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排水砂墊層主要是在地基的地表鋪一層砂石,這樣做可以將土層中的水分進(jìn)行很好的控制,不會(huì)使水量發(fā)生重大變化,保證土層的良好排水,影響土質(zhì)結(jié)構(gòu),同時(shí)鋪設(shè)一層砂石可以增加軟土層的承載力。在鋪設(shè)砂石層時(shí),砂石層的厚度以0.6~1.0m為宜,在進(jìn)行軟土地基的排水改造的同時(shí)還要進(jìn)行地基兩側(cè)的排水系統(tǒng)的修建,保證良好的外部排水中間,在軟土地基的土壤顆粒和置入材料產(chǎn)生摩擦力,將整個(gè)的軟土層和抗拉力材料形成一個(gè)整體,增加整個(gè)軟化土層的穩(wěn)定性。例如:在福建省的圍墾工程中間,就是采用的朔料排水板,加強(qiáng)土層中水分的排除,將剩下的土壤固結(jié)成可以承受高強(qiáng)度的土層,同時(shí)還在其中放置土工織物,將整個(gè)拉力均勻的分布在基地中,這樣可以使得基地均勻承受力,同時(shí)增加軟土地基的穩(wěn)定性。
1.2預(yù)壓砂井法
預(yù)壓砂井法是利用壓力系統(tǒng)和排水系統(tǒng)的相互結(jié)合,在軟土地基中,將空隙中的水分排除來(lái),同時(shí)將剩下的土壤進(jìn)行加壓,增加土層的承壓能力。在這種兩種方法相結(jié)合的系統(tǒng)中,常用的排水系統(tǒng)是水平的排水墊層或者利用排水溝將水排除,還采用豎直方向的排水砂井和排水板;在加壓系統(tǒng)中,常用的方法是推載預(yù)壓、真空預(yù)壓和降低低下水位等等。當(dāng)在清除加固范圍內(nèi)的植被和土壤后將上面鋪上砂層,再插入垂直的排水板,在砂層中放置橫向的排水管,最后在砂墊層封膜,將膜內(nèi)的空氣抽出,這種方法我們稱為真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法。但是這種方法的作用范圍有限,適用于工期較寬泛的工程。
1.3旋噴法
旋噴法是將帶有噴嘴的機(jī)械作用到預(yù)訂的土層深度后,從噴嘴中噴射出水泥,通過(guò)高速的旋轉(zhuǎn)將土壤和水泥混合到一起,最后整個(gè)固結(jié)硬化成樁,這樣的方法可以將整個(gè)的地基變成土壤和水泥混合硬化而成的樁,最后可以達(dá)到提高地基承載力的效果。這種方法對(duì)于有機(jī)質(zhì)含量較多的土層作用很小,在塘泥等土層中要慎用。
1.2換土法
換土法是軟土地基處理技術(shù)中比較常用的一種方法,這種方法簡(jiǎn)單有效,在實(shí)施過(guò)程中,通過(guò)對(duì)軟土本質(zhì)的改變,改變土質(zhì)特性,達(dá)到水利地基建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。例如:在水利施工中遇到軟土地基問(wèn)題,可以用水泥、灰土等替換軟土,使土壤的承載力達(dá)到水利施工的標(biāo)準(zhǔn)。換土法可以直接的有效的提高土壤的承載力,但是這種簡(jiǎn)單直接的方法卻很容易收到地理位置的制約,影響這種方法的使用,在比較偏遠(yuǎn)的位置,交通運(yùn)輸不便的情況下,這種方法就會(huì)加大工程的成本,因此,在采用換土法的同時(shí),也要充分考慮到當(dāng)?shù)氐膶?shí)際,在交通便利的情況下采用這種方法。
1.5排水固結(jié)法
排水固結(jié)法是采用排水板將土壤中間的水分排出,然后提高土壤的穩(wěn)定性,增加土壤的承載力。
1.6振動(dòng)水沖法
振動(dòng)水沖法是將軟土地基打孔,然后將水泥等原料填充到其中,在采用分層夯實(shí)的方法,加固地基,一般在采用這種方法之前不要利用排水系統(tǒng)進(jìn)行排水。
1.7硅化加固法
硅化加固法是將氯化鈣和氧化鈉等溶液通過(guò)兩側(cè)有洞的管注入到地基中間,通過(guò)這些化學(xué)溶液融入到土壤中間,在和土壤產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),在土壤之間生成一種膠狀物,將土壤凝結(jié)在一起,從而增加土壤的承載力。在使用這一技術(shù)的過(guò)程中間,采用電化的方式可以加大硅化的范圍,這種方法叫電動(dòng)硅化法。
1.8人工材料加筋法
人工材料加筋法是采用人工合成材料覆蓋在地基表層,這一工作要在工程施工之前完成,這樣做主要是為了將整個(gè)建筑物的重量均勻的分布在地基的各個(gè)地方,不會(huì)出現(xiàn)某些地方承載的壓力大,有的地方承載的壓力小的情況,另外,這種方法可以有效的增加建筑物和地基之間的摩擦力,防止建筑物出現(xiàn)傾斜的現(xiàn)象。
1.9樁基法
基法在面對(duì)含水量大,軟土地基層后等水利工程的建設(shè)中間使用的較多,將鋼筋混凝土樁置入到軟土地基中,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的砂石樁。
1.1承載能力差因?yàn)檐浲粱暮枯^大,因此土體的壓縮量增加,在承受較大載荷的時(shí)候就容易被壓縮,形成大規(guī)模的沉降,外界壓力容易導(dǎo)致地基的整體性破壞。這也是軟土基最突出的特點(diǎn)。
1.2沉降量大軟土地基所含有的天然水量大,其松散程度也就隨之增加,施工中因?yàn)閴毫κ蜁?huì)導(dǎo)致沉降,如果處理不當(dāng)出現(xiàn)的沉降呈現(xiàn)不規(guī)則的情況,就會(huì)導(dǎo)致后續(xù)施工的困難,嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)傾斜甚至塌方,尤其對(duì)橋梁施工的影響最大。
1.3壓縮性大軟土的特征是孔隙大,呈現(xiàn)松散的狀態(tài),其可以被大范圍的壓縮,如果在市政施工中不能進(jìn)行妥善處理,其在后續(xù)施工中容易出現(xiàn)基坑邊坡失穩(wěn)、邊坡錯(cuò)位、路基塌方等情況,導(dǎo)致施工的安全性降低,也會(huì)影響周邊建筑的穩(wěn)定。
2市政路橋施工中出現(xiàn)軟土地基的基本思路
2.1因地制宜各個(gè)地區(qū)的土質(zhì)特征不同其選擇的處理技術(shù)也就存在差異,因此在市政路橋施工中應(yīng)對(duì)軟土地基的具體情況進(jìn)行考察,如粘性土可以采用壓實(shí)技術(shù)為主,在施工中盡量減少對(duì)地基的擾動(dòng),以此保證整體性;砂性土質(zhì)則可以利用擠壓技術(shù)為主,進(jìn)行壓實(shí),包括砂樁或者震動(dòng)壓實(shí)等,改善地基的流動(dòng)性,這樣的選擇主要是因?yàn)檎惩烈呀?jīng)擾動(dòng)就會(huì)降低強(qiáng)度。再如,應(yīng)根據(jù)軟土地基的深度和厚度選擇處理技術(shù),如果土層淺則選擇表層處理技術(shù),即換填技術(shù)。而軟土厚且無(wú)砂層,則應(yīng)采取固結(jié)技術(shù)為主加以處理。
2.2根據(jù)市政道路要求處理市政道路建設(shè)中對(duì)道路的要求不同其穩(wěn)定性和平整度要求也就不同,等級(jí)高則應(yīng)選擇強(qiáng)力的軟土地基處理措施,將沉降降至最低。如果等級(jí)低則應(yīng)進(jìn)行加載等技術(shù)待沉降結(jié)束后進(jìn)行施工。如果先鋪設(shè)簡(jiǎn)易路面沉降結(jié)束在鋪設(shè)常規(guī)路面。還可根據(jù)道路形狀選擇不同的處理方式,設(shè)計(jì)寬度與高度也會(huì)影響軟土地基的處理技術(shù)。通常采用換填技術(shù)的時(shí)候,對(duì)于寬且低的路堤而言就容易出現(xiàn)破壞的情況,設(shè)計(jì)高度大且不夠穩(wěn)定的路堤時(shí)應(yīng)考慮加載的措施來(lái)增加地基承載的極限強(qiáng)度。
2.3考慮周邊情況市政路基施工對(duì)周邊的建筑會(huì)產(chǎn)生影響,如果震動(dòng)、噪聲、地下水、環(huán)境污染等都應(yīng)考慮在技術(shù)選擇中,因此在軟土地基的處理中應(yīng)綜合諸多因素進(jìn)行確定。對(duì)路堤高而地基軟弱的情況更應(yīng)注意對(duì)周邊建筑的影響。因此如果路堤坡腳附近有建筑的時(shí)候,應(yīng)考慮減少總體沉降的技術(shù),以此保證周邊建筑的穩(wěn)定。
3市政路橋施工中軟土地基的處理技術(shù)
3.1排水技術(shù)軟土地基的突出特征就是含水量高,因此在處理中如果可排除過(guò)多的水分則可以提高地基的承載能力。因此排水技術(shù)是一種有效的軟土地基處理技術(shù),如表層排水技術(shù)。表層排水處理是提高土體固結(jié)性能和穩(wěn)定性的重要技術(shù)措施。具體的做法就是在軟土基上設(shè)置砂墊層,這樣改善軟土地基的含水量,通過(guò)砂墊層的壓力和排水實(shí)施配合,排除地基中大量的水分,以此促進(jìn)軟土層固結(jié)沉降,保證施工后續(xù)作業(yè)的穩(wěn)定和安全。
3.2粉噴樁技術(shù)該技術(shù)在市政路橋工程中經(jīng)常被納入到軟土地基的處理中。所謂的粉噴樁處理技術(shù)就是利用設(shè)備在軟土地基上鉆孔,并利用壓力將固化劑壓入軟土中利用固化劑與土層中的水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而促進(jìn)軟土地基失水,從而達(dá)到固結(jié)軟土地基的作用。固化劑通常為石灰和水泥,多數(shù)工程選擇的是水泥,在實(shí)際的應(yīng)用中應(yīng)考慮摻入比的選擇。其標(biāo)準(zhǔn)為樁的強(qiáng)度,如高于1.5MPa則選擇425號(hào)以上水泥,如低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)則選擇325號(hào)水泥。這樣可以增加摻入比,提高樁體的性能。為了保證固化劑的流動(dòng)性,可以摻入減水劑或者硫酸鈉、石膏等材料,這樣可以增加固化劑的處理效果。同時(shí)噴粉樁在加固中還形成多個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的隱形樁,這樣可以增加地基的承載能力,為后續(xù)的施工打下基礎(chǔ)。當(dāng)然其必須在場(chǎng)地整潔且作業(yè)空間較大的場(chǎng)地上進(jìn)行施工。在粉噴樁技術(shù)應(yīng)用前還應(yīng)對(duì)地質(zhì)土質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),尤其是土質(zhì)、含水量等技術(shù)參數(shù)都會(huì)影響噴粉樁的固化效果。所以應(yīng)按照技術(shù)要求對(duì)其進(jìn)行采集和分析,并利用工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)保證固化劑的適應(yīng)性。
3.3深層排水技術(shù)排水是軟土地基處理的核心思路之一,排水固結(jié)技術(shù)與表層排水技術(shù)不同,其主要是利用擠密技術(shù)對(duì)軟土基的深層水分進(jìn)行排除,通常需要配合排水井來(lái)完成對(duì)軟土地基的排水措施。該技術(shù)利用向軟土地基中打入擠密裝置的方式來(lái)擠壓軟土層,促進(jìn)其水分排除,然后利用排水井抽出多余水分,促進(jìn)地基失水固結(jié)。該技術(shù)的選擇應(yīng)考慮地基含水量、軟土厚度等情況,按照技術(shù)流程進(jìn)行操作,這樣才能保證處理效果最佳。但是此類方法不能單獨(dú)使用,應(yīng)配合其他方式促進(jìn)水分排出,增加地基的穩(wěn)定性。
3.4加載壓實(shí)處理加載壓實(shí)技術(shù)是一種靜態(tài)固結(jié)技術(shù),在軟土地基上施加一個(gè)外表載荷,人為的促進(jìn)土體的壓縮,出現(xiàn)超載沉降,以此達(dá)到處理軟土地基的目的,但是單純的加載不能保證地基的承載能力提升,因此該技術(shù)也必須與其他技術(shù)配合使用。在使用加載壓實(shí)前應(yīng)對(duì)軟土層的厚度和含水量進(jìn)行分析,計(jì)算加載的重量,如果超過(guò)范圍則不能采取該項(xiàng)技術(shù)。技術(shù)的核心就是降低地下水位,在加載的過(guò)程中可以打入鋼板來(lái)保證施工中地基的穩(wěn)定性。主要是防止其對(duì)周?chē)慕ㄖ屯馏w產(chǎn)生影響。應(yīng)注意的是填土加載的技術(shù)主要是保證路面鋪裝后的殘余應(yīng)力被提前釋放。如果加載過(guò)大反而會(huì)導(dǎo)致地基的穩(wěn)定性喪失,因此應(yīng)緩慢的增加加載速度,每一次加載都應(yīng)保證地基穩(wěn)定后進(jìn)行。并在施工中做好觀測(cè)工作,控制沉降的速度和范圍等。
3.5擠密技術(shù)擠密技術(shù)就是通過(guò)外力對(duì)軟土地基進(jìn)行擠壓,在市政橋梁施工中較為常見(jiàn)。通過(guò)擠密樁間的土體來(lái)提高地基強(qiáng)度。將樁孔用灰土、素土等回填并夯實(shí)。因?yàn)橥临|(zhì)的類型不同其方法也存在差異。如果使用素土則稱之為土樁擠密法,使用灰土則為灰土擠密法。這兩種技術(shù)措施對(duì)于厚度較大的地基作用較好,其中濕陷性黃土的處理效果最佳,應(yīng)在具體的工程中合理選擇。
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一.引言
采用振沖碎石樁來(lái)加固松軟土地基,這樣可以形成復(fù)合土體或者符合地基,能夠有效的增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性,可以提高地基的承載力,能有效防止地基的沉降,除此之外還可以增加建筑物的抗震能力。本文結(jié)合樂(lè)自高速公路的具體工程,對(duì)振沖碎石樁施工的工藝進(jìn)行較全面的探討。
