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内容摘要:软土路基在路桥建设领域非常多见,特别是在广东沿海地带,软基处理已成为公路建设的一个技术难关,它已是工程造价的重要组成部分,本文通过结合从莞莞高速公路惠州段一标施工实践进行仔细分析,提出了一些看法及建议。
关键词:公路软基处理分析探讨
Contentabstract:Softsoilsubgradeconstructioninluqiaofieldisveryrare,especiallyinthecoastalareasofguangdongarea,softfoundationtreatmenthasbecomeoneofthehighwayconstructiontechnicaldifficulties,italreadyisanimportantpartoftheconstructioncost,thispaperbycombiningenterprisefromenterprisehighwayconstructionpracticeastandardforhuizhoucarefulanalysis,andputforwardsomeopinionsandSuggestions.
Keywords:highway,softfoundation,treatment,analysis,discuss
中图分类号:+6文献标识码:A文章编号:
广东省属于沿海地区,常有厚度不等、承载力较低的高压缩性淤泥或淤泥质土,呈塑性,强度极差。在这种地基上修建路桥,如果处理不好,就可能出现地基的局部破坏乃至整体滑动等失稳现象。这种情况一般需要进行软基处理,软基处理工程费用在公路项目建设中占工程总造价的比例非常可观,这是造成沿海地区修建路桥工程往往比内地高出很多的致命原因。软基处理在我国是在近代随着经济飞速发展,在工程建设中逐渐摸索发展成熟起来,特别是真空预压,它是在“七五”期间,该法被列为国家计委重点推广新技术的第28项,同时被列为“七五”期间交通部《通达计划》推广新技术项目之一。
通常,路桥工程软基处理采用的方法有换填法、水泥搅拌桩复合地基、袋装砂井、真空预压及堆载预压等等,因工程施工环境与条件、项目等级与工期要求、成本控制等因素的影响,根据不同的工程特点会采用不同的处理办法。水泥搅拌桩、真空预压及堆载预压进行软基处理已在路桥工程得到广泛运用。在这里本人通过结合从莞高速公路惠州段一标施工实践进行仔细分析,提出了一些看法及建议。
工程概况
从莞高速公路惠州段的建设,对完善区域公路网布局,加强珠江三角区东北部地区特别是东莞(东部)、惠州(西面)、深圳及广州(东北部的增城、从化)等地的交通往来,带动珠江三角洲经济区的产业结构调整,促进区域经济协调发展具有重要意义。本项目起点位于增城市增江街周山村与增从高速公路衔接,往南经博罗县福田镇、石湾镇、园洲镇,终于惠州市与东莞市地域分界线与从莞高速公路东莞段起点相接,,采用双向六车道高速公路标准设计,,设计时速100Km。由于路线临近东江位于地基为深层淤泥地段,路基段设计采用了软基处理。根据现场条件、结构物位置等原因分别采用了水泥搅拌桩、真空预压、堆载预压等方法。除了在结构物(含桥头)处采用了水泥搅拌桩(其中因中央分隔带有高压线采用高压旋喷桩)以外,右幅其他部位全部采用真空预压,左幅在原有道路基础上扩建,采用了堆载预压处理。本工程总造价163200万元,其中软基处理就占了12106万元。
几种软基处理方法的定义和机理
水泥搅拌桩是用于加固饱和软粘土地基的一种技术,它利用水泥作为固化剂,通过深层搅拌机械,在地基深处将原状软土和水泥强制搅拌,经过物理化学作用生成一种特殊的、具有较高强度、较好变形特性和水稳定性的混合柱体,它对提高软土地基承载力、减少地基的沉降量有明显效果,是一种人工复合地基,搅拌桩是复合地基的主要承载部分。
真空预压法是在地基表面铺设密封膜,通过特制的真空设备抽真空,使密封膜下砂垫层内和土体中垂直排水通道内形成负压,加速孔隙水排出,从而使土体固结、强度提高的软土地基加固法。真空预压法适用于加固淤泥、淤泥质土和其他能够排水固结而且能形成负超静水压力边界条件的软粘土。抽真空时,先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压,使土体与排水通道、垫层之间形成压差;在此压差作用下,土体中的孔隙水不断由排水通道排出,孔隙水压力随之降低、有效应力增长,从而使土体固结压密。目前,真空预压法已在港口工程、石油、化工、建筑、公用事业和机场等工程中得到实际应用,取得了良好的技术经济效果。
堆载预压与真空预压原理相似,所不同的是它不采用抽真空加速土体排水,而直接采用填土加载形成负压促进土体排水固结,提高软土地基承载力的方法。
几种软基处理对比分析与探讨
适用条件及对周边环境影响
几种软基处理有不同的使用环境,设计时应综合考虑周边的环境条件
