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排水砂垫层主要是在地基的地表铺一层砂石,这样做可以将土层中的水分进行很好的控制,不会使水量发生重大变化,保证土层的良好排水,影响土质结构,同时铺设一层砂石可以增加软土层的承载力。在铺设砂石层时,砂石层的厚度以0.6~1.0m为宜,在进行软土地基的排水改造的同时还要进行地基两侧的排水系统的修建,保证良好的外部排水中间,在软土地基的土壤颗粒和置入材料产生摩擦力,将整个的软土层和抗拉力材料形成一个整体,增加整个软化土层的稳定性。例如:在福建省的围垦工程中间,就是采用的朔料排水板,加强土层中水分的排除,将剩下的土壤固结成可以承受高强度的土层,同时还在其中放置土工织物,将整个拉力均匀的分布在基地中,这样可以使得基地均匀承受力,同时增加软土地基的稳定性。
1.2预压砂井法
预压砂井法是利用压力系统和排水系统的相互结合,在软土地基中,将空隙中的水分排除来,同时将剩下的土壤进行加压,增加土层的承压能力。在这种两种方法相结合的系统中,常用的排水系统是水平的排水垫层或者利用排水沟将水排除,还采用竖直方向的排水砂井和排水板;在加压系统中,常用的方法是推载预压、真空预压和降低低下水位等等。当在清除加固范围内的植被和土壤后将上面铺上砂层,再插入垂直的排水板,在砂层中放置横向的排水管,最后在砂垫层封膜,将膜内的空气抽出,这种方法我们称为真空联合堆载预压法。但是这种方法的作用范围有限,适用于工期较宽泛的工程。
1.3旋喷法
旋喷法是将带有喷嘴的机械作用到预订的土层深度后,从喷嘴中喷射出水泥,通过高速的旋转将土壤和水泥混合到一起,最后整个固结硬化成桩,这样的方法可以将整个的地基变成土壤和水泥混合硬化而成的桩,最后可以达到提高地基承载力的效果。这种方法对于有机质含量较多的土层作用很小,在塘泥等土层中要慎用。
1.2换土法
换土法是软土地基处理技术中比较常用的一种方法,这种方法简单有效,在实施过程中,通过对软土本质的改变,改变土质特性,达到水利地基建设的标准。例如:在水利施工中遇到软土地基问题,可以用水泥、灰土等替换软土,使土壤的承载力达到水利施工的标准。换土法可以直接的有效的提高土壤的承载力,但是这种简单直接的方法却很容易收到地理位置的制约,影响这种方法的使用,在比较偏远的位置,交通运输不便的情况下,这种方法就会加大工程的成本,因此,在采用换土法的同时,也要充分考虑到当地的实际,在交通便利的情况下采用这种方法。
1.5排水固结法
排水固结法是采用排水板将土壤中间的水分排出,然后提高土壤的稳定性,增加土壤的承载力。
1.6振动水冲法
振动水冲法是将软土地基打孔,然后将水泥等原料填充到其中,在采用分层夯实的方法,加固地基,一般在采用这种方法之前不要利用排水系统进行排水。
1.7硅化加固法
硅化加固法是将氯化钙和氧化钠等溶液通过两侧有洞的管注入到地基中间,通过这些化学溶液融入到土壤中间,在和土壤产生化学反应,在土壤之间生成一种胶状物,将土壤凝结在一起,从而增加土壤的承载力。在使用这一技术的过程中间,采用电化的方式可以加大硅化的范围,这种方法叫电动硅化法。
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盖在地基表层,这一工作要在工程施工之前完成,这样做主要是为了将整个建筑物的重量均匀的分布在地基的各个地方,不会出现某些地方承载的压力大,有的地方承载的压力小的情况,另外,这种方法可以有效的增加建筑物和地基之间的摩擦力,防止建筑物出现倾斜的现象。
1.9桩基法
基法在面对含水量大,软土地基层后等水利工程的建设中间使用的较多,将钢筋混凝土桩置入到软土地基中,代替传统的砂石桩。
1.1承载能力差因为软土基的含水量较大,因此土体的压缩量增加,在承受较大载荷的时候就容易被压缩,形成大规模的沉降,外界压力容易导致地基的整体性破坏。这也是软土基最突出的特点。
1.2沉降量大软土地基所含有的天然水量大,其松散程度也就随之增加,施工中因为压力失水就会导致沉降,如果处理不当出现的沉降呈现不规则的情况,就会导致后续施工的困难,严重的时候会导致路面出现倾斜甚至塌方,尤其对桥梁施工的影响最大。
1.3压缩性大软土的特征是孔隙大,呈现松散的状态,其可以被大范围的压缩,如果在市政施工中不能进行妥善处理,其在后续施工中容易出现基坑边坡失稳、边坡错位、路基塌方等情况,导致施工的安全性降低,也会影响周边建筑的稳定。
2市政路桥施工中出现软土地基的基本思路
2.1因地制宜各个地区的土质特征不同其选择的处理技术也就存在差异,因此在市政路桥施工中应对软土地基的具体情况进行考察,如粘性土可以采用压实技术为主,在施工中尽量减少对地基的扰动,以此保证整体性;砂性土质则可以利用挤压技术为主,进行压实,包括砂桩或者震动压实等,改善地基的流动性,这样的选择主要是因为粘土已经扰动就会降低强度。再如,应根据软土地基的深度和厚度选择处理技术,如果土层浅则选择表层处理技术,即换填技术。而软土厚且无砂层,则应采取固结技术为主加以处理。
2.2根据市政道路要求处理市政道路建设中对道路的要求不同其稳定性和平整度要求也就不同,等级高则应选择强力的软土地基处理措施,将沉降降至最低。如果等级低则应进行加载等技术待沉降结束后进行施工。如果先铺设简易路面沉降结束在铺设常规路面。还可根据道路形状选择不同的处理方式,设计宽度与高度也会影响软土地基的处理技术。通常采用换填技术的时候,对于宽且低的路堤而言就容易出现破坏的情况,设计高度大且不够稳定的路堤时应考虑加载的措施来增加地基承载的极限强度。
2.3考虑周边情况市政路基施工对周边的建筑会产生影响,如果震动、噪声、地下水、环境污染等都应考虑在技术选择中,因此在软土地基的处理中应综合诸多因素进行确定。对路堤高而地基软弱的情况更应注意对周边建筑的影响。因此如果路堤坡脚附近有建筑的时候,应考虑减少总体沉降的技术,以此保证周边建筑的稳定。
3市政路桥施工中软土地基的处理技术
3.1排水技术软土地基的突出特征就是含水量高,因此在处理中如果可排除过多的水分则可以提高地基的承载能力。因此排水技术是一种有效的软土地基处理技术,如表层排水技术。表层排水处理是提高土体固结性能和稳定性的重要技术措施。具体的做法就是在软土基上设置砂垫层,这样改善软土地基的含水量,通过砂垫层的压力和排水实施配合,排除地基中大量的水分,以此促进软土层固结沉降,保证施工后续作业的稳定和安全。
3.2粉喷桩技术该技术在市政路桥工程中经常被纳入到软土地基的处理中。所谓的粉喷桩处理技术就是利用设备在软土地基上钻孔,并利用压力将固化剂压入软土中利用固化剂与土层中的水发生化学反应而促进软土地基失水,从而达到固结软土地基的作用。固化剂通常为石灰和水泥,多数工程选择的是水泥,在实际的应用中应考虑掺入比的选择。其标准为桩的强度,如高于1.5MPa则选择425号以上水泥,如低于这个标准则选择325号水泥。这样可以增加掺入比,提高桩体的性能。为了保证固化剂的流动性,可以掺入减水剂或者硫酸钠、石膏等材料,这样可以增加固化剂的处理效果。同时喷粉桩在加固中还形成多个相对稳定的隐形桩,这样可以增加地基的承载能力,为后续的施工打下基础。当然其必须在场地整洁且作业空间较大的场地上进行施工。在粉喷桩技术应用前还应对地质土质进行检测,尤其是土质、含水量等技术参数都会影响喷粉桩的固化效果。所以应按照技术要求对其进行采集和分析,并利用工程实验室进行试验保证固化剂的适应性。
3.3深层排水技术排水是软土地基处理的核心思路之一,排水固结技术与表层排水技术不同,其主要是利用挤密技术对软土基的深层水分进行排除,通常需要配合排水井来完成对软土地基的排水措施。该技术利用向软土地基中打入挤密装置的方式来挤压软土层,促进其水分排除,然后利用排水井抽出多余水分,促进地基失水固结。该技术的选择应考虑地基含水量、软土厚度等情况,按照技术流程进行操作,这样才能保证处理效果最佳。但是此类方法不能单独使用,应配合其他方式促进水分排出,增加地基的稳定性。
3.4加载压实处理加载压实技术是一种静态固结技术,在软土地基上施加一个外表载荷,人为的促进土体的压缩,出现超载沉降,以此达到处理软土地基的目的,但是单纯的加载不能保证地基的承载能力提升,因此该技术也必须与其他技术配合使用。在使用加载压实前应对软土层的厚度和含水量进行分析,计算加载的重量,如果超过范围则不能采取该项技术。技术的核心就是降低地下水位,在加载的过程中可以打入钢板来保证施工中地基的稳定性。主要是防止其对周围的建筑和土体产生影响。应注意的是填土加载的技术主要是保证路面铺装后的残余应力被提前释放。如果加载过大反而会导致地基的稳定性丧失,因此应缓慢的增加加载速度,每一次加载都应保证地基稳定后进行。并在施工中做好观测工作,控制沉降的速度和范围等。
3.5挤密技术挤密技术就是通过外力对软土地基进行挤压,在市政桥梁施工中较为常见。通过挤密桩间的土体来提高地基强度。将桩孔用灰土、素土等回填并夯实。因为土质的类型不同其方法也存在差异。如果使用素土则称之为土桩挤密法,使用灰土则为灰土挤密法。这两种技术措施对于厚度较大的地基作用较好,其中湿陷性黄土的处理效果最佳,应在具体的工程中合理选择。
中图分类号:U412.36+6 文献标识码:A 文章编号:
一.引言