二.樂(lè)自高速公路工程概況
樂(lè)自高速公路是《四川省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》中漢源-樂(lè)山-自貢橫線高速公路的重要組成部分,是連接川南樂(lè)山、自貢兩個(gè)較大規(guī)模城市的重要通道,該橫線高速公路先后與縱向布局的樂(lè)宜、內(nèi)宜高速公路以及規(guī)劃的仁壽經(jīng)沐川至新市聯(lián)絡(luò)線相交,可實(shí)現(xiàn)多條高速公路之間的相互轉(zhuǎn)換和聯(lián)系,并與國(guó)家高速公路網(wǎng)相接,對(duì)完善四川省和區(qū)域高速公路網(wǎng)、增強(qiáng)川南地區(qū)城市之間的聯(lián)系、增加川西南地區(qū)出省路徑的選擇具有重要意義。
樂(lè)自高速公路工程七合同段由山東省路橋集團(tuán)有限公司承建,本合同段位于榮縣境內(nèi),跨越來(lái)牟、長(zhǎng)山兩鎮(zhèn)。本合同段內(nèi)含長(zhǎng)山互通區(qū)一處、長(zhǎng)山停車(chē)區(qū)一處,主線全長(zhǎng)為8.98公里。軟基處理面積9.3萬(wàn)平方米,塑料排水板8.3萬(wàn)延米,碎石樁3.5萬(wàn)延米,換填砂礫石2.8萬(wàn)方。在整個(gè)工程中存在大量的軟土地基,處理這些地基都是采用振沖碎石樁法來(lái)加固地基的。
三.軟土地基的力學(xué)特性
我們所說(shuō)的軟土主要有幾個(gè)特點(diǎn):透水性比較小、可壓縮性高、抗剪強(qiáng)度十分低,軟土主要以散泥土質(zhì)為主,其主要是在流動(dòng)較慢的河流中,或者湖泊中沉積,之后由于生他作用而形成。這種土質(zhì)的天然空隙要大于1,而壓縮性系數(shù)則大于0.05平方厘米沒(méi)千克。它的不排水性抗剪強(qiáng)度則小于30 kpa,如果其天然孔隙比大于1.5那么就成為了淤泥,當(dāng)其天然孔隙比處于1和1.5之間時(shí)則為淤泥質(zhì)土。在軟土中含有大量的飽和水,其土質(zhì)可能成流塑的狀態(tài),這種土質(zhì)最主要的特質(zhì)是強(qiáng)度低、透水性小以及壓縮性高。正是因?yàn)檫@樣所以軟土地基的穩(wěn)定性十分差,其承載力不足,很容易發(fā)生沉降,致使工程遭到破壞。
四.振沖碎石樁的加固原理
如下圖所示,按一定間距排列打了許多樁體的土層稱“復(fù)合土層”,由復(fù)合土層組成的地基稱為“復(fù)合地基”。如果軟弱土層不太厚,樁體可以貫穿整個(gè)軟弱土層,直達(dá)相對(duì)硬層。如果軟弱土層比較厚,樁體也可不穿過(guò)整個(gè)軟弱土層,這樣,軟弱土層只有部分厚度轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合土層,其余部分仍處于天然狀態(tài)。
1.當(dāng)軟弱土層比較薄時(shí)的加固原理
當(dāng)軟土層比較薄時(shí),這是樁體就可以直接被打到比較硬的土層,這樣就可以集中樁體的應(yīng)力作用,我們知道樁體的壓縮模量要大于軟土的壓縮模量,困而通過(guò)基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基的外加壓力隨著樁、土的等量變形會(huì)逐步集中到樁上去,從而使軟弱土負(fù)擔(dān)的壓力相應(yīng)減少。這樣就可以有效提高復(fù)合地基的承載力,同時(shí)減少了其壓縮性,這樣就可以使軟地基加固。
2.軟弱土層較厚時(shí)的加固原理
如果遇到的軟土層比較厚時(shí),這是樁體是不可能達(dá)到硬層深度的,也就是相對(duì)的硬層和復(fù)合土層不相接觸時(shí)。該墊層把荷載引起的應(yīng)力向周?chē)鷻M向擴(kuò)散,使應(yīng)力分布趨于均勻.這樣就可以有效提高復(fù)合地基的承載力,同時(shí)減少了其壓縮性,這樣就可以使較厚軟地基得以加固。
五.振沖碎石樁施工技術(shù)分析
1.處理范圍
首排碎石樁距基礎(chǔ)外緣60cm,處理長(zhǎng)度為基礎(chǔ)外緣50 m,第一個(gè)20 m段碎石樁間距2 m,第二個(gè)20 m段碎石樁間距2.2 m,第三個(gè)10 m段碎石樁間距2.5 m,碎石樁處理寬度為坡角以外0.5 m。每米碎石用量為:π×(0.8×0.8÷4)×1.35=0.678 平方米。填料可選用天然級(jí)配,但不能采用單級(jí)配料,含泥量不超過(guò)10%,粒徑為20至50mm。
2.施工設(shè)備
施工設(shè)備如下表:
3.施工工藝
(1)工藝流程
采用振沖碎石樁加固軟土地基的工藝流程如下:地上地下清障、地面整平;放線定樁位;樁機(jī)就位墊平、調(diào)平;閉和樁尖垂直對(duì)準(zhǔn)樁位;啟動(dòng)樁錘沉管;沉管同時(shí)噴水造孔;沉到設(shè)計(jì)深度;清孔;留振10—20s拔管;反插至密實(shí)電流;成樁;移到下一根樁。
(2)施工工藝
①放線,碎石樁按正三角形布置,測(cè)量人員根據(jù)圖紙段落處理寬度及處理長(zhǎng)度放出區(qū)域控制樁,經(jīng)測(cè)量監(jiān)理工程師確認(rèn)后,按照?qǐng)D紙樁距逐點(diǎn)測(cè)定樁位并用長(zhǎng)竹簽做好標(biāo)記,施工過(guò)程別注意樁位標(biāo)志。
②定位,移機(jī)到達(dá)指定樁位,閉和樁尖垂直對(duì)準(zhǔn)樁位,其偏差不大于5cm。用枕木基本墊平樁機(jī),然后調(diào)整支腿樁管垂直地面,樁身垂直偏差不超過(guò)1.5%,施工中質(zhì)檢員進(jìn)行認(rèn)真現(xiàn)場(chǎng)檢查并填寫(xiě)檢查記錄。
③造孔,啟動(dòng)供水泵及振沖器,待振沖器下端射水口出水的水壓及水量達(dá)到工藝要求時(shí)啟動(dòng)振動(dòng)器,使振沖器以0.5m/min至2 m/min的速度在土中徐徐下沉,造孔過(guò)程中應(yīng)始終保持振沖器處于懸掛狀態(tài),以免造成斜孔。當(dāng)造孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí),將振沖器提出孔口,再放至孔底,往復(fù)2至3次,使孔口泥漿變稀,清除孔內(nèi)泥土,保證填料順暢,減小樁體含泥量。
④成樁,成孔后將振沖器提離孔底30一50 cm,在孔底留振10—20 s后拔管,拔管速度控制在0.8—1.2 m/min,每次填料厚度不宜大于50cm,將振沖器下放至填料中,進(jìn)行振密。這時(shí)振沖器一方面將填料振密,另一方面使填料擠入孔壁的土中,從而使樁徑過(guò)大。隨著填料的不斷擠人,孔壁土的約束力逐漸增大,當(dāng)約束力與振沖器產(chǎn)生的振力相等,樁徑不再擴(kuò)大時(shí),繼續(xù)振密,振沖器電機(jī)的電流值迅速增大,當(dāng)電流達(dá)到密實(shí)電流時(shí)認(rèn)為該深度的樁體已經(jīng)密實(shí)。樁體密實(shí)電流根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定。
五.結(jié)束語(yǔ)
樂(lè)自高速公路對(duì)完善四川省和區(qū)域高速公路網(wǎng)、增強(qiáng)川南地區(qū)城市之間的聯(lián)系、增加川西南地區(qū)出省路徑的選擇具有重要意義。在這個(gè)施工的過(guò)程中處理軟土地基是一個(gè)較大的難題,本文就以樂(lè)自高速的軟土地基處理為背景作了簡(jiǎn)單的闡述,具體的介紹了施工的技術(shù)要點(diǎn)以及質(zhì)量控制方法。雖然隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,我國(guó)對(duì)于軟土地基的處理方法也有了較大的發(fā)展,振沖碎石樁加固法的應(yīng)用也越來(lái)越廣,但是在具體的施工過(guò)程中也還存在許多的問(wèn)題,這需要行業(yè)的專家以及施工的工作人員,在具體的工作中不斷的探索,不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題,只有這樣才能使得技術(shù)不斷的科學(xué)化。
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中圖分類號(hào):TV 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一.前言
水利施工質(zhì)量將直接關(guān)系到所有居民是切身利益,而整個(gè)水利質(zhì)量管理過(guò)程中,地基的質(zhì)量控制對(duì)整個(gè)水利的質(zhì)量有著深遠(yuǎn)的影響。在水利施工過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)遇到軟地基,也就是那些在承載力方面比較差的、需要在水利工藝方面進(jìn)行特殊處理的、比較松軟的地基。這樣的地基是在進(jìn)行水利設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)該特別注意的,施工過(guò)程中一定要進(jìn)行技術(shù)方面的處理才能確保水利的安全。在水利工程的施工過(guò)程中,在地基工程的處理方面,一定要特別細(xì)心,因?yàn)榈鼗鶎⒂绊懙秸麄€(gè)水利工程的質(zhì)量,不管是哪種結(jié)構(gòu)的水利建筑物,其全部承重負(fù)荷都將由地基來(lái)承載。最容易因?yàn)榈鼗矫娉霈F(xiàn)水利安全問(wèn)題的是軟地基,一旦軟地基沒(méi)有采取一定的措施進(jìn)行處理, 就會(huì)出現(xiàn)水利設(shè)施倒塌、傾斜等質(zhì)量問(wèn)題,因而,加強(qiáng)對(duì)軟地基的施工技術(shù)探討,有著十分重要的意義。
二.水利工程中軟土地基的施工技術(shù)
1. 砂墊層和砂石墊層換填
在進(jìn)行軟地基施工過(guò)程中,由于軟土地基是非常不穩(wěn)固的一種地基,這給我們的水利工作帶來(lái)了極大的難度,因此,我們可以采用鋪設(shè)砂礫層的方式來(lái)避免這一過(guò)程,鋪設(shè)完成后再夯實(shí),就可以做到穩(wěn)固作用。
采用這種施工技術(shù)的好處是既可以滿足承載方面的要求,也可以優(yōu)化地基表層的排水效果,不至于積水,使地基進(jìn)一步軟化。我們可以根據(jù)設(shè)計(jì)方案選取顆粒比較大的沙礫石,必要時(shí)可以摻入鵝卵石,可以依據(jù)施工地點(diǎn)的具體情況而定。當(dāng)選用的沙礫石確定以后,就要對(duì)地基的溝槽進(jìn)行處理,如果溝槽中有積水,應(yīng)該采取必要的排水措施,然后再將事先配好的沙礫石填入。填入時(shí),要逐層進(jìn)行夯實(shí),控制好填充料中的含水量,一般控制在10%到20%之間。
2.深層石灰攪拌樁的施工
深層次的石灰攪拌樁的施工是整個(gè)水利軟地基施工過(guò)程中的中重要的環(huán)節(jié)。在水利施工中有一樣不可缺少的材料就是石灰,因而在軟土地基的施工中,就更該注意石灰的利用,并且要極其注重石灰攪拌樁的施工問(wèn)題。在軟地基中,針對(duì)于粘度較高的軟粘土,可以采用深層石灰攪拌樁,實(shí)際上就是根據(jù)土壤的特性,強(qiáng)行將地基土和石灰按照一定的比例進(jìn)行攪拌,讓他們進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),這樣處理以后,就會(huì)使地基達(dá)到設(shè)計(jì)中要求的承載力和耐壓強(qiáng)度。在特殊的地基土條件下,這樣處理的效果甚至要比水泥好得多。
(一)嚴(yán)格控制石灰原料的質(zhì)量
我們所用的石灰是要經(jīng)過(guò)處理的, 并且石灰的成分方面也有特殊的要求。石灰要磨碎到最大顆粒小于2 mm,氧化鈣、氧化鎂含量分別達(dá)到80%和8.5%以上。石灰中不能有太多的雜質(zhì),液性指標(biāo)控制在70%左右。
(二)加強(qiáng)對(duì)軟土地基的關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)的控制
在進(jìn)行水利工程施工過(guò)程中,首先應(yīng)當(dāng)對(duì)地面進(jìn)行處理, 使表層地基有一定的硬度和承載力, 確保機(jī)械的進(jìn)入和移動(dòng), 配備合格的粉塵發(fā)射器、空氣壓縮機(jī)等設(shè)備,并認(rèn)真檢查,是否符合施工要求。尤其是要取地基土進(jìn)行化驗(yàn),根據(jù)地表土的物理和化學(xué)特性,確定石灰的配比,并設(shè)計(jì)確定樁長(zhǎng)度、密度和粗細(xì)等。施工過(guò)程中的技術(shù)要點(diǎn),施工過(guò)程中,應(yīng)該控制好風(fēng)力的大小,注意不要讓石灰粉塵過(guò)多散失,樁基的排列上也要按照一定的模式。最常見(jiàn)的兩種排列是等邊三角形和正方形,因?yàn)閺牧W(xué)角度來(lái)講這樣的排列是最佳的。
3.深層水泥攪拌樁的施工技術(shù)
在水利施工過(guò)程中為了加固水利設(shè)施,水泥的利用是必不可少的,也是極為重要的,尤其是在軟土地基的施工過(guò)程中,就更該注意水泥的利用,并且要加深其深度。深層水泥攪拌樁主要使用于非常松軟的淤積土質(zhì)和粉塵土質(zhì)等的地基,在水利施工過(guò)程中出現(xiàn)這樣的地質(zhì)狀況時(shí),我們應(yīng)該運(yùn)用深層鉆探灌注水泥的辦法來(lái)進(jìn)行處理。