分别采用不同的处理方案。真空预压一般适用在野外修建公路大面积软基处理的情况,因抽真空时土体孔隙水快速排出发生固结,往往会导致工程以外周边也发生沉降、地面开列,所以它不适用在建筑物密度大的城市中心。惠州从莞高速沿线软土主要为第四系沼泽相、海陆交互形成了软基,抽真空所排出的水是咸水,会对周边环境一定程度的污染。堆载预压适用条件较广,但往往受工期的限制而没被采用。在K8+618左幅为厂房仓库,该段右幅原设计为真空预压,在抽真空前期引起了仓库地面不同程度的沉降,为了保证结构安全,最后经过现场会议讨论,停止抽真空改用超载填砂预压。水泥搅拌桩适用范围最广,但往往受投资限额的限制而不被采用。从莞高速惠州段位于刚开发的郊区,周边大部分为农田,建筑物少,因此该工程软基处理方法主要采用真空预压,鉴于左副受旧路的限制,且从施工组织设计上考虑理论上不属于关键线路(不影响总工期)而采用堆载预压,桥涵结构物处为避免发生工后残余沉降影响结构安全及桥头跳车而采用了水泥搅拌桩复合地基。
工程费用
工程费用往往是选择软基处理方法的关键控制因素之一。但不同的处理方法会有不同的工程成本,采用堆载预压工艺简单,在填砂垫层、打竖向塑料排水板后回填路基土方或采用超载(填土标高高于设计填土标高,待沉降稳定后再卸载),这样成本往往较低,即使是超载预压,如果工期允许还可以通过合理施工组织安排待沉降稳定后卸载土方就近利用作路基填土。真空预压费用较高,需要埋设纵横向排水设施、真空泵等,一般还要2~3个月时间的连续抽真空耗电,所以费用较高。水泥搅拌桩费用最高,因其每米需要消耗水泥约50kg。经过统计计算,本工程采用堆载预压费用为52元/m2(不超载情况),真空预压为135元/m2,水泥搅拌桩为320元/m2(以上单价均未包括垫层及土工格栅)。从莞高速惠州段因考虑软土层达到20m深,为保证工期又节约成本所以设计主要采用了真空预压。在K8+618~K8+828段左幅离路边15m为厂房,厂内有几十幢的8层高宿舍楼及部分厂房,该段右幅属于鱼塘段,原设计采用真空预压。厂方提出为保证员工生命财产安全,该段禁止采用真空预压软基处理,要求变更采用其他方案。经业主、设计院等四方现场会议后确定变更采用水泥搅拌桩处理,工程造价增加了185万元。K8+800处的原设计采用真空预压,但因它同324国道相交,连接石湾、福田、沙埔镇,沿线建筑物较多,之前主线真空预压施工带来了破坏农田、沿线建筑物等一系列赔偿问题非但节约了工程成本,还耽误了工期,为了保证高架桥及沿线建筑物结构安全,避免发生类似之前抽真空遗留问题,经过监理、业主、设计院现场会议洽商,最后也变更为水泥搅拌桩,费用增加了455万元。
地基处理效果
水泥搅拌桩软基处理主要是通过水泥固化剂与淤泥土体结合发生物理化学变化而产生强度,依靠这些群桩体提高地基承载力,它跟淤泥性质有关,含砂率高它成桩强度也高,但最关键的是按照施工前的试桩总结出的参数,根据设计长度和间距控制好施工,杜绝偷工减料,往往会达到很理想的处理效果,通过单根桩体垂直承载力试验,承载力可达到160kN~180kN,复合地基承载力达到250kPa~300kPa。真空预压软基处理要达到设计要求,必须从打塑料排水板、埋管、铺真空膜到抽真空严格控制施工质量,任何一工序都不能马虎,否则要达到设计要求难度甚大。通过塑料排水板排尽孔隙水更是不可能,特别是在超过20m深淤泥层,在中间段排水效果往往不太理想,施工完毕在较长时间内仍然会发生残余沉降。堆载预压更需要时间的考验。可见,选用水泥搅拌桩处理效果要比真空预压、堆载预压好。
工期
不同的处理方法会产生不同的施工进度。水泥搅拌桩施工施工工期最短,次之是真空预压,最长是堆载预压。水泥搅拌桩复合地基与桥梁工程桩基础情况相似,只要施工完毕达到强度龄期就可以进行下道工序施工,一般施工完毕需要一个多月就可以施工排水管道等下道工序,但真空预压打完排水塑料板后还要进行铺设纵横向过滤排水管、真空膜等一系列工序,从抽真空至沉降量达到设计沉降要求(~2m)需要约3个月时间。而采用堆载预压工期最慢,因其受填土速度的制约,沉降量达到设计要求一般需要6个月~1年。从莞高速惠州段一标涵洞及桥头40m范围全部采用水泥搅拌桩,在水泥搅拌桩施工完毕强度达到要求经检测合格后很快就可以开挖施工。~2m,处理最快的也需要3个月,雨污水排水管基底采用真空预压处理全部在真空预压处理后才开挖施工。埋设在左幅人行道下的电力管廊因工期紧迫,原先基底采用堆载预压也变更为水泥搅拌桩。
通过对从莞高速惠州段一标采用的三种软基处理方法进行统计分析,各项技术经济指标比较如下表:
可见,几种软基处理都有自己的优点和缺点,设计时应该分析实际不同情况选用不同的处理方法,要从工程工期、投资控制、现场条件选用合适的,否则得不偿失,选择不当即拖延工期、浪费资源。
以上是本人在从莞高速惠州段建设工程中软基处理总结出来的一些经验和看法,可为一班之见。在今后的实践工作中,本人与同仁们将继续深入系统地探讨与研究,力争使之尽善尽美。
参考文献:[1].《公路工程质量检验评定标准》JTJ071-98;[2].《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTJ017-96;
[3].《公路路基施工技术规范》;
[4].从莞高速惠州段一标施工技术规范、相关造价资料等。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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