采用振冲碎石桩来加固松软土地基,这样可以形成复合土体或者符合地基,能够有效的增强地基的稳定性,可以提高地基的承载力,能有效防止地基的沉降,除此之外还可以增加建筑物的抗震能力。本文结合乐自高速公路的具体工程,对振冲碎石桩施工的工艺进行较全面的探讨。
二.乐自高速公路工程概况
乐自高速公路是《四川省高速公路网规划》中汉源-乐山-自贡横线高速公路的重要组成部分,是连接川南乐山、自贡两个较大规模城市的重要通道,该横线高速公路先后与纵向布局的乐宜、内宜高速公路以及规划的仁寿经沐川至新市联络线相交,可实现多条高速公路之间的相互转换和联系,并与国家高速公路网相接,对完善四川省和区域高速公路网、增强川南地区城市之间的联系、增加川西南地区出省路径的选择具有重要意义。
乐自高速公路工程七合同段由山东省路桥集团有限公司承建,本合同段位于荣县境内,跨越来牟、长山两镇。本合同段内含长山互通区一处、长山停车区一处,主线全长为8.98公里。软基处理面积9.3万平方米,塑料排水板8.3万延米,碎石桩3.5万延米,换填砂砾石2.8万方。在整个工程中存在大量的软土地基,处理这些地基都是采用振冲碎石桩法来加固地基的。
三.软土地基的力学特性
我们所说的软土主要有几个特点:透水性比较小、可压缩性高、抗剪强度十分低,软土主要以散泥土质为主,其主要是在流动较慢的河流中,或者湖泊中沉积,之后由于生他作用而形成。这种土质的天然空隙要大于1,而压缩性系数则大于0.05平方厘米没千克。它的不排水性抗剪强度则小于30 kpa,如果其天然孔隙比大于1.5那么就成为了淤泥,当其天然孔隙比处于1和1.5之间时则为淤泥质土。在软土中含有大量的饱和水,其土质可能成流塑的状态,这种土质最主要的特质是强度低、透水性小以及压缩性高。正是因为这样所以软土地基的稳定性十分差,其承载力不足,很容易发生沉降,致使工程遭到破坏。
四.振冲碎石桩的加固原理
如下图所示,按一定间距排列打了许多桩体的土层称“复合土层”,由复合土层组成的地基称为“复合地基”。如果软弱土层不太厚,桩体可以贯穿整个软弱土层,直达相对硬层。如果软弱土层比较厚,桩体也可不穿过整个软弱土层,这样,软弱土层只有部分厚度转变为复合土层,其余部分仍处于天然状态。
1.当软弱土层比较薄时的加固原理
当软土层比较薄时,这是桩体就可以直接被打到比较硬的土层,这样就可以集中桩体的应力作用,我们知道桩体的压缩模量要大于软土的压缩模量,困而通过基础传给复合地基的外加压力随着桩、土的等量变形会逐步集中到桩上去,从而使软弱土负担的压力相应减少。这样就可以有效提高复合地基的承载力,同时减少了其压缩性,这样就可以使软地基加固。
2.软弱土层较厚时的加固原理
如果遇到的软土层比较厚时,这是桩体是不可能达到硬层深度的,也就是相对的硬层和复合土层不相接触时。该垫层把荷载引起的应力向周围横向扩散,使应力分布趋于均匀.这样就可以有效提高复合地基的承载力,同时减少了其压缩性,这样就可以使较厚软地基得以加固。
五.振冲碎石桩施工技术分析
1.处理范围
首排碎石桩距基础外缘60cm,处理长度为基础外缘50 m,第一个20 m段碎石桩间距2 m,第二个20 m段碎石桩间距2.2 m,第三个10 m段碎石桩间距2.5 m,碎石桩处理宽度为坡角以外0.5 m。每米碎石用量为:π×(0.8×0.8÷4)×1.35=0.678 平方米。填料可选用天然级配,但不能采用单级配料,含泥量不超过10%,粒径为20至50mm。
2.施工设备
施工设备如下表:
3.施工工艺
(1)工艺流程
采用振冲碎石桩加固软土地基的工艺流程如下:地上地下清障、地面整平;放线定桩位;桩机就位垫平、调平;闭和桩尖垂直对准桩位;启动桩锤沉管;沉管同时喷水造孔;沉到设计深度;清孔;留振10—20s拔管;反插至密实电流;成桩;移到下一根桩。
(2)施工工艺
①放线,碎石桩按正三角形布置,测量人员根据图纸段落处理宽度及处理长度放出区域控制桩,经测量监理工程师确认后,按照图纸桩距逐点测定桩位并用长竹签做好标记,施工过程别注意桩位标志。
②定位,移机到达指定桩位,闭和桩尖垂直对准桩位,其偏差不大于5cm。用枕木基本垫平桩机,然后调整支腿桩管垂直地面,桩身垂直偏差不超过1.5%,施工中质检员进行认真现场检查并填写检查记录。
③造孔,启动供水泵及振冲器,待振冲器下端射水口出水的水压及水量达到工艺要求时启动振动器,使振冲器以0.5m/min至2 m/min的速度在土中徐徐下沉,造孔过程中应始终保持振冲器处于悬挂状态,以免造成斜孔。当造孔达到设计深度时,将振冲器提出孔口,再放至孔底,往复2至3次,使孔口泥浆变稀,清除孔内泥土,保证填料顺畅,减小桩体含泥量。
④成桩,成孔后将振冲器提离孔底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,将振冲器下放至填料中,进行振密。这时振冲器一方面将填料振密,另一方面使填料挤入孔壁的土中,从而使桩径过大。随着填料的不断挤人,孔壁土的约束力逐渐增大,当约束力与振冲器产生的振力相等,桩径不再扩大时,继续振密,振冲器电机的电流值迅速增大,当电流达到密实电流时认为该深度的桩体已经密实。桩体密实电流根据现场情况确定。
五.结束语
乐自高速公路对完善四川省和区域高速公路网、增强川南地区城市之间的联系、增加川西南地区出省路径的选择具有重要意义。在这个施工的过程中处理软土地基是一个较大的难题,本文就以乐自高速的软土地基处理为背景作了简单的阐述,具体的介绍了施工的技术要点以及质量控制方法。虽然随着我国经济的发展,科学技术的不断进步,我国对于软土地基的处理方法也有了较大的发展,振冲碎石桩加固法的应用也越来越广,但是在具体的施工过程中也还存在许多的问题,这需要行业的专家以及施工的工作人员,在具体的工作中不断的探索,不断的发现问题解决问题,只有这样才能使得技术不断的科学化。
参考文献:
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[3]黄中华 袁际萍 探讨振冲碎石桩在软土坝基处理中的应用 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年10期
[4]王本炜 赵亮 浅谈振冲碎石桩地基加固中的管理与应用 [期刊论文] 《中小企业管理与科技》 -2010年1期
[5]林文庆Lin Wenqing 振冲碎石桩技术在软基加固施工中的应用 [期刊论文] 《福建电力与电工》 -2000年1期
中图分类号:TV 文献标识码:A 文章编号:
一.前言
水利施工质量将直接关系到所有居民是切身利益,而整个水利质量管理过程中,地基的质量控制对整个水利的质量有着深远的影响。在水利施工过程中,经常会遇到软地基,也就是那些在承载力方面比较差的、需要在水利工艺方面进行特殊处理的、比较松软的地基。这样的地基是在进行水利设计和施工时应该特别注意的,施工过程中一定要进行技术方面的处理才能确保水利的安全。在水利工程的施工过程中,在地基工程的处理方面,一定要特别细心,因为地基将影响到整个水利工程的质量,不管是哪种结构的水利建筑物,其全部承重负荷都将由地基来承载。最容易因为地基方面出现水利安全问题的是软地基,一旦软地基没有采取一定的措施进行处理, 就会出现水利设施倒塌、倾斜等质量问题,因而,加强对软地基的施工技术探讨,有着十分重要的意义。
二.水利工程中软土地基的施工技术
1. 砂垫层和砂石垫层换填
在进行软地基施工过程中,由于软土地基是非常不稳固的一种地基,这给我们的水利工作带来了极大的难度,因此,我们可以采用铺设砂砾层的方式来避免这一过程,铺设完成后再夯实,就可以做到稳固作用。
采用这种施工技术的好处是既可以满足承载方面的要求,也可以优化地基表层的排水效果,不至于积水,使地基进一步软化。我们可以根据设计方案选取颗粒比较大的沙砾石,必要时可以掺入鹅卵石,可以依据施工地点的具体情况而定。当选用的沙砾石确定以后,就要对地基的沟槽进行处理,如果沟槽中有积水,应该采取必要的排水措施,然后再将事先配好的沙砾石填入。填入时,要逐层进行夯实,控制好填充料中的含水量,一般控制在10%到20%之间。
2.深层石灰搅拌桩的施工
深层次的石灰搅拌桩的施工是整个水利软地基施工过程中的中重要的环节。在水利施工中有一样不可缺少的材料就是石灰,因而在软土地基的施工中,就更该注意石灰的利用,并且要极其注重石灰搅拌桩的施工问题。在软地基中,针对于粘度较高的软粘土,可以采用深层石灰搅拌桩,实际上就是根据土壤的特性,强行将地基土和石灰按照一定的比例进行搅拌,让他们进行化学反应,这样处理以后,就会使地基达到设计中要求的承载力和耐压强度。在特殊的地基土条件下,这样处理的效果甚至要比水泥好得多。
(一)严格控制石灰原料的质量
我们所用的石灰是要经过处理的, 并且石灰的成分方面也有特殊的要求。石灰要磨碎到最大颗粒小于2 mm,氧化钙、氧化镁含量分别达到80%和8.5%以上。石灰中不能有太多的杂质,液性指标控制在70%左右。
(二)加强对软土地基的关键施工环节的控制
在进行水利工程施工过程中,首先应当对地面进行处理, 使表层地基有一定的硬度和承载力, 确保机械的进入和移动, 配备合格的粉尘发射器、空气压缩机等设备,并认真检查,是否符合施工要求。尤其是要取地基土进行化验,根据地表土的物理和化学特性,确定石灰的配比,并设计确定桩长度、密度和粗细等。施工过程中的技术要点,施工过程中,应该控制好风力的大小,注意不要让石灰粉尘过多散失,桩基的排列上也要按照一定的模式。最常见的两种排列是等边三角形和正方形,因为从力学角度来讲这样的排列是最佳的。