首先,精心籌劃,做好施工前的準(zhǔn)備工作。施工前的準(zhǔn)備工作是非常重要的,主要應(yīng)該做好施工地點(diǎn)的平整工作,以保障機(jī)械的進(jìn)入和正常施工。如果施工地點(diǎn)有障礙物,應(yīng)該及時(shí)清除;如果施工地點(diǎn)是一片洼地,應(yīng)該用合適的土質(zhì)進(jìn)行回填,一般采用粘土,直至場(chǎng)地平整均勻。其次是要采購(gòu)合適的水泥,我們一般采用的是42.5 級(jí)的硅酸鹽水泥。再次就是要檢查施工過(guò)程中所用的機(jī)械,是否性能良好,是否能夠確保順利施工,應(yīng)該指派專業(yè)的人員進(jìn)行檢修。
其次,及時(shí)試樁,獲取必要的參數(shù)。我們?cè)谑┕ひ郧埃欢ㄒM(jìn)行試樁,其主要目的是了解施工地點(diǎn)的具體地質(zhì)情況,獲取施工過(guò)程中用以參考的必要參數(shù)。我們?cè)谠嚇妒┕さ倪^(guò)程中,可以了解到泵送速度、時(shí)間以及水泥的配比、攪拌的程度等方面具體的數(shù)據(jù),可以為接下來(lái)的施工提供必要的依據(jù)。
再次,做好深層水泥攪拌樁的施工工藝控制。筆者結(jié)合多年的施工經(jīng)驗(yàn),主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
(一)檢驗(yàn)堵塞:
在水泥攪拌樁開(kāi)鉆前期,施工人員需要對(duì)整個(gè)管道用水清洗.檢查管道中有無(wú)堵塞現(xiàn)象,待確定水排盡后繼續(xù)下鉆。
(二)懸掛吊錘
為了使水泥攪拌樁樁體的垂直度能夠達(dá)到施工的要求,可將吊錘懸掛在主機(jī)上,按照吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等這一原則實(shí)施控制。
(三)質(zhì)量檢查
這主要是針對(duì)成型的攪拌樁而言,質(zhì)量檢查的主要方面是水泥用量、水泥漿罐數(shù)、斷漿現(xiàn)象、噴漿攪拌上升時(shí)間、及復(fù)攪次數(shù)等等。
(四)攪拌配合比
水泥配置時(shí)要對(duì)相關(guān)參數(shù)有效計(jì)算, 按照水利材料的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行, 具體為水灰比0.450.50、水泥摻量12%、每米摻灰量46-25kg、高效減水劑0.5%。
(五)二噴四攪:二噴四攪工藝在水泥攪拌樁的施工中常常被采用。第一次下鉆可帶漿下鉆,堵管?chē)姖{量控制在總量的1/2以下,禁止帶水下鉆。保證在低檔操作下進(jìn)行下鉆和提鉆,復(fù)攪需要適當(dāng)提高~個(gè)檔位。正常成樁時(shí)間在40min左右.噴漿壓力0.4MPa。
最后,施工技術(shù)要點(diǎn)分析:整個(gè)施工工藝流程可以概括為:定、鉆、噴、提。定:就是放樣測(cè)量,定樁基的位置和鉆機(jī)的位置;鉆:就是用鉆機(jī)正循環(huán)鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)的深度;噴:就是當(dāng)鉆進(jìn)到一定深度的時(shí)候開(kāi)始向樁機(jī)高壓噴入事先攪拌好的水泥漿;提:就是在灌注水泥漿的時(shí)候,鉆機(jī)反循環(huán)退出。檢查堵塞、懸掛吊錘為了確保樁基的質(zhì)量,我們首先要檢查管道中有無(wú)堵塞現(xiàn)象,及時(shí)排放鉆探過(guò)程中的溢出物。為了確保整體達(dá)到施工設(shè)計(jì)方面垂直的要求,可以在主機(jī)上懸掛吊錘,依據(jù)吊錘的位置來(lái)判斷垂直度,進(jìn)而達(dá)到質(zhì)量控制的目的。水泥的配比及鉆進(jìn)時(shí)的技術(shù)要領(lǐng),水泥漿的配比為:水灰比例控制在0.5 左右,水泥的摻入量要達(dá)到12%以上,并添加0.5%左右的高效減水劑;鉆進(jìn)過(guò)程中我們采用常用的二噴四攪的方法,第一次下鉆時(shí)可以帶水下鉆,當(dāng)噴漿量達(dá)到一半時(shí),禁止帶水。噴漿壓力應(yīng)達(dá)到4個(gè)壓以上。
四.結(jié)語(yǔ)
總之,軟土地基在水利工程中是十分常見(jiàn)的且容易發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題的施工環(huán)節(jié),若在施工時(shí)遇到軟弱地基,需要及時(shí)采取相關(guān)的措施進(jìn)行處理解決,避免給水利造成破壞。 通過(guò)嚴(yán)格的技術(shù)要求及施工規(guī)定進(jìn)行操作,這樣才能保證較高的施工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
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[3]徐斌 王棟 淺談水利工程軟土地基施工技術(shù) [期刊論文] 《河南建材》 -2011年2期
1.引言
我國(guó)珠江三角洲沿海地區(qū)為典型的沖積平原地貌,地勢(shì)平坦,水網(wǎng)密布,由于河流沖積和海潮的進(jìn)退作用,在該地區(qū)廣泛分布著海相、湖相及河相深厚軟粘土層,這種軟粘土具有工程上所謂的“三高三低”的特性,即高含水量、高孔隙比、高壓縮性和低粘聚力、低滲透性、低固結(jié)系數(shù)。軟土主要為淤泥和淤泥質(zhì)土,一般分布于地表硬殼層之下,軟土層間常夾薄層粉細(xì)砂。一般而言,在此類軟土地基上建造建筑物,會(huì)產(chǎn)生很大的沉降和差異沉降,且沉降持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)。務(wù)必注意在建造建筑物之前要對(duì)軟土地基采取處理措施進(jìn)行地基處理,來(lái)增加密實(shí)度,提高抗剪強(qiáng)度,降低壓縮性。處理軟土地基有諸如強(qiáng)夯和振沖等多種方法,本文談及的堆載預(yù)壓法也是工程上應(yīng)用廣泛,技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理,行之有效的處理方法之一。
2.關(guān)于堆載預(yù)壓法加固軟土的機(jī)理簡(jiǎn)介
堆載預(yù)壓過(guò)程分析實(shí)際是加載預(yù)壓過(guò)程中加載荷載與孔隙比之間關(guān)系。其中關(guān)鍵的設(shè)置排水系統(tǒng)可以改變地基原有的排水邊界條件,增加孔隙水排出的路徑,縮短排水的路程。對(duì)深厚軟土地基進(jìn)行堆載預(yù)壓處理時(shí),通常要在地基中打設(shè)塑料排水板(或砂井)作為豎向排水通道,縮短排水距離,加速土層固結(jié);在表層設(shè)置一層砂墊層作為橫向排水通道及工作墊層,然后利用堆填作為荷重進(jìn)行堆載預(yù)壓。
3.在深水港軟基的應(yīng)用分析
3.1工程概況
某港口工程區(qū)域?qū)偕角鹆旰涌诙逊e平原,廣泛分布著海相沉積的軟弱粘土層,從上到下地基土依次為淤泥、淤泥粉砂互層、海相淤積土層、淤泥質(zhì)粘土,這些基地壓縮和含水量高、抗剪強(qiáng)度和滲透性低的顯著特點(diǎn),并且埋藏深厚達(dá)數(shù)十米。海涂持力層主要為全新世濱海相上段的沖海積青灰色中細(xì)砂,粉細(xì)砂、粉土與粘土互層以及海積的青灰色淤泥,底部為中段的沖海積青灰色淤泥質(zhì)粘土及粉質(zhì)粘土,天然地基往往不能滿足大型工程對(duì)地基變形和穩(wěn)定性的要求。從而要建港口前期必須要對(duì)這些深厚軟土地基進(jìn)行處理、加固。
經(jīng)相關(guān)地質(zhì)勘查和設(shè)計(jì)施工單位緊密討論,該港區(qū)陸域形成采用吹填砂與回填開(kāi)山石方案;陸域天然軟土地基加固采用塑料排水板加堆載預(yù)壓方案;吹填砂層加固采用振沖或強(qiáng)夯法進(jìn)行處理。軟基處理的技術(shù)要求為:場(chǎng)區(qū)填筑后沉降6MPa,標(biāo)準(zhǔn)貫入注砂面以下l-2m的范圍>12擊,2m以下>15擊;設(shè)計(jì)要求強(qiáng)夯加固后吹填砂距砂面0.5m范圍內(nèi)壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到0.93,0.5-1.5m范圍內(nèi)壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到0.9。另外,本文主要針對(duì)堆載預(yù)壓進(jìn)行討論。
3.2堆載預(yù)壓設(shè)計(jì)和施工簡(jiǎn)述
文章討論的施工隔堤為沙被斜坡堤結(jié)構(gòu),北部泥面低,水深大。堤頂標(biāo)高+5.9m,坐落于淤泥和淤泥質(zhì)軟土地基上。設(shè)計(jì)初步采用塑料排水板固結(jié)法對(duì)地基進(jìn)行處理,主要處理對(duì)象為地質(zhì)圖(文中無(wú)法給出)中的①-1層也即黃灰色淤泥層、①-2灰色淤泥層再加上①-3的灰色淤泥質(zhì)粘土層,處理深度10m到28m。C型排水板正方形布置,間距為1m。
施工順序:鋪設(shè)2層沖灌袋裝中粗砂墊層塑料排水板的打設(shè)覆蓋針刺編織無(wú)紡復(fù)合土工布及袋裝碎石層在等了1個(gè)月之后第一級(jí)砂被棱體至+0.0m、堤前護(hù)面陸域吹填至-0.5m+1.5m平臺(tái)護(hù)面、第二級(jí)砂被棱體至+1.8m、鋪設(shè)反濾土工布、袋裝碎石、片石墊層、斜坡面護(hù)面陸域分級(jí)吹填至+l.9m,每級(jí)吹填厚度不超過(guò)2m+3.6m平臺(tái)護(hù)面施工第三級(jí)砂被棱體至+4.lm、坡面護(hù)面陸域吹填至+3.5m等到1個(gè)月后第四級(jí)砂被棱體護(hù)面至5.8m、棱體內(nèi)側(cè)鋪設(shè)反濾土工布、袋裝碎石壓層后方吹填至巧0.5m地基穩(wěn)定后防汛墻分級(jí)施工、鋪設(shè)+5.9m平臺(tái)與防汛墻間隙處護(hù)面。
整個(gè)工程施工時(shí)需要布置監(jiān)測(cè)儀器,限于篇幅未對(duì)監(jiān)測(cè)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)闡述。但是在隔堤填筑施工過(guò)程中,地基的變形較大,地基以及堤身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是本次監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)。所以從打設(shè)塑料排水板到覆蓋針刺編織無(wú)紡復(fù)合土工布及袋裝碎石層完成后要開(kāi)始埋設(shè)監(jiān)測(cè)儀器。
3.3隔堤固結(jié)沉降計(jì)算
固結(jié)計(jì)算是堆載預(yù)壓設(shè)計(jì)中必須要進(jìn)行的,軟土地基最終沉降量可以通過(guò)固結(jié)沉降量乘以經(jīng)驗(yàn)沉降修正系數(shù)求得。塑料排水板或砂井軟土地基固結(jié)度的計(jì)算是建立在太沙基固結(jié)理論和巴倫固結(jié)理論基礎(chǔ)上的。工程采用了CONSOL軟件,算得壓縮土層固結(jié)度達(dá)到93.3%,接近于常規(guī)的三點(diǎn)法計(jì)算的95.53%的固結(jié)度,從而表明施工隔堤的基本己經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定。而固結(jié)沉降的1029mm基本在控制范圍。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算結(jié)果表明采用基于固結(jié)理論的計(jì)算結(jié)果滿足本工程的計(jì)算。
4.堆載預(yù)壓法的施工應(yīng)注意的問(wèn)題
本工程對(duì)于堆載預(yù)壓法處理軟基也只是方案的一種,工程還進(jìn)行了振沖和強(qiáng)夯等方案的分析和局部試驗(yàn),限于篇幅和討論側(cè)重點(diǎn),筆者在文章只對(duì)堆載預(yù)壓進(jìn)行較為詳細(xì)的說(shuō)明。但是不管怎么樣,工程人員必須知道軟土地基的固結(jié)沉降變形與施工方法和施工質(zhì)量關(guān)系密切。比如堆載預(yù)壓法,筆者認(rèn)為在施工中應(yīng)注意:首先,軟土地基路堤施工季節(jié)應(yīng)適宜,建議在旱或冬季作業(yè);其次相比其他軟土地基加固方法,堆載預(yù)壓法是軟土地基固結(jié)沉降較慢的一種,施工計(jì)劃應(yīng)妥善安排,盡量提前施工以使得軟土地基有充分的時(shí)間完成固結(jié)沉降,達(dá)到港口或者其它類似港口工程的要求;最后要知道地表硬殼層對(duì)軟土地基固結(jié)沉降是一個(gè)有利點(diǎn),施工過(guò)程中避免對(duì)地表硬殼層結(jié)構(gòu)的進(jìn)行損壞,充分發(fā)揮硬殼層的板體效應(yīng)。
參考文獻(xiàn)
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[中圖分類號(hào)]TU471.8 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X(2014)-1-226-2
0引言
廣州市南沙區(qū)鳳凰一、二、三橋工程連接南沙區(qū)黃閣、靈山、橫瀝和珠江管理區(qū),位于南沙地區(qū)發(fā)展規(guī)劃的中部組團(tuán),是連接黃閣、靈山半島、橫瀝半島以作珠江管理區(qū)的重要通道。路線總長(zhǎng)7.4651km,其中橋梁總長(zhǎng)約5.735km,道路長(zhǎng)約1.730km。本項(xiàng)目是構(gòu)成環(huán)大南沙“中環(huán)路”的重要組成部分。詳見(jiàn)圖1:地理位置圖。
1地質(zhì)概況
本標(biāo)段地處三角洲平原,地形平坦,地勢(shì)開(kāi)闊,地面標(biāo)高約3.67~8.60m,河床標(biāo)高約-10.30~1.20m。
路線途經(jīng)地區(qū)及其附近地層主要為第四系、第三系和燕山期花崗巖,其地層巖性特征分述如下:
(1)第四系(Q):廣泛分布于沿線地表,為第四系海陸交互相沉積層,由灰色,灰白色或褐黃色等淤泥、淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂,粘土,亞粘土及砂礫、卵石、亞粘土等組成,厚度較大,約18.5~46.8m。(2)巖漿巖(γ52(3)):燕山三期花崗巖和時(shí)代不明小型石英斑巖體。在珠江三角洲平原區(qū)以殘丘或部分臺(tái)地及隱伏巖體產(chǎn)出。
上述第四系、燕山三期花崗巖為本路段主要地層巖性。
2鳳凰大橋地區(qū)軟土性質(zhì)特點(diǎn)
鳳凰大橋施工沿線特殊性巖土主要為軟土,沿線軟土主要由第四系沼澤相淤泥(層號(hào)為3)、淤泥質(zhì)亞粘土(層號(hào)為3-1、6-1)及淤泥質(zhì)粉砂組成,以淤泥及淤泥質(zhì)亞粘土為主。根據(jù)勘探資料,對(duì)軟土分布及賦存狀態(tài)分類統(tǒng)計(jì)列表如下:
2.1軟土主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)
2.2靜力觸探及十字板剪切成果統(tǒng)計(jì)
根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)資料不難發(fā)現(xiàn),本項(xiàng)目的軟土分布廣泛,賦存厚度較大,具“含水率高、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、承載力低、透水性差”等特點(diǎn)。
3鳳凰大橋沿線地質(zhì)施工建議
本區(qū)域主要由橋梁、輔道路基工程工程構(gòu)成。本標(biāo)段全線地貌類型為平原,地處于平原松散巖組工程地質(zhì)區(qū)。工程施工沿線廣泛分布軟土(淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)砂),巨厚層軟土對(duì)輔道路基工程及構(gòu)造物場(chǎng)地穩(wěn)定性有所影響。在公路橋梁施工過(guò)程中,軟土地基具有極大的危害性,如果在施工中沒(méi)有妥善處理,會(huì)造成地基失穩(wěn),使公路橋梁出現(xiàn)道路沉降,縮短使用壽命,影響橋梁安全。
第四系覆蓋層中對(duì)工程影響較大的主要是軟土,本標(biāo)段范圍連續(xù)分布有軟土層,對(duì)一般路基建議采用袋裝砂井(塑料排水板)結(jié)合堆載(超載)預(yù)壓進(jìn)行處理,對(duì)橋臺(tái)軟基,建議采用粉噴樁或CFG樁進(jìn)行處理。
4具體施工方法說(shuō)明
4.1袋裝砂井(塑料排水板)輔以堆載(超載)預(yù)壓
袋裝砂井(塑料排水板)輔以堆載(超載)預(yù)壓即袋裝砂井(塑料排水板)堆載(超載)預(yù)壓法。袋裝砂井(塑料排水板)堆載(超載)預(yù)壓法是排水固結(jié)法中的一種軟土地基處理方法。因?yàn)轱柡蛙浾惩恋鼗诤奢d作用下,孔隙中的水被慢慢排出,孔隙的體積慢慢地減小,地基就會(huì)發(fā)生固結(jié)變形,同時(shí),隨著超靜水壓力逐漸減退,有效應(yīng)力逐漸提高,地基土的強(qiáng)度也在逐漸增長(zhǎng)。根據(jù)固結(jié)理論,粘性土固結(jié)所需時(shí)間和排水距離的平方成正比,土層越厚,固結(jié)延續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)。為了加速土層的固結(jié),最有效的辦法是增加土層的排水途徑,縮短排水距離以減少排水時(shí)間。袋裝砂井(塑料排水板)和砂墊層就是為此而設(shè)立的豎向排水和水平排水墊層。堆載是排水固結(jié)法的加壓系統(tǒng),它使地基土的固結(jié)壓力增加而產(chǎn)生固結(jié)。
袋裝砂井(塑料排水板)堆載(超載)預(yù)壓法施工中,應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題:(1)定位要準(zhǔn)確,砂井垂直度要好,這樣就可確保排水距離和理論計(jì)算一致。(2)砂料含泥量要小,這對(duì)小斷面的砂井尤為重要,因?yàn)橹睆叫。L(zhǎng)細(xì)比大的砂井井阻效應(yīng)較為顯著,一般含泥量要求小于3%。(3)袋中砂宜用風(fēng)干砂,不宜用潮濕砂,以免袋內(nèi)砂干燥后,體積減小,造成袋裝砂井(塑料排水板)縮短與排水墊層不搭接等質(zhì)量事故。(4)聚丙烯編織袋在施工時(shí)應(yīng)避免太陽(yáng)光長(zhǎng)時(shí)間直接照射。(5)砂袋入口處的導(dǎo)管口應(yīng)裝設(shè)滾輪,避免刮破砂袋而漏砂。
4.2粉噴樁處理法。
粉噴樁也稱加固土樁,是屬于深層攪拌法加固地基方法中的一種形式。它是利用石灰和水泥等材料作為固化劑中的主劑,采用預(yù)制的攪拌機(jī)械將軟土和粉體狀固化劑進(jìn)行就地強(qiáng)制攪拌,通過(guò)利用軟土和固化劑二者之間產(chǎn)生的化學(xué)變化和物理反應(yīng),使軟土形成一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基,增強(qiáng)軟土硬結(jié)程度,保證軟土的整體性和水穩(wěn)性。在高速公路施工中,一般在淤泥土質(zhì)和含水量較高的粘性土路段中使用較多。通過(guò)固化劑對(duì)軟土的作用,解決軟土地基的易沉降問(wèn)題,粉噴樁法最適用于加固各種飽和軟粘土。粉噴樁加固是基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,通過(guò)攪拌使水泥和土發(fā)生水解和水化反應(yīng),形成水泥水化物而構(gòu)成凝膠體,使土團(tuán)凝結(jié)而形成整體穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
4.3CFG樁處理法
CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡(jiǎn)稱(即cement fIying-ash gravel pile)。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁,和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。CFG樁復(fù)合地基通過(guò)褥墊層與基礎(chǔ)連接,對(duì)于軟土層地基來(lái)說(shuō),CFG樁復(fù)合地基可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強(qiáng)度和模量比樁間土大,在荷載作用下,其樁頂應(yīng)力比樁間士表面應(yīng)力大。CFG樁可將承受的荷載轉(zhuǎn)向較深的土層中傳遞并相應(yīng)減少了樁間軟土承擔(dān)的荷載。在采用CFG樁處理辦法時(shí)要注意以下兩點(diǎn):(1)冬期施工時(shí)混合料入孔溫度不得低于5℃,必須對(duì)樁頭和樁間土應(yīng)采取保溫措施。(2)施工垂直度偏差不應(yīng)大于1%;對(duì)滿堂布樁基礎(chǔ),樁位偏差不應(yīng)大于0.4倍樁徑;對(duì)條形基礎(chǔ),樁位偏差不應(yīng)大于0.25倍樁徑,對(duì)單排布樁樁位偏差不應(yīng)大于60mm。
5結(jié)束語(yǔ)
軟土分布廣泛,賦存厚度較大,具“含水率高、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、承載力低、透水性差”等特點(diǎn),對(duì)一般路基工程,上文提及了有效的處理辦法。對(duì)橋臺(tái)軟基,CFG樁處理或粉噴樁處理可以解決這一軟土施工難題。同時(shí)建議路基及橋臺(tái)軟基處理宜同步進(jìn)行。當(dāng)工程進(jìn)度一旦受到軟土結(jié)構(gòu)影響時(shí)必須馬上聯(lián)系專業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行處理,不要盲目采取措施,影響工程質(zhì)量。
論文摘要:對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)高等級(jí)公路軟基處理方法進(jìn)行了探討,介紹了常用的軟基處理方法和其理論依據(jù),對(duì)所存在的問(wèn)題作出了分析,并且對(duì)未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行展望。
一、高速公路軟基處理研究背景
近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展,我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的規(guī)模愈來(lái)愈大,高速公路也迎來(lái)了大發(fā)展的嶄新局面。1988年10月全長(zhǎng)18.5km的滬嘉高速公路建成通車(chē),此后,又相繼建成全長(zhǎng)375km的沈大高速公路和全長(zhǎng)143km的京津塘高速公路。自1990年以來(lái),我國(guó)高速公路建設(shè)進(jìn)入了快速發(fā)展期,一大批高速公路相繼建成通車(chē),2003年全國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資又創(chuàng)歷史新高,高速公路通車(chē)總里程突破3萬(wàn)公里,穩(wěn)居世界第二位。交通部于2004年提出未來(lái)20年公路發(fā)展的遠(yuǎn)景規(guī)劃,將在2030年之前建成85 000公里的高速公路網(wǎng)。高速公路的建設(shè)地域已從沿海、平原等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)向內(nèi)陸腹地、山區(qū)發(fā)展。然而,受地理位置的限制,許多高速公路不得不修筑在軟弱土地基上。由于軟弱土地基具有的強(qiáng)度低、壓縮性大和明顯的觸變性等不良特征,對(duì)于路基危害很大。因此,在路基設(shè)計(jì)與施工中,必須給予充分的重視,根據(jù)實(shí)際情況,因地制宜地處理,以提高地基的強(qiáng)度,減少其壓縮性,改善其穩(wěn)定條件。
我國(guó)地域遼闊,有各種成因的軟土層,如東海、黃海、渤海的濱海相沉積土;長(zhǎng)江、珠江、閩江中下游的三角洲相沉積土;洞庭湖、太湖、洪澤湖、滇池的湖相沉積土等,其分布范圍廣、土層厚度大。這類軟土的特點(diǎn)是含水量高、孔隙比大、抗剪強(qiáng)度低、壓縮系數(shù)高、滲透系數(shù)低、沉降穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)。在這類地基上修建高等級(jí)公路,若地基不經(jīng)處理或處理不當(dāng),將會(huì)引起道路質(zhì)量的降低甚至破壞。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì),在世界各國(guó)土木、水利工程事故中,以地基問(wèn)題處理不當(dāng)引起的最多。而且,因地基問(wèn)題造成的事故一旦發(fā)生,輕者影響使用,重者危及生命財(cái)產(chǎn)的安全,并且補(bǔ)救比較困難,補(bǔ)救工程費(fèi)用很大。如日本的常磐高速公路神田橋自1986年09月20日通車(chē)后,19個(gè)月平均每月補(bǔ)修一次錯(cuò)臺(tái),嚴(yán)重影響了路面質(zhì)量和通行能力;我國(guó)滬嘉高速公路、湖北漢宜一級(jí)公路等通車(chē)后,由于軟土沉降等問(wèn)題,使路面開(kāi)裂,橋頭錯(cuò)臺(tái),錯(cuò)臺(tái)大者可達(dá)7~8cm,使行車(chē)速度大為下降,一直小修不斷。隨著高等級(jí)公路的修建,軟土路基問(wèn)題越來(lái)越突出,已成為影響工程質(zhì)量、工程周期和工程造價(jià)的關(guān)鍵因素之一。因此,加強(qiáng)高等級(jí)公路軟基處理的研究,科學(xué)地選擇經(jīng)濟(jì)、有效的軟基處理方案,是確保高等級(jí)公路的工程質(zhì)量的重要措施。
二、我國(guó)高等級(jí)公路軟基處理研究現(xiàn)狀
1、軟弱地基基本特性的研究
軟弱地基主要是指呈軟塑和流塑狀態(tài)的粉土和粉質(zhì)粘土,是在地表下相當(dāng)深度范圍內(nèi)存在軟弱土。軟弱土的主要物理力學(xué)指標(biāo)表現(xiàn)為:天然含水量大于液限,天然孔隙比大于1.0,塑性指數(shù)20左右,不排水抗剪強(qiáng)度小于30kPa,壓縮系數(shù)a1-2大于0.5MPa-1。這類土具有壓縮性高、強(qiáng)度低,排水固結(jié)慢、地基穩(wěn)定性差等特性,通常很難滿足地基承載力和變形的要求。因此,不能作為永久性大型建(構(gòu))筑物的天然地基。軟弱地基在不同地區(qū)或在同一地區(qū)的不同路段,表現(xiàn)出的工程特性有較大的差異,如在軟弱土厚度較大的地區(qū),表層在長(zhǎng)期氣候的影響,含水量減小,在收縮固結(jié)作用下,其表面形成所謂的“硬殼”。該硬殼層具有中等或低的壓縮性,較高的強(qiáng)度。在工程上如何利用這一硬殼層,節(jié)約工程造價(jià),積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。
2、高速公路軟基處理的實(shí)例研究
