图解公路工程施工技术
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1.4.1 软土地区路基施工

软土一般是指天然含水量大、压缩性高、承载力低和抗剪强度很低的呈软塑~流塑状态的黏性土。软土是一类土的总称,并非指某一种特定的土,工程上常将软土细分为软黏性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土和泥炭等。淤泥是在静水和缓慢流水环境中沉积、天然孔隙比大于或等于1.5、含有机质的细粒土。淤泥质土是在静水和缓慢流水环境中沉积、天然孔隙比大于或等于1.0且小于1.5、含有机质的细粒土。泥炭是指喜水植物枯萎后,在缺氧条件下经缓慢分解而形成的泥沼覆盖层,常为内陆湖沼沉积,有机质含量大于或等于60%,大部分尚未完全分解,呈纤维状,孔隙比一般大于10。泥炭质土是指有机质含量大于或等于10%且小于60%,大部分完全分解,有臭味,呈黑泥状的细粒土和腐殖质土。

1.软土地基的特点

(1)抗剪的强度比较低。一般在水利施工中的软土会出现软塑~流塑状态,一旦有较大的外部荷载,土质抗剪的性能就会变差。如果在这种土质的上面进行施工,必须要加大轻型薄壁的一种设计形式,降低建筑物的荷载。

(2)透水性比较低。因为软土地基的含水量比较高,所以其渗透的能力就有所降低,渗透的系数经常会小于1,并且在承受了荷载之后,空隙的水压就会呈现得很高,这样地基压密的固结能力就会受到一定程度的影响。

(3)土质的空隙比较大,有着很高的含水量。一般在淤泥土质中,会呈现出较大的含水量,并且普遍在50%到70%间,相比较来说,在国内的一些软土之中,其空隙的比率普遍在1到2间,通常会大于液限很多。对水利施工中的一些软土来说,特别是海中沉积的一些软质黏土,在结构没有破坏的情况之下,就有着一定抗剪的强度,但是一旦被搅动,抗剪的强度就会降低很多。这种特征普遍是经灵敏度这个指标来表示的。在普通情况之下,一般软土灵敏度是在3到4间,但是在一些特殊的情况之下,灵敏度可能会相应的提升。

软土可按表1-1进行鉴别。当表中部分指标方法无法获取时,可以天然孔隙比和天然含水率这两项指标为基础,采用综合分析的进行鉴别。

表1-1 软土鉴别指标表

2.软土地基处理施工技术

在公路工程中经常会遇到软土路基,当路基经稳定性验算或沉降计算不能满足设计要求时,必须对软土地基进行加固,加固的方法很多,现就公路中常用的方法予以介绍:

(1)表层处理法。

①表层排水法。这种方法是在路基填筑前,在地面开挖水沟,以排除地表水,同时降低地基表层的含水量,确保施工机械的作业条件,为了使开挖水沟在施工中发挥盲沟作用,常用透水性良好的砂砾回填。

②砂垫层法。排水砂垫层是在路堤底部地面上铺设一层砂层,作用是在软土顶面增加一个排水面,在填土的过程中,荷载逐渐增加,促使软土地基排水固结,渗出的水就可以从砂垫层中排走。

排水砂垫层如图1-25所示。

(2)换土法。

图1-25 排水砂垫层

①开挖换填。在一定范围内把软土挖除,用无侵蚀作用的低压缩性散体材料换置,分层夯实,有全面开挖和局部开挖两种,开挖换填的深度一般在3m以内,边坡一般为1∶1左右,为防止边坡塌落,应随时开挖随时填料。开挖换填所用填料一般有灰土、砂卵石、碎石及工业废渣。开挖换填如图1-26所示。

图1-26 开挖换填

②抛石挤淤。抛石挤淤主要适用于常年积水的洼地,排水困难,泥炭呈流动状态,厚度较薄,表层无硬壳,片石能沉达底部的泥沼或厚度为3~4m的软土。抛石挤淤如图1-27所示。

图1-27 抛石挤淤

(3)排水固结法。排水固结法是在天然软土地基表层设置砂垫层等水平向排水体,在地基中设置砂井等竖向排水体,然后加载预压,使土体的孔隙水排出,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐步提高的方法。真空预压排水固结法如图1-28所示。

图1-28 真空预压排水固结法

堆载预压排水固结法如图1-29所示。

图1-29 堆载预压排水固结法