道路路基工程建设建设与施工现场的地质条件有密切的联系,根据地质水文状况的不同,要采取适宜的施工工艺,以保证施工的顺利进行。所以在施工前,需要对施工现场的地质水文状况进行详细勘查,制定科学的勘查方案,将获得的数据进行准确的分析,为后期施工工艺的选择提供有利的依据。②严格施工区域调查。市政道路路基工程建设建设需要调查研究施工沿线的地质状况以及周边的环境非常重要,如果施工地为软性土,要采取有效的预防措施,经勘查后,制定合理的施工方案。对于换填土的质量要严格选择,确定合理的施工工序。对于施工现场的环境进行检查,如果在地下有管线的铺设,要了解具体状况,并且与相关部门取得联系,在不影响正常运行的基础上,协商解决。③合理配置施工机械设备。机械设备是道路工程中必不可少的施工装备,尤其是路基施工的特殊性。为了保证道路工程的顺利进行,应该选择适宜的机械设备,根据施工现场地质环境特点以及对施工技术的要求,合理的选择施工机械。根据计划的工期进度,合理安排机械设备的进出场时间,对于使用时间短、机械成本高的机械可以根据实际状况租用。
2市政道路路基工程建设建设施工的技术要点分析
(1)软土地基处理的技术要点分析。市政道路工程建设过程中经常会碰到特殊的地理地貌,而软土性地基在道路工程建设中比较常见,如果处理不当,将会影响道路工程的质量。其技术要点主要表现为:①土工合成材料的应用技术一般小于3m厚浅层的软土地基可采用先在地表铺筑上工布,再填筑路堤,土工布起分隔、过滤、排水和加速固结等作用,从而取代常规的置换方法。软土层厚度3~5m,采用土工布与砂垫层联合处治,排水砂垫层的厚度可由50cm减薄至30cm。也有在路堤下面与地表之间铺设多层土工织物,利用材料的高抗拉强度克服地基的滑动变形来保持稳定,通过控制填土速率,配合超载予压,使地基迅速固结。②合理应用轻质材料的技术要点。对于路基填筑的材料要不断的更新,采用对施工有利的材料。轻质材料是近年来研发的一种新型材料,材料本身的重量较轻,可以减少自身的重量负荷。轻质材料在软土性路基填筑中应用,自重可以得到30%左右。在国内的实践应用中,粉灰的使用已经取得了一定的效果,在液限以及含水量等方面都具有良好的性能,压实性较好。(2)填料与压实施工的技术要点分析。主要表现为:①填料施工技术要点分析。《市政道路路基设计规范》明确对路基的填料有所要求,一般路基土的强度都用CBR值来表示。对路基填料的最小强度和最大粒径给了量化的标准,采用承载比实验(CBR)值表征路基土的强度,引入了路床的概念。用于道路路基的填料要求挖取方便,压实容易,强度高,水稳定性好。通常会采用土石材料,石质土、砂土以及工业废渣等作为路基的填充材料。如果路基所用的填料达不到规定的最小强度,应采取换填、混合粗粒料、用稳定性材料处理等方法。②压实施工的技术要点分析。路基的压实通常是采用吨位比较大的压路机来进行路基的碾压,因此路基的压实度也有了很大的提高。
3市政道路路基工程建设施工的质量管理
市政道路路基工程建设建设的质量管理主要表现为:①挖方路段施工的质量管理。a.土方开挖质量管理,要求在恢复定线的基础上结合测量进行放样,先从事机械施工作业面,之后再结合施工作业面的实际情况与要求来进一步的确定施工措施与方法。横挖法与纵挖法是施工方法的重要组成部分。因此在实际的开挖过程中要全面考虑到纵向排水和机械行走的具体路线。对一些地面坡度比较大的地方,应该在进行开挖前的上坡方向提前挖好截水沟。b.石方开挖质量管理,要求施工人员结合岩石的具体分类、风化程度的高低以及理解程度的多少等来详细的确定所采取的开挖措施与方法。挖方区在纵向横向形成坡面开挖,从而来满足施工排水的具体要求。对于用机械开挖比较困难的石方可以采用爆破开挖手段。②路基工程压实施工的质量管理。压实需要在其最接近最佳含水率时才能进行,因此在施工的过程中务必要严格的控制土的含水率,使相关技术人员做到及时测定与调整。当出现含水率过高的情况时,可以对其进行翻晒之后再实施碾压;遇到含水率过小的情况时,可以对其洒水之后再实施碾压。
4结束语
综上所述,市政道路路基工程建设不仅需要承受汽车等交通工具的载重,还需要能够经得起自然因素的侵蚀考验。因此市政道路路基工程建设需要结合施工区域的地形、地质状况等地理条件以及自然条件加以分析后,通过合理施工及其质量管理,从而提高市政道路工程质量。
参考文献
关键词:城市;道路桥梁;施工;质量问题;预防
中图分类号:TU997文献标识码: A