3.深层水泥搅拌桩的施工技术
在水利施工过程中为了加固水利设施,水泥的利用是必不可少的,也是极为重要的,尤其是在软土地基的施工过程中,就更该注意水泥的利用,并且要加深其深度。深层水泥搅拌桩主要使用于非常松软的淤积土质和粉尘土质等的地基,在水利施工过程中出现这样的地质状况时,我们应该运用深层钻探灌注水泥的办法来进行处理。
首先,精心筹划,做好施工前的准备工作。施工前的准备工作是非常重要的,主要应该做好施工地点的平整工作,以保障机械的进入和正常施工。如果施工地点有障碍物,应该及时清除;如果施工地点是一片洼地,应该用合适的土质进行回填,一般采用粘土,直至场地平整均匀。其次是要采购合适的水泥,我们一般采用的是42.5 级的硅酸盐水泥。再次就是要检查施工过程中所用的机械,是否性能良好,是否能够确保顺利施工,应该指派专业的人员进行检修。
其次,及时试桩,获取必要的参数。我们在施工以前,一定要进行试桩,其主要目的是了解施工地点的具体地质情况,获取施工过程中用以参考的必要参数。我们在试桩施工的过程中,可以了解到泵送速度、时间以及水泥的配比、搅拌的程度等方面具体的数据,可以为接下来的施工提供必要的依据。
再次,做好深层水泥搅拌桩的施工工艺控制。笔者结合多年的施工经验,主要表现在以下几个方面。
(一)检验堵塞:
在水泥搅拌桩开钻前期,施工人员需要对整个管道用水清洗.检查管道中有无堵塞现象,待确定水排尽后继续下钻。
(二)悬挂吊锤
为了使水泥搅拌桩桩体的垂直度能够达到施工的要求,可将吊锤悬挂在主机上,按照吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等这一原则实施控制。
(三)质量检查
这主要是针对成型的搅拌桩而言,质量检查的主要方面是水泥用量、水泥浆罐数、断浆现象、喷浆搅拌上升时间、及复搅次数等等。
(四)搅拌配合比
水泥配置时要对相关参数有效计算, 按照水利材料的标准进行, 具体为水灰比0.450.50、水泥掺量12%、每米掺灰量46-25kg、高效减水剂0.5%。
(五)二喷四搅:二喷四搅工艺在水泥搅拌桩的施工中常常被采用。第一次下钻可带浆下钻,堵管喷浆量控制在总量的1/2以下,禁止带水下钻。保证在低档操作下进行下钻和提钻,复搅需要适当提高~个档位。正常成桩时间在40min左右.喷浆压力0.4MPa。
最后,施工技术要点分析:整个施工工艺流程可以概括为:定、钻、喷、提。定:就是放样测量,定桩基的位置和钻机的位置;钻:就是用钻机正循环钻进到设计的深度;喷:就是当钻进到一定深度的时候开始向桩机高压喷入事先搅拌好的水泥浆;提:就是在灌注水泥浆的时候,钻机反循环退出。检查堵塞、悬挂吊锤为了确保桩基的质量,我们首先要检查管道中有无堵塞现象,及时排放钻探过程中的溢出物。为了确保整体达到施工设计方面垂直的要求,可以在主机上悬挂吊锤,依据吊锤的位置来判断垂直度,进而达到质量控制的目的。水泥的配比及钻进时的技术要领,水泥浆的配比为:水灰比例控制在0.5 左右,水泥的掺入量要达到12%以上,并添加0.5%左右的高效减水剂;钻进过程中我们采用常用的二喷四搅的方法,第一次下钻时可以带水下钻,当喷浆量达到一半时,禁止带水。喷浆压力应达到4个压以上。
四.结语
总之,软土地基在水利工程中是十分常见的且容易发生质量问题的施工环节,若在施工时遇到软弱地基,需要及时采取相关的措施进行处理解决,避免给水利造成破坏。 通过严格的技术要求及施工规定进行操作,这样才能保证较高的施工质量。
参考文献:
[1]张美丽 王丽萍 水利工程中软土地基的施工技术 [期刊论文] 《改革与开放》 -2010年10期
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[3]徐斌 王栋 浅谈水利工程软土地基施工技术 [期刊论文] 《河南建材》 -2011年2期
1.引言
我国珠江三角洲沿海地区为典型的冲积平原地貌,地势平坦,水网密布,由于河流冲积和海潮的进退作用,在该地区广泛分布着海相、湖相及河相深厚软粘土层,这种软粘土具有工程上所谓的“三高三低”的特性,即高含水量、高孔隙比、高压缩性和低粘聚力、低渗透性、低固结系数。软土主要为淤泥和淤泥质土,一般分布于地表硬壳层之下,软土层间常夹薄层粉细砂。一般而言,在此类软土地基上建造建筑物,会产生很大的沉降和差异沉降,且沉降持续的时间长。务必注意在建造建筑物之前要对软土地基采取处理措施进行地基处理,来增加密实度,提高抗剪强度,降低压缩性。处理软土地基有诸如强夯和振冲等多种方法,本文谈及的堆载预压法也是工程上应用广泛,技术经济合理,行之有效的处理方法之一。
2.关于堆载预压法加固软土的机理简介
堆载预压过程分析实际是加载预压过程中加载荷载与孔隙比之间关系。其中关键的设置排水系统可以改变地基原有的排水边界条件,增加孔隙水排出的路径,缩短排水的路程。对深厚软土地基进行堆载预压处理时,通常要在地基中打设塑料排水板(或砂井)作为竖向排水通道,缩短排水距离,加速土层固结;在表层设置一层砂垫层作为横向排水通道及工作垫层,然后利用堆填作为荷重进行堆载预压。
3.在深水港软基的应用分析
3.1工程概况
某港口工程区域属山丘陵河口堆积平原,广泛分布着海相沉积的软弱粘土层,从上到下地基土依次为淤泥、淤泥粉砂互层、海相淤积土层、淤泥质粘土,这些基地压缩和含水量高、抗剪强度和渗透性低的显著特点,并且埋藏深厚达数十米。海涂持力层主要为全新世滨海相上段的冲海积青灰色中细砂,粉细砂、粉土与粘土互层以及海积的青灰色淤泥,底部为中段的冲海积青灰色淤泥质粘土及粉质粘土,天然地基往往不能满足大型工程对地基变形和稳定性的要求。从而要建港口前期必须要对这些深厚软土地基进行处理、加固。
经相关地质勘查和设计施工单位紧密讨论,该港区陆域形成采用吹填砂与回填开山石方案;陆域天然软土地基加固采用塑料排水板加堆载预压方案;吹填砂层加固采用振冲或强夯法进行处理。软基处理的技术要求为:场区填筑后沉降6MPa,标准贯入注砂面以下l-2m的范围>12击,2m以下>15击;设计要求强夯加固后吹填砂距砂面0.5m范围内压实度应达到0.93,0.5-1.5m范围内压实度应达到0.9。另外,本文主要针对堆载预压进行讨论。
3.2堆载预压设计和施工简述
文章讨论的施工隔堤为沙被斜坡堤结构,北部泥面低,水深大。堤顶标高+5.9m,坐落于淤泥和淤泥质软土地基上。设计初步采用塑料排水板固结法对地基进行处理,主要处理对象为地质图(文中无法给出)中的①-1层也即黄灰色淤泥层、①-2灰色淤泥层再加上①-3的灰色淤泥质粘土层,处理深度10m到28m。C型排水板正方形布置,间距为1m。
施工顺序:铺设2层冲灌袋装中粗砂垫层塑料排水板的打设覆盖针刺编织无纺复合土工布及袋装碎石层在等了1个月之后第一级砂被棱体至+0.0m、堤前护面陆域吹填至-0.5m+1.5m平台护面、第二级砂被棱体至+1.8m、铺设反滤土工布、袋装碎石、片石垫层、斜坡面护面陆域分级吹填至+l.9m,每级吹填厚度不超过2m+3.6m平台护面施工第三级砂被棱体至+4.lm、坡面护面陆域吹填至+3.5m等到1个月后第四级砂被棱体护面至5.8m、棱体内侧铺设反滤土工布、袋装碎石压层后方吹填至巧0.5m地基稳定后防汛墙分级施工、铺设+5.9m平台与防汛墙间隙处护面。
整个工程施工时需要布置监测仪器,限于篇幅未对监测过程进行详细阐述。但是在隔堤填筑施工过程中,地基的变形较大,地基以及堤身结构的稳定是本次监测的重点。所以从打设塑料排水板到覆盖针刺编织无纺复合土工布及袋装碎石层完成后要开始埋设监测仪器。
3.3隔堤固结沉降计算
固结计算是堆载预压设计中必须要进行的,软土地基最终沉降量可以通过固结沉降量乘以经验沉降修正系数求得。塑料排水板或砂井软土地基固结度的计算是建立在太沙基固结理论和巴伦固结理论基础上的。工程采用了CONSOL软件,算得压缩土层固结度达到93.3%,接近于常规的三点法计算的95.53%的固结度,从而表明施工隔堤的基本己经达到稳定。而固结沉降的1029mm基本在控制范围。实测数据和理论计算结果表明采用基于固结理论的计算结果满足本工程的计算。
4.堆载预压法的施工应注意的问题
本工程对于堆载预压法处理软基也只是方案的一种,工程还进行了振冲和强夯等方案的分析和局部试验,限于篇幅和讨论侧重点,笔者在文章只对堆载预压进行较为详细的说明。但是不管怎么样,工程人员必须知道软土地基的固结沉降变形与施工方法和施工质量关系密切。比如堆载预压法,笔者认为在施工中应注意:首先,软土地基路堤施工季节应适宜,建议在旱或冬季作业;其次相比其他软土地基加固方法,堆载预压法是软土地基固结沉降较慢的一种,施工计划应妥善安排,尽量提前施工以使得软土地基有充分的时间完成固结沉降,达到港口或者其它类似港口工程的要求;最后要知道地表硬壳层对软土地基固结沉降是一个有利点,施工过程中避免对地表硬壳层结构的进行损坏,充分发挥硬壳层的板体效应。
参考文献
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[2]潘林有,谢新宇,罗听等.软土地基实测沉降的拟合和预测[J].哈尔滨工业大学学报,2004,36(11).
