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        高速公路工程軟土路基施工技術相關分析

        發布日期:2019-07-11 作者:人事行政部 點擊:

        軟土在我國分布范圍非常廣, 可以說是當前我國高速公路常見的一種路基, 軟土路基的處置方法和高速公路路基整體質量及使用壽命有著非常緊密的聯系.高速公路對于建設質量有著非常高的要求, 作為公路主要基礎的路基, 其自身須擁有極高的穩定性, 但軟土有其特性, 故如何處理軟土, 使路基自身的穩定性得到保證, 提升高速公路當前整體施工質量十分主要.基于此, 針對這一問題進行了詳細的分析與總結.

        軟土路基在設計與施工階段, 其自身會遇到許多常規的施工問題和狀況, 其施工形式已成為當前人們進行研究與分析的主要內容.由于當前軟土路基容易變形, 很多區域的路基若施工不到位, 就會產生各種道路病害, 不但浪費物質資源, 還使道路的使用效率降低.為能更好地解決這一問題, 本文針對以下幾方面對軟土路基的施工技術進行了分析.

        1 高速公路軟土路基的特性

        軟土按成分上的差異分類, 其含水量在30%~100%之間, 所以在形態上, 許多軟土都表現為流體.軟土的孔隙比一般在1~2之間, 使當前土壤自身的壓縮與其他土質相比有非常大的強化.盡管軟土其本身的孔隙比較大, 可在垂直水平的滲透系數與普通土壤相比而言有所減小.

        軟土中還有非常多且較為復雜的成分, 如粉土、腐殖生物及細砂等成分都會對軟土本身的滲透性和固結程度造成影響, 即使在進行試驗時選擇壓力荷載的方式對其給予促進, 也不能將軟土本身的固結效果大幅提升.

        軟土本身的壓縮性質與其中的天然水含量成正比的關系, 其自身還與土壤的形成過程有一定的聯系.若壓縮能力較高, 就會直接對路基本身的沉降速度造成影響, 使建成公路出現變形, 同時也會產生不穩定的問題.

        軟土在進行不排水實驗過程中, 其抗剪程度會極速減小, 在自身排水的情況下, 其抗剪能力也會不斷提高.按照其自身的荷載能力進行判斷, 在荷載能力減少到軟土自身排水能力時, 就會使土壤自身的抗剪能力持續降低, 因此也會對土壤自身強度產生十分嚴重的危害.

        2 高速公路軟土路基的沉降相關的計算分析

        2.1 分層合力公式法

        公式法是經典土力學的基礎上進行引申的, 是假設軟土作為直線變形體, 只在一定程度的氛圍中產生轉變, 同時把壓縮后的土壤完成分層, 求出每層應力的數值, 并對變形量進行推斷, 最后對沉降量進行分析的過程.

        分層法主要是對在計算土壤里的產生應力的路基是均勻材質進行判斷, 并且相同性質各向的半無限體.

        軟土在進行壓縮時并未除了垂直方向外的膨脹形式, 計算時從側面得到路基被壓縮之后的技術指標.

        最后, 需在土壤打地基的中心點周圍對工程可能出現的變形量進行計算.從一維的角度對軟土固結理論完成計算, 同時也是通過對土壤不發生側向變形的這種假設才可完成的, 所以經過分層法計算出來的結果與具體的多種方向出現形變的實際值有一定的差異.

        2.2 有限元分析法

        有限元分析法主要是把整體路基部分作為一個系統進行詳盡的網格劃分, 從而構成一種離散式的建筑工程系統, 完成荷載作用以下的任何階段路基的應力及位移.

        路基垂直位移可以說是構成路基沉降的核心因素, 所以這種方式要求對土壤自身的線性彈性與粘塑彈性給予分析, 然后在能夠測得的數據里去得到變形對沉降量造成的實際影響.

        在現代工程里經常使用的是鄧肯長雙曲線模型, 因為有限元的形式能獲得側面應力出現的沉降量, 所以這一模型能夠從二維乃至三維的角度對實驗進行分析.

        這一模型能夠添加的變量非常多, 不但有軟土發雜多變的邊界條件、土體荷載出現的應力以及非線性特征, 同時還有土壤環境歷史原因, 水和骨架彼此作用出現的耦合效應等.

        使用計算機完成數據分析, 并把土壤酌量進行疊加, 即可得出沉降和位移及應力之間的變化與聯系, 從而獲得計算所需的結論與規律.

        3 高速公路軟土路基可能產生的危害

        3.1 路基沉降

        在軟土路基對公路產生的全部危害中, 路基沉降是非常嚴重, 同時也是比較常見的一種道路危害.若施工人員在施工過程中并未選擇科學的施工技術, 且在路基處置上并未真正做到位, 就會使軟土路基產生變動, 從而對路基自身的穩定性產生影響.軟土路基沉降產生的危害無法估量, 如高速公路產生大面積的路基沉降, 不但會對交通安全產生非常大的危害, 同時還會對交通發展起到一定的抑制作用.

        3.2 路堤滑坡

        在當前高速公路的路堤里, 軟土路基可算是其中非常重要的構成部分, 路堤須有較高的強度才能保證公路的整體穩定性.由于軟土自身含水量較高的特性, 令路堤自身強度不能獲得非常有效且合理的保障, 因此可能會使路堤出現滑坡問題.路堤滑坡不但會對高速公路自身施工產生極大影響, 還會延誤工期, 使施工成本不斷增加.

