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摘要:浙中城市群涵盖浙江省金华、衢州、丽水11区县600万人口,金华—义乌定位为继杭州、宁波、温州之后第四大都市区。随着区内基础设施建设不断增多,尤其是市政道路建设,发展迅猛,受到了社会的广泛关注。然而市政道路施工中往往会遇到一些难题,尤其是软弱土基础的处理问题,为此,本文对浙中地区市政道路施工中的软土地基处理技术作出分析,并发表一些看法。
关键词:浙中地区、市政道路、软基础
浙中地区位于浙江省的中部,地形多样,主要以山地、丘陵为主,同时也有部分平原和盆地。主要山脉有天台山、仙霞岭等,河流以钱塘江和瓯江的支流为主,包括金华江、衢江等。该地区地下水丰富,水资源条件良好,但部分地区水文条件复杂,对基础工程有一定影响。
软基础是指承载力较低、压缩性较高的地基土层,包括淤泥、粘土、泥炭等。软基础问题对市政道路的将产生诸多不良影响,处理不当会导致道路沉降、开裂、变形,缩短道路的使用寿命;不均匀沉降和变形会引起路面破损,增加交通事故的风险,危及行车安全;软基础问题导致的道路病害需要频繁的维修和养护,增加了道路的维护成本。通过科学合理的软基础处理技术,可以有效提升道路工程的质量和效益,意义重大。
浙中地区大地构造单元以江山--绍兴深断裂为界,西部为扬子准地台,东部为华南褶皱系。本区大地构造单元:一级构造单元属华南褶皱系,二级构造单元属浙东南皱带,三级构造单元属丽水-宁波隆起,四级构造单元属新昌-定海断隆。本区附近区域深大断裂主要有江山--绍兴深断裂、衢州--天台大断裂、淳安--温州大断裂。
浙中地区的地层主要以中生代和新生代沉积岩为主。主要岩性包括砂岩、页岩、泥岩和石灰岩等。浙中地区的河流冲积平原广泛分布着软土层,主要为粉质粘土、淤泥质土。软土层具有高压缩性和低承载力,需要进行地基处理。
浙中地区的主要土壤类型有红壤、黄壤、水稻土、潮土。红壤分布广泛,尤其在丘陵和山地地区。其富含铁氧化物,呈红色或棕红色。质地较粘重,排水性差,工程性质一般。黄壤多见于低山和丘陵地区。含铁和铝氧化物较多,颜色呈黄褐色。土壤结构较疏松,但持水性强,容易出现滑坡等地质灾害。水稻土主要分布在平原和盆地地区,特别是河流冲积平原。土壤透水性较差,地下水位较高,软土层厚度较大。潮土分布在沿河两岸及湖泊周围。由河流淤积物形成,质地较细腻,含沙量较高;排水性较差,容易出现积水和软弱地基。
所谓的软土地基按照常规概念应是属于高含水量、高沉降的土质。从工程施工的角度出发认为凡不能满足结构承载力要求不能达到沉降指标限度的均可视为软土地基。[1]工程中处理软土地基常用的几种方法有:
预压法:强夯法、堆载预压等;
排水固结法:垂直排水砂井、塑料排水板;
换填法:换土垫层、碎石垫层等;
加筋法:土工格栅、土工布;
加固土桩置换法:水泥搅拌桩、灰土搅拌桩、旋喷桩、CFG桩、化学液体加固等;
考虑浙中地区软基础的类型主要为素填土、软黏土、淤泥和淤泥质土、填土及泥炭土等高含水量、低强度、高压缩性的土壤,建议采用的主要软基础处理方式为换填置换法、水泥搅拌桩法、排水固结法。
4.1换填置换法
换填置换法是一种常用的软基础处理方法,主要通过将软弱土层部分或全部挖除,并换填强度较高的材料,以提高地基的承载力和稳定性。这种方法适用于各种软弱地基,尤其是那些无法通过简单压实或加固措施达到要求的软土层。但考虑换填成本较高,建议使用在路基换填厚度在2.5米以下的软土路基,厚度过大,换填将失去经济性。