近年來(lái),隨著高速公路大規(guī)模的建設(shè),工程中遇到的軟基問(wèn)題愈來(lái)愈多,在軟基處理的過(guò)程中,對(duì)軟土的性質(zhì)、基坑開(kāi)挖穩(wěn)定性及其地基加固技術(shù)的研究日益深入,在軟土加固的工程實(shí)踐及樁基或其他類型基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工等方面,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和大量的資料。可以說(shuō),公路軟基處理的方法可涉及到所有的地基處理方法。軟基加固技術(shù)由最早的采用填土緩速平衡碾壓、生石灰樁、淺層換填等方法發(fā)展到下述的主要的處理方法:(1)排水預(yù)壓法;(2)粉體攪拌樁深層處理法;(3)輕質(zhì)路堤;(4)墊層及淺層處理;(5)自重預(yù)壓,超載預(yù)壓;(6) 化學(xué)方法;(7) 土工織物等加固技術(shù);(8)砂樁、碎石樁等。國(guó)內(nèi)外的軟土地基加固方法歸納起來(lái)已達(dá)幾十種,但目前仍然處于新老方法不斷完善和發(fā)展的階段。不論采用哪種方法,就其原理說(shuō)不外乎分為以下幾類:(1)改良土質(zhì);(2)換置;(3)補(bǔ)強(qiáng)。從以上的軟基處理方法在工程實(shí)際中的應(yīng)用情況來(lái)看,對(duì)其效果評(píng)價(jià)不一,由此看來(lái),在如此眾多的軟基處理方法中,要采用哪一種方法效果較好、施工方便、又節(jié)省資金,這無(wú)疑也是軟基加固處理中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
3、軟土地基加固方案選擇的研究
高速公路對(duì)地基變形量的要求很高,一般要求在使用期內(nèi)路堤的工后沉降不超過(guò)30cm,路橋搭接處不超過(guò)10cm。大量的工程實(shí)踐證明,軟土地基加固工程成敗的先決條件之一是地質(zhì)資料的可靠性。地基加固的費(fèi)用可占總投資的1/3,甚至更大,所以選取經(jīng)濟(jì)、有效的加固方案非常重要。要想確定科學(xué)合理的加固方案,除了
設(shè)計(jì)上重視工程地質(zhì)調(diào)查外,應(yīng)盡可能采用精密和現(xiàn)代化的勘探儀器與手段,獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù),綜合考慮土的特性、產(chǎn)生壓縮變形的機(jī)理、加固方案和質(zhì)檢的難易程度以及施工隊(duì)伍的素質(zhì)等條件。
軟土地基加固處理技術(shù)比較復(fù)雜,地基的沉降過(guò)程長(zhǎng)達(dá)幾十年,為使軟基加固處理取得長(zhǎng)遠(yuǎn)的效果,應(yīng)盡量采用理論上成熟、計(jì)算方法完善的加固處理技術(shù)。
經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐,可以得出如下經(jīng)驗(yàn):(1)強(qiáng)夯對(duì)于以泥炭為主的軟土層,仍然是有明顯效應(yīng)的;(2)對(duì)于基礎(chǔ)面積較小的軟粘土地基,如柱基、墩基等,采用強(qiáng)夯,即使不能形成良好的排水通道,產(chǎn)生周?chē)∑穑材苓_(dá)到強(qiáng)迫預(yù)沉降、強(qiáng)迫換土的效果。(3)軟粘土采用強(qiáng)夯,最好配以較疏的砂井,而砂井的井徑,盡可能采用較大直徑,以加強(qiáng)壓密排水效應(yīng)。(4)軟粘土采用強(qiáng)夯,孔隙壓力消散遲緩,相鄰夯點(diǎn),先后夯擊的間歇時(shí)間,常需達(dá)到3周~5周,如果平均按一個(gè)月計(jì)算,則整個(gè)施工期間,必須在3個(gè)月以上。 三、高等級(jí)公路軟基處理研究存在的問(wèn)題及展望
目前公路軟基處理的研究己經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)?shù)乃胶鸵?guī)模。但從國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)有資料來(lái)看,仍存在著一些不容忽視的問(wèn)題,因此,結(jié)合當(dāng)前公路軟基處理研究的現(xiàn)狀,應(yīng)在相應(yīng)的方面加強(qiáng)研究。
1、 數(shù)值計(jì)算技術(shù)沒(méi)有充分表現(xiàn)出其優(yōu)越性。
因?yàn)橐蕴郴?Terzaghi)的經(jīng)典土力學(xué)為基礎(chǔ)的理論公式法仍被廣泛應(yīng)用,所以在實(shí)際工程應(yīng)用的研究中應(yīng)將深入開(kāi)展軟土地基沉降計(jì)算方法的研究和數(shù)值計(jì)算方法的實(shí)用研究作為今后的工作重點(diǎn)。
2、 地基加固新技術(shù)的研究還不夠,應(yīng)加強(qiáng)復(fù)合地基的應(yīng)用及其研究。
對(duì)于軟土層厚度較大,深層土體強(qiáng)度很難改善時(shí),復(fù)合地基能將外力較合理地傳遞給全土層,并按樁(柱)體剛度和置換率的不同,承擔(dān)不同的外力,減輕土直接受力的負(fù)擔(dān),不必對(duì)較難改善強(qiáng)度的深層軟土進(jìn)行加固處理,如采用深層攪拌樁、預(yù)制樁法均可形成復(fù)合地基,工程實(shí)踐證明效果很好。
3、 地基處理方案的決策分析研究不夠,目前的方案選擇基本上停留在人為憑經(jīng)驗(yàn)選取階段。應(yīng)加強(qiáng)公路軟基處理方案的決策分析,對(duì)軟基處理方法進(jìn)行優(yōu)選。使目前人為定性決策方法數(shù)值化、科學(xué)化和智能化。
(1)加強(qiáng)公路軟基處理的系統(tǒng)化研究。近年來(lái),大量出現(xiàn)的實(shí)例研究為系統(tǒng)性的理論研究提供了基礎(chǔ),應(yīng)著手對(duì)這些實(shí)例研究資料進(jìn)行系統(tǒng)化的研究,對(duì)軟土的工程評(píng)價(jià),處理方法的選擇等都具有重要的理論和實(shí)踐意義。
(2)應(yīng)用系統(tǒng)工程( system engineering) “ 量化評(píng)分” 法進(jìn)行軟基處理方法的選擇。因?yàn)椴煌貐^(qū)的土層厚度、分布、質(zhì)量有所差異的,地基處理在技術(shù)、造價(jià)、時(shí)間和施工難度上均是不同的,所以只有對(duì)具體的工程地基加固采用系統(tǒng)工程“ 量化評(píng)分” 法進(jìn)行分析、優(yōu)選,才能收到較好的效果 。如上海新港址軟基處理方法選擇, 上港十四區(qū)對(duì)多個(gè)試驗(yàn)成果進(jìn)行優(yōu)選, 均采用系統(tǒng)工程的量化分析理論,得到有關(guān)專家的好評(píng)。
(3)提高公路軟基處理研究的智能化水平,研究表明,在工程領(lǐng)域,尋求最優(yōu)解往往很困難,獲取滿意解不失為一種合理的選擇,人工智能方法是目前獲取滿意解最好方式之一。
4、地基處理方法的選擇應(yīng)與環(huán)保問(wèn)題結(jié)合起來(lái)。
5、地基處理效果的檢測(cè)技術(shù)有待進(jìn)一步發(fā)展。
6、經(jīng)濟(jì)快速的處理方法是有生命力的處理方法。隨著工程建設(shè)的高速發(fā)展,要求對(duì)地基的處理速度要加快,周期要縮短;再由于建筑市場(chǎng)的開(kāi)發(fā),往往經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方法較易被市場(chǎng)所接受。因此經(jīng)濟(jì)快速的加固方法仍然是今后發(fā)展方向。
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中圖分類號(hào):TU99文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
引言
近年來(lái),隨著市政路橋建設(shè)的迅速發(fā)展,我國(guó)各個(gè)地區(qū)根據(jù)實(shí)際情況,開(kāi)展軟土地基工程的設(shè)計(jì)施工也越來(lái)越普及。路橋施工中軟土基地的處理技術(shù)給我們帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益,為我國(guó)路橋建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但在市政路橋工程建設(shè)中,軟土地基處理效果因不能滿足實(shí)際使用要求,時(shí)常出現(xiàn)道路變形、沉降等現(xiàn)象的發(fā)生。所以,改善軟土地基處理能保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全,具有十分重要的意義。
一、軟土地基的主要特征
軟土地基就是指以軟土為主要成分,同時(shí)還摻雜一些粉砂以及一些粉土混合而成的地基,這種軟土地基比較軟,所以其可塑性比較強(qiáng),但是承載力比較低。如果在實(shí)際施工的過(guò)程中有軟土地基的話,就會(huì)給施工造成一定的困難,并且軟土地基的另一個(gè)特點(diǎn)就是其含水量比較高,所以這就使軟土地基存在很大的空隙,導(dǎo)致水分流失的比較快,土地也會(huì)變得比較的疏松。
二、軟土地基處理技術(shù)在橋梁公路工程建筑中的重要性
由于軟土地基的土質(zhì)會(huì)在一定程度上給施工過(guò)程中的穩(wěn)定性造成一定的影響,所以一般軟土地基是不適合做持力層的,而是需要對(duì)這部分軟土地基做一定的處理,從而給地基的形成打下基礎(chǔ)。
隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步,旅游業(yè)的不斷發(fā)展,我國(guó)公路和橋梁建筑的項(xiàng)目也逐漸增多,為了能夠更好的保證我們?nèi)嗣竦纳钯|(zhì)量,方便人們的生產(chǎn)生活,國(guó)家不斷的開(kāi)發(fā)橋梁及公路建設(shè)工程來(lái)保證我們更加順暢的進(jìn)行生產(chǎn)和生活,所以就要在軟土地基的施工上和技術(shù)的處理上做得更好。
軟土是指天然含水量比較高、孔隙比較大、并且壓縮性比較高,同時(shí)其抗剪強(qiáng)度比較低的細(xì)粒土,這種土質(zhì)一般情況下使分布在海邊以及有湖泊和河灘等等一些相對(duì)水利施工比較集中的地方,這種土質(zhì)容易受到壓力變形和沉降等的影響。軟土地基在橋梁以及公路工程中的危害最主要的就是體現(xiàn)在公路施工上面,主要是一些橋涵構(gòu)造物以及一些高路堤路段的公路上。比如一些橋頭的高路堤所發(fā)生的沉降現(xiàn)象,單邊膨脹以及滑移等現(xiàn)象都頻繁發(fā)生,所以這些現(xiàn)象的產(chǎn)生就會(huì)給橋梁的使用壽命造成一定的影響,甚至?xí)绊懙饺藗兒蛙?chē)輛的安全問(wèn)題,更為嚴(yán)重的就是,如果橋梁發(fā)生倒塌的話就會(huì)給附近人們生活的正常進(jìn)行造成非常大的影響。所以,解決軟土地基的軟弱性問(wèn)題,保證軟土地基變的更加強(qiáng)硬,是橋梁公路建筑項(xiàng)目中首先需要解決的問(wèn)題。如果沒(méi)有處理好,就會(huì)影響到整個(gè)工程項(xiàng)目的繼續(xù)進(jìn)行,嚴(yán)重影響到工程作用的發(fā)揮。但是軟土地基處理問(wèn)題的解決現(xiàn)在還是一個(gè)很大的難題,加上我國(guó)土層資源的豐富,各個(gè)地方的情況都不相同,所以軟土地基的處理技術(shù)就相對(duì)比較難統(tǒng)一。在對(duì)軟土地基的處理過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)對(duì)待具體問(wèn)題具體分析,結(jié)合具體的軟土地基的土層情況和當(dāng)?shù)氐氖┕ぴ靸r(jià)以及工期等等具體條件作為一個(gè)結(jié)合,對(duì)幾種不同的地基處理方法在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上做一個(gè)比較,從而得出比較適合工程來(lái)進(jìn)行的軟土地基的處理技術(shù)。除此之外,還要多注意和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展結(jié)合在一起,盡量避免由于一些軟土地基的處理而造成資源上的浪費(fèi)和環(huán)境污染現(xiàn)象的發(fā)生。
三、市政路橋工程施工中軟土地基的處理技術(shù)
1、軟土地基的表層處理方法
1.1表層排水法
軟土地基的處理要因地制宜,如果地基處土質(zhì)較好,但是含水量較大,因此采取表層排水法較為合適,具體是在填土之前進(jìn)行地表的溝槽開(kāi)挖作業(yè),以排除地表水,同時(shí)對(duì)于地基表層部分的含水量也大大降低,確保工程機(jī)械順利通過(guò),同時(shí)可以采取透水性較好的砂礫或碎石進(jìn)行回填。
1.2墊層砂礫或者置換填土的處理方法
這一方法主要是針對(duì)路堤不高、土層薄、無(wú)硬殼等特點(diǎn),而且具有兩面排水能力的軟土地基。這種技術(shù)的好處在于能夠使填土與基地之間形成一排水面,如果軟土地基遭遇填土的負(fù)載作用,能迅速的排水軟土地基中的孔隙水,加速軟土的凝結(jié),降低其壓縮性,大大的提高了承受能力,從而有助于防止軟土地基中軟土剪切變形。
采用置換填土的方法,可以充分的發(fā)揮置換的作用,其具體操要求是用規(guī)定的土質(zhì)重新回填。此方法雖然操作簡(jiǎn)單,但是需要的成本也較大,一般應(yīng)用在清淤回填的軟土施工中。在施工中也要注意到填土的進(jìn)程,墊層厚度一般在0.5米至3米之間,一般所選取的施工材料為含泥量小于5%的整潔粗砂、中砂,或者為粒徑大于5里面的天然粒徑構(gòu)成的砂礫。
1.3敷墊材料法
軟土地基土層分布不均勻的話,可以采取敷墊材料法進(jìn)行軟土地基的處理。由于地基土層分布不均,有可能導(dǎo)致局部沉降和側(cè)向變位的現(xiàn)象,采取敷墊材料法進(jìn)行處理可以提高地基的抗剪力和抗拉力,增強(qiáng)了地基的穩(wěn)定性,便于施工機(jī)械順利通過(guò),并均勻支撐其載荷,敷墊材料一般是用化纖無(wú)紡布、土工布以及玻璃纖維格柵等。