[中图分类号]TU471.8 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-1-226-2
0引言
广州市南沙区凤凰一、二、三桥工程连接南沙区黄阁、灵山、横沥和珠江管理区,位于南沙地区发展规划的中部组团,是连接黄阁、灵山半岛、横沥半岛以作珠江管理区的重要通道。路线总长7.4651km,其中桥梁总长约5.735km,道路长约1.730km。本项目是构成环大南沙“中环路”的重要组成部分。详见图1:地理位置图。
1地质概况
本标段地处三角洲平原,地形平坦,地势开阔,地面标高约3.67~8.60m,河床标高约-10.30~1.20m。
路线途经地区及其附近地层主要为第四系、第三系和燕山期花岗岩,其地层岩性特征分述如下:
(1)第四系(Q):广泛分布于沿线地表,为第四系海陆交互相沉积层,由灰色,灰白色或褐黄色等淤泥、淤泥质土、粉细砂,粘土,亚粘土及砂砾、卵石、亚粘土等组成,厚度较大,约18.5~46.8m。(2)岩浆岩(γ52(3)):燕山三期花岗岩和时代不明小型石英斑岩体。在珠江三角洲平原区以残丘或部分台地及隐伏岩体产出。
上述第四系、燕山三期花岗岩为本路段主要地层岩性。
2凤凰大桥地区软土性质特点
凤凰大桥施工沿线特殊性岩土主要为软土,沿线软土主要由第四系沼泽相淤泥(层号为3)、淤泥质亚粘土(层号为3-1、6-1)及淤泥质粉砂组成,以淤泥及淤泥质亚粘土为主。根据勘探资料,对软土分布及赋存状态分类统计列表如下:
2.1软土主要物理力学性质指标
2.2静力触探及十字板剪切成果统计
根据上述统计资料不难发现,本项目的软土分布广泛,赋存厚度较大,具“含水率高、压缩性高、抗剪强度低、承载力低、透水性差”等特点。
3凤凰大桥沿线地质施工建议
本区域主要由桥梁、辅道路基工程工程构成。本标段全线地貌类型为平原,地处于平原松散岩组工程地质区。工程施工沿线广泛分布软土(淤泥、淤泥质土、淤泥质砂),巨厚层软土对辅道路基工程及构造物场地稳定性有所影响。在公路桥梁施工过程中,软土地基具有极大的危害性,如果在施工中没有妥善处理,会造成地基失稳,使公路桥梁出现道路沉降,缩短使用寿命,影响桥梁安全。
第四系覆盖层中对工程影响较大的主要是软土,本标段范围连续分布有软土层,对一般路基建议采用袋装砂井(塑料排水板)结合堆载(超载)预压进行处理,对桥台软基,建议采用粉喷桩或CFG桩进行处理。
4具体施工方法说明
4.1袋装砂井(塑料排水板)辅以堆载(超载)预压
袋装砂井(塑料排水板)辅以堆载(超载)预压即袋装砂井(塑料排水板)堆载(超载)预压法。袋装砂井(塑料排水板)堆载(超载)预压法是排水固结法中的一种软土地基处理方法。因为饱和软粘土地基在荷载作用下,孔隙中的水被慢慢排出,孔隙的体积慢慢地减小,地基就会发生固结变形,同时,随着超静水压力逐渐减退,有效应力逐渐提高,地基土的强度也在逐渐增长。根据固结理论,粘性土固结所需时间和排水距离的平方成正比,土层越厚,固结延续的时间越长。为了加速土层的固结,最有效的办法是增加土层的排水途径,缩短排水距离以减少排水时间。袋装砂井(塑料排水板)和砂垫层就是为此而设立的竖向排水和水平排水垫层。堆载是排水固结法的加压系统,它使地基土的固结压力增加而产生固结。
袋装砂井(塑料排水板)堆载(超载)预压法施工中,应注意以下几个问题:(1)定位要准确,砂井垂直度要好,这样就可确保排水距离和理论计算一致。(2)砂料含泥量要小,这对小断面的砂井尤为重要,因为直径小,长细比大的砂井井阻效应较为显著,一般含泥量要求小于3%。(3)袋中砂宜用风干砂,不宜用潮湿砂,以免袋内砂干燥后,体积减小,造成袋装砂井(塑料排水板)缩短与排水垫层不搭接等质量事故。(4)聚丙烯编织袋在施工时应避免太阳光长时间直接照射。(5)砂袋入口处的导管口应装设滚轮,避免刮破砂袋而漏砂。
4.2粉喷桩处理法。
粉喷桩也称加固土桩,是属于深层搅拌法加固地基方法中的一种形式。它是利用石灰和水泥等材料作为固化剂中的主剂,采用预制的搅拌机械将软土和粉体状固化剂进行就地强制搅拌,通过利用软土和固化剂二者之间产生的化学变化和物理反应,使软土形成一定强度的优质地基,增强软土硬结程度,保证软土的整体性和水稳性。在高速公路施工中,一般在淤泥土质和含水量较高的粘性土路段中使用较多。通过固化剂对软土的作用,解决软土地基的易沉降问题,粉喷桩法最适用于加固各种饱和软粘土。粉喷桩加固是基于水泥加固土的物理化学反应过程,通过搅拌使水泥和土发生水解和水化反应,形成水泥水化物而构成凝胶体,使土团凝结而形成整体稳定的结构。
4.3CFG桩处理法
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称(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结强度桩,和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接,对于软土层地基来说,CFG桩复合地基可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大,在荷载作用下,其桩顶应力比桩间士表面应力大。CFG桩可将承受的荷载转向较深的土层中传递并相应减少了桩间软土承担的荷载。在采用CFG桩处理办法时要注意以下两点:(1)冬期施工时混合料入孔温度不得低于5℃,必须对桩头和桩间土应采取保温措施。(2)施工垂直度偏差不应大于1%;对满堂布桩基础,桩位偏差不应大于0.4倍桩径;对条形基础,桩位偏差不应大于0.25倍桩径,对单排布桩桩位偏差不应大于60mm。
5结束语
软土分布广泛,赋存厚度较大,具“含水率高、压缩性高、抗剪强度低、承载力低、透水性差”等特点,对一般路基工程,上文提及了有效的处理办法。对桥台软基,CFG桩处理或粉喷桩处理可以解决这一软土施工难题。同时建议路基及桥台软基处理宜同步进行。当工程进度一旦受到软土结构影响时必须马上联系专业人员对其进行处理,不要盲目采取措施,影响工程质量。
论文摘要:对现阶段我国高等级公路软基处理方法进行了探讨,介绍了常用的软基处理方法和其理论依据,对所存在的问题作出了分析,并且对未来的发展方向进行展望。
一、高速公路软基处理研究背景
近年来,随着经济建设的不断发展,我国基础设施建设的规模愈来愈大,高速公路也迎来了大发展的崭新局面。1988年10月全长18.5km的沪嘉高速公路建成通车,此后,又相继建成全长375km的沈大高速公路和全长143km的京津塘高速公路。自1990年以来,我国高速公路建设进入了快速发展期,一大批高速公路相继建成通车,2003年全国交通基础设施建设投资又创历史新高,高速公路通车总里程突破3万公里,稳居世界第二位。交通部于2004年提出未来20年公路发展的远景规划,将在2030年之前建成85 000公里的高速公路网。高速公路的建设地域已从沿海、平原等经济发达地区向内陆腹地、山区发展。然而,受地理位置的限制,许多高速公路不得不修筑在软弱土地基上。由于软弱土地基具有的强度低、压缩性大和明显的触变性等不良特征,对于路基危害很大。因此,在路基设计与施工中,必须给予充分的重视,根据实际情况,因地制宜地处理,以提高地基的强度,减少其压缩性,改善其稳定条件。
我国地域辽阔,有各种成因的软土层,如东海、黄海、渤海的滨海相沉积土;长江、珠江、闽江中下游的三角洲相沉积土;洞庭湖、太湖、洪泽湖、滇池的湖相沉积土等,其分布范围广、土层厚度大。这类软土的特点是含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数低、沉降稳定时间长。在这类地基上修建高等级公路,若地基不经处理或处理不当,将会引起道路质量的降低甚至破坏。据调查统计,在世界各国土木、水利工程事故中,以地基问题处理不当引起的最多。而且,因地基问题造成的事故一旦发生,轻者影响使用,重者危及生命财产的安全,并且补救比较困难,补救工程费用很大。如日本的常磐高速公路神田桥自1986年09月20日通车后,19个月平均每月补修一次错台,严重影响了路面质量和通行能力;我国沪嘉高速公路、湖北汉宜一级公路等通车后,由于软土沉降等问题,使路面开裂,桥头错台,错台大者可达7~8cm,使行车速度大为下降,一直小修不断。随着高等级公路的修建,软土路基问题越来越突出,已成为影响工程质量、工程周期和工程造价的关键因素之一。因此,加强高等级公路软基处理的研究,科学地选择经济、有效的软基处理方案,是确保高等级公路的工程质量的重要措施。
二、我国高等级公路软基处理研究现状
1、软弱地基基本特性的研究
