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试验检测在软基质量控制中的作用 [复制链接]

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《中国交通建设监理》2015年第6期  张晶


高速公路经常穿越软土地基,软土地基的危害性较大,如果施工过程中处理不当,工作中的细小疏忽往往给工程的质量安全留下隐患。一旦发生问题再进行处理,会造成较大的经济损失和严重的社会影响。通过相关试验检测技术在重庆三环高速公路永川至江津段项目的应用,有效地防止和解决了一些问题的出现,为建设优质高速公路工程打下了坚实基础。


  重庆三环高速公路永川至江津段项目全长58.1k m,地处渝西丘陵区,位于亚热带温湿季风气候区,气候温和、降雨充沛、四季分明。线路沿线丘陵连绵起伏,沟谷较多,海拔200m~570m不等,高差一般在50m~100m。


  全线需要处理的软基部分的工程量超过200万m3,沿线局部路段分布着大小不一、深浅不等的水田、渔塘、湿地,表层多为一定厚度的淤泥。这种土层处于饱和、流塑状态,强度低,对路基的稳定性及整体刚度存在不利影响。考虑到当地多雨、潮湿的气候特点,为了确保路基的稳定性,合理处理软基部分的填筑就显得格外重要。在这方面,试验检测发挥了重要作用。


  取样检测


  针对沿线软基分布情况来看,软土路基段要按《公路工程地质勘察规范》相关要求进行地质勘察,取有代表性土样做土工试验,测含水量、承载力等指标,应用上述各项指标和路基设计填土高度,按《公路路基设计规范》进行验算,确认满足承载力要求后才能进行正常路基施工。


  对于高填方地段和结构物、桥头较近的,按照《公路路基设计规范》要求进行工后沉降控制验算。


  施工方案比选


  软土地基一般指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。软土具有含水量大、抗剪强度低、承载能力低的特点。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。


  对软土地基处置后,为了减轻沉陷,应当进行沉降观测,对效果进行跟踪检测。公路路基施工中的沉降观测通常分为地面沉降观测、深层沉降观测和分层沉降观测等。


  依据设计要求及综合调查分析结果,初步确定施工方案如下:


  1.深度H≤2m的软土路基,根据地质环境分别采用挖除和挖除换填的方法进行处理;当地下常水位低于基底标高时,挖除表层软土后,进行碾压后按照正常路基填筑;当地下常水位高于基底标高时,挖除表层后换填水稳定性较好的填料,换填高出水面30cm?50cm;


  2.2m<H≤4m的软基采用强夯置换、抛石挤淤等处理方式;


  3.H>4m的软基采用强夯置换、碎石桩、水泥搅拌桩及其他复合处理方案。


  处治原则


  对于基岩裸露路段,换填压实30c m厚级配碎石;第四系覆盖层较厚旱田、旱地路段,换填压实80c m厚级配碎石,压实度≥96%;第四系覆盖层较厚水田路段,需换填级配碎石(压实厚80c m)和片石,级配碎石压实度≥96%,位于挖方区的过湿土路段按低填浅挖路基处治。


  当淤泥质土层深度H≤2m,采用挖除并换填合格填料处理,填料为砾石或挖方中渗水性良好的碎石土或石料,对基底进行加固。石料浸水抗压强度大于20MPa,砾石强度不低于四级。石料最大料径不超过压实层厚度的2/3,换填区顶部设置隔离土工布。


  当软基较深(H=2.0m~4.0m)采用抛石挤淤处理时,用重型压路机分层将片石压入软基中,并反复碾压直到地基稳定,再在片石层上铺满碎石和砂各10c m厚以及土工格栅,并经碾压后方可填筑路堤。通过在填土中增加多层土工格栅,提高了土的整体强度。同时,格栅对土体起到嵌锁作用,增加土体抗剪能力,约束土体侧向位移,承受土体变形,增加了高路堤的稳定。


  当软基深度H>4m时,该项目采取挤密碎石桩法处理。该法适用于非饱和黏性土、湿陷性黄土、疏松的砂性土。加固原理是利用成孔过程中沉管对土的横向挤密及振密作用,使土体向桩周围挤压并挤密,同时填入并夯实碎石,形成碎石桩,使桩与土形成复合地基。


  材料要求


  如果路堤软基处理大多处于常水位以下,宜用水稳定好、塑性指数不大于6且压缩性小、不易风化的透水性材料进行填筑,主要采用换填碎石进行处理。一般采用挖方中的石料作为回填料,石料粒径不大于20cm,且质地坚硬、不易风化。风化碎石的强度不小于20M P a,并具有较低的水敏性,开挖时与土方混合后作为碎石土使用,粒径大于2cm的颗粒不小于全部重量的50%。碎石桩所采用的碎石应按批次进行检验,粒径在20mm?50mm之间,且含泥量不大于5%,通过试验检测选取指标符合要求的材料进行填筑施工。


  质量控制要点


  1.路基换填前检查基底层几何尺寸,挖除换填厚度。若施工中发现设计换填底以下仍存在软弱土层或人工弃填土时,应全部清除至硬底。


  2.填料的含水量应严格在最优含水量-2%~+2%范围内,否则,必须进行洒水或晾晒。


  3.边角地带及缺陷处人工修整。在边角地带,采用人工摊铺,手扶振动冲击夯压实。厚度、标高、平整度,在终压成型前及时修整。


  4.抛石挤淤适用于池塘、沼泽或河流等积水洼地,长年积水且不容易抽干,表面无硬壳,软土液限指数大,片石能沉至下卧层的情况。


  5.在平整的下承层上按设计要求铺设、固定土工合成材料时,应按照设计要求张拉、无褶皱、紧贴下承层,锚固端施工应符合设计要求。


  6.检验。①换填所用的填料种类、质量、使用范围应符合设计要求。②换填深度和范围应符合设计要求。③换填地基的压实标准应符合设计要求。路堤高度小于基床厚度的低路堤,设计换填时,换填后的地基压实质量应符合《公路工程质量检验评定标准》的规定。④换填地基顶面应有横向排水坡,其高程和中线至边缘距离、宽度、横坡、平整度允许偏差及检验标准,应符合《公路工程质量检验评定标准》的规定。⑤碎石桩间距、桩径、垂直度、允许偏差及检验方法应符合《公路工程质量检验评定标准》规定。


  试桩结束7天后,采用重型动力触探法检验碎石桩密实度,自桩顶以下2m开始计数,要求N63.5≥7击。碎石桩加固地基28天后,进行单桩复合地基承载力检测,设计要求150K P a。按照设计要求,布设地面沉降观测点,每天进行沉降观测,掌握地基变化情况。


  7.按照重庆市标准化建设要求及重庆市公路水运工程强制性要求,做好质量、安全、环保等方面的保证措施,做到科学施工、文明施工。


  软土路基处理的原则与建议


  1.软基处理必须到底,不留后患;


  2.挖方地段需设置盲沟;


  3.强夯置换需适当夯宽,且一夯到底;强夯置换采用山碴料或碎石,抛石挤淤选用水稳定性好的山碴料填筑;


  4.挡墙基础需稳固,不得建在抛石挤淤处理软基上;


  5.斜坡上的软基需按设计或规范挖台阶处理;


  6.基底经软基处理后的高边坡坡顶和坡脚、路基与桥梁交界处,需做沉降、滑移观测。

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