1.4添加劑法
此方法適用于表面粘性土的軟土地基,通過(guò)加入添加劑提高了地基的強(qiáng)度和壓縮性能,為工程機(jī)械的安全作業(yè)帶來(lái)了保障。一般所添加的材料通常為水泥和熟石灰,量的需求也要根據(jù)工程量來(lái)決定。添加劑中的石灰材料能夠降低土壤中的含水量,產(chǎn)生化學(xué)式的固定,更加保障了土壤的穩(wěn)定性,一般使用改良土壤、水泥穩(wěn)定等。如果為了改良土壤,可以在土壤中添加6%的石灰,其優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)便,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠;如果為了水泥穩(wěn)定,可以在黃土中加入3%到6%的水泥,這個(gè)造價(jià)相對(duì)較高,在黃土中添加10%到12%的石灰的石灰土是較為常見(jiàn)的。
2、粉噴樁加固處理法
2.1粉噴樁加固處理法在其施工之前應(yīng)該對(duì)施工技術(shù)材料有所準(zhǔn)備,具體包括:施工場(chǎng)地的地質(zhì)報(bào)告、土工試驗(yàn)報(bào)告、室內(nèi)配比試驗(yàn)報(bào)告、粉噴樁設(shè)計(jì)樁位圖、地面高程數(shù)據(jù)表、加固深度、停灰面高程、相關(guān)測(cè)量資料等。
2.2保證地表的平整度并對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的障礙進(jìn)行清除工作,比如場(chǎng)地低洼,應(yīng)該進(jìn)行粘性土的回填;如果場(chǎng)地不能滿足施工機(jī)械的通行條件,應(yīng)該鋪設(shè)砂土或者碎石墊層以提高路基的強(qiáng)度;如果地基表面過(guò)軟,可以采取適當(dāng)措施避免機(jī)械失穩(wěn)的現(xiàn)象發(fā)生。
2.3施工機(jī)械和器具應(yīng)該提前準(zhǔn)備,并提前紀(jì)念性機(jī)械組裝和運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。
2.4粉噴樁的施工工藝要按照相關(guān)設(shè)計(jì)要求和施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行確定,一般來(lái)說(shuō)試樁數(shù)量為5根,試樁之后進(jìn)行一些參數(shù)的確定工作,比如鉆進(jìn)速度、噴氣壓力、提升速度、攪拌速度以及單位時(shí)間噴粉量等。
3、豎向排水固結(jié)法
如果軟土地基處有粘性土,可以在其地基處進(jìn)行垂直排水柱的設(shè)置,一方面縮短了排水距離,使得地基排水固結(jié)效果增強(qiáng),另一方面增加了地基的抗剪力和抗拉力。具體而言,豎向排水固結(jié)法由于其采用的材料有所區(qū)別而分為砂井和紙板排水,前者是利用砂井進(jìn)行排水,其施工方法有打入式、振動(dòng)式、螺旋鉆式及袋裝式等,此方法一般不單獨(dú)使用,往往與加載法和緩速填土法一起使用,多用于地層較厚而且粘土地質(zhì)的軟土地基處理;后者對(duì)于泥炭質(zhì)的軟土地基處理效果極佳;其處理范圍如下:處理填土坡面以提高其穩(wěn)定性,處理路基頂面寬度以防止沉降。在進(jìn)行排水砂井的設(shè)計(jì)時(shí)要提前設(shè)計(jì)好施工方法,并對(duì)砂井直徑、排水距離和改良范圍進(jìn)行修正。
結(jié)束語(yǔ)
目前,國(guó)內(nèi)市政路橋工程之中軟土地處理技術(shù)尚不完善,如何在軟土地基上更加穩(wěn)固的進(jìn)行路橋工程還需要我們不斷的探索,理論聯(lián)系實(shí)際,實(shí)現(xiàn)軟土地的合理開(kāi)發(fā)與利用,解決交通問(wèn)題,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
中圖分類號(hào): TU47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
在高速公路的路堤建設(shè)過(guò)程中,為了控制施工進(jìn)度,指導(dǎo)后期施工組織及安排并保證路堤的穩(wěn)定和實(shí)用,需要對(duì)路基的不同時(shí)刻沉降和最終沉降量進(jìn)行預(yù)測(cè),尤其針對(duì)以軟土為地基的路基施工,路基實(shí)際土層的性質(zhì)很復(fù)雜。軟土地基在其頂部荷載及重力作用下產(chǎn)生壓縮變形,從而引起基礎(chǔ)沉降。沉降量是指地基土經(jīng)壓縮變形達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的最大沉降量,稱為最終沉降量。軟土作為一種特殊工程材料,土體本身性質(zhì)變異性較大,特性復(fù)雜,而且取樣時(shí)容易受許多不確定因素的影響,所以無(wú)論是傳統(tǒng)方法還是數(shù)值方法,其本構(gòu)模型存在的缺點(diǎn)已有共識(shí),如參數(shù)的取得、影響因素和破壞準(zhǔn)則等,至今仍然沒(méi)有一種計(jì)算方法是能夠令人信服的。但是通過(guò)現(xiàn)代的預(yù)測(cè)理論進(jìn)行分析,根據(jù)實(shí)測(cè)資料或者模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推算沉降量以時(shí)間關(guān)系的預(yù)測(cè)方法已經(jīng)在工程中被廣泛應(yīng)用。目前,此類方法歸納起來(lái),主要有如下幾種:
1、經(jīng)驗(yàn)公式法
土體的壓縮變形隨時(shí)間的變化過(guò)程不僅能在室內(nèi)模型試驗(yàn)時(shí)觀測(cè)到,而且在實(shí)際工程中也可以通過(guò)觀測(cè)沉降量隨時(shí)間的變化而得到。采用科學(xué)的預(yù)測(cè)方法處理沉降實(shí)測(cè)資料和試驗(yàn)數(shù)據(jù),有助于準(zhǔn)確和預(yù)測(cè)沉降,從而使后期施工組織安排到達(dá)最優(yōu)化。目前常用的經(jīng)驗(yàn)公式法主要有:指數(shù)曲線法、雙曲線法、對(duì)數(shù)曲線法、拋物線擬合法、三點(diǎn)法、星野法、沉降速率法等等。
(1)指數(shù)曲線法模型
指數(shù)曲線法是假定沉降的平均速率以指數(shù)曲線的形式減少的經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)法。此法認(rèn)為曲線
——約呈折線型的三段直線,其經(jīng)驗(yàn)公式為:
(1-2)
在——直線上選取兩點(diǎn)(,)和(,),使其滿足,代入式(1-2)即得,由此可求得最終沉降量為:
(1-3)
式中,——對(duì)應(yīng)沉降曲線拐點(diǎn)處的沉降值;
——對(duì)應(yīng)沉降曲線拐點(diǎn)處的沉降速率。
(2)雙曲線模型
該法認(rèn)為沉降-時(shí)間關(guān)系符合雙曲線式(1-2),若沉降過(guò)程觀測(cè)歷時(shí)較長(zhǎng),在沉降趨于穩(wěn)定的后段取點(diǎn)計(jì)算,能夠得到較為滿意的結(jié)果[8],但在曲線前段應(yīng)用時(shí)便會(huì)出現(xiàn)較大的誤差,正是因?yàn)檫@點(diǎn),馮文凱等又提出了修正的雙曲線法。
(1-4)
式中,——參數(shù);
其他變量含義同(1-1)。
另外,雙曲線式通過(guò)坐標(biāo)零點(diǎn),對(duì)一級(jí)加載情形,可把沉降時(shí)間關(guān)系起點(diǎn)定在處,即施工期的一半處。
2、Asaoka法
該法是由日本學(xué)者Asaoka在1978年提出的,又稱圖解法。是依據(jù)某級(jí)荷載作用下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的個(gè)沉降值,然后再以為坐標(biāo)系繪出個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),其中。可以看出所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)基本都在同一條直線上,設(shè)該直線的斜率為,與軸的交點(diǎn)縱坐標(biāo)為,其延長(zhǎng)線與線的交點(diǎn)即為本級(jí)荷載下最終沉降量(圖1):
(1-5)
式中,——與所選取的時(shí)間間隔有關(guān)的兩個(gè)系數(shù)。
圖中的直線關(guān)系只有當(dāng)土體行為完全符合太沙基一維固結(jié)理論假設(shè)才能存在。
該法可以作為路堤最終沉降量的一種簡(jiǎn)便的預(yù)測(cè)方法,其最突出的優(yōu)點(diǎn)在于可利用短期的觀測(cè)資料得到較為可靠的最終沉降推算值。其次,還能夠?qū)κ欠褚堰M(jìn)入次固結(jié)階段進(jìn)行分析判斷,并進(jìn)行次固結(jié)沉降推算。但此法也存在一些不足之處:如最終沉降值在一定程度上依賴時(shí)間間隔,對(duì)主次固結(jié)的劃分存在一定的人為誤差。
圖1 Asaoka法預(yù)測(cè)最終沉降示意圖
Fig.1 The schematic of Asaoka method to predict the final settlement
3、灰色理論法
由于引起地基沉降的因素太多,用理論方法計(jì)算最終沉降量還有一定的困難,而上述方法都有一定的使用性和地區(qū)性。工程實(shí)踐已經(jīng)證明:雙曲線法擬合出來(lái)的沉降量結(jié)果偏大,而指數(shù)法擬合出來(lái)的結(jié)果偏小等。近年來(lái),巖土工程領(lǐng)域的科研人員也在采用灰色模型解決一些沉降問(wèn)題。灰色系統(tǒng)理論的基本思路是:首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行累加處理,使數(shù)據(jù)序列的隨機(jī)因素影響淡化,從而提高數(shù)據(jù)序列的內(nèi)在規(guī)律,再將數(shù)據(jù)序列建成一個(gè)具有微分、差分、近似指數(shù)規(guī)律兼容的灰色模型。利用灰色模型(GM)預(yù)測(cè)對(duì)數(shù)據(jù)沒(méi)有嚴(yán)格要求,而且灰色預(yù)測(cè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的預(yù)測(cè),可以根據(jù)新增加的數(shù)據(jù)相應(yīng)的變動(dòng)模型,而計(jì)算程序不用改變,這點(diǎn)正好適用于軟土路基的信息化施工。
灰色理論預(yù)測(cè)是以已知單位時(shí)段內(nèi)的沉降量為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的處理來(lái)獲得地基沉降的變形規(guī)律,從而對(duì)工后沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)。石世云等研究了多變量灰色模型MGM(1,n)在變形預(yù)測(cè)中的應(yīng)用,將單點(diǎn)的MGM(1,1)模型擴(kuò)充為多點(diǎn)的MGM(1,n)模型,通過(guò)沉降實(shí)例分析證明,MGM(1,n)模型精度高于分別單獨(dú)使用單點(diǎn)的MGM(1,1)模型;曾超等把灰色模型的路堤沉降預(yù)測(cè)結(jié)果和雙曲線法的預(yù)測(cè)值分別與實(shí)測(cè)值進(jìn)行了對(duì)比,證明了灰色模型沉降量預(yù)測(cè)值和實(shí)際沉降量更接近。
4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)作為一門(mén)新興的信息處理系統(tǒng),已經(jīng)在信息科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它是模擬生物腦神經(jīng)系統(tǒng)的一種計(jì)算機(jī)處理模式,由一系列簡(jiǎn)單的高度互聯(lián)的處理單元組成。其優(yōu)點(diǎn)在于具有較強(qiáng)的非線性映射能力和學(xué)習(xí)能力,在解決復(fù)雜問(wèn)題時(shí),對(duì)于外加的輸入,是以并行的、非確定的方式進(jìn)行處理的。它在復(fù)雜非線性系統(tǒng)中具有較高的建模能力和對(duì)所提供數(shù)據(jù)的良好擬合能力。
在地基沉降計(jì)算方法中,分層總和法雖然計(jì)算方便但其計(jì)算精度不高;數(shù)值計(jì)算法理論上雖然嚴(yán)謹(jǐn),但是模型參數(shù)的取值是影響計(jì)算結(jié)果精度的關(guān)鍵,且對(duì)技術(shù)人員的素質(zhì)有很高的要求,推廣起來(lái)比較困難;經(jīng)驗(yàn)公式法主要是基于地方經(jīng)驗(yàn),且存在著取點(diǎn)位置等帶來(lái)的一些誤差。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法在處理非線性問(wèn)題上具有獨(dú)特的優(yōu)越性,能夠充分運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)較強(qiáng)的非線性映射能力,基于路堤沉降的實(shí)測(cè)或者試驗(yàn)資料,對(duì)高度復(fù)雜的非線性的土工結(jié)構(gòu)直接建模來(lái)預(yù)測(cè)路堤的沉降量,這樣能夠更好的反映軟基路堤的沉降規(guī)律。
參考文獻(xiàn):
[1] 王志亮. 軟土路堤沉降預(yù)測(cè)和計(jì)算[D]. 河海大學(xué)博士學(xué)位論文, 2004.