软弱地基主要是指呈软塑和流塑状态的粉土和粉质粘土,是在地表下相当深度范围内存在软弱土。软弱土的主要物理力学指标表现为:天然含水量大于液限,天然孔隙比大于1.0,塑性指数20左右,不排水抗剪强度小于30kPa,压缩系数a1-2大于0.5MPa-1。这类土具有压缩性高、强度低,排水固结慢、地基稳定性差等特性,通常很难满足地基承载力和变形的要求。因此,不能作为永久性大型建(构)筑物的天然地基。软弱地基在不同地区或在同一地区的不同路段,表现出的工程特性有较大的差异,如在软弱土厚度较大的地区,表层在长期气候的影响,含水量减小,在收缩固结作用下,其表面形成所谓的“硬壳”。该硬壳层具有中等或低的压缩性,较高的强度。在工程上如何利用这一硬壳层,节约工程造价,积累了一定的经验。
2、高速公路软基处理的实例研究
近年来,随着高速公路大规模的建设,工程中遇到的软基问题愈来愈多,在软基处理的过程中,对软土的性质、基坑开挖稳定性及其地基加固技术的研究日益深入,在软土加固的工程实践及桩基或其他类型基础的设计和施工等方面,积累了丰富的经验和大量的资料。可以说,公路软基处理的方法可涉及到所有的地基处理方法。软基加固技术由最早的采用填土缓速平衡碾压、生石灰桩、浅层换填等方法发展到下述的主要的处理方法:(1)排水预压法;(2)粉体搅拌桩深层处理法;(3)轻质路堤;(4)垫层及浅层处理;(5)自重预压,超载预压;(6) 化学方法;(7) 土工织物等加固技术;(8)砂桩、碎石桩等。国内外的软土地基加固方法归纳起来已达几十种,但目前仍然处于新老方法不断完善和发展的阶段。不论采用哪种方法,就其原理说不外乎分为以下几类:(1)改良土质;(2)换置;(3)补强。从以上的软基处理方法在工程实际中的应用情况来看,对其效果评价不一,由此看来,在如此众多的软基处理方法中,要采用哪一种方法效果较好、施工方便、又节省资金,这无疑也是软基加固处理中的一个关键问题。
3、软土地基加固方案选择的研究
高速公路对地基变形量的要求很高,一般要求在使用期内路堤的工后沉降不超过30cm,路桥搭接处不超过10cm。大量的工程实践证明,软土地基加固工程成败的先决条件之一是地质资料的可靠性。地基加固的费用可占总投资的1/3,甚至更大,所以选取经济、有效的加固方案非常重要。要想确定科学合理的加固方案,除了
设计上重视工程地质调查外,应尽可能采用精密和现代化的勘探仪器与手段,获得准确数据,综合考虑土的特性、产生压缩变形的机理、加固方案和质检的难易程度以及施工队伍的素质等条件。
软土地基加固处理技术比较复杂,地基的沉降过程长达几十年,为使软基加固处理取得长远的效果,应尽量采用理论上成熟、计算方法完善的加固处理技术。
经过多年的实践,可以得出如下经验:(1)强夯对于以泥炭为主的软土层,仍然是有明显效应的;(2)对于基础面积较小的软粘土地基,如柱基、墩基等,采用强夯,即使不能形成良好的排水通道,产生周围隆起,但也能达到强迫预沉降、强迫换土的效果。(3)软粘土采用强夯,最好配以较疏的砂井,而砂井的井径,尽可能采用较大直径,以加强压密排水效应。(4)软粘土采用强夯,孔隙压力消散迟缓,相邻夯点,先后夯击的间歇时间,常需达到3周~5周,如果平均按一个月计算,则整个施工期间,必须在3个月以上。 三、高等级公路软基处理研究存在的问题及展望
目前公路软基处理的研究己经达到了相当的水平和规模。但从国内、外现有资料来看,仍存在着一些不容忽视的问题,因此,结合当前公路软基处理研究的现状,应在相应的方面加强研究。
1、 数值计算技术没有充分表现出其优越性。
因为以太沙基(Terzaghi)的经典土力学为基础的理论公式法仍被广泛应用,所以在实际工程应用的研究中应将深入开展软土地基沉降计算方法的研究和数值计算方法的实用研究作为今后的工作重点。
2、 地基加固新技术的研究还不够,应加强复合地基的应用及其研究。
对于软土层厚度较大,深层土体强度很难改善时,复合地基能将外力较合理地传递给全土层,并按桩(柱)体刚度和置换率的不同,承担不同的外力,减轻土直接受力的负担,不必对较难改善强度的深层软土进行加固处理,如采用深层搅拌桩、预制桩法均可形成复合地基,工程实践证明效果很好。
3、 地基处理方案的决策分析研究不够,目前的方案选择基本上停留在人为凭经验选取阶段。应加强公路软基处理方案的决策分析,对软基处理方法进行优选。使目前人为定性决策方法数值化、科学化和智能化。
(1)加强公路软基处理的系统化研究。近年来,大量出现的实例研究为系统性的理论研究提供了基础,应着手对这些实例研究资料进行系统化的研究,对软土的工程评价,处理方法的选择等都具有重要的理论和实践意义。
(2)应用系统工程( system engineering) “ 量化评分” 法进行软基处理方法的选择。因为不同地区的土层厚度、分布、质量有所差异的,地基处理在技术、造价、时间和施工难度上均是不同的,所以只有对具体的工程地基加固采用系统工程“ 量化评分” 法进行分析、优选,才能收到较好的效果 。如上海新港址软基处理方法选择, 上港十四区对多个试验成果进行优选, 均采用系统工程的量化分析理论,得到有关专家的好评。
(3)提高公路软基处理研究的智能化水平,研究表明,在工程领域,寻求最优解往往很困难,获取满意解不失为一种合理的选择,人工智能方法是目前获取满意解最好方式之一。
4、地基处理方法的选择应与环保问题结合起来。
5、地基处理效果的检测技术有待进一步发展。
6、经济快速的处理方法是有生命力的处理方法。随着工程建设的高速发展,要求对地基的处理速度要加快,周期要缩短;再由于建筑市场的开发,往往经济实惠的方法较易被市场所接受。因此经济快速的加固方法仍然是今后发展方向。
参考文献:
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中图分类号:TU99文献标识码: A
引言
近年来,随着市政路桥建设的迅速发展,我国各个地区根据实际情况,开展软土地基工程的设计施工也越来越普及。路桥施工中软土基地的处理技术给我们带来了巨大的经济效益,为我国路桥建设打下了坚实的基础。但在市政路桥工程建设中,软土地基处理效果因不能满足实际使用要求,时常出现道路变形、沉降等现象的发生。所以,改善软土地基处理能保障人民群众的生命财产安全,具有十分重要的意义。
一、软土地基的主要特征
软土地基就是指以软土为主要成分,同时还掺杂一些粉砂以及一些粉土混合而成的地基,这种软土地基比较软,所以其可塑性比较强,但是承载力比较低。如果在实际施工的过程中有软土地基的话,就会给施工造成一定的困难,并且软土地基的另一个特点就是其含水量比较高,所以这就使软土地基存在很大的空隙,导致水分流失的比较快,土地也会变得比较的疏松。
二、软土地基处理技术在桥梁公路工程建筑中的重要性
由于软土地基的土质会在一定程度上给施工过程中的稳定性造成一定的影响,所以一般软土地基是不适合做持力层的,而是需要对这部分软土地基做一定的处理,从而给地基的形成打下基础。
随着我国市场经济的不断进步,旅游业的不断发展,我国公路和桥梁建筑的项目也逐渐增多,为了能够更好的保证我们人民的生活质量,方便人们的生产生活,国家不断的开发桥梁及公路建设工程来保证我们更加顺畅的进行生产和生活,所以就要在软土地基的施工上和技术的处理上做得更好。
软土是指天然含水量比较高、孔隙比较大、并且压缩性比较高,同时其抗剪强度比较低的细粒土,这种土质一般情况下使分布在海边以及有湖泊和河滩等等一些相对水利施工比较集中的地方,这种土质容易受到压力变形和沉降等的影响。软土地基在桥梁以及公路工程中的危害最主要的就是体现在公路施工上面,主要是一些桥涵构造物以及一些高路堤路段的公路上。比如一些桥头的高路堤所发生的沉降现象,单边膨胀以及滑移等现象都频繁发生,所以这些现象的产生就会给桥梁的使用寿命造成一定的影响,甚至会影响到人们和车辆的安全问题,更为严重的就是,如果桥梁发生倒塌的话就会给附近人们生活的正常进行造成非常大的影响。所以,解决软土地基的软弱性问题,保证软土地基变的更加强硬,是桥梁公路建筑项目中首先需要解决的问题。如果没有处理好,就会影响到整个工程项目的继续进行,严重影响到工程作用的发挥。但是软土地基处理问题的解决现在还是一个很大的难题,加上我国土层资源的丰富,各个地方的情况都不相同,所以软土地基的处理技术就相对比较难统一。在对软土地基的处理过程中,应当对待具体问题具体分析,结合具体的软土地基的土层情况和当地的施工造价以及工期等等具体条件作为一个结合,对几种不同的地基处理方法在经济和技术上做一个比较,从而得出比较适合工程来进行的软土地基的处理技术。除此之外,还要多注意和环境的协调发展结合在一起,尽量避免由于一些软土地基的处理而造成资源上的浪费和环境污染现象的发生。
三、市政路桥工程施工中软土地基的处理技术
1、软土地基的表层处理方法
1.1表层排水法
软土地基的处理要因地制宜,如果地基处土质较好,但是含水量较大,因此采取表层排水法较为合适,具体是在填土之前进行地表的沟槽开挖作业,以排除地表水,同时对于地基表层部分的含水量也大大降低,确保工程机械顺利通过,同时可以采取透水性较好的砂砾或碎石进行回填。
1.2垫层砂砾或者置换填土的处理方法