近年来,桥梁垮塌、路基沉陷等安全事故频繁发生,不仅降低了道路桥梁的使用寿命和利用效率,而且对人民群众的生命财产安全造成了极大的威胁,引起人们的恐慌。道路桥梁工程建设质量问题越来越引起社会的广泛关注,这就要求相关部门和负责人必须加强重视道路桥梁工程建设过程中质量安全问题,以提高道路桥梁的质量水平和利用效率,从而为维护人民群众的生命财产安全发挥出应有的作用。
一、道路桥梁施工特性
1、多样性
首先对于桥梁来说必然有其功能多样性,致使工程成品也存在差异;其次即使工程的功能相同及工程类型相同,但是桥梁所处环境不同,必然也就受到地理环境条件所影响,而产生明显差异;
2、工程量较大
桥梁施工中大都是露天作用,自然条件必然对该工程造成影响,致使施工条件比较艰苦;
3、周期长
桥梁工程不像一般工程在极短时间中就能够竣工,桥梁工程少则一年,多则几年甚至十几年,施工企业必须要明白这个特征,进而调整人员组织与安排、管理等各个方面所具备的特殊性。
二、城市道路桥梁施工质量问题
1、路基病害
路基是道路的重要组成部分,是路面的主体。造成路基病害的原因是多方面的,路基排水不良是主要原因。由于路基和路床排水不良,使路面长期积水,造成路基松软,强度降低,列车通过后使路基变形,促使翻浆冒泥更加严重,发生恶性循环,会造成路堤边坡坍塌,危及行车安全。路基边坡滑塌是最常见的路基病害,岩(土)体的力学性质决定了边坡稳定性的丧失方式,如坚硬岩石边坡失稳以崩塌和结构面控制型失稳为主,而软弱岩石则以应力控制型失稳为主。由于流动水冲刷边坡或施工不当而引起溜方,由于路基土体的稳定性不足就会引起滑坡。软土地基上修建的路基沉陷比较多,这是由于软土具有含水量大、抗剪强度低、承载能力低的特性。路基填筑压实质量通病为不按规定的虚铺厚度填筑,严重者,一次填高在六七十厘米,致使路基弯沉达不到要求,或造成路基结构沉陷。在软土上修建路基或桥涵构造物基础易出现压缩沉降、滑陷、坍塌等现象,损坏的道路会给过往车辆的行驶安全带来隐患。
2、道路与桥梁过渡段不均匀沉降
道路桥梁桥头跳车的根本原因是桥台与邻接路段的沉降差异超过一定的界限值,致使车辆在通过桥梁时产生颠簸、不稳。 这主要是因为在施工中缺乏适宜的压实机具,压实度很难达到规范要求。 台背填料与台身的刚度差别大,造成沉降不均匀。 当分层压实厚度过大时,压实度检测不能准确反映实际情况,而且无法发现内部空洞。 当桥梁承受大的荷载量时桥台与相邻路堤之间产生沉降差,造成错台或纵坡不顺以及构造物的附加变形(指伸缩缝),导致跳车。 同时,雨水井及其检查井与路面接缝处出现塌落缺陷 检查井变形下沉,也会造成跳车现象。
3、容易形成桥梁的裂缝
道路桥梁施工过程中会出现很多问题,其中最常见的一种就是桥梁裂缝的出现,致使混凝土强度下降,造成严重的经济损失。如果裂缝小于标准要求的极限,往往只影响结构外观而产生疑虑,对安全问题上的影响还是比较小的。造成道路桥梁的裂缝的原因有很多种,最主要的是混凝土原材料质量差,在施工时对混凝土的配合比不规范。在混凝土浇筑后,混凝土表面温度与周围环境温度存在差别,由于气候的急剧变化,容易导致混凝土体表面因克服气温而脱水蒸发,以致使混凝土体表面干裂。桥梁出现裂缝会对桥梁的结构稳定性造成破环,在道路工程的建设过程中混凝土结构是很容易出现裂缝的。所以我们必须重视混凝土的配比,根据实际情况的仔细评估和分析,选择最适合的混凝土配合比已达到事半功倍的目的,而不能根据自己的感觉任意决定配合比。
4、容易出现桥梁铺装层的松散脱落
道路桥梁施工过程中的易发问题,还包括桥梁铺装层的松散脱落,这是因为施工管理、技术、工序等多个方面的不合理造成的。桥梁铺装层的施工安全对整个道路桥梁的安全影响很大,如果不能按照规范操作施工,很容易造成桥梁铺装层的松散脱落。然而桥梁铺装层的施工质量往往被疏忽,一般施工队伍对桥梁铺装层的影响力都不能准确认识,往往只注重表面功夫,致使桥面铺装层过早出现裂缝,松散、脱落等问题。所以在施工中务必加强对铺装层的施工力度,不能因为其在桥梁中所占比例小就轻视问题。桥梁铺装层在构造上属于刚性结构,铺面层直接承受着车辆和行人荷载的冲击,这样也加重了桥梁铺装层的负荷,造成桥梁铺装层的松散脱落。
三、城市道路桥梁施工质量预防措施
1、路基病害的防治
在路基病害中的地基不均匀沉降通常都是出现在道路桥梁施工完成之后的,因此,施工单位应该以防为主。要求施工单位要向施工工人做好技术交底,确保路基填方、沟槽回填土要符合施工的设计要求。同时,施工单位必须要合理确定工程布局与工程结构类型,并根据施工的情况相应设置沉降缝。从而降低路桥过渡段的路堤自重,以免出现因路堤自重过大而造成桥梁的大面积压缩沉降,并安装排水盲沟或横向泄水管在经过处理的地基上。同时,要严格控制填土的质量,以免出现因填料自重过大与车辆荷载过大而造成桥梁的大面积压缩沉降。因此,可以采用浅层处治法、换填法以及碎石桩等方法对软弱地基进行特殊化治理,从而保证桥路过渡段的均匀平稳,提高道路桥梁的质量。