[2]張誠(chéng)厚, 袁文明, 戴濟(jì)群. 高速公路路基處理[M]. 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1997.
軟土地基具有高含水量、大孔隙比、高壓縮性的特點(diǎn),此種地基在我國(guó)沿江、沿湖以及沿海等地廣泛分布,對(duì)港口建設(shè)、公路路基、大型橋梁、涵洞、通道都存在著不同程度的危害。在高速公路的軟基處理中,地基土的強(qiáng)度和變形對(duì)地基土上的路堤及路面結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定性、行車(chē)安全有重要的影響。隨著我國(guó)公路事業(yè)的大力發(fā)展,大量工程實(shí)踐表明,用粉噴樁法加固高等級(jí)公路的路基和涵基,在滿足設(shè)計(jì)的前提下,不僅能提高地基土的承載力,從而能適應(yīng)快速填筑施工,而且能較好地解決沉降過(guò)大的問(wèn)題,大大節(jié)約了施工作業(yè)時(shí)間。因此,該法已越來(lái)越普遍地用于高等級(jí)公路的軟基處理中。
1.粉噴樁的成樁原理及特點(diǎn)
粉噴樁是利用粉噴樁機(jī),用壓縮空氣將水泥干粉加到軟弱地基土中,并在原位進(jìn)行強(qiáng)制攪拌,吸收地下水,水泥和土進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),硬化固結(jié)后具有較高強(qiáng)度整體性水穩(wěn)性的粉噴樁。樁與軟土地基一起組成復(fù)合地基,兩者共同工作,承擔(dān)上部荷載。粉噴樁與樁間土的協(xié)調(diào)變形使地基土承載能力得到充分發(fā)揮,最終使土體得以加固,獲得所需強(qiáng)度,提高地基承載力,減少沉降。
采用粉噴樁的優(yōu)點(diǎn)如下:
1.1水泥與原土就地?cái)嚢杌旌? 因此可最大限度地利用原土的承載力。
1.2水泥粉與原地基土就地?cái)嚢杌旌蠒r(shí), 不必或只需向地基中注入少許水分(根據(jù)地基土的含水量確定),水泥粉充分吸收周?chē)浲林械乃? 因此對(duì)含水量高的軟土加固效果尤為顯著。
1.3水泥干粉噴射時(shí)對(duì)土壤無(wú)側(cè)向擠壓, 對(duì)周?chē)ㄖ镉绊懶 ?/p>
1.4土體加固后重度基本不變, 對(duì)軟弱下臥層不會(huì)引起附加沉降。
1.5在滿足承載力及其它各項(xiàng)指標(biāo)要求的情況下, 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)效果顯著。
1.6施工時(shí)無(wú)振動(dòng), 無(wú)污染, 無(wú)噪音, 工期短, 施工現(xiàn)場(chǎng)較文明, 尤其適合在城市中使用, 且可取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[1]。
2.粉噴樁的加固機(jī)理
粉噴樁處治軟基屬于深層攪拌法中的一種,它是利用壓縮空氣向軟弱土層中輸送石灰、水泥等粉狀加固料,使其與原位軟弱土混合、壓密,通過(guò)加固料與軟弱土之間的離子交換作用、凝聚作用、化學(xué)結(jié)合作用等一系列物理化學(xué)作用.使軟弱土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的柱狀加固土,它與原位軟弱土層組成復(fù)合地基,提高軟土地基承載力,減少地基沉降量[2]。
2.1溶解-析出理論及水泥與軟土的化學(xué)反應(yīng)
溶解一析出理論是水泥固結(jié)理論中較為經(jīng)典的理論之一,該理論認(rèn)為水泥的固結(jié)過(guò)程就是水泥熟料在水中溶解成離子形式,并以水作為介質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),形成了各種晶體從水溶液中析出.最終形成具有一定強(qiáng)度的整體。實(shí)際工程中,常采用水泥固結(jié)理論中的溶解一析出理論來(lái)解釋水泥和軟土的反應(yīng)[2]。
2.1.1水泥熟料在水中的溶解過(guò)程
在水泥等固化劑與軟土充分?jǐn)嚢柚螅芸炫c軟土中的水發(fā)生水化反應(yīng)生成氫氧化鈣、水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣及水化鐵酸鈣等化合物。其化學(xué)反應(yīng)為
(1)硅酸三鈣的水化:
(2) 型硅酸二鈣的水化:
(3)鋁酸三鈣的水化:
(4)鐵鋁酸四鈣的水化:
另外,在水化過(guò)程中,形成了能吸收大量自由水的鈣礬石:
2.1.2土顆粒與水泥水化物之間的相互作用
一般情況下,因水泥與土的攪拌不能絕對(duì)均勻。使水泥熟料包裹在軟土團(tuán)粒表面,這種灰包土的結(jié)構(gòu)由于電化學(xué)作用,水泥熟料的水化產(chǎn)物易滲透入土顆粒的內(nèi)部。這樣,最后在粉噴樁樁體范圍內(nèi)形成了外層是水泥水化產(chǎn)物相聯(lián)結(jié),內(nèi)層是被包裹的軟士團(tuán)粒的空間結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)是粉噴樁強(qiáng)度的基礎(chǔ)。其次,軟土中含有多種礦物質(zhì)并含有游離的鈉離子、鉀離子,它們能和水泥水化生成的鈣離子進(jìn)行當(dāng)量吸附交換,使較小的土顆粒形成較大的團(tuán)粒,使土體強(qiáng)度提高。
2.2其他因素對(duì)粉噴樁加固機(jī)理的影響
首先,粉噴樁在施工過(guò)程中對(duì)土體的振動(dòng)或擠壓使土體得到擠密,利用橫向擠緊作用,提高了樁間土的強(qiáng)度和樁側(cè)法向應(yīng)力,使得樁側(cè)摩阻力得到增加,樁體的承載力得到加強(qiáng),使路基土粒彼此靠緊,空隙減少,提高復(fù)合地基的承載力,有利于滿足路基壓實(shí)度的要求。
其次,水泥的各種水化物生成后有的自身繼續(xù)硬化,形成水泥石骨架,有的與周?chē)哂谢钚缘恼惩令w粒發(fā)生反應(yīng),形成水泥土的團(tuán)粒結(jié)構(gòu),并封閉各土團(tuán)間的孔隙,形成堅(jiān)硬聯(lián)結(jié)體。由于粉噴樁的剛度較樁周?chē)馏w大,在路堤填筑荷載作用下,大部分填土荷載由樁體承擔(dān),作用在樁間土的應(yīng)力相應(yīng)減少。
另外,地基的加速固結(jié)作用也是粉噴樁的加固機(jī)理之一。由固結(jié)系數(shù)Cv的計(jì)算式:Cv=■
可以看出,雖然水泥土類樁會(huì)降低地基土的滲透系數(shù)K,但它同樣會(huì)減小地基土的滲透系數(shù)α,而且通常后者的減小幅度要較前者大,由此,使加固后水泥土的固結(jié)系數(shù)Cv大于加固前原地基土的系數(shù),因而起到加速固結(jié)的作用。
3.粉噴樁加固軟土路基的設(shè)計(jì)計(jì)算
粉噴樁加固軟土路基的設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容為:決定設(shè)置攪拌樁的范圍;選擇樁長(zhǎng)及確定樁的根數(shù),使之能滿足建筑物所需要的承載力與允許沉降量[3]。
在掌握了工程地質(zhì)條件以及設(shè)計(jì)要求之后,可按以下設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì):
3.1根據(jù)路基基礎(chǔ)尺寸及軟土范圍決定采用粉體噴攪加固的范圍;根據(jù)軟土層厚度決定攪拌樁樁體的長(zhǎng)度,一般情況下,樁體應(yīng)伸至軟土層底部。
3.2根據(jù)要求的承載力的大小,初步選定攪拌樁的間距,從而定出加固范圍內(nèi)攪拌樁的總數(shù)及每平方米內(nèi)攪拌樁所占的面積。在公路路基土中,攪拌樁的排列一般按等邊三角形或正方形布置,需要時(shí),再作偏心計(jì)算看能否滿足要求。
3.3根據(jù)初步選定的樁長(zhǎng)L,加固區(qū)寬度B,加固區(qū)長(zhǎng)度H,攪拌樁總數(shù)n,攪拌樁面積與加固基礎(chǔ)面積之比(灰土置換率)αc,每排(寬度B范圍內(nèi))樁的根數(shù)以及上述已取得的上部構(gòu)筑物資料,進(jìn)行地基承載力計(jì)算和總沉降量計(jì)算。
當(dāng)計(jì)算出施工結(jié)束后的剩余沉降量小于或等于路基允許值時(shí),說(shuō)明計(jì)算滿足要求,否則應(yīng)重新選擇樁長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算。
4.粉噴樁在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題及建議
4.1粉噴樁施工的主要工序在地下進(jìn)行,無(wú)法直接監(jiān)控。由于其關(guān)鍵工序是噴粉,因此,噴粉開(kāi)始后,應(yīng)設(shè)專人嚴(yán)格把關(guān),嚴(yán)格控制噴粉時(shí)間、停粉時(shí)間和水泥噴入量。
4.2雖然目前粉噴樁設(shè)計(jì)計(jì)算方法尚能滿足設(shè)計(jì)需要,但總的來(lái)說(shuō)計(jì)算方法欠成熟,因?yàn)橛绊憦?fù)合地基的應(yīng)力和應(yīng)變的因素較多。今后應(yīng)從研究樁同作用、復(fù)合地基破壞機(jī)理入手,推導(dǎo)出更為合理的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。
4.3施工是保證粉噴樁質(zhì)量的實(shí)施關(guān)鍵環(huán)節(jié),鉆機(jī)深度等對(duì)加固深度有較大的影響;另一方面是空壓、動(dòng)力及噴攪工藝也有待進(jìn)一步明確和改進(jìn),以確保深部樁體的質(zhì)量。
工程應(yīng)用中要提高粉噴樁的質(zhì)量,使其強(qiáng)度更高,提高粉噴樁的完整性、均勻性,使粉噴法在公路建設(shè)工程中有更廣泛的使用范圍。■
【參考文獻(xiàn)】
[1]阮永芬,李佳彬.水泥粉噴樁在軟土地基處理中的應(yīng)用[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào),2001,26(5):74-75.