        4 高速公路軟土路基具體的處理方法分析

        4.1 擠密技術

        擠密法也是當前高速公路軟土路基處理過程中常使用一種處理技術, 其工作原理是使用擠密或振動的形式對高速公路軟土層的深層土給予處理, 從而使土層密度不斷提升.在進行擠密或是完成振動時, 施工人員應持續向土層中回填石灰、砂石及碎石等物質, 從而構成碎石樁、砂樁與石灰樁等, 這些樁體會與樁附近的樁完成合理的配合, 從而形成復合基礎.

        在樁的作用下, 軟土其自身的沉降量也會得到科學的控制, 從而使軟土路基自身的承載力得到提升, 還可消除軟土自身的濕陷性與液化性.擠密法一般會被使用在雜填土和松軟的沙土等軟土路處置中.

        4.2 墊層換填法

        在路基工程區域軟土層并不非常厚的情況下, 可把軟土屬性部分去除, 同時使用強度相對較大的土壤對其進行替換和填充.此形式最為經濟的厚度是保持在2~3 m, 若軟土厚度過大, 再進行替換就會消耗非常多的工程成本, 會對工程自身的運營效率產生極大影響.

        換填法原理是把使用強度較高的土壤去對原本路基區域的軟土進行替換, 使其能夠提升路基荷載力, 加固方式主要有拋石擠淤與換填墊層及強夯擠淤等.墊層所使用的材質也非常多, 其中主要有砂礫、碎石、干渣與煤灰等, 其中比較常用的是砂礫墊層與拋石擠淤兩種.

        砂礫墊層主要是把路基的基地與填土部分設置1個合理的排水面, 使其能讓路基在填土層完成荷載的過程中在排水孔被排出, 使土壤在自身固結速率得到提升的同時還能使路基自身的使用承載力得到提升, 減少其自身可能會產生的沉降量, 從而真正提高路基穩定性并預防出現局部變形.這種形式比較適合使用于不厚的軟土層及雨季需要排水環境的施工過程.

        4.3 深層加固法

        選擇夯實和爆破等擠壓土壤的形式能夠達到深化土壤密度及抗剪強度的施工效果, 這種針對軟土密度給予強化及加固的形式也被叫做深層加固法.

        這種方法適用于土壤有超出3 m軟土的路基工程中, 按照實際的施工環境, 能進行加固并給予拓展的空間能達到30 m左右.

        深層加固法中比較有代表性的一種方式是強夯法.強夯法主要是使軟土在強烈的沖擊下能被壓力與沖擊波所影響, 從而構成區域中的土體壓縮情況, 沖擊點的范圍一定深度要構成1個較好的排水區, 使其能讓壓力排除的水能夠快速排除, 使土體在壓力下能夠快速固結.

        通常軟土工程經過強夯法后能承擔自身4倍的承載力, 壓縮性也能減少200%, 甚至被降低到1 000%左右.這種形式的處置條件與工程進行施工的范圍比較廣泛, 但對于夯實設備的使用強度有著很高的要求, 并且對附近環境會產生較大的影響.在對軟土進行處置過程中, 粘土自身過高的情況也并不十分明顯.

        4.4 排水加固法

        排水加固法是軟土路基建設過程提升土壤自身的負荷量使內部能夠快速排水, 從而使土體的排水效率提高并且加快固結的方式.這種方式適用于軟土淤泥和粘土相對較多及飽和充填的土壤中.其主要原理是在進行壓力施加過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與排水效應.

        當前使用的排水加固法主要是預壓處理法、真空預壓法及塑料的排水法等.其中, 預壓處置法主要使用不同荷載形式對土壤進行超載預壓、欠載預壓及等載預壓等, 其自身效果非常顯著, 工藝也比較簡單的特點使預壓這種處置方式獲得了普遍使用, 但其工期較長且搬運復雜, 通常與排水加固方式共同使用.

        袋裝砂井法與塑料排水板法的原理基本一致, 也有相對成熟的工藝與設計經驗, 其能科學地提升軟土路基在垂直方向的上排水能力, 減少橫向排水距離, 結合加載預壓方式的效果也更好.

        適合的土壤情況也非常廣泛, 沙袋與塑料排水板都是經過量產的, 因此不管是在質量上或運輸上都非常便捷與穩定.塑料排水板與沙袋相比, 還有質量輕, 吸水性較強的優勢, 從勞動力及延伸率角度看, 其使用所需消耗的費用也不高, 但從土體抗剪的能力上看, 其并沒有與袋裝砂共同進行的效果好.

        5 結束語

           綜上所述, 對軟土路基進行適當處置是提升高速公路建設質量與整體穩定性的主要部分之一, 其能預防路基沉降與路堤滑坡等情況對人們出行安全造成危害的情況產生,在高速公路軟土基層進行施工的過程中, 施工人員應能用適合的形式對其進行處置, 使其能提升軟土路基自身穩定性, 從而合理地提升工程施工質量, 能充分保障人們的出行安全.

         

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        關鍵詞:技術

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