2、严格控制回填工程,提高桥梁和路面搭接质量
首先,合理选择填筑材料选择,一般主要用到的回填材料是砂性土或砂砾。同时,在回填之前,需要进行现场取样检测,确保回填材料达到设计要求,检测合格后,才可进行摊铺,若是检测不合格,则采取有效措施进行相关处理。其次,台背加筋。在工程施工中,采用土工合成材料对台背路基填土加筋的目的是为了减少路基与构造物之间的不均匀沉降。加筋台背适宜的高度为5、0~10、0m。加筋材料宜选用土工网或土工格栅,台背填料应有良好的水稳定性与压实性能,土工合成材料与填料之间应有足够的摩阻力。第三,合理施工。清理、压实锚固土工合成材料、拟线张紧并定位,分层摊铺、压实填料至下一层土工合成材料的铺设标高,进行下一层土工合成材料锚固、摊铺、拟先张紧并定位。相邻两幅加筋材料应相互搭接,宽度宜不小于200mm,并用牢固方式连接,连接强度不低于合成材料强度的60%。台背填料应在最佳含水量时分层压实,每层压实厚度宜不大于300mm,边角处厚度不得大于150mm。压实标准按相关规范执行。施工时应设法做好台背排水,避免地表水渗入、滞留;而且在每一次压实后,都要专门人员进行压实度的检测。
3、桥梁裂缝的防御措施
首先,加强养护管理。在混凝土入模时,要合理控制其入模温度,采用分层浇筑的方法,避免裂缝的产生,并且,要采取有效的养护措施,加强对混凝土的保温和湿效果,以此降低其温度应力,从而有效地控制裂缝的产生。其次,控制施工工艺。在施工中,要采取合理的施工工艺,提升预应力的张拉效果,由于在施工中,在后张力的作用下,使得应力损失,进而其控制应力也小于0.75fpk,为此,需要结合工程要求和工程实际,挽回应力损失,可以采取实测锚塞和全部磨阻相结合的方法,调整其控制应力,从而达到工程所要求的控制应力σcom=0.75fpk。再次,加强质量管理。在工程施工中,一定要保证混凝土振捣的充分性、密实性以及均匀度,不可以出现欠振、漏振的现象,为此,需要严格按照施工要求,规范施工操作,并且加强混凝土的养护,既要符合设计要求,也要保证混凝土的强度。
4、铺装层的松散脱落的对策
在构造上来说,桥梁铺装层是属于一种刚性结构,它直接承受行人以及各种车辆的载荷。而我国存在着越来越多的超载现象以及重载交通,目前的桥梁铺装层已经不能满足现有的交通要求,因此必须要加强桥梁铺装层的施工质量。为了能够适应现有的交通要求,在道路桥梁的施工过程中,施工人员要合理确定桥梁铺装层的厚度,要选取弯曲性能良好的铺装材料,使得铺装层尽可能地出现弯曲开裂等情况。采取这样的措施,可以使得在使用期间铺装材料尽可能不出现开裂等其他各种问题。在进行铺装层施工的过程中,施工人员要高度重视其防水材料的使用,使得在施工完成后路面不会渗水,防止水渗入其中造成破坏,尽可能保证铺装层的使用年限。铺装层的施工质量还与实际的地理位置有关,不同的地方要采取不同的处理方式,只有这样才能有效保证铺装层的施工质量,防止铺装层出现裂缝或者是其他。
综上所述,城市道路桥梁建设是城市发展的基础,因此,在进行城市道路桥梁的施工过程中一定要予以高度的重视,严格执行施工程序,确保工程优质高效的完成。
参考文献:
[1] 杨胜成、 道路桥梁施工过程中混凝土原材料的质量控制分析[J]、 中小企业管理与科技, 2011 (12): 82-82、
表层处理法用于地表面极软弱的情况。该法是通过排水、敷设或增添材料等办法,提高地表强度,防止地基局部剪切变形,保证施工机械作业;同时尽可能把填土荷载均匀地分布于地基上。属于这类处理方法的有:表层排水法、砂垫层法、敷设材料法、添加剂法等等。
1.1表层排水法
对土质较好因含水量过大而导致的软土地基,在填土之前,地表面开挖沟槽,排除地表水。同时降低地基表层部分的含水率。以保障施工机械通行。为了发挥开挖出的沟槽在施工中达到盲沟的效果,应回填透水性好的砂砾或碎石。
设计与施工:(1)沟槽的布置沟槽布置要考虑利用地形自然坡度排水;填土沉降要注意坡度的变化;不使来自四周挖方部位的地表水、渗透水浸入填士;沟槽的间隔要尽可能加密,以增大排水能力,即使有部分沟槽被切断也不会妨害整体排水。(2)沟槽的构造沟槽尺寸一般取宽0.5m,深0.5~1.0m。填土之前在沟槽内用透水良好的砂(砂砾)回填成为盲沟。纵向盲沟一般沿道路纵向或中央纵向开挖,横向盲沟一般间距10~15m布置。沟槽内埋设多孔排水管时。
1.2砂垫层法
