淺探高速公路軟基鑒別、處治及檢測方法

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淺探高速公路軟基鑒別、處治及檢測方法

摘要：本文介紹了高速公路軟基土質(zhì)的基本性質(zhì)及鑒別方法，對軟基處治的材料質(zhì)量提出了要求，同時還闡述了軟基處治及檢測方法。

關(guān)鍵詞：高速公路；軟基；鑒別；處治；檢測

　　一、概述［1］
　　軟土主要是由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土。對淤泥的解釋是，在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積并含有機質(zhì)的細粒土，其天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.5；當天然孔隙比小于1.5而大于1.0時稱為淤泥質(zhì)土。對于泥碳的解釋是，喜水植物遺體在缺氧條件下，經(jīng)緩慢分解而形成的泥沼覆蓋層。其特點是持水性大，密度較小。
　　二、軟土的組成和狀態(tài)特征［1］
　　軟土泛指淤泥及淤泥質(zhì)土，是第四紀后期于沿海地區(qū)的濱海相、瀉湖相、三角洲相和溺谷相，內(nèi)陸平原或山區(qū)的湖相和沖擊洪積沼澤相等靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積，并經(jīng)生物化學作用形成的飽和軟粘性土。軟土的組成和狀態(tài)特征是由其生成環(huán)境決定的。由于它形成于上述水流不通暢、飽和缺氧的靜水盆地，這類土主要由粘粒和粉粒等細小顆粒組成。淤泥的粘粒含量較高，一般達30％～60％。粘粒的粘土礦物成分以水云母和蒙德石為主，含大量的有機質(zhì)。有機質(zhì)含量一般達5％～15％，最大達17％～25％。這些粘土礦物和有機質(zhì)顆粒表面帶有大量負電荷，與水分子作用非常強烈，因而在其顆粒外圍形成很厚的結(jié)合水膜，且在沉積過程中由于粒間靜電荷引力和分子引力作用，形成絮狀和蜂窩狀結(jié)構(gòu)。所以，軟土含大量的結(jié)合水，并由于存在一定強度的粒間連結(jié)而具有顯著的結(jié)構(gòu)性。
　　由于軟土的生成環(huán)境及粒度、礦物組成和結(jié)構(gòu)特征，結(jié)構(gòu)性顯著且處于形成初期，呈飽和狀態(tài)，這都使軟土在其自重作用下難于壓密，而且來不及壓密。因此，不僅使之必然具有高孔隙性和高含水量，而且使淤泥一般呈欠壓密狀態(tài)，以致其孔隙比和天然含水量隨埋藏深度很小變化，因而土質(zhì)特別松軟。淤泥質(zhì)土一般則呈稍欠壓密或正常壓密狀態(tài)，其強度有所增大。
　　淤泥和淤泥質(zhì)土一般呈軟塑狀態(tài)，但當其結(jié)構(gòu)一經(jīng)擾動破壞，就會使其強度劇烈降低甚至呈流動狀態(tài)。因此，淤泥和淤泥質(zhì)土的稠度實際上通常處于潛流狀態(tài)。
　　三、軟土的物理力學特性［1］
　　1、高含水量和高孔隙性
　　軟土的天然含水量一般為50％～70％，最大甚至超過200％。液限一般為40％～60％，天然含水量隨液限的增大成正比增加。天然孔隙比在1～2之間，最大達3～4。其飽和度一般大于95％，因而天然含水量與其天然孔隙比呈直線變化關(guān)系。軟土的如此高含水量和高孔隙性特征是決定其壓縮性和抗剪強度的重要因素。
　　2、滲透性弱
　　軟土的滲透系數(shù)一般在i×10-4～i×10-8cm/s之間，而大部分濱海相和三角洲相軟土地區(qū)，由于該土層中夾有數(shù)量不等的薄層或極薄層粉、細砂、粉土等，故在水平方向的滲透性較垂直方向要大得多。
　　由于該類土滲透系數(shù)小、含水量大且飽和狀態(tài)，這不但延緩其土體的固結(jié)過程，而且在加荷初期，常易出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，對地基強度有顯著影響。
　　3、壓縮性高
　　軟土均屬高壓縮性土，其壓縮系數(shù)a0.1～0.2一般為0.7～1.5MPa-1,最大達4.5MPa－1（例如渤海海淤），它隨著土的液限和天然含水量的增大而增高。由于土質(zhì)本身的因素而言，該類土的建筑荷載作用下的變形有如下特征：
　　（1）變形大而不均勻
　　（2）變形穩(wěn)定歷時長
　　4、抗剪強度低