这一方法主要是针对路堤不高、土层薄、无硬壳等特点,而且具有两面排水能力的软土地基。这种技术的好处在于能够使填土与基地之间形成一排水面,如果软土地基遭遇填土的负载作用,能迅速的排水软土地基中的孔隙水,加速软土的凝结,降低其压缩性,大大的提高了承受能力,从而有助于防止软土地基中软土剪切变形。
采用置换填土的方法,可以充分的发挥置换的作用,其具体操要求是用规定的土质重新回填。此方法虽然操作简单,但是需要的成本也较大,一般应用在清淤回填的软土施工中。在施工中也要注意到填土的进程,垫层厚度一般在0.5米至3米之间,一般所选取的施工材料为含泥量小于5%的整洁粗砂、中砂,或者为粒径大于5里面的天然粒径构成的砂砾。
1.3敷垫材料法
软土地基土层分布不均匀的话,可以采取敷垫材料法进行软土地基的处理。由于地基土层分布不均,有可能导致局部沉降和侧向变位的现象,采取敷垫材料法进行处理可以提高地基的抗剪力和抗拉力,增强了地基的稳定性,便于施工机械顺利通过,并均匀支撑其载荷,敷垫材料一般是用化纤无纺布、土工布以及玻璃纤维格栅等。
1.4添加剂法
此方法适用于表面粘性土的软土地基,通过加入添加剂提高了地基的强度和压缩性能,为工程机械的安全作业带来了保障。一般所添加的材料通常为水泥和熟石灰,量的需求也要根据工程量来决定。添加剂中的石灰材料能够降低土壤中的含水量,产生化学式的固定,更加保障了土壤的稳定性,一般使用改良土壤、水泥稳定等。如果为了改良土壤,可以在土壤中添加6%的石灰,其优点在于操作简便,经济实惠;如果为了水泥稳定,可以在黄土中加入3%到6%的水泥,这个造价相对较高,在黄土中添加10%到12%的石灰的石灰土是较为常见的。
2、粉喷桩加固处理法
2.1粉喷桩加固处理法在其施工之前应该对施工技术材料有所准备,具体包括:施工场地的地质报告、土工试验报告、室内配比试验报告、粉喷桩设计桩位图、地面高程数据表、加固深度、停灰面高程、相关测量资料等。
2.2保证地表的平整度并对施工现场的障碍进行清除工作,比如场地低洼,应该进行粘性土的回填;如果场地不能满足施工机械的通行条件,应该铺设砂土或者碎石垫层以提高路基的强度;如果地基表面过软,可以采取适当措施避免机械失稳的现象发生。
2.3施工机械和器具应该提前准备,并提前纪念性机械组装和运转试验。
2.4粉喷桩的施工工艺要按照相关设计要求和施工现场情况进行确定,一般来说试桩数量为5根,试桩之后进行一些参数的确定工作,比如钻进速度、喷气压力、提升速度、搅拌速度以及单位时间喷粉量等。
3、竖向排水固结法
如果软土地基处有粘性土,可以在其地基处进行垂直排水柱的设置,一方面缩短了排水距离,使得地基排水固结效果增强,另一方面增加了地基的抗剪力和抗拉力。具体而言,竖向排水固结法由于其采用的材料有所区别而分为砂井和纸板排水,前者是利用砂井进行排水,其施工方法有打入式、振动式、螺旋钻式及袋装式等,此方法一般不单独使用,往往与加载法和缓速填土法一起使用,多用于地层较厚而且粘土地质的软土地基处理;后者对于泥炭质的软土地基处理效果极佳;其处理范围如下:处理填土坡面以提高其稳定性,处理路基顶面宽度以防止沉降。在进行排水砂井的设计时要提前设计好施工方法,并对砂井直径、排水距离和改良范围进行修正。
结束语
目前,国内市政路桥工程之中软土地处理技术尚不完善,如何在软土地基上更加稳固的进行路桥工程还需要我们不断的探索,理论联系实际,实现软土地的合理开发与利用,解决交通问题,促进经济的迅速发展。
参考文献
中图分类号: TU47 文献标识码: A
在高速公路的路堤建设过程中,为了控制施工进度,指导后期施工组织及安排并保证路堤的稳定和实用,需要对路基的不同时刻沉降和最终沉降量进行预测,尤其针对以软土为地基的路基施工,路基实际土层的性质很复杂。软土地基在其顶部荷载及重力作用下产生压缩变形,从而引起基础沉降。沉降量是指地基土经压缩变形达到固结稳定状态时的最大沉降量,称为最终沉降量。软土作为一种特殊工程材料,土体本身性质变异性较大,特性复杂,而且取样时容易受许多不确定因素的影响,所以无论是传统方法还是数值方法,其本构模型存在的缺点已有共识,如参数的取得、影响因素和破坏准则等,至今仍然没有一种计算方法是能够令人信服的。但是通过现代的预测理论进行分析,根据实测资料或者模拟实验数据推算沉降量以时间关系的预测方法已经在工程中被广泛应用。目前,此类方法归纳起来,主要有如下几种:
1、经验公式法
土体的压缩变形随时间的变化过程不仅能在室内模型试验时观测到,而且在实际工程中也可以通过观测沉降量随时间的变化而得到。采用科学的预测方法处理沉降实测资料和试验数据,有助于准确和预测沉降,从而使后期施工组织安排到达最优化。目前常用的经验公式法主要有:指数曲线法、双曲线法、对数曲线法、抛物线拟合法、三点法、星野法、沉降速率法等等。
(1)指数曲线法模型
指数曲线法是假定沉降的平均速率以指数曲线的形式减少的经验推导法。此法认为曲线
——约呈折线型的三段直线,其经验公式为:
(1-2)
在——直线上选取两点(,)和(,),使其满足,代入式(1-2)即得,由此可求得最终沉降量为:
(1-3)
式中,——对应沉降曲线拐点处的沉降值;
——对应沉降曲线拐点处的沉降速率。
(2)双曲线模型
该法认为沉降-时间关系符合双曲线式(1-2),若沉降过程观测历时较长,在沉降趋于稳定的后段取点计算,能够得到较为满意的结果[8],但在曲线前段应用时便会出现较大的误差,正是因为这点,冯文凯等又提出了修正的双曲线法。
(1-4)
式中,——参数;
其他变量含义同(1-1)。
另外,双曲线式通过坐标零点,对一级加载情形,可把沉降时间关系起点定在处,即施工期的一半处。
2、Asaoka法
该法是由日本学者Asaoka在1978年提出的,又称图解法。是依据某级荷载作用下现场实测的个沉降值,然后再以为坐标系绘出个数据点,其中。可以看出所有的数据点基本都在同一条直线上,设该直线的斜率为,与轴的交点纵坐标为,其延长线与线的交点即为本级荷载下最终沉降量(图1):
(1-5)
式中,——与所选取的时间间隔有关的两个系数。
图中的直线关系只有当土体行为完全符合太沙基一维固结理论假设才能存在。
该法可以作为路堤最终沉降量的一种简便的预测方法,其最突出的优点在于可利用短期的观测资料得到较为可靠的最终沉降推算值。其次,还能够对是否已进入次固结阶段进行分析判断,并进行次固结沉降推算。但此法也存在一些不足之处:如最终沉降值在一定程度上依赖时间间隔,对主次固结的划分存在一定的人为误差。
图1 Asaoka法预测最终沉降示意图
Fig.1 The schematic of Asaoka method to predict the final settlement
3、灰色理论法
由于引起地基沉降的因素太多,用理论方法计算最终沉降量还有一定的困难,而上述方法都有一定的使用性和地区性。工程实践已经证明:双曲线法拟合出来的沉降量结果偏大,而指数法拟合出来的结果偏小等。近年来,岩土工程领域的科研人员也在采用灰色模型解决一些沉降问题。灰色系统理论的基本思路是:首先对数据进行累加处理,使数据序列的随机因素影响淡化,从而提高数据序列的内在规律,再将数据序列建成一个具有微分、差分、近似指数规律兼容的灰色模型。利用灰色模型(GM)预测对数据没有严格要求,而且灰色预测是一个动态的预测,可以根据新增加的数据相应的变动模型,而计算程序不用改变,这点正好适用于软土路基的信息化施工。
灰色理论预测是以已知单位时段内的沉降量为研究对象,通过对这些数据的处理来获得地基沉降的变形规律,从而对工后沉降进行预测。石世云等研究了多变量灰色模型MGM(1,n)在变形预测中的应用,将单点的MGM(1,1)模型扩充为多点的MGM(1,n)模型,通过沉降实例分析证明,MGM(1,n)模型精度高于分别单独使用单点的MGM(1,1)模型;曾超等把灰色模型的路堤沉降预测结果和双曲线法的预测值分别与实测值进行了对比,证明了灰色模型沉降量预测值和实际沉降量更接近。
4、人工神经网络法
人工神经网络(ANN)作为一门新兴的信息处理系统,已经在信息科学和工程技术领域得到了广泛的应用。它是模拟生物脑神经系统的一种计算机处理模式,由一系列简单的高度互联的处理单元组成。其优点在于具有较强的非线性映射能力和学习能力,在解决复杂问题时,对于外加的输入,是以并行的、非确定的方式进行处理的。它在复杂非线性系统中具有较高的建模能力和对所提供数据的良好拟合能力。
在地基沉降计算方法中,分层总和法虽然计算方便但其计算精度不高;数值计算法理论上虽然严谨,但是模型参数的取值是影响计算结果精度的关键,且对技术人员的素质有很高的要求,推广起来比较困难;经验公式法主要是基于地方经验,且存在着取点位置等带来的一些误差。而人工神经网络法在处理非线性问题上具有独特的优越性,能够充分运用人工神经网络较强的非线性映射能力,基于路堤沉降的实测或者试验资料,对高度复杂的非线性的土工结构直接建模来预测路堤的沉降量,这样能够更好的反映软基路堤的沉降规律。
参考文献:
[1] 王志亮. 软土路堤沉降预测和计算[D]. 河海大学博士学位论文, 2004.