对于地基上部软土层极薄且含水量大时,在软土地基上敷垫O.5~l.2m左右厚的砂垫层。这样可达到固结软土层,使砂垫层起到上部排水层作用;同时,砂垫层又成为填土内的地下排水层,以降低填土内的水位;在进行填土及地基处理施工时,为施工机械提供良好的通行条件。
设计与施工:(1)如采用机械施工,在确定砂垫层厚度时,应考虑机械的重量,轮胎对地面接触压力,偏心程度及软土地基表层强度等在极软地基上,仅用砂垫层来确保大型施工机械的通行,往往需要较厚的砂垫层,是不经济的,所以常与表层排水或敷垫材料等法并用。(2)砂垫层施工时应设放样板。
1.3土工织物加强法
土工织物的制造过程是首先把聚合物原料加工成丝、短纤维、纱或条带,然后再制成平面结构的土工织物。
土工格栅是一种主要的土工合成材料,与其他土工合成材料桐比,它具有独特的性能与功效。土工格栅分为塑料类和玻璃纤维类两种类型。采用编织土工布和土工格栅,铺设于软基表面,可起到反滤、排水、隔离和补强的作用。
1.4添加剂法
对于表层为粘性土时,在表层粘性土内渗入添加剂,改善地基的压缩性能和强度特性。以保施工机械的行驶。同时也可达到提高填土稳定及固结的效果。添加材料通常使用的是生石灰,熟石灰和水泥。石灰类添加材料通过现场拌和或厂拌,除了降低土壤含水量、产生团粒效果外,对被固结的土随着时间的推移会发生化学性固结,使粘土成分发生质的变化,从而促进土体稳定。
2城市道路深层软基处治
2.1排水固结法
其原理是采用由水平排水砂垫层和竖向排水体构成的排水系统,改变地基原有排水边界条件、缩短地基空隙水的排水距离、加速软土地基的固结过程。工程造价低,施工简单,操作容易,效果较好。
2.2加固土桩法
用带有同转、翻松、喷粉与搅拌功能的机械,将软土地基局部范阿的某一深度、某一直径内的软土用网化材料予以改良、加同,形成加固土桩体。
2.3粉喷桩加固处理法
2.3.1施工设计
(1)粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料:施工场地的工程地质报告,土工试验报告,室内配比试验报告,粉喷桩没计桩位图,原地面高程数据表,加固深度与停灰面高程以及测量资料等。
(2)场地平整、清除障碍。
(3)施工机具准备,进行机械组装和试运转。
(4)粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。
(5)粉喷桩所用的水泥(425#普通硅酸盐水泥)应符合设计要求,并有产品合格证,并经室内检验合格才能使用,严禁使用受潮、结块变质的加固料。
2.3.2施工注意事项
(1)控制钻机下钻深度、喷粉高程及停灰面,确保粉喷桩长度。
(2)严禁没有粉体计量装置的喷粉机投使用。
(3)定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度。
(4)当喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉,在第二次喷粉接桩时,其喷粉重叠长度不得小于lm;粉喷桩施工时,泵送水泥必须连续,固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录,其用量误差不得大于±l%。
(5)为保证搅拌机的垂直度。
(6)搅拌机喷粉提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求,搅拌机每次下沉或提升的时间应有专人记录,深度应达到设计要求,时间误差不得大于5秒,施工前应丈量钻杆长度,并标上明显标志。以便掌握钻人深度,复搅深度。施工中出现问题应及时处理、做好记录。
(7)储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg,如储量不足时,不得对下一根桩开钻施工。
(8)粉喷桩必须根据试验确定的技术参数进行施工,操作人员应如实记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度、钻入深度及每根桩的钻进时间等,监理人员应随时检查记录情况。
3结束语
软土地基有极大的危害性,如果不处理或处理不当,就会造成地基失稳,使道路沉降过大或小均匀沉降,对道路成不同程的的危害,以上介绍的只是工地常用的几种处理软土地基的方法,具体施工还要根据工地的实际情况来选用,有时几种方法可以交替或一起使用。
参考文献:
[1]钟小勇.沿海地区软土路基处理方法浅讨[J].四川建材,2009,(1).
[2]武启诚,康建华,程传国,李佳.东南沿海地区软土路基处理方法浅析[J].岩土工程界,2007,(2).
