绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇软土地基论文范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。
软土勘察包括:对软土固结状况进行勘察,分析总结其变形、强度特征及伴随应力变化的整体规律,并掌握其结构破坏对变形与强度的影响程度;勘察软土的层理特征、形成方式、表层硬壳厚度、立体分布的均匀性、底部硬土层状况、分布与发展规律、埋藏深度及渗透性能等;了解地下水埋藏状况,探讨软土对安全保护措施、施工材料级周围环境的影响;勘察软土内包含的地形地貌差异、河道与填土的分布深度及范围等。
1.2软土地基勘察的工作准备
(1)等级确定:岩土工程勘察应依据工程形成,按照干岩土工程勘察规范在对地基复杂程度、地基设计、现场场地复杂状况分析的基础上,与工程实践相结合开展等级划分,如若某软土工程依照规范设定为二级,则场地等级与复杂程度等都应依据二级标准,也就是场地中包含灰色粉质土、杂填土、中粗砂、粉质土、粉质粘土及细砂等土质成分,所以工程勘察等级定为乙级。
(2)工作量与勘察手段确定:工程勘察前应先估算工作量,初步确定需用的勘察技术手段;如对建筑周围的勘察点不知,孔深与间距确定及钻孔数量计算,由此整理汇总为整体工程所需的工程量及总采样数量;整理完成后制定恰当的工程流程并选用有效勘察手段。
(3)取样数量:在前期土壤勘察基础上可相应的制定试验取样位置与数量,以保证在标准时间内完成样品检测;取样数量的设定还要以工程量为依据,明确勘察试验的具体时间流程,以确保试验充分。
(4)工程水文状况:勘察过程中应及时了解工程周围的水文状况,如掌握地下水的排泄、径流情况等。由于地下水对软土地基影响较大,地下水的波动可能会造成勘察失误,所以应根据地下水状况实行有效的勘察及试验手段,以防止周期性地下水波动干扰勘察试验结果。
2软土地基工程勘察技术要点
2.1调查测绘
调查测绘中需注意的要点包括:软土层厚度、埋深与层间性质类型;软土分布范围、形成方式与基地低层类型;地下水排泄与补给状况及其与地表水的水利联系;软土内砂夹层的颗粒成分、厚度及透水性能;软土地基上已完成建筑对于地基变形及强度的影响;软土地基分布路段的地貌、地形及第四纪地层沉积联系。
2.2勘探点布置及深度
(1)勘探点应以建筑周边线及角点为依据进行布置,对于地基的主要受力层或下卧层起伏过大的部位应加设勘探点以探测其变化过程;对于单栋高层建筑,需符合地基均匀性评价标准,勘探点布置应在4个以上;对于建筑密集区域,勘探点可适当减少,但应保证各栋建筑含有1个控制性勘探点;
(2)勘探孔深度应能控制地基主要受力层,若基础底面宽度在5m以下时,勘探孔的深度对独立柱基础应大于基础底面宽度的1.5倍,对条形基础应大于基础底面宽度的3倍,且均应在5m以上;当存在大面积软弱下卧层或地面堆载时需适当调整控制性勘探孔深度;高层建筑的一般性勘探孔深度应为基底下基础宽度的0.5~1倍,且应深入至稳定地层。
2.3钻探
钻探是进行岩土工程土层划分的关键环节,其主要用于探测软土颜色、厚度、层位、状态,掌握地下水的排泄条件、径流方式及埋入深度,了解岩土层的基本物理学性质指标等。钻探技术要点包括:
(1)对于软土的取样应尽量使用薄壁取土器静压法,由取样到试验的整体过程都应采取有效保护措施,以避免样品收到水分流失、变形及扰动等外界环境条件影响;