换填法施工步骤及优缺点:①清除表层土。②挖除软土,通常挖至坚硬土层或设计要求的深度。③基础处理:在挖除后的基底上进行处理,确保基底的平整和稳定。如有必要,可以进行基底的压实或设置排水措施。④换填材料准备:常用的换填材料包括砂砾、碎石、级配砂石等。⑤分层填筑:将换填材料分层填筑,每层厚度一般为20-30厘米,具体厚度视材料性质和压实设备而定。每填筑一层后,进行压实处理,确保每层的密实度达到设计要求。⑥换填法优点:提高地基承载力:通过换填高强度材料,可以显著提高地基的承载力和稳定性。减少沉降:换填材料通常具有较低的压缩性,能有效减少地基沉降。改善排水性能:砂砾和碎石等换填材料具有良好的透水性,能改善地基的排水性能,减少地基的饱和度。施工简单:换填置换法相对其他加固方法施工工艺简单,设备要求较低,易于操作。⑦缺点:成本较高,由于需要挖除软土和购置换填材料,施工成本较高。适用范围有限,对于特别深厚的软土层或高地下水位地区,换填置换法的适用性有限,可能需要结合其他方法使用。
4.2水泥搅拌桩
水泥搅拌桩是一种常用的软基础处理方法,广泛应用于各种工程项目中以改良软弱地基。该方法通过将水泥等固化剂注入地下,并与土体进行深度搅拌,使土体固化,形成具有较高强度和稳定性的复合地基。灰土搅拌桩、旋喷桩、CFG桩处理方法与其类似。
水泥搅拌桩的做法及优缺点:①水泥搅拌桩的基本原理是利用专用设备将水泥浆或水泥粉注入软弱土体中,通过机械搅拌将水泥与土体充分混合,使其发生一系列物理和化学反应,形成水泥土桩。水泥土桩具有显著的强度和稳定性,可以有效提高地基承载力和减少沉降。②水泥搅拌桩的施工步骤,首先是定位和钻孔,在设计的位置使用搅拌设备钻孔,达到设计深度;然后是通过搅拌设备将水泥浆或水泥粉注入土中,并用机械设备对水泥和土体进行深度搅拌,确保水泥与土体充分混合;接着是固化,混合后的水泥土体经过一段时间的固化,形成具有高强度和稳定性的水泥土桩。③水泥搅拌桩的优点:水泥搅拌桩显著提高地基的承载能力,适用于各种重型结构;通过改良软弱土体,减少建筑物的沉降和不均匀沉降;适用于各种复杂地质条件,可以在狭小场地内施工,施工灵活;施工过程中噪音和振动较小,对周围环境影响较小。④缺点:对土壤特性有一定的要求,水泥搅拌桩适用于各种软弱土体,特别是在软黏土、淤泥和淤泥质土、填土及泥炭土等高含水量、低强度、高压缩性的土壤中效果最佳。这些土壤在天然状态下承载力低、稳定性差,通过水泥搅拌桩处理可以显著提升其工程性能。然而,对于颗粒较大、搅拌不易均匀的土壤类型,如砾石和卵石土,以及容易液化的饱和松砂土,水泥搅拌桩的效果较差,需要根据具体工程情况选择适宜的地基处理方法。
4.3 排水固结法
排水固结法是一种常用的软土基础处理方法,主要通过排水加速软土中的水分排出,促进土体固结,提高其强度和稳定性。以下是排水固结法的详细介绍:
排水固结构法的做法及优缺点:①原理,排水固结法利用排水系统将软土中的孔隙水排出,从而加速软土的固结过程。软土中的水分排出后,土体体积减小,密度增加,承载力提高。②方法分类,排水固结法主要包括以下几种方法:垂直排水板法、水平排水管法、真空预压法。③工艺步骤:地质勘察、布置排水系统、施工准备、预压加载、监测固结效果、地基验收等。④优点:有效加速软土固结,提高地基承载力;适用范围广,适应各种复杂地质条件;工艺成熟,施工方法灵活。⑤缺点:施工过程需要严格监测和控制,确保排水系统正常运行。某些方法如真空预压需较高的初期投资。
综上,市政道路工程建设过程中,软弱土路基施工处理属于其中重要的环节,实施过程中需要结合地方软弱土基的特性,因地制宜选择处理方法,提高软土路基的稳定性与安全性,保障市政道路工程质量。
参考文献
[1] 王正军.CFG桩在道路工程施工中的应用[J]. 西部探矿工程,2005(06):46-48.
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