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关键词:二灰碎石;水泥稳定碎石;施工工艺;问题分析
中图分类号:X734 文献标识码:A 文章编号:
1、二灰碎石
目前,城市道路基层施工基本是采用的“二灰碎石”,配合比几经调整,现在是石灰:粉煤灰:碎石=5:15:80(重量比)。
二灰碎石路面基层属半刚性路面,在高等级道路路面结构中,应用较多。由于其料源丰富,并具有良好的力学性能、板体性、水稳性及较好的抗冻性.虽然早期强度较低,但随着时间的推移,强度增长快,后期的整体强度高.是较为理想的路面基层结构类型。路面基层是道路的主要承重层,基层质量的优劣将直接影响沥青路面的铺筑质量和道路的使用寿命。严格控制原材料的质量、优化生产配合比、合理选配性能良好的施工设备、采甩最佳的组合方式、正确选择施工方法和施工工艺.则是保证基层质量的重要环节,施工中应抓住必下主要环节。
首先应特别重视和加强施工过程中的质量控制。采用先进的检测手段,进行现场跟踪监控,才能真正保证工程质量,正确指导施工。成型后的检测已为时太晚,若检测部分路段某项指标不合格,处理难度大,既浪费材料.更重要的还要延误工期。
松铺系数取用得准确与否直接影响路面基层的标高,松铺系数又与混合料的配合比和均匀性有很大关系。从实践中可知,当混合料中骨料偏少,均匀性差,松铺系数就大。因此,每天施工中都应抽检几个断面,校核松铺系数,发现问题,应查明原因,采取有效措施及时纠正。
二灰碎石基层出现的标高误差,施工中应严加控制,宁高勿低,其高出部分应用均匀刮除;低于标高的路段,严禁用薄层贴补方法处理,只能由沥青混合料补足标高。施工中应严格控制混合料的含水量。实践告诉我们,当超过最佳含水量2%以上时,二灰碎石成型后时间不长,基层表面将发生横向裂缝,含水量越高.裂缝越多,且大而深。
通常路面基层与沥青面层采用大流水施工方案,因此应充分考虑二灰碎石混合料的生产能力,及早安排施工,否则将影响沥青路面的进度。因为沥青路面结构层薄,铺筑进度快;二灰碎石结构层厚,铺筑进度慢,基层进度必须满足沥青路面铺筑速度。
二灰碎石混合料施工中.小工程一般采用砼搅拌机拌和,大中工程建议采用集中拌和设备。二灰碎石顶面应有较大粗糙度,有利于洒过透层油后.与下封层及沥青面层的联结。
但随着交通量的日益增大。轴载的增大,二灰碎石基层了暴露了了一些难以克服的弱点。如:早期强度不高,二灰碎石基层的表面1cm一4cm范围内常出现成型不好,由于表面成型不好,强度不路通车后造成沥青路面早期破损、水泥路面出现较多断板。二灰碎石碎辗压过程中,表面又受压路机辗压时的剪切破坏,其表面密实度较层差,也造成胶结成型不好。这二个主要方面都不是靠施工工艺的善能从根本上解决的。
有报道说某路段通车不久就发生的沥青面层龟板状裂缝。用铣刨机铲除沥青路面后,可以看到二灰碎石基层浸泡在水中呈龟板状裂。应该认为这是二灰碎石中的石灰早期浸水产生的后果。改进办法,除降低地下水位、防止路面水渗入外,宜将二灰碎石中的石灰用水泥来代替,将二灰碎石改成掺粉煤灰的水泥稳定碎石。在实际的情况中,城市道路的个别路段也产生此类现象。且二灰碎石施工容易出现生石灰消解不充分导致沥青面层破损的现象。另外二灰碎石基层早期强度上不去或弯沉值过大(如雨天,长期阴天,拌制用水过量原因),工地的临时措施便是掺加水泥。这从一个侧面反映了石灰的点和水泥的优势。有鉴于此,城市道路的基层逐渐采用水泥碎石。
公
2、水泥稳定碎石
水泥稳定碎石具有良好的力学性能和板体性、水稳性以及抗冻性等优点.水泥作为集合料的一种稳定剂,其质量对集料的质量是至关重要的,施工时选用终凝时间较长,标号较低的水泥。为使稳定土有足够的时间进行拌和、运输、摊铺、碾压以及保证其具有足够的强度,不应使用快凝水泥、早强水泥以及受潮变质水泥。碎石采用级配碎石,并通过实验严格控制碎石的其他指标,如压碎值、塑性指数、硫酸盐含量等。
在前场负责检测压实度的专职试验人员,在混合料摊铺整型过程中亦及时测定混合料的含水量,及时指挥压路机碾压,力求在最佳含水量条件下碾压,尽量避免由于含水量过大出现“弹软”、“波浪”等现象,影响混合料可能达到密度和强度,增大混合料的干缩性,使结构层容易产生干缩裂缝;或由于含水量偏小使混合料容易松散,不易碾压成型,也会影响混合料可能达到的密度和强度。所以只有严格按规范施工,加强每一施工环节的质量控制,才能保证施工质量。
混合料的运输应避免车辆的颠簸,以减少混合料的离析。在气温较高、运距较远时要加盖毡布,以防止水分过分损失。
混合料的压实。混合料摊铺成型后。即可用压路机碾压,碾压长度需根据施工现场的实际情况确定,如果实测混合料的含水量高于最佳含水量,且气温较低时可适当延长碾压长度,如果混合料已接近最佳含水量且温度较高蒸发快时,应缩短碾压长度,确保在最佳含水量时进行碾压。