(2)对于铁路或高速公路软土地基岩土工程的勘察,为防止软粘土收到扰动和地层性质受到破坏,通常采用干钻法;若需选用泥浆护壁回转钻进时,应采取保护措施以保证软土地基结构变化不会对土层原始物理力学性质造成影响;
(3)钻孔数量与质量应符合施工方案标准,钻孔深度需满足变形与应力设计计算要求;钻探时各项深度数据都通过丈量采集,累积测量误差应控制在5cm以下。
2.4测试
(1)原位测试:①剪切波速测试应在沿线选取具有样本代表性的地段开展,以保证软土震陷评价的有效性和地基刚度、岩土动力学参数、阻尼比计算的准确性;合理划分建筑场地搞震设计类别,对于场地地基的卓越周期计算要以样品性质为依据;②十字板剪切测试应选取代表性路段沿深度方向对地基稳定性存在不同程度影响的软土层进行测定,勘察在无排泄条件下土层的参与抗剪强度、抗剪强度及灵敏性指标;准确计算地基承载力以确定软土地基临界高度,分析软土固结历史;测试点的安设间距应符合各代表性路段的每段软土低层内都存在大于两组的有效现场剪切标准;③静力触探可利用贯入阻力的变化探查软土在垂直和水平方向上的状况,并可依据勘探资料和土层划分状况,分析软土的变形模量、承载力、类别等其他力学性能指标;其触点间距可依据场地环境类型进行确定。
(2)软土剪切试验:若软土的卸载和加载频率过高,其内部水产生的空隙水压消散速率同时出现变化,此时应选用自重压力预固结德尔不固结排水三轴剪切试验;对于透水性能较差的粘性土质可选用无侧限的压强度试验或十字板剪切试验;对于可能出现较大突变项目的土体在探测其残余剪切强度时可采用动态扭剪切试验、蠕变试验和动态三轴试验;对于软土排水速率快但施工精度较慢可采用直接剪切试验或固结不排水三轴剪切试验。
(3)室内测试:为有效评估地下水对建筑材料的腐蚀影响,应对地下水开展水质化学分析试验;对于力学试验中的加荷标准与级别、应力及路径条件、试验边界条件确定等应以工程现场地质环境作为主要参考,并结合运营期、预压期、施工工期等进行综合分析判定;试验项目也能够包含前期固结压力、酸碱度、有机物含量、天然快剪、压缩系数、液限、粒径成分、天然密度、固结快剪、天然含水量等。
一、前言
软土对公路的危害,引起我国公路方面各具部门的重视,科研、设计、施工等单位全力以赴,协同作战,经过多年努力,已摸索了不少对策,并取得了可喜的成绩。
(一)科研部门成立了专门机构,组织机关。交通部下属科研院、所有之,为了承担软土科研及试验工程临时组成科研小组也有之。近年来为集设计、科研与施工为一体专门服务于软基,也兼作其它特殊性岩土处治工程而纷纷出现一些新型的岩土公司,在广东、湖南、辽宁、陕西等省均有,这样的联合配套公司,给软基处理带来新的生机。
(二)勘察设计部门利用他们勘察单位的优势,采用多种勘探,测试手段,尤其近年来不仅用单一的钻探方法而且更广泛采用静力触探、十字板剪、旁压等原位测试仪具以及多种土工仪器进行原状土和扰动土的物理、力学、水理试验项目,为设计提供了可靠的地质资料和各种必需的土工试验数据,大大提高设计成果的可靠度。在设计方法方面更有大的突破,过去对软土的沉降、稳定计算,多用手算,现在采用计算辅助设计,不仅加快了设计进度,而且便于优化设计,且能迅速提供设计成果,也元形中减轻了设计人员的劳动强度。
(三)施工部门由于目前软土部门趋向专业化。公路部门有,航务、铁道、市政、水电……等部门也有。它们拥有专门的施工机械,可使用多种材料进行软基处理施工,并能埋置检测观察仪具体进行监测,从而也保证了施工质量和施工安全。
(四)其他部门在学术活动方面,不少学会或有关情报单位,不时地举行软土地基经验次序或专题研究会,以提高科技人员素质并收到取长补短加快信息传递的多方面的效果。
在管理工作方面:交通部急生产单位之所急,最近正组织几个单位,经过三年努力,编制出交通行业标准《公路软土地基路堤设计施工技术规范》,它的即将颁布与出版,将使我国公路软基无论在设计方面或施工方面,出现了有章可循的局面。
二、路基处理
(一)处理的一般原则
1.以时间换金钱,早在10年前,日本著名换金钱处理软土路堤的方法。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。但我国公路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。
2.以金钱赢得时间:即在施工工期紧迫,时间有限的情况下,除非个别低路堤地段高度在临界高度以下,可不作地基处理。桥梁采用基础处,其余软土都需采用不同方法处理,只不过可用多种方案进行优选。
(二)勘察、设计和施工
1.软土地区的地质情况首先要弄清楚,工程地质条件复杂,还应进行工程地质分区,以便按分区不同在区别地予以处理。在勘察设计时如地质工作做的不够深,在施工时一旦发现,可作些补充勘察及勘探工作,对地质情况作进一步了解。
2.设计方案要经济又要合理切合当地实际情况。
3.所用材料数量要够、质量要保证;施工机械数量、规格、性能均要满足要求。
4.施工时要严格遵守施工技术规范和操作规程办事,以保证良好的质量,软土地段特别要注意控制填土速率,避免和产生路堤滑移或发生其它意外事情。
5.监理工作要跟上,观测仪具事先要埋置好,及时进行监理和记录。以保证施工的质量和安全。
如能树立质量第一的思想,严格将上述几项工作做好,应该说软土路基施工,可以达到安全、优质的目的。
(三)处理方案的评价
1.处理软土地基常用的方法在公路方面是排水固结,多用各种不同长度和间距的袋装砂井(直径7~10cm)或塑料排水板(宽10nm,厚4.5~6.0)与砂垫层(厚30~80cm)相结合,虽然这些方法是一般的,但却是有效的经济的。
为了加快固结而且可提高地基承载力,也可用直径30~50cm或更小一些的砂桩或碎石桩,但造价比上述常用方法要增加至少3~5倍。
2.轻质路堤:我国轻质路堤采用的材料一般是粉煤灰,国外也有用大块型硬质泡沫塑料。粉煤路堤有三种类型,即单一的、土和粉煤灰互层的和土砂及粉煤灰等混合的。
轻质路堤的作用是减轻路堤自重,减小或加速软土沉降提高土体抗剪强度,同时它作为填料还有节约投资、减少占地等效益。
3.其他辅助方法:土工布(分有纺和无纺的两种,一般多用编织的,个别的也有两种类型组合的,可以达到优点互补)还有一材料是塑料加劲格栅,实际上类似“柴排压枝”的作用,这些材料可提高地基整体性,减少地基不均匀的沉降,对防止滑移尽快施工也有好处。
此处还有浅层拌合和换填优质材料及抛石排淤等处理浅层软土。有的为深层还设有反压护道。
三、桥涵通道处的处理
在软土地区的桥梁,由于基础埋置较深,已穿过软土层,故一般无大沉降。而在桥头与路堤接合处由于沉降差异较大,往往出现台阶在车辆通道处多出现纵坡突变,在车速过快时出现车辆“切线抛出”感觉很不舒适,人、车安全受到影响。
在此接合处处理的方法一般有:
1.涵洞、通道处与路堤一样同时填筑施工,后期再开槽做基础;在桥台处最好前后都填土,或在桥台后背填以渗水性好的砂砾材料。
2.在这些人工构造物处采用超载预压,桥头两侧引道80~100m范围也宜如此,以加速固结,减小通车后过大的沉降。
3.路堤如过高,下部软土层厚、沉降量过大,沉降期过长、如处理地基费用过高,且效果不一定好时就不如改用桥梁跨过,京津塘高速公路软土地区,路堤如超过6.0m,就用桥跨通过。广深高速公路也将不少高路堤设计路段,改用了高架桥方案。
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。
2水泥粉喷桩技术在该工程中运用的可行性分析
(1)水泥粉喷桩技术具有节约劳动力、加快施工进度,减少劳动强度,而且不受施工场地限制的特点。
(2)水泥粉喷桩技术能够节约工程成本,相对于其它施工技术来讲能够获得更大的利润。
(3)水泥粉喷桩技术的施工工期相对于其它技术来讲要短,从时间上能够节约成本。
(4)泥粉喷桩技术不会对周围人群及建筑物产生噪音干扰,具有环保性比较好。
3公路水泥粉喷桩施工技术的运用
3.1施工材料的实验工作
在进行施工时,粉喷桩水泥通常会选择325或者425规格的矿渣水泥以及普通硅酸盐水泥。在施工过程中必须选择符合施工设计要求的水泥的品种和标号。在进行施工之前要对施工用到的水泥进行抽检,确保每一批水泥都达到施工规范的要求。在堆放水泥的时候尤其要注意防潮、防雨,避免水泥出现各种质量问题而影响施工的进度及工程的质量。
3.2施工过程技术控制
3.2.1粉体计量的控制
喷粉自身的均匀性和掺入其中的水泥都会对粉喷桩的质量产生巨大的影响,所以,施工人员在进行施工过程中必须要对粉体的计量质量进行严格控制。施工人员在计算每延米喷粉的数量、总灰量和深度的时候,通常将钻机深度和电子称重法两种计量方法有效的结合在一起。主要从以下两个方面对计量粉体进行控制:
(1)保持喷粉均匀性的关键就是能够掌握好钻头的提升速度。在进行水泥喷入施工时要完全依赖于人工,不能够只是一味的去追求能够达到每米喷粉量的标准,对记录器数字进行虚拟伪造,导致出现喷粉不均匀的现象。
(2)从开始喷灰到钻头中有灰出现的这段时间里,施工人员要将钻机钻到桩底,要进行一小段时间的预喷,才能够提钻,要根据管道的长度来确定预喷的时间。在喷灰过程中,施工人员进行机器操作的时候,要将管道输送水泥的速度控制在大约1m/s,当管道的长度大于40m时,就需要将它钻到桩底然后再进行喷粉提钻,这样在桩底少灰的实际长度就差不多有1m,在这个时候进行搅动不仅就会将桩底原状软土破坏掉,还能够逐步增大沉降量。
3.2.2桩体打入持力层的控制
在施工时一定要将粉喷桩穿过软弱的土层打入到具有极高强度的持力层当中,通常将其进入到持力层里面50厘米当成是合格。然而在实际施工过程中,桩底设计标高与持力层在通常情况下是不一样的。所以,在施工时,施工现场经常会出现桩长和实际标高不达标的情况。当出现这种情况时会给后面的施工带来很多的不利影响,例如不能够保证排水的顺畅,在非常长的时间内,预压施工的温度都不会将下来;如果桩尖下面留有几米软土,就会产生很大的工后沉降。所以,粉喷桩施工的桩长必须要进入持力层才能够保证整个施工的质量。通常施工人员可以运用钻机钻到最深位置时电流表显示的度数和下降的速度来判断是否进入到持力层,将这两个数据与施工工艺试桩所得数值进行比较才能够得到合理准确的结论。一般情况下,额定电流值需要达到125%以上,下钻速度为0.5m/min。
3.2.3复搅拌的控制
对水泥和土的搅拌是否均匀都会对粉喷桩桩体的强度产生非常大的影响,因此,在施工过程中,要在正常搅拌施工结束之后进行复搅,一般来讲,经过复搅之后的粉喷桩的施工质量要远远好于没有经过复搅的粉喷桩施工质量。钻