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高速公路工程软土路基施工技术相关分析

发布日期:2019-07-11 编辑:人事行政部 点击:

软土在我国分布范围非常广, 可以说是当前我国高速公路常见的一种路基, 软土路基的处置方法和高速公路路基整体质量及使用寿命有着非常紧密的联系.高速公路对于建设质量有着非常高的要求, 作为公路主要基础的路基, 其自身须拥有极高的稳定性, 但软土有其特性, 故如何处理软土, 使路基自身的稳定性得到保证, 提升高速公路当前整体施工质量十分主要.基于此, 针对这一问题进行了详细的分析与总结.

软土路基在设计与施工阶段, 其自身会遇到许多常规的施工问题和状况, 其施工形式已成为当前人们进行研究与分析的主要内容.由于当前软土路基容易变形, 很多区域的路基若施工不到位, 就会产生各种道路病害, 不但浪费物质资源, 还使道路的使用效率降低.为能更好地解决这一问题, 本文针对以下几方面对软土路基的施工技术进行了分析.

1 高速公路软土路基的特性

软土按成分上的差异分类, 其含水量在30%~100%之间, 所以在形态上, 许多软土都表现为流体.软土的孔隙比一般在1~2之间, 使当前土壤自身的压缩与其他土质相比有非常大的强化.尽管软土其本身的孔隙比较大, 可在垂直水平的渗透系数与普通土壤相比而言有所减小.

软土中还有非常多且较为复杂的成分, 如粉土、腐殖生物及细砂等成分都会对软土本身的渗透性和固结程度造成影响, 即使在进行试验时选择压力荷载的方式对其给予促进, 也不能将软土本身的固结效果大幅提升.

软土本身的压缩性质与其中的天然水含量成正比的关系, 其自身还与土壤的形成过程有一定的联系.若压缩能力较高, 就会直接对路基本身的沉降速度造成影响, 使建成公路出现变形, 同时也会产生不稳定的问题.

软土在进行不排水实验过程中, 其抗剪程度会极速减小, 在自身排水的情况下, 其抗剪能力也会不断提高.按照其自身的荷载能力进行判断, 在荷载能力减少到软土自身排水能力时, 就会使土壤自身的抗剪能力持续降低, 因此也会对土壤自身强度产生十分严重的危害.

2 高速公路软土路基的沉降相关的计算分析

2.1 分层合力公式法

公式法是经典土力学的基础上进行引申的, 是假设软土作为直线变形体, 只在一定程度的氛围中产生转变, 同时把压缩后的土壤完成分层, 求出每层应力的数值, 并对变形量进行推断, 最后对沉降量进行分析的过程.

分层法主要是对在计算土壤里的产生应力的路基是均匀材质进行判断, 并且相同性质各向的半无限体.

软土在进行压缩时并未除了垂直方向外的膨胀形式, 计算时从侧面得到路基被压缩之后的技术指标.

最后, 需在土壤打地基的中心点周围对工程可能出现的变形量进行计算.从一维的角度对软土固结理论完成计算, 同时也是通过对土壤不发生侧向变形的这种假设才可完成的, 所以经过分层法计算出来的结果与具体的多种方向出现形变的实际值有一定的差异.

2.2 有限元分析法

有限元分析法主要是把整体路基部分作为一个系统进行详尽的网格划分, 从而构成一种离散式的建筑工程系统, 完成荷载作用以下的任何阶段路基的应力及位移.

路基垂直位移可以说是构成路基沉降的核心因素, 所以这种方式要求对土壤自身的线性弹性与粘塑弹性给予分析, 然后在能够测得的数据里去得到变形对沉降量造成的实际影响.

在现代工程里经常使用的是邓肯长双曲线模型, 因为有限元的形式能获得侧面应力出现的沉降量, 所以这一模型能够从二维乃至三维的角度对实验进行分析.

这一模型能够添加的变量非常多, 不但有软土发杂多变的边界条件、土体荷载出现的应力以及非线性特征, 同时还有土壤环境历史原因, 水和骨架彼此作用出现的耦合效应等.

使用计算机完成数据分析, 并把土壤酌量进行叠加, 即可得出沉降和位移及应力之间的变化与联系, 从而获得计算所需的结论与规律.

3 高速公路软土路基可能产生的危害

3.1 路基沉降

在软土路基对公路产生的全部危害中, 路基沉降是非常严重, 同时也是比较常见的一种道路危害.若施工人员在施工过程中并未选择科学的施工技术, 且在路基处置上并未真正做到位, 就会使软土路基产生变动, 从而对路基自身的稳定性产生影响.软土路基沉降产生的危害无法估量, 如高速公路产生大面积的路基沉降, 不但会对交通安全产生非常大的危害, 同时还会对交通发展起到一定的抑制作用.

3.2 路堤滑坡

在当前高速公路的路堤里, 软土路基可算是其中非常重要的构成部分, 路堤须有较高的强度才能保证公路的整体稳定性.由于软土自身含水量较高的特性, 令路堤自身强度不能获得非常有效且合理的保障, 因此可能会使路堤出现滑坡问题.路堤滑坡不但会对高速公路自身施工产生极大影响, 还会延误工期, 使施工成本不断增加.