混合料的养生。对已完成碾压并经压实度检测合格后应立即进行养生,不能延误。考虑到面积不大,采用在已完成混合料直接洒水养生。按技术规范养生期应不小于7d,在养生期间应由专人负责限制辆行驶。
根据有关资料,长三角地区水泥稳定碎石基层上的沥青路面裂缝是每隔大体相等的距离出现一道贯穿横向的裂缝。与路基填高或填高值的差异,与地基(包括软土)状态没有必然联系。横向裂缝可能与泥的快凝或用量过分,养护不及时相关。研究表明:在水泥稳定碎石中添加适量粉煤灰、改进碎石料级配以及采用外掺加剂等技术措施,在普通水泥中掺加诸如粉煤灰之类的缓凝材料,或直接采用慢凝水泥,或严格控制水泥用量,或及时养护等,对控制水泥稳定碎石基层的是行之有效的,具有很好的经济效益和社会效益。
3、结语
对于二灰碎石和水泥稳定碎石的不同特点,应根据实际情况进行选用,以更好得服务于社会。
参考文献
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[2]粉煤灰石灰类道路基层旆工及验收规范.CJJ4-97
[3]公路工程无机结合料稳定材料试验规程.JTJ057-1994
关键词:市政道路;软基处理
中图分类号:U41 文献标识码:A
前言
在城市市政道路建设过程中,软基施工是一种比较常见的情况,我们要针对软基地区的实际情况进行道路地基处理,以增加道路的承载能力,有效防止道路沉降程度的过大,从而维护日常交通环境的稳定,从而对道路建设成本达到有效控制,减少经济损失。
一、 关于软土地基及其表层处理法的分析
1.随着国家经济的发展,对于市政道路建设要求更加严格,以此我们要处理好市政道路建设中的一些特殊的情况。软土在我国分布是比较广泛的,尤其是阴湿的区域,都是软土比较集中的地区。淤泥是在流水环境中进行积淀,是软土的主要表现形式。在市政道路建设中。我们应该进行道路基础工作的整体环节的优化,对软土基现象,实现相关措施的应用。软土不能有效承受道路冲击力,自身的物理性质是比较差的。在路基日常运作中难以承担其车辆的荷载重量,很容易出现塌陷。在施工过程中,针对软土基的情况,实现施工环节的优化,一般来说,其地下水位较高的区域,软土的分布这是比较广泛的。介于软土的危害性,我们要进行软土基环节的应用。软土会影响道路的日常运行,其容易导致一系列的地面的沉降现象,难以保证地面结构的稳定性。积极做好道路软基的整治工作,是实现公路建设综合效益提升的重要前提。
2. 在沟槽布置过程中,要根据当地的地形,利用地区坡度,实现其排水环节的稳定运行。在填土沉降过程中,要根据坡度的变化情况,进行相关措施的应用,进行填土环节的稳定运行。在此环节中,要进行沟槽间隔的有效控制,促进其排水能力的提升,保障其整体排水系统的健全。这一目的的实现,离不开我们对沟槽的构造环节的优化,实现沟槽尺寸的有效控制。积极做好相关的填土准备工作,促进其下序施工环节的稳定运行。在地基软土层的应用过程中,要根据其软土基的土层含水量情况,进行砂垫层的应用,实现其软土层的有效固结,促进排水层作用的有效应用。在填土环节的地下排水层应用过程中,需要进行砂垫层的应用,实行爱你其填土内部水量的有效控制,实行爱你其填土环节及其地基处理施工环节的协调,促进施工机械设备的有效运作。需要进行该环节的设计环节及其施工控制环节的优化。选择好合适的机械设备进行砂垫层施工环节的优化。在此环节中,我们为了节省工程的成本,需要进行砂垫层的有效应用,实现敷垫材料的有效应用,进行砂垫层的施工环节的优化,进行样板应用环节的深化。土工织物的制造过程是首先把聚合物原料加工成丝、短纤维、纱或条带,然后再制成平面结构的土工织物。土工格栅是一种主要的土工合成材料,与其他土工合成材料桐比,它具有独特的性能与功效。土工格栅分为塑料类和玻璃纤维类两种类型。采用编织土工布和土工格栅,铺设于软基表面,可起到反滤、排水、隔离和补强的作用。对于表层为粘性土时,在表层粘性土内渗入添加剂,改善地基的压缩性能和强度特性。以保施工机械的行驶。同时也可达到提高填土稳定及固结的效果。添加材料通常使用的是生石灰,熟石灰和水泥。
二、 常用的具体方法:
1. 垫层法
垫层法包括换土加筋垫层法,换土垫层法和加筋碎石垫层法三种,属于软土地基浅层处理的方法。这种方法能够用于淤泥质土,淤泥或者冲填土等软弱地基的浅层处理。通过机械或者人工挖除路基下的软土层,然后换填成强度较高的砂、砾或者卵石等材料。如某道路工程项目的K0+220~K1+120 段处于软土地基段,通过将腐殖土及淤泥清除后换填的方法进行清淤换填,清除软土层80cm,然后分两层进行换填,上层换填为40cm 厚的天然砂砾,底层换填为40cm 厚的卵石层,同时进行分层压实,直至通过试验检测达到工程设计要求。如果换填的软土层超过1m时,可以考虑每隔0.5m 布置一层土工布或者土工布格栅,会使换填的效果更好。经过换填处理的地基能够把上部荷载扩散传递到下卧层,以满足市政道路地基承载力要求和减少地基的沉降量,还可以加快软土层的排水固结和提高软土层的强度,改善地基强度的不均匀性。
