復雜路基加固處理技術(shù)與案例分析應用

摘 要：近年來，隨著道路修建工程的增多，人們在極力尋找既節(jié)能環(huán)保、又安全可靠的道路修筑方法。土壤固化劑的使用是路基加固處理技術(shù)領(lǐng)域的一大創(chuàng)新。其中石灰固化土的運用非常廣泛，石灰固化是指以石灰為主要固化材料的一種新型固化處理方法。具體是將石灰、添加劑、廢物與水混合起來，因為石灰和活性硅酸鹽料與水反應能夠形成堅硬的物質(zhì)，從而實現(xiàn)了包容廢物的目的。本文以具體的案例為研究對象，在對其工程概況及工程技術(shù)詳細分析的基礎(chǔ)上，對在復雜路基加固處理中采用的石灰固化土與水泥石灰固化土的方法進行探討，在揭露其效果的同時也提出了一些問題。

關(guān)鍵詞： 石灰；水泥固化土；路基；加固處理

中圖分類號：U213.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）12-0250-02

引言

近年來，國內(nèi)的道路改造工程逐漸增加，一些問題也隨之出現(xiàn)。傳統(tǒng)上都會采用砂礫、石灰、水泥等材料進行道路修建與改造，并且施工過程大多都使用現(xiàn)場攪拌法。不僅出現(xiàn)了修筑材料污染環(huán)境的情況，也使得施工現(xiàn)場的安全系數(shù)大大下降，因此選擇無污染、無破壞的修筑道路材料至關(guān)重要。土壤固化劑在這種背景下誕生，其特點是易于膠結(jié)土壤中土壤顆粒表面，易于生成膠凝物質(zhì)。目前，在道路路基的施工中，采用了多種地基處理技術(shù)如采用水泥石灰固化土對道路路基進行綜合性加固處理，不僅達到了節(jié)約工程投資的目的，還減少了環(huán)境的污染，符合環(huán)保要求。但是其中還應注意的是固化土容易受到酸性物質(zhì)的侵蝕，因此在具體施工中要注意防治酸性物質(zhì)。本文根據(jù)自己的經(jīng)驗和體會，結(jié)合具體的案例，對石灰固化土與水泥石灰固化土在復雜路基加固處理方面的技術(shù)進行詳細的分析，希望能夠為同行提供些許參考。

1 地基加固處理技術(shù)及常用方法

根據(jù)土壤的特點與性質(zhì)及道路建設(shè)所要處理的目的，地基加固處理技術(shù)才發(fā)展起來。同時在多年的實踐和研究中，國內(nèi)外對地基加固處理技術(shù)也形成系統(tǒng)的理論及方法。與之相適應的應用材料、設(shè)備技術(shù)及方式方法也在很大程度上得到了發(fā)證。所以，目前在對復雜路基加固處理技術(shù)中還是能夠找到理論支撐與技術(shù)指導的。為了能夠更好地運用石灰固化土與水泥石灰固化土的加固處理技術(shù)首先還是要對地基加固技術(shù)有所理解。

1.1 地基加固處理技術(shù)的概念

在地基處理過程中主要涉及3個方面：土的置換、土質(zhì)的改良、土的補強。其中土的置換是指采用良質(zhì)土，像砂墊層之類的土層來代替軟土層；土質(zhì)的改良是指利用力學、化學及電學等方法來改變地基土的密度使之增加；土的補強是指采用繩網(wǎng)、薄膜、板樁等設(shè)備將地基土固定住，或是將抗拉強度較高的補強材料放置在土中，讓其變成復合型的地基，使得地基的剪切特點加強較之前有所強化和改善。這3個方面是地基加固處理中最重要的部分。

1.2 地基加固處理的常見方法

按照地基加固處理的特點可以將相應的處理方法分為碾壓及夯實法、排水固結(jié)處理法、換土墊層法、振密擠密法、置換與拌入法、土的加筋補強法等。

1.2.1 碾壓及夯實法

是指借助重錘進行機械的碾壓，達到動力固結(jié)的作用。重錘夯實其實是采用壓實原理。利用外力進行碾壓夯實，將表層地基土壓實。在夯實的過程中由于受到極大的外力，會在地基中產(chǎn)生強烈的沖擊波與動應力，逼迫土動力變得穩(wěn)固與密室。由于碾壓及夯實法借助強大的外力作用，因此及其不適合飽和黏性土，比較適合低飽和度的粘性土，例如粉土、碎石土及砂土等。