4 高速公路软土路基具体的处理方法分析

4.1 挤密技术

挤密法也是当前高速公路软土路基处理过程中常使用一种处理技术, 其工作原理是使用挤密或振动的形式对高速公路软土层的深层土给予处理, 从而使土层密度不断提升.在进行挤密或是完成振动时, 施工人员应持续向土层中回填石灰、砂石及碎石等物质, 从而构成碎石桩、砂桩与石灰桩等, 这些桩体会与桩附近的桩完成合理的配合, 从而形成复合基础.

在桩的作用下, 软土其自身的沉降量也会得到科学的控制, 从而使软土路基自身的承载力得到提升, 还可消除软土自身的湿陷性与液化性.挤密法一般会被使用在杂填土和松软的沙土等软土路处置中.

4.2 垫层换填法

在路基工程区域软土层并不非常厚的情况下, 可把软土属性部分去除, 同时使用强度相对较大的土壤对其进行替换和填充.此形式最为经济的厚度是保持在2~3 m, 若软土厚度过大, 再进行替换就会消耗非常多的工程成本, 会对工程自身的运营效率产生极大影响.

换填法原理是把使用强度较高的土壤去对原本路基区域的软土进行替换, 使其能够提升路基荷载力, 加固方式主要有抛石挤淤与换填垫层及强夯挤淤等.垫层所使用的材质也非常多, 其中主要有砂砾、碎石、干渣与煤灰等, 其中比较常用的是砂砾垫层与抛石挤淤两种.

砂砾垫层主要是把路基的基地与填土部分设置1个合理的排水面, 使其能让路基在填土层完成荷载的过程中在排水孔被排出, 使土壤在自身固结速率得到提升的同时还能使路基自身的使用承载力得到提升, 减少其自身可能会产生的沉降量, 从而真正提高路基稳定性并预防出现局部变形.这种形式比较适合使用于不厚的软土层及雨季需要排水环境的施工过程.

4.3 深层加固法

选择夯实和爆破等挤压土壤的形式能够达到深化土壤密度及抗剪强度的施工效果, 这种针对软土密度给予强化及加固的形式也被叫做深层加固法.

这种方法适用于土壤有超出3 m软土的路基工程中, 按照实际的施工环境, 能进行加固并给予拓展的空间能达到30 m左右.

深层加固法中比较有代表性的一种方式是强夯法.强夯法主要是使软土在强烈的冲击下能被压力与冲击波所影响, 从而构成区域中的土体压缩情况, 冲击点的范围一定深度要构成1个较好的排水区, 使其能让压力排除的水能够快速排除, 使土体在压力下能够快速固结.

通常软土工程经过强夯法后能承担自身4倍的承载力, 压缩性也能减少200%, 甚至被降低到1 000%左右.这种形式的处置条件与工程进行施工的范围比较广泛, 但对于夯实设备的使用强度有着很高的要求, 并且对附近环境会产生较大的影响.在对软土进行处置过程中, 粘土自身过高的情况也并不十分明显.

4.4 排水加固法

排水加固法是软土路基建设过程提升土壤自身的负荷量使内部能够快速排水, 从而使土体的排水效率提高并且加快固结的方式.这种方式适用于软土淤泥和粘土相对较多及饱和充填的土壤中.其主要原理是在进行压力施加过程中使地基沉降速度得到提升, 并且事先完成路基的沉降量与排水效应.

当前使用的排水加固法主要是预压处理法、真空预压法及塑料的排水法等.其中, 预压处置法主要使用不同荷载形式对土壤进行超载预压、欠载预压及等载预压等, 其自身效果非常显着, 工艺也比较简单的特点使预压这种处置方式获得了普遍使用, 但其工期较长且搬运复杂, 通常与排水加固方式共同使用.

袋装砂井法与塑料排水板法的原理基本一致, 也有相对成熟的工艺与设计经验, 其能科学地提升软土路基在垂直方向的上排水能力, 减少横向排水距离, 结合加载预压方式的效果也更好.

适合的土壤情况也非常广泛, 沙袋与塑料排水板都是经过量产的, 因此不管是在质量上或运输上都非常便捷与稳定.塑料排水板与沙袋相比, 还有质量轻, 吸水性较强的优势, 从劳动力及延伸率角度看, 其使用所需消耗的费用也不高, 但从土体抗剪的能力上看, 其并没有与袋装砂共同进行的效果好.

5 结束语

   综上所述, 对软土路基进行适当处置是提升高速公路建设质量与整体稳定性的主要部分之一, 其能预防路基沉降与路堤滑坡等情况对人们出行安全造成危害的情况产生,在高速公路软土基层进行施工的过程中, 施工人员应能用适合的形式对其进行处置, 使其能提升软土路基自身稳定性, 从而合理地提升工程施工质量, 能充分保障人们的出行安全.

 

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关键词:技术

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