2.排水固结法
排水固结法是利用天然地基土层本身的透水性或设置在地基中的竖向排水体,通过预先在地表进行加载预压或利用建(构)筑物自身重量使土体中孔隙水逐渐排出,土体逐渐固结,地基土逐渐压密,强度逐步提高的方法。排水固结法一般适用于有机质粘土或者饱和粘土的地基处理。排水固结法通过水平排水砂垫层和竖向排水体形成整体排水系统,其作用机理是通过改变原有的地基排水条件,缩小地基中孔隙水的排水路径,使软土地基的排水固结过程加快。水平砂垫层一般采用中砂或粗砂,厚度一般为50cm,有机质的含量小于1%,不能含有粗块或者其他的杂物,含泥量须小于5%。水平砂垫层宽度比路基两侧各多1m,同时应该保证排水的通畅。竖向排水体一般选用塑料排水板或者袋装砂井。采用塑料排水板的施工机械主要是插板机。塑料排水板与袋装砂井对比,具有插板机械轻,对土扰动小,效率高,施工成本低等特点。采用本方法只是填土速率受限,高等级道路可以通过采用临时路面进行过渡,待地基沉降稳定后再进行永久路面施工。应确保水平砂垫层和竖向排水连通,在施工前应先铺30cm 厚砂垫层,3~4%横坡,然后在进行竖向排水体的施工。
3.水泥土桩
水泥土搅拌法利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂,在地基深处就地使固化剂和软土进行搅拌,软土会硬结成具有水稳定性、整体性和一定强度的水泥加固土层,从而使地基强度和变形模量得到很大的提高。根据施工工艺的不同,主要有粉喷桩,水泥搅拌桩和旋喷桩。水泥搅拌桩或粉喷桩主要用于处理淤泥、饱和粘性土或者淤泥质土等软土地基。桩的设计深度和直径间距等应经过稳定性验算来确定,还必须满足工后沉降的要求,加固土桩还须考虑配合比设计。
三、 工程实例
环湖东路是新昆明发展战略“一湖四环”中的环湖道路的组成部分。本文介绍的是昆明市环湖东路官渡新一~乌龙堡第七合同段,里程桩号为K13+950~K16+220,起点接本项目第六合同段K13+950,止点接昆明环湖东路乌龙堡段K16+220,设计全长2270m,道路标准横断面宽为40m,整个标段由道路、下穿、排水和涵洞组成。其中K13+950~K14+375段道路采用下穿方式穿越“未来城”,其标准横断面宽为48.5m (K13+642.61~K14+482 段),断面布置为:3.5m 人行道(辅道)+3m 非机动车道(辅道)+4.25m 机动车道(辅道)+3.5m 分隔带+8.5m 车行道+3m 中央分隔带+8.5m 车行道+3.5m 分隔带+4.25m 机动车道(辅道)+3m 非机动车道(辅道)+3.5m 人行道(辅道)。
道路等级:城市Ⅰ级主干道,计算行车速度:60km/h,隧道宽度:10.25m(单侧),行车道宽2×3.75=7.5m(单侧),隧道有效净宽:0.25(余宽)+0.50(左侧路缘带)+2×3.75(行车道)+0.75(右侧路缘带)+0.25(余宽)=9.25m。有效净高5.0m,汽车荷载:城市-A 级汽车荷载,地震烈度:基本烈度Ⅷ度,地震加速度:0.2g。该道路工程场地土上部为厚度0.5m 左右人工填土,其下依次为淤泥、淤泥夹砂、残积砾(砂)质粘性土和粉质粘土。淤泥层的厚度为10~15m,是透水性低、压缩性高、强度低的软土层,通过地质勘察可知淤泥的主要指标为:塑性指数Ip=18.2、重度γ=15.9(kN/m3)、含水量ω=62.1(%)、孔隙比e=1.69、直剪试验的抗剪强度参数c=13.4(kPa),φ=1.9°、渗透系数k=3.3(×10-7cm/s)、压缩系数a1-2=1.71(MPa-1)。
为了使道路路基两侧的雨污水深埋管基工后沉降不大于10cm 的要求得到满足,通常采用的施工技术方案是对整个路基采用水泥搅拌桩复合地基的方法进行处理。但为了在确保项目工程质量的前提下尽可能减小项目造价,工程师提出了中央机动车道下采用袋装砂井并同时堆载预压排水固结进行处理,而在非机动车道和人行道下则采用粉喷桩复合地基的施工技术方案。袋装砂井的间距为1.2m,直径为70mm,采用三角形布置的方式,粉喷桩间距1.0m,直径为500mm,也采用三角形布置,水泥土搅拌桩和袋装砂井都打穿淤泥层和淤泥夹砂层进入粉质粘土层,砂垫层的厚度为0.5m,并采用土工格栅加筋处理。整个路段约40%的路基通过粉喷桩进行处理,约60%的路基通过袋装砂井排水固结处理。
结束语
城市经济的发展,离不开对市政道路软基施工系统的健全,离不开其内部各个环节的有效协调,这需要引起相关人员的重视。这种在同一道路断面的不同位置进行不同的软基处理方法可以有效地提高管道地基的承载力并同时满足管道对沉降量的要求,并大幅降低工程造价。市政道路软基施工技术的成熟大大满足了国家的基础经济建设的需要。
参考文献
[1]钟小勇.沿海地区软土路基处理方法浅讨[J].四川建材,2009(1).