　　軟土的抗剪強度小且與加荷速度及排水固結(jié)條件密切相關(guān)，不排水三軸快剪所得抗剪強度值很小，且與其側(cè)壓力大小無關(guān)。排水條件下的抗剪強度隨固結(jié)程度的增加而增大。
　　5、較顯著的觸變性和蠕變形。
　　四、軟土的鑒別
　　1、建設(shè)部標準《軟土地區(qū)工程地質(zhì)勘查規(guī)范》（JGJ83-91）規(guī)定凡符合以下三項特征即為軟土：
　　（1）外觀以灰色為主的細粒土；
　　（2）天然含水量大于或等于液限；
　　（3）天然孔隙比大于或等于1.01。
　　2、交通部標準《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ017-96）中規(guī)定軟土鑒別見表
　　（1）天然含水量的測定
　　天然含水量是土的基本物理性指標之一，它反映的土的狀態(tài)，含水量的變化將使得土的稠度、飽和程度、結(jié)構(gòu)強度隨之而變化，其測定可采用公路土工試驗規(guī)程規(guī)定試驗方法測定，并將試驗數(shù)據(jù)與35％、液限進行比較。
　　（2）天然孔隙比
　　孔隙比，是土中孔隙體積與土粒體積之比，天然狀態(tài)下土的孔隙比稱之為天然孔隙比，是一個重要的物理性指標，可用來評價天然土層的密實程度。其測定方法可測定土粒比重、土的干密度、土的天然密度、土的含水量等指標通過計算而得。
　　（3）十字板剪切強度［3］
　　十字板剪切試驗是原位測試技術(shù)中一種發(fā)展較早、技術(shù)比較成熟得方法。試驗時將十字板頭插入土中，以規(guī)定的旋轉(zhuǎn)速率對側(cè)頭施加扭力，直到將土剪損，測出十字板旋轉(zhuǎn)時所形成的圓柱體表面處土的抵抗扭矩，從而可算出土對十字板的不排水抗剪強度。
　　五、軟基處理的常用材料質(zhì)量要求［4］
　　1、砂礫料
　　用作墊層的砂礫料應(yīng)具有良好的透水性，不含有機質(zhì)、粘土塊和其它有害物質(zhì)。砂礫的最大粒徑不得大于53mm，含泥量不得大于5％。
　　2、砂及砂袋
　　袋裝砂井所用砂，應(yīng)采用滲水率較高的中、粗砂、大于0.5mm的砂料含量應(yīng)占總重量的50％以上，含泥量應(yīng)小于3％，滲透系數(shù)應(yīng)大于5×10－2mm/s，砂袋采用聚丙烯、聚乙烯、聚酯等編制布制作，應(yīng)具有足夠的抗拉強度，使能夠承受袋內(nèi)砂自重及彎曲所產(chǎn)生的拉力，具有較好的抗老化性能和耐環(huán)境水腐蝕性能，其抗?jié)B系數(shù)應(yīng)不小于所用砂的滲透系數(shù)。
　　3、碎石
　　碎石由巖石和礫石軋制而成，應(yīng)潔凈、干燥，并具有足夠的強度和耐磨耗性，其顆粒形狀應(yīng)具有棱角，不得摻有軟質(zhì)石和其它雜質(zhì)，粒徑宜為20～50mm，含泥量不應(yīng)大于10％。
　　4、土工合成材料
　　土工合成材料的選用應(yīng)符合《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。應(yīng)具有足夠的抗拉強度，對土工織物，還應(yīng)具有較高的刺破強度和握持強度等。土工合成材料試驗項目和試驗方法應(yīng)符合《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》和《公路土工合成試驗規(guī)程》的規(guī)定。
　　5、塑料排水板
　　塑料排水板是由芯體和包圍芯體的合成纖維透水膜構(gòu)成的復合體，應(yīng)具有較好的耐腐蝕性和足夠的柔度，其性能指標應(yīng)符合《塑料排水板施工規(guī)程》的規(guī)定。
　　6、片石
　　拋石擠淤應(yīng)采用不易風化的片石，其尺寸應(yīng)小于300mm。
　　7、水泥
　　水泥各項性能指標應(yīng)符合圖紙要求，嚴禁使用過期、受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的劣質(zhì)水泥。所用水泥指標還應(yīng)符合水泥相應(yīng)標準的規(guī)定。
　　8、石灰
　　石灰應(yīng)符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》表4.2.2所規(guī)定的Ⅲ級以上的要求。按《公路工程無機結(jié)合穩(wěn)定材料試驗

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