換填氣泡混合輕質(zhì)土在公路工程軟基沉降處理中應(yīng)用

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1、換填氣泡混合輕質(zhì)土在公路工程軟基沉降處理中應(yīng)用【摘要】我省沿海地區(qū)軟地基較多，大多存在著地基承載力不足、沉降差大等問題，在這種軟基上修建公路，軟基的沉降處理是必須解決好的難題。本文以某公路工程為例，對軟基沉降的常見處理方法進行了比較，最后介紹了換填起泡混合輕質(zhì)土在軟基沉降處理中的應(yīng)用和施工工藝，取得了令人滿意的效果，為類似工程的應(yīng)用提供施工經(jīng)驗?！娟P(guān)鍵詞】軟基；沉降處理；換填起泡混合輕質(zhì)土；沉降量軟土是指天然含水量大、壓縮性高、承載力低和強度低的一種軟塑性到流塑性狀態(tài)的粘性土。這種土質(zhì)在我省沿海地區(qū)廣泛分布著，這樣就導(dǎo)致路基的承載力和穩(wěn)定性不能滿足工程的要求

2、，因此，在此種路基上修建公路無疑是一個巨大的難題。1工程概況某公路工程HK0+245?HKO+277.5L1合同段表層為2.9m厚亞粘土硬殼層，其下為厚約11.3m的淤泥質(zhì)亞粘土軟弱層,再下為亞粘土層。原設(shè)計采用水泥漿液攪拌樁處理，處理深度15m,間距1.4m,預(yù)壓填土髙度3.23m。該段沉降板觀測數(shù)據(jù)表明，達到恒載后，沉降速率一直沒有趨于穩(wěn)定，2008年5月份沉降速率為8mm/月，6月份沉降速率為7mm/月,當(dāng)時預(yù)測7月份沉降速率為6.7mm/月，8月份沉降速率為6.1mm/月oK9+740?K9+810L3合同段表層為2.2m厚亞粘土硬殼層,其下為厚約2

3、2.55m的淤泥質(zhì)亞粘土軟弱層，再下為亞粘土層。原設(shè)計采用塑料排水板處理，板長25m,間距1.3m,平面上梅花形布置。根據(jù)實測資料，該路段目前實際超載高度為1.18m,實測累計沉降量為2746mm,已經(jīng)超出設(shè)計預(yù)期理論沉降量269mm,2008年5月沉降速率為30mm/月，6月沉降速率為26mm/月，當(dāng)時預(yù)測7月沉降速率為22.4mm/月，8月份沉降速率為19.0mm/月，9月份沉降速率為17.3mm/月。2軟土路基沉降處理方法對預(yù)測的2008年8月底不能滿足卸載標準的路段，當(dāng)時已無超載預(yù)壓時間，而設(shè)置路基超填高度又難以解決根本問題，其只能作為輔助方案考慮，

4、故提出了預(yù)應(yīng)力管樁、高壓旋噴樁2種增強地基和采用粉煤灰、EPS(泡沫塑料)塊體、EPS顆粒混合土和氣泡混合輕質(zhì)土(FCB)4種輕質(zhì)填料減輕永久荷載共6種方法進行比選。3方案比選對上述6種方案進行了技術(shù)、經(jīng)濟比較，見表1。由表1可知，增強地基法中，補打預(yù)應(yīng)力管樁是最優(yōu)方案；減小永久荷載法中，換填FCB輕質(zhì)土是最優(yōu)方案。就造價而言，樁長小于16m時，補打預(yù)應(yīng)力管樁的造價小于換填FCB輕質(zhì)土；樁長大于16m時，補打預(yù)應(yīng)力管樁的造價大于換填FCB輕質(zhì)土。從工期考慮，補打預(yù)應(yīng)力管樁需要全斷面開挖，打設(shè)管樁并現(xiàn)澆樁帽后，再回填壓實路基；而換填FCB輕質(zhì)土開挖量少，換填料

5、采用現(xiàn)澆法，無需壓實，工作面要求小，工期相對較短。處理效果上，盡管補打預(yù)應(yīng)力管樁法在確保樁端進入持力層約lm后，復(fù)合地基壓縮量很小，但由于墊層的設(shè)置以及路堤自身的密實變形，還是會產(chǎn)生一定的沉降量（很難計算），因此處理效果不易保證，且工程實例少；換填FCB輕質(zhì)土法通過大量減少永久荷載，根據(jù)超載預(yù)壓原理，效果比較容易得到保證。此外，考慮橋臺臺背施工對橋臺穩(wěn)定性的影響以及臺后填料的壓實度，橋頭路段和構(gòu)造物兩側(cè)路段均不宜采用補打預(yù)應(yīng)力管樁方案。因此經(jīng)綜合比較，確定采用換填FCB輕質(zhì)土方法。4實體工程軟土路基沉降處理FCB輕質(zhì)土制作流程見圖1。由固結(jié)度概念可知，t時刻

6、土層的平均固結(jié)度為此時土層各點土骨架承擔(dān)的有效應(yīng)力圖面積與起始超孔隙水壓力（或附加應(yīng)力）圖面積之比：=（有效應(yīng)力圖面積）/（起始超孔隙水壓力圖面積）。根據(jù)有效應(yīng)力原理，土的變形只取決于有效應(yīng)力。因此,對一維豎向滲流固結(jié)，土層的平均固結(jié)度又可定義為：式中，Set為地基t時刻的固結(jié)沉降量；Sc為地基最終固結(jié)沉降量。根據(jù)超載預(yù)壓原理，假設(shè)換填氣泡混合輕質(zhì)土后路基的永久荷載（附加應(yīng)力）為，則在此荷載下路基的最終沉降為,如果令Set二，此時有=1,即土體完全固結(jié)。因此，只要使二（為當(dāng)前的有效應(yīng)力），理論上土層的沉降全部完成，徹底消除了工后沉降。橋梁和道路過渡段處理方案

7、見圖2O縱斷面臺階寬8?10m,高度根據(jù)換填厚度確定，為0.6?1.2m,最后一級臺階厚度應(yīng)大于1.0mo在輕質(zhì)土與橋臺交接處設(shè)厚3cm的泡沫板變形縫，橫斷面臺階隨該處縱斷面的深度變化，并逐步過渡到矩形。一般換填路基段處理方案見圖3,換填橫斷面也為臺階型，中間厚度最大，兩端厚度最小。在氣泡混合輕質(zhì)土頂層用底基層材料對縱、橫坡度進行調(diào)整，見圖4。換填氣泡混合輕質(zhì)土具體施工方法如下。1）施工前做好基底防排水工作，在坑槽最低處開挖寬度小于lm的泄水口，以避免坑槽內(nèi)積水。2）嚴格控制開挖斷面底標高，確?；讐簩嵍冗_到規(guī)定要求；填筑施工時，橫向施工縫間距為0.Im,氣

8、泡混合輕質(zhì)土頂面0.3m下布置1層網(wǎng)孔為5cmX5c