[2]张诚厚, 袁文明, 戴济群. 高速公路路基处理[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1997.
软土地基具有高含水量、大孔隙比、高压缩性的特点,此种地基在我国沿江、沿湖以及沿海等地广泛分布,对港口建设、公路路基、大型桥梁、涵洞、通道都存在着不同程度的危害。在高速公路的软基处理中,地基土的强度和变形对地基土上的路堤及路面结构的安全和稳定性、行车安全有重要的影响。随着我国公路事业的大力发展,大量工程实践表明,用粉喷桩法加固高等级公路的路基和涵基,在满足设计的前提下,不仅能提高地基土的承载力,从而能适应快速填筑施工,而且能较好地解决沉降过大的问题,大大节约了施工作业时间。因此,该法已越来越普遍地用于高等级公路的软基处理中。
1.粉喷桩的成桩原理及特点
粉喷桩是利用粉喷桩机,用压缩空气将水泥干粉加到软弱地基土中,并在原位进行强制搅拌,吸收地下水,水泥和土进行化学反应,硬化固结后具有较高强度整体性水稳性的粉喷桩。桩与软土地基一起组成复合地基,两者共同工作,承担上部荷载。粉喷桩与桩间土的协调变形使地基土承载能力得到充分发挥,最终使土体得以加固,获得所需强度,提高地基承载力,减少沉降。
采用粉喷桩的优点如下:
1.1水泥与原土就地搅拌混合, 因此可最大限度地利用原土的承载力。
1.2水泥粉与原地基土就地搅拌混合时, 不必或只需向地基中注入少许水分(根据地基土的含水量确定),水泥粉充分吸收周围软土中的水分, 因此对含水量高的软土加固效果尤为显著。
1.3水泥干粉喷射时对土壤无侧向挤压, 对周围建筑物影响小。
1.4土体加固后重度基本不变, 对软弱下卧层不会引起附加沉降。
1.5在满足承载力及其它各项指标要求的情况下, 技术经济指标效果显著。
1.6施工时无振动, 无污染, 无噪音, 工期短, 施工现场较文明, 尤其适合在城市中使用, 且可取得良好的技术经济效益和社会效益[1]。
2.粉喷桩的加固机理
粉喷桩处治软基属于深层搅拌法中的一种,它是利用压缩空气向软弱土层中输送石灰、水泥等粉状加固料,使其与原位软弱土混合、压密,通过加固料与软弱土之间的离子交换作用、凝聚作用、化学结合作用等一系列物理化学作用.使软弱土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的柱状加固土,它与原位软弱土层组成复合地基,提高软土地基承载力,减少地基沉降量[2]。
2.1溶解-析出理论及水泥与软土的化学反应
溶解一析出理论是水泥固结理论中较为经典的理论之一,该理论认为水泥的固结过程就是水泥熟料在水中溶解成离子形式,并以水作为介质进行化学反应,形成了各种晶体从水溶液中析出.最终形成具有一定强度的整体。实际工程中,常采用水泥固结理论中的溶解一析出理论来解释水泥和软土的反应[2]。
2.1.1水泥熟料在水中的溶解过程
在水泥等固化剂与软土充分搅拌之后,很快与软土中的水发生水化反应生成氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙及水化铁酸钙等化合物。其化学反应为
(1)硅酸三钙的水化:
(2) 型硅酸二钙的水化:
(3)铝酸三钙的水化:
(4)铁铝酸四钙的水化:
另外,在水化过程中,形成了能吸收大量自由水的钙矾石:
2.1.2土颗粒与水泥水化物之间的相互作用
一般情况下,因水泥与土的搅拌不能绝对均匀。使水泥熟料包裹在软土团粒表面,这种灰包土的结构由于电化学作用,水泥熟料的水化产物易渗透入土颗粒的内部。这样,最后在粉喷桩桩体范围内形成了外层是水泥水化产物相联结,内层是被包裹的软士团粒的空间结构,这种结构是粉喷桩强度的基础。其次,软土中含有多种矿物质并含有游离的钠离子、钾离子,它们能和水泥水化生成的钙离子进行当量吸附交换,使较小的土颗粒形成较大的团粒,使土体强度提高。
2.2其他因素对粉喷桩加固机理的影响
首先,粉喷桩在施工过程中对土体的振动或挤压使土体得到挤密,利用横向挤紧作用,提高了桩间土的强度和桩侧法向应力,使得桩侧摩阻力得到增加,桩体的承载力得到加强,使路基土粒彼此靠紧,空隙减少,提高复合地基的承载力,有利于满足路基压实度的要求。
其次,水泥的各种水化物生成后有的自身继续硬化,形成水泥石骨架,有的与周围具有活性的粘土颗粒发生反应,形成水泥土的团粒结构,并封闭各土团间的孔隙,形成坚硬联结体。由于粉喷桩的刚度较桩周围土体大,在路堤填筑荷载作用下,大部分填土荷载由桩体承担,作用在桩间土的应力相应减少。
另外,地基的加速固结作用也是粉喷桩的加固机理之一。由固结系数Cv的计算式:Cv=■
可以看出,虽然水泥土类桩会降低地基土的渗透系数K,但它同样会减小地基土的渗透系数α,而且通常后者的减小幅度要较前者大,由此,使加固后水泥土的固结系数Cv大于加固前原地基土的系数,因而起到加速固结的作用。
3.粉喷桩加固软土路基的设计计算
粉喷桩加固软土路基的设计计算的主要内容为:决定设置搅拌桩的范围;选择桩长及确定桩的根数,使之能满足建筑物所需要的承载力与允许沉降量[3]。
在掌握了工程地质条件以及设计要求之后,可按以下设计步骤进行设计:
3.1根据路基基础尺寸及软土范围决定采用粉体喷搅加固的范围;根据软土层厚度决定搅拌桩桩体的长度,一般情况下,桩体应伸至软土层底部。
3.2根据要求的承载力的大小,初步选定搅拌桩的间距,从而定出加固范围内搅拌桩的总数及每平方米内搅拌桩所占的面积。在公路路基土中,搅拌桩的排列一般按等边三角形或正方形布置,需要时,再作偏心计算看能否满足要求。
3.3根据初步选定的桩长L,加固区宽度B,加固区长度H,搅拌桩总数n,搅拌桩面积与加固基础面积之比(灰土置换率)αc,每排(宽度B范围内)桩的根数以及上述已取得的上部构筑物资料,进行地基承载力计算和总沉降量计算。
当计算出施工结束后的剩余沉降量小于或等于路基允许值时,说明计算满足要求,否则应重新选择桩长进行计算。
4.粉喷桩在实际应用中存在的问题及建议
4.1粉喷桩施工的主要工序在地下进行,无法直接监控。由于其关键工序是喷粉,因此,喷粉开始后,应设专人严格把关,严格控制喷粉时间、停粉时间和水泥喷入量。
4.2虽然目前粉喷桩设计计算方法尚能满足设计需要,但总的来说计算方法欠成熟,因为影响复合地基的应力和应变的因素较多。今后应从研究桩同作用、复合地基破坏机理入手,推导出更为合理的设计计算方法。
4.3施工是保证粉喷桩质量的实施关键环节,钻机深度等对加固深度有较大的影响;另一方面是空压、动力及喷搅工艺也有待进一步明确和改进,以确保深部桩体的质量。
工程应用中要提高粉喷桩的质量,使其强度更高,提高粉喷桩的完整性、均匀性,使粉喷法在公路建设工程中有更广泛的使用范围。■
【参考文献】
[1]阮永芬,李佳彬.水泥粉喷桩在软土地基处理中的应用[J].昆明理工大学学报,2001,26(5):74-75.