論文摘要:軟土地基的處理是道路設(shè)計(jì)經(jīng)常遇到的情況。軟弱地基給城市市政建設(shè)帶來(lái)不同程度的危害如路基的滑移,開(kāi)裂,路面起伏不平,橋涵通道等人工構(gòu)造物處的跳車(chē)顛簸等等。軟弱地基處理的目的是為了整治好、處理好地基,使來(lái)往車(chē)輛及司乘人員安全,快速,舒適地行駛。本文將以重慶西部現(xiàn)代物流產(chǎn)業(yè)園區(qū)道路路網(wǎng)建設(shè)為例談軟土路基處理方式。
1. 軟弱地基處理的一般原則
1.1 自然沉降法:即盡早用堆載預(yù)壓不作深層處理軟基的方法,這種以自然沉降逐漸達(dá)到路基穩(wěn)定,是一種最經(jīng)濟(jì)也簡(jiǎn)單的方法。但目前基本建設(shè)的程序不能盡早拔款、征地、從容施工,而一旦工程項(xiàng)目付諸實(shí)施時(shí),又往往限于工期,一般情況用自然沉降法將難以實(shí)現(xiàn)。
1.2 工程技術(shù)處理:即在施工工期緊迫,時(shí)間有限的情況下,針對(duì)軟土采用不同工程技術(shù)方法進(jìn)行處理,使其壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求,達(dá)到路基穩(wěn)定的作用。
2.軟土路基淺層處理方法
目前在重慶西部現(xiàn)代物流產(chǎn)業(yè)園區(qū)采用的路基處理方式有以下幾種:1.清淤換填 2.拋石擠淤3. 強(qiáng)夯法 4. 袋裝沙井法5. 加筋土法 ((淺層處理是指對(duì)路床處理深度不超過(guò)5米)。
2.1 清淤換填
清淤換填法是將軟弱土層清除并清底,然后回填砂碎石并壓實(shí)。一般適用于淤泥質(zhì)土、人工回填土,水田、魚(yú)塘表層淤泥質(zhì)粘性土呈流塑~軟塑狀,不可作為路基持力層。清淤深度不超過(guò)2米。
測(cè)量放樣,挖除路基坡腳全部軟弱土、凍脹土。對(duì)材料的配合比進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn),確定適合施工需要的各項(xiàng)參數(shù),以便合理指導(dǎo)施工。
備料、攤鋪及拌和,自卸車(chē)按規(guī)定計(jì)量將砂礫運(yùn)至施工路段,確保配料的均勻性及準(zhǔn)確性,然后用平地機(jī)攤鋪,直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度和規(guī)范要求均勻度為止。攤鋪應(yīng)控制厚度,避免破壞下承層,每次的攤鋪寬度應(yīng)與上一次的攤鋪重疊50-80cm。
碾壓養(yǎng)生,現(xiàn)場(chǎng)取樣成型試件,滿足要求后,立即進(jìn)行穩(wěn)壓,然后平地機(jī)初平一次,用振動(dòng)壓路機(jī)振壓4~6遍直到達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)。碾壓成型后的第2天,灑水養(yǎng)生,并控制車(chē)輛運(yùn)行。
2.2拋石擠淤
對(duì)大于2米的魚(yú)塘或河溝等軟土超過(guò)2米以上的路基采用拋石擠淤,適用于填方路堤基底為軟弱土層的換填.拋石擠淤僅適用于常年積水、排水困難的極軟塑流塑的軟土地段. 當(dāng)軟弱土層較淺或局部少量軟基時(shí),采用全部挖除,換填砂礫石或碎石處理。采用重型壓路機(jī)將片石壓入軟基中,并反復(fù)碾壓直到路基穩(wěn)定。片石粒徑5~40cm壓實(shí)后要求路基表面無(wú)明顯輪痕,表面密實(shí),無(wú)彈簧現(xiàn)象。
2.3 強(qiáng)夯法
強(qiáng)夯法國(guó)際上稱之為動(dòng)力固結(jié)法,強(qiáng)夯法的加固機(jī)理主要是利用強(qiáng)夯機(jī),將大噸位的夯錘起吊到10~40m的高度,讓自由落下,對(duì)地基土施加強(qiáng)大的沖擊能,在地基土中形成沖擊波和動(dòng)應(yīng)力,使得孔隙水壓力增大,同時(shí)土顆粒發(fā)生錯(cuò)位,土體骨架解體,最終使得土顆粒趨于更密實(shí)的狀態(tài)。強(qiáng)夯法主要適用于加固砂土和碎石土、低飽和度粉土與粘性土、素填土和雜填土等地基。強(qiáng)夯法具有加固效果顯著,設(shè)備簡(jiǎn)單,施工方便、節(jié)省勞力、節(jié)約材以及利于環(huán)境等特點(diǎn)。增加其密實(shí)度,從而提高路基地基承載能力和減少沉降,一般適用于地基處理深度不超過(guò)3米的低飽和度粉土,粘性土,濕陷性黃土,素填土和雜填土等。
施工前,對(duì)重夯地段測(cè)量放樣,確定夯點(diǎn)位置及間距。夯擊遍數(shù)為3遍,從兩側(cè)開(kāi)始向中部一排接一排進(jìn)行,每夯點(diǎn)連續(xù)夯擊4次。夯擊過(guò)程中隨時(shí)測(cè)量夯沉量,當(dāng)后兩擊平均夯沉量為1~2cm 時(shí),即可終止夯擊。 本次主要在中干東線中運(yùn)用此方法。
2.4袋裝沙井法
袋裝沙井法具有理論成熟,施工簡(jiǎn)易,造價(jià)低廉,質(zhì)量容易被控制等優(yōu)點(diǎn)。袋裝沙井法是固結(jié)排水法的一種,是在軟弱地基中設(shè)置若干沙井,在沙井上鋪砂墊層,再在砂墊層上鋪設(shè)土工布。通過(guò)增加排水措施,縮短排水距離,提高排水速度,從而使地基土的密實(shí)度增加,提高其承載能力。土工布的作用是提高其穩(wěn)定性,使之不會(huì)沿滑動(dòng)面滑動(dòng)。
2.5加筋土法
加筋土法,是將土工織物或是土工柵格等植入地基土中,兩者形成一個(gè)整體,增大壓力擴(kuò)散角,從而提高地基的承載能力,減少其沉降。加筋土法一般適用于由回填土形成的路堤,適用于軟土,沙土和粘性土等。本次主要在北線中采用此法。
3. 軟土地基深層處理方法
軟土地基深層處理的方法主要是深層密實(shí)法、排水固結(jié)法、石灰樁法、復(fù)合地基法和高壓噴射注漿法等(深層處理是指對(duì)路床處理深度超過(guò)5米)。
3.1深層密實(shí)法
適用于軟土厚度>3m 的中厚軟土的加固,分布面積廣的軟基加固處理,其加固深度可達(dá)到30m 。通過(guò)振動(dòng)、擠壓使地基中土體密實(shí)、固結(jié),并利用加入的具有高抗剪強(qiáng)度的樁體材料置換部分軟弱土體中的三相(氣相、液相與固相)部分,形成復(fù)合地基,達(dá)到提高抗剪強(qiáng)度的目的。主要加固方法:強(qiáng)夯法、土(或灰土、粉煤灰加石灰)樁法、砂樁法、爆破法、碎石樁法(振沖置換法)、石灰樁法、水泥粉煤灰碎石樁(CFG 樁法)、粉噴樁法、旋噴樁法。代表方法有碎石樁法、強(qiáng)夯法、水泥粉煤灰碎石樁法、粉噴樁法
3.2排水固結(jié)法
適用于處理各類淤泥、淤泥質(zhì)粘土及沖填等飽和粘性土地基。軟土地基在附加荷載的作用下,逐漸排出孔隙水,使孔隙比減小,產(chǎn)生固結(jié)變形。在這個(gè)過(guò)程中,隨著土體超靜孔隙水壓力的逐漸擴(kuò)散,土的有效應(yīng)力增加,并使沉降提前完成或提高沉降速度。主要加固方法:堆載預(yù)壓法、砂井法、袋裝砂井、真空預(yù)壓法、電滲排水法、降低地下水位法、塑料排水板法等。
3.3石灰樁法
石灰樁法是在地基土中,利用人工或是機(jī)械成孔,將石灰回填路基中,由于石灰的吸水性以及離子交換作用,改變周?chē)鼗恋奈锢硇再|(zhì),形成復(fù)合地基。此法適用于處理深度不超過(guò)12米的軟弱粘性土和雜填土。
3.4高壓噴射注漿法
高壓噴射注漿法是利用鉆機(jī)將帶有噴嘴的注漿管鉆至設(shè)計(jì)的土層深度,然后高壓噴漿,使混凝土砂漿與土體形成一個(gè)整體,徹底改變地基的結(jié)構(gòu)組成,提高地基的承載能力,減少其沉降。此法適用于軟弱地基深度較大的地基,可以超過(guò)30米。
4.排水與路基穩(wěn)定性
4.1路基排水的目的
路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性與水的關(guān)系十分密切。路基的病害有多種,形成病害的原因也很多,但水的作用是主要因素之一。根據(jù)水源的不同,影響路基的水流可分為地面水和地下水兩大類,與此相適應(yīng)的路基排水工程可分為地面排水和地下排水。
路基設(shè)計(jì)時(shí),必須考慮將影響路基穩(wěn)定性的地面水,排除和攔截于路基用地范圍以外,并防止地面水漫流、滯積或下滲。
路基施工中,應(yīng)校核全線路基排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否完備和妥善,必要時(shí)應(yīng)予以補(bǔ)充或修改,應(yīng)重視排水工程的質(zhì)量和使用效果。設(shè)置施工現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)性排水措施,保證路基工程質(zhì)量,提高施工效率。
4.2路基排水設(shè)計(jì)的一般原則
4.2.1排水設(shè)計(jì)要因地制宜、全面規(guī)劃,因勢(shì)利導(dǎo)、綜合整治,講究實(shí)效、注意經(jīng)濟(jì),充分利用有利地形和自然水系。
4.2.2各種路基排水溝渠的設(shè)置,應(yīng)注意與農(nóng)田水利相配合。
4.3設(shè)計(jì)前必須進(jìn)行調(diào)查研究,查明水源與地質(zhì)條件,各種排水溝渠的平面布置與豎向布置相配合,做到綜合整治,分期修建。
4.4路基排水要注意防止附近山坡的水土流失,盡量不破壞天然水系,不輕易合并自然溝溪和改變水流性質(zhì),盡量選擇有利地質(zhì)條件布設(shè)人工溝渠,減少排水溝渠的防護(hù)與加固工程。
4.3排水措施
目前在西部現(xiàn)代物流園園區(qū)臨時(shí)排水措施主要采用以下幾種方式,由于園區(qū)兩側(cè)的地塊以后為開(kāi)發(fā)用地,且周?chē)匦屋^為負(fù)責(zé),中梁山水系較為豐富,園區(qū)的路基施工的時(shí)候,為保證為開(kāi)發(fā)用地的一些雨水或其他水系進(jìn)入道路路基,影響道路路基的穩(wěn)定性。因此主要采用邊溝、截水溝、排水溝、跌水與急流槽臨時(shí)措施保證路基范圍的不存在積水。
4.3.1邊溝
邊溝一般設(shè)置在挖方路基的路肩外側(cè)或低路堤坡腳外側(cè),走向與路中線平行,用以匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水。平坦地面填方路段的路旁取土坑,常與路基排水設(shè)計(jì)綜合考慮,使之起到邊溝的排水作用。邊溝的橫斷面形式,主要有梯形、矩形、三角形和流線型等。邊溝的縱坡一般應(yīng)與路線縱坡一致,并不宜小于 0.5%,以防淤積,在特殊情況下容許減至0.3%。當(dāng)邊溝縱坡過(guò)大,且有沖刷可能時(shí),應(yīng)采取加固、設(shè)置跌水或急流槽等措施。
4.3.2截水溝
截水溝又稱天溝,一般設(shè)置在挖方路基邊坡坡頂以外,或山坡路堤上方的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn),用以攔截并排除路基上方流向路基的地面徑流,減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān),保證挖方邊坡和填方坡腳不受水流沖刷。
4.3.3排水溝
排水溝主要用于把來(lái)自邊溝、截水溝或其他水源的水流(如邊溝、截水溝、取土坑、邊坡和路基附近積水)引至橋涵或路基范圍以外的指定地點(diǎn)。
4.3.4跌水與急流槽
跌水與急流槽是路基地面排水溝渠的特殊形式,用于陡坡地段排水,溝底縱坡可達(dá) 45。在陡坡或深溝地段設(shè)置的溝底為階梯,水流呈瀑布跌落式通過(guò)的溝槽稱為跌水,其作用是在較短的距離內(nèi),降低水流流速,消減水流能量。在陡坡或深溝地段設(shè)置的坡度較陡,水流不離開(kāi)槽底的溝槽稱為急流槽,其作用是將上下游水位差較大的水流引至橋涵進(jìn)口或路基下方。
5.結(jié)論
公路路基處理的方法有多種,在施工中要根據(jù)路基地基的實(shí)際情況,選擇合理的處理方法,提高路基的質(zhì)量,增加承載力和穩(wěn)定性,加快施工工期,取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
路基施工是一個(gè)技術(shù)難度不大,但施工工藝比較復(fù)雜的工程,在施工中會(huì)遇到各種各樣不同的化境條件的制約,始終堅(jiān)持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不動(dòng)搖,檢測(cè)每道工序的質(zhì)量,從路基施工準(zhǔn)備階段就開(kāi)始重視,要切實(shí)提高對(duì)施工質(zhì)量的認(rèn)識(shí),提高建設(shè)各方的業(yè)務(wù)水平和管理素質(zhì),所有參加公路工程建設(shè)的施工單位,都有義不容辭的責(zé)任,都必須強(qiáng)化施工管理,完善施工工藝和施工方法,從源頭上,根本上解決問(wèn),建筑質(zhì)量和社會(huì)效益才能得到保證,才能出精品工程。
參考文獻(xiàn)
1.吳勝德.淺談?dòng)倌嗯c軟土質(zhì)路基處理;