关键词:道路工程;软土基地;处理方式
0前言
我国社会经济的快速发展,以及国家对基础设施的大力投入,我国道路建设工程也进入一个迅猛发展的阶段,不可避免的部分道路会穿过软弱土层地区,然而道路对沉降与工后沉降又有着非常严格的要求, 因此道路工程施工过当中对软土地基处理显得非常的重要。
1软土地基处理原则
1.1经济性原则
考虑软土地基处理方法时,应该在保证处理效果的情况下,选取成本最低的方法,或施工时间最短的方法,从而节约施工成本,为企业带来更多的利润。
1.2可靠性原则
软土地基处理不能完全消除工后沉降(工后沉降不可能为零),从工程实际经验来看,虽然经过处理的路基仍有沉降,但一般通过工后修补都能够比较好地解决沉降问题。故选取软土地基处理原则时要考虑处理方法的可靠性。
2软土地基处理影响因素
2.1地基状况
(1)土质状况。软土地基经过扰动后,强度会大大降低,甚至会发生流动。所以施工过程中尽量避免对地基的扰动,根据不同的土质条件选择相对应的方法,如黏性土一般采用压实法处理,而砂性土则用挤实砂桩法或振动压实法。
(2)土层分布状况。软土地基处理一定要根据不同的地质条件选择不同的方法,如果软土层比较浅,那么只需要进行简单的表层处理即可,但若软土层比较厚,那么除了要进行表层处理,还要采取其它的措施,如荷载压重法等。
2.2道路等级要求
(1)等级越高的道路对平整度的要求也自然越高,而地基处理对平整度有着非常大的影响,因此也对地基处理提出了更高的要求。一般来说,如果道路等级比较低,可以直接先铺简易公路路面,经过一段时间,地基沉降基本结束时,再按要求铺设路面,这样可以降低施工成本。
(2)路堤设计。由于地基处理的时候要考虑到路堤的稳定性,所以路堤的设计宽度和高度是进行软土地基处理时所必须考虑的因素。另外,当路堤设计较宽较高时,所产生的压力影响深度就越深,从而会引起黏土层的沉降也会加大。
2.3施工周边环境
(1)道路施工会不同程度地对周边环境造成影响,如振动压实时产生的噪音,排水造成的地下水位变化以及可能产生的施工垃圾处理,这些因素也是在软土地基处理过程中需要考虑的因素之一。
(2)当附近有建筑物时,处理地基时要考虑土层沉降以及剪切变形对建筑物的影响,如若处理不当,可能造成附近建筑物墙体出现裂缝,因此可以在处理地基钱对附近的建筑物采取加固措施。尤其是在路堤高度较高而地基土层又很软弱的情况下,施工会造成周围地基的隆起,这时候更需要采取特定的处理措施。
3软土地基处理常用方法
3.1换土法
换土法的机理非常简单,顾名思义,就是当软土地基的承载力不满足要求时,将此土层全部挖去,然后用承载力满足要求、性能稳定的材料填充的方法。考虑到经济性因素,当软土层厚度不大时采用此法比较合适。换土法是公路地基处理应用最为广泛的方法之一。在实际施工中,往往是先挖掉软弱土层,然后在底部铺一层碎石,再填砂或者砂砾,由于材料的极限承载力比较近,路基的沉降就会比较均匀。换土法不能在超厚软基处理中采用。
3.2强夯法
强夯法是我国在20世纪60年代从法国引入的技术,由于其设备简单、施工效率高、效果好的优点在我国迅速推广,强夯法包括强夯挤密和强夯置换法。强夯法的加固机理是让重锤从高处(通常6~40m)自由降落夯击土层,土层受到巨大的冲击力而被压缩,夯击点周围一定深度内会出现裂隙,土中水通过这些裂隙排出,从而土体得到固结,承载力会相应得到提高。强夯法应用范围比较广,黏性土、湿陷性黄土、杂填土等地基均可使用此法。强夯法是目前我国地基处理技术应用最广的技术之一。但强夯法的缺点也很明显,强夯法施工时所产生的振动和噪音比较大,在人口密集或对防震要求比较高的地方不宜使用。
3.3排水固结法
排水固结法又被称为静力排水固结法。在淤泥质土、冲填土等饱和黏性土中应用较多。排水固结法的具体做法是在处理地基前,对地基土层施以荷载预压,将土层孔隙中水挤出,从而土层得到固结,土的强度会随之增加。在实际应用中,排水固结法包括有沙井加载预压和砂井真空预压等方法。
3.4深层搅拌法
深层搅拌法具体做法是通过专门的机械设备将固化剂与地基土进行强制搅拌,土和固化剂能迅速凝结,大大增强地基的承载力,效果十分明显,因此可以处理淤泥、淤泥质土以及含水量比较高的等超厚软基。但深层搅拌法的缺点在于成本比较高。
3.5高压喷射注浆法
此法在国外应用比较广泛,由于费用比较高,影响了它在国内的推广。但高压喷射注浆法由于其地基处理效果优异的优点越来越得到重视,国内相关技术人员进行过一些非常有意义的试验。高压喷射注浆法的具体做法是:采用专门的机械设备预钻孔到一定的深度,然后将带有特殊喷嘴的注浆管伸入进行旋转高压喷射注浆,浆体和土会迅速凝结,形成一个规则的圆柱体,大大提高地基的承载力。高压喷浆可以广泛应用于软弱地基,包括超厚软基。
3.6加筋法
加筋法又称加筋地基法,是指在施工过程中讲地基下一定范围内的软弱土层全部挖去,然后铺设一定厚度的砂石垫层,中间加入土工合成材料形成加筋垫层,经过压实后可以极大地改善地基承载力,而且经济效果良好,可以降低工程成本,在砂石较少的地区应用较广。
3.7静动力排水固结法
静动力排水固结法是强夯法和排水固结法的综合,是近些年才发展起来、正在逐步推广运用的软土地基处理方法。这种方法采用了改进的强夯法的夯击机具与排水估计法的排水方法,可以应用于含水量比较高的软弱地基处理。
目前工程技术发展迅速,软土地基处理方法也非常多,如塑料带排水法、土工布法等。
4结论
目前我国软土地基处理技术已经比较完善,但仍存在着一些问题,需要相关技术人员与专家学者深入研究,通过理论研究与实践经验的有效结合创造出更有效、更经济的软土地基处理方法。
参考文献
[1]韩玉梅,王艳华.高等级公路施工中软土地基的处理[J].内蒙石民族大学学报,2007(5):11~12.