论文摘要:软土地基的处理是道路设计经常遇到的情况。软弱地基给城市市政建设带来不同程度的危害如路基的滑移,开裂,路面起伏不平,桥涵通道等人工构造物处的跳车颠簸等等。软弱地基处理的目的是为了整治好、处理好地基,使来往车辆及司乘人员安全,快速,舒适地行驶。本文将以重庆西部现代物流产业园区道路路网建设为例谈软土路基处理方式。
1. 软弱地基处理的一般原则
1.1 自然沉降法:即尽早用堆载预压不作深层处理软基的方法,这种以自然沉降逐渐达到路基稳定,是一种最经济也简单的方法。但目前基本建设的程序不能尽早拔款、征地、从容施工,而一旦工程项目付诸实施时,又往往限于工期,一般情况用自然沉降法将难以实现。
1.2 工程技术处理:即在施工工期紧迫,时间有限的情况下,针对软土采用不同工程技术方法进行处理,使其压实度满足设计要求,达到路基稳定的作用。
2.软土路基浅层处理方法
目前在重庆西部现代物流产业园区采用的路基处理方式有以下几种:1.清淤换填 2.抛石挤淤3. 强夯法 4. 袋装沙井法5. 加筋土法 ((浅层处理是指对路床处理深度不超过5米)。
2.1 清淤换填
清淤换填法是将软弱土层清除并清底,然后回填砂碎石并压实。一般适用于淤泥质土、人工回填土,水田、鱼塘表层淤泥质粘性土呈流塑~软塑状,不可作为路基持力层。清淤深度不超过2米。
测量放样,挖除路基坡脚全部软弱土、冻胀土。对材料的配合比进行标准试验,确定适合施工需要的各项参数,以便合理指导施工。
备料、摊铺及拌和,自卸车按规定计量将砂砾运至施工路段,确保配料的均匀性及准确性,然后用平地机摊铺,直到达到设计要求的深度和规范要求均匀度为止。摊铺应控制厚度,避免破坏下承层,每次的摊铺宽度应与上一次的摊铺重叠50-80cm。
碾压养生,现场取样成型试件,满足要求后,立即进行稳压,然后平地机初平一次,用振动压路机振压4~6遍直到达到要求的标准。碾压成型后的第2天,洒水养生,并控制车辆运行。
2.2抛石挤淤
对大于2米的鱼塘或河沟等软土超过2米以上的路基采用抛石挤淤,适用于填方路堤基底为软弱土层的换填.抛石挤淤仅适用于常年积水、排水困难的极软塑流塑的软土地段. 当软弱土层较浅或局部少量软基时,采用全部挖除,换填砂砾石或碎石处理。采用重型压路机将片石压入软基中,并反复碾压直到路基稳定。片石粒径5~40cm压实后要求路基表面无明显轮痕,表面密实,无弹簧现象。
2.3 强夯法
强夯法国际上称之为动力固结法,强夯法的加固机理主要是利用强夯机,将大吨位的夯锤起吊到10~40m的高度,让自由落下,对地基土施加强大的冲击能,在地基土中形成冲击波和动应力,使得孔隙水压力增大,同时土颗粒发生错位,土体骨架解体,最终使得土颗粒趋于更密实的状态。强夯法主要适用于加固砂土和碎石土、低饱和度粉土与粘性土、素填土和杂填土等地基。强夯法具有加固效果显著,设备简单,施工方便、节省劳力、节约材以及利于环境等特点。增加其密实度,从而提高路基地基承载能力和减少沉降,一般适用于地基处理深度不超过3米的低饱和度粉土,粘性土,湿陷性黄土,素填土和杂填土等。
施工前,对重夯地段测量放样,确定夯点位置及间距。夯击遍数为3遍,从两侧开始向中部一排接一排进行,每夯点连续夯击4次。夯击过程中随时测量夯沉量,当后两击平均夯沉量为1~2cm 时,即可终止夯击。 本次主要在中干东线中运用此方法。
2.4袋装沙井法
袋装沙井法具有理论成熟,施工简易,造价低廉,质量容易被控制等优点。袋装沙井法是固结排水法的一种,是在软弱地基中设置若干沙井,在沙井上铺砂垫层,再在砂垫层上铺设土工布。通过增加排水措施,缩短排水距离,提高排水速度,从而使地基土的密实度增加,提高其承载能力。土工布的作用是提高其稳定性,使之不会沿滑动面滑动。
2.5加筋土法
加筋土法,是将土工织物或是土工栅格等植入地基土中,两者形成一个整体,增大压力扩散角,从而提高地基的承载能力,减少其沉降。加筋土法一般适用于由回填土形成的路堤,适用于软土,沙土和粘性土等。本次主要在北线中采用此法。
3. 软土地基深层处理方法
软土地基深层处理的方法主要是深层密实法、排水固结法、石灰桩法、复合地基法和高压喷射注浆法等(深层处理是指对路床处理深度超过5米)。
3.1深层密实法
适用于软土厚度>3m 的中厚软土的加固,分布面积广的软基加固处理,其加固深度可达到30m 。通过振动、挤压使地基中土体密实、固结,并利用加入的具有高抗剪强度的桩体材料置换部分软弱土体中的三相(气相、液相与固相)部分,形成复合地基,达到提高抗剪强度的目的。主要加固方法:强夯法、土(或灰土、粉煤灰加石灰)桩法、砂桩法、爆破法、碎石桩法(振冲置换法)、石灰桩法、水泥粉煤灰碎石桩(CFG 桩法)、粉喷桩法、旋喷桩法。代表方法有碎石桩法、强夯法、水泥粉煤灰碎石桩法、粉喷桩法
3.2排水固结法
适用于处理各类淤泥、淤泥质粘土及冲填等饱和粘性土地基。软土地基在附加荷载的作用下,逐渐排出孔隙水,使孔隙比减小,产生固结变形。在这个过程中,随着土体超静孔隙水压力的逐渐扩散,土的有效应力增加,并使沉降提前完成或提高沉降速度。主要加固方法:堆载预压法、砂井法、袋装砂井、真空预压法、电渗排水法、降低地下水位法、塑料排水板法等。
3.3石灰桩法
石灰桩法是在地基土中,利用人工或是机械成孔,将石灰回填路基中,由于石灰的吸水性以及离子交换作用,改变周围地基土的物理性质,形成复合地基。此法适用于处理深度不超过12米的软弱粘性土和杂填土。
3.4高压喷射注浆法
高压喷射注浆法是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻至设计的土层深度,然后高压喷浆,使混凝土砂浆与土体形成一个整体,彻底改变地基的结构组成,提高地基的承载能力,减少其沉降。此法适用于软弱地基深度较大的地基,可以超过30米。
4.排水与路基稳定性
4.1路基排水的目的
路基的强度和稳定性与水的关系十分密切。路基的病害有多种,形成病害的原因也很多,但水的作用是主要因素之一。根据水源的不同,影响路基的水流可分为地面水和地下水两大类,与此相适应的路基排水工程可分为地面排水和地下排水。
路基设计时,必须考虑将影响路基稳定性的地面水,排除和拦截于路基用地范围以外,并防止地面水漫流、滞积或下渗。
路基施工中,应校核全线路基排水系统的设计是否完备和妥善,必要时应予以补充或修改,应重视排水工程的质量和使用效果。设置施工现场的临时性排水措施,保证路基工程质量,提高施工效率。
4.2路基排水设计的一般原则
4.2.1排水设计要因地制宜、全面规划,因势利导、综合整治,讲究实效、注意经济,充分利用有利地形和自然水系。
4.2.2各种路基排水沟渠的设置,应注意与农田水利相配合。
4.3设计前必须进行调查研究,查明水源与地质条件,各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合,做到综合整治,分期修建。
4.4路基排水要注意防止附近山坡的水土流失,尽量不破坏天然水系,不轻易合并自然沟溪和改变水流性质,尽量选择有利地质条件布设人工沟渠,减少排水沟渠的防护与加固工程。
4.3排水措施
目前在西部现代物流园园区临时排水措施主要采用以下几种方式,由于园区两侧的地块以后为开发用地,且周围地形较为负责,中梁山水系较为丰富,园区的路基施工的时候,为保证为开发用地的一些雨水或其他水系进入道路路基,影响道路路基的稳定性。因此主要采用边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽临时措施保证路基范围的不存在积水。
4.3.1边沟
边沟一般设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤坡脚外侧,走向与路中线平行,用以汇集和排除路基范围内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,常与路基排水设计综合考虑,使之起到边沟的排水作用。边沟的横断面形式,主要有梯形、矩形、三角形和流线型等。边沟的纵坡一般应与路线纵坡一致,并不宜小于 0.5%,以防淤积,在特殊情况下容许减至0.3%。当边沟纵坡过大,且有冲刷可能时,应采取加固、设置跌水或急流槽等措施。
4.3.2截水沟
截水沟又称天沟,一般设置在挖方路基边坡坡顶以外,或山坡路堤上方的适当地点,用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流,减轻边沟的水流负担,保证挖方边坡和填方坡脚不受水流冲刷。
4.3.3排水沟
排水沟主要用于把来自边沟、截水沟或其他水源的水流(如边沟、截水沟、取土坑、边坡和路基附近积水)引至桥涵或路基范围以外的指定地点。
4.3.4跌水与急流槽
跌水与急流槽是路基地面排水沟渠的特殊形式,用于陡坡地段排水,沟底纵坡可达 45。在陡坡或深沟地段设置的沟底为阶梯,水流呈瀑布跌落式通过的沟槽称为跌水,其作用是在较短的距离内,降低水流流速,消减水流能量。在陡坡或深沟地段设置的坡度较陡,水流不离开槽底的沟槽称为急流槽,其作用是将上下游水位差较大的水流引至桥涵进口或路基下方。
5.结论
公路路基处理的方法有多种,在施工中要根据路基地基的实际情况,选择合理的处理方法,提高路基的质量,增加承载力和稳定性,加快施工工期,取得良好的经济效益。
路基施工是一个技术难度不大,但施工工艺比较复杂的工程,在施工中会遇到各种各样不同的化境条件的制约,始终坚持技术标准不动摇,检测每道工序的质量,从路基施工准备阶段就开始重视,要切实提高对施工质量的认识,提高建设各方的业务水平和管理素质,所有参加公路工程建设的施工单位,都有义不容辞的责任,都必须强化施工管理,完善施工工艺和施工方法,从源头上,根本上解决问,建筑质量和社会效益才能得到保证,才能出精品工程。
参考文献
1.吴胜德.浅谈淤泥与软土质路基处理;