1.2.2 排水固結(jié)處理方法

采用的形式有多種，如塑料排水帶預壓方式、降水預壓方式、天然地基預壓方式及砂井、真空預壓等。排水固結(jié)處理法的處理過程是在地基中設(shè)置一個豎向排水體來加快地基的固結(jié)速度與其強度的增長速度，有利于保證地基的穩(wěn)定性。另外對沉降發(fā)展的推動作用，能夠提前完成基礎(chǔ)沉降工作。排水固結(jié)處理法比較適合飽和軟弱土層，不適合滲透性較低的泥炭土。因此具體操作時要注意這點。

1.2.3 換土墊層法

是指采用替換圖墊層的方法，這里替換的土墊層主要有素土墊層、礦渣墊層、砂石墊層、灰土墊層等。通常狀態(tài)下，均采用強度較高的墊層材料如砂石、灰土、屬土及礦渣等來進行地基表層軟弱土的替換。該種替換方法能夠起到擴散應力、增強持力層承載力的作用，從而降低沉降量。一般情況下，換土墊層法只適合于暗溝、暗塘等軟弱土的淺層處理。

1.2.4 振密擠密法

常見處理方式有爆破擠密、灰土擠密樁、振沖擠密、石灰樁等。該法的運行原理是采取特定的方式來產(chǎn)生震動或擠密的效果，進而使土體的孔隙發(fā)生變化，即強度增加、孔隙減少。此外，在必要時還有在震動擠密的過程中利用灰土、素土、回填砂等來與地基形成復合型地基，這樣可以增加地基的承載力、降低沉降量。振密擠密法適合的土質(zhì)是松砂、粉土、雜填土及濕陷性黃土

1.2.5 置換與拌入法

既有深層攪拌、振沖置換也有高壓噴射注漿，石灰樁。該法需采取特殊的手段用砂、碎石代替軟弱土地基中的一些軟弱土，也可以采取摻入石灰。水泥或砂漿等物質(zhì)來形成加固體，和沒有被處理的土形成復合型地基，這樣也能夠達到增強地基承載力，降低沉降量的作用。置換與拌入法在運用時要注意不適合不排水剪切強度Cu<20kPa的情況，主要適合的土壤有沖填土、粉砂、細砂及黏性土。

1.2.6 土的加筋補強法

在操作中多采取加筋土、錨固、土工聚合物加筋、樹根樁等方式。其實就是指在地基或土體中放入一定量強度較大的加筋材料如鋼片或土工聚合物。目的是為了能夠增強土體的承受抗拉力能力，避免斷裂情況的發(fā)生，以保持地基的整體性。另外，土的加筋補強法在一定程度上能夠使得地基土體的應力場與應變場發(fā)生改變，同樣是為了增強地基的承載力。該種方法適合的土質(zhì)是軟弱土地基、填土與陡坡填土、砂土等等。

2 工程簡介

光復西路（真光路至貿(mào)易學校）新建住宅市政配套工程地處普陀區(qū)長征社區(qū)，為普陀區(qū)西南部上糧二庫住宅地塊內(nèi)的一條市政配套道路，工程范圍內(nèi)無現(xiàn)狀道路，西起貿(mào)易學校，東至規(guī)劃真光路，道路全長416.3m，道路規(guī)劃紅線寬度20m，符合城市支路標準。

3 工程特殊性施工管理

市政配套道路的建設(shè)關(guān)系到整個市區(qū)的形象構(gòu)建，因此保證光復西路新建住宅市政配套工程的市政配套道路穩(wěn)定和堅固非常重要。根據(jù)該工程道路建設(shè)的特殊性，布署相應施工管理措施。

要在滿足城市整體規(guī)劃的大前提下，對該市政配套工程道路進行設(shè)計與修建，進而使推動城市的運轉(zhuǎn)效率，為市民提供高效、便捷、安全的交通條件；要將道路的無障礙設(shè)計考慮到道路修建工程中去，為行動不便的市民提供安全的交通環(huán)境；本工程住宅區(qū)內(nèi)，因此路基設(shè)計要堅持環(huán)保理念，為市民提供良好、健康、綠色的生活環(huán)境；依據(jù)市政道路建設(shè)要求，本工程路基主要采用填方的方式，工程建筑需要大量的修路材料，這些材料的運輸、加工和占用不能造成嚴重的環(huán)境污染且也不能造成浪費；根據(jù)本地區(qū)的地址資料可知，修剪地點的土層多為粉質(zhì)粘土。粉質(zhì)粘土的特點是含有大量的粉土顆粒，在干燥的環(huán)境下，容易破碎，遇水易變?yōu)榱髻|(zhì)狀態(tài)。本區(qū)在冬季或多雨季節(jié)會發(fā)生凍脹和翻漿的情況。因此修建時要采取合理措施避免此類情況的發(fā)生。

4 工程施工方案

4.1 工程施工技術(shù)要點

根據(jù)工程施工設(shè)計注意要點與市政道路建設(shè)要求，同時根據(jù)現(xiàn)場的具體情況，本工程采用水泥石灰固化土路基技術(shù)方案。

一般路段30cm上路床采用6%石灰土處理。與千陽路交叉口范圍因為原港池填埋路段，根據(jù)港池回填施工單位的回填方案及勘察單位的壓實實驗結(jié)果，填料壓實情況良好，可不進行翻挖換填，予以利用。但為了保證土基工程質(zhì)量，除了在上路床30cm采用6%石灰土處理外，下路床上部30cm采用4%石灰土處理，以達到規(guī)范要求的壓實度標準。（雙層固化土技術(shù)指標見表1）

無暗浜處理：根據(jù)地質(zhì)勘查報告，樁號K0+180～K0+260處在暗浜位置，層底標高為2.36～1.45m，層頂標高為3.25～2.97m，層厚為0.8～1.6m。因埋深較淺，對路基穩(wěn)定性造成一定影響，考慮采用二灰換填。處理時應先將淤泥全部清除，在浜塘底原狀土上先鋪一層30cm厚的符合要求的礫石砂作為隔離層，攤鋪整平，用推土機碾壓或夯實。邊坡應挖成階梯形，然后用二灰分層攤鋪和壓實，每填實一級階梯，階梯以外路基范圍需滿鋪一層土工布，范圍至路基外側(cè)縱向反包1m范圍，鋪設(shè)完畢后的土工布應順直、平整無皺褶。

4.2 工程效果分析

由施工處理效果圖1可知，整個路基結(jié)構(gòu)是呈自上到下的強度遞減趨勢，這在很大程度上遵循了應力傳遞規(guī)律。在上路床30cm采用6%石灰土處理，下路床上部30cm采用4%石灰土處理，這個施工過程是符合規(guī)定的壓實度標準的。同時兩部分的石灰土處理保證了土基工程的整體質(zhì)量。在就暗浜埋深較淺的情況下，采用了二灰換填的方法。即前面所講的換土墊層法。該種替換方法能夠起到擴散應力、增強持力層承載力的作用，從而降低沉降量。

在浜塘底原狀土上先鋪一層30cm厚的符合要求的礫石砂作為隔離層，攤鋪整平，用推土機碾壓或夯實，采取的是碾壓及夯實法，達到動力固結(jié)的作用。整個鋪設(shè)工作結(jié)束后土工布順直平整沒有褶皺說明水泥石灰固化土在路基加固上具有明顯的效果。

石灰固化土與水泥石灰固化土的路基加固處理技術(shù)除了上述技術(shù)效果外，還具有經(jīng)濟與社會兩方面的效果。石灰與水泥固化土代替了過去采用的砂礫、二灰碎石等材料，不僅減少了很大的費用而且還減少了砂礫等材料的運輸成本。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，石灰水泥固化土與砂礫、二灰碎石等材料相比在成本上降低了近一半，帶來了很大的經(jīng)濟效益。除此之外，與傳統(tǒng)筑路材料相比，固化土能夠減少對環(huán)境的破壞，同時也減少了傳統(tǒng)膠結(jié)材料的使用量，起到了資源節(jié)約和生態(tài)保護的作用。另外由于固化土的施工操作比較簡單方便，因此也在一定程度上減少了勞力成本的投入。固化土帶來的社會效益非常顯著。

5 結(jié)語

水泥石灰固化土具有一定的強度和耐水性，并且制作簡單方便，目前已被廣泛地運用在建筑物的基礎(chǔ)、地面的墊層及道路的路面基層工程上。并且本文中的施工處理案例也證明了水泥石灰固化在路基加固處理上的技術(shù)、經(jīng)濟與社會效果。其不僅符合當代社會的節(jié)約型經(jīng)濟要求也同時滿足了環(huán)境友好型社會的要求。其中值得注意的是：固化土容易受到酸性物質(zhì)的侵蝕，因此在具體施工中要注意防治酸性物質(zhì)。最后，我們應對該項技術(shù)不斷運用的基礎(chǔ)上進行改革創(chuàng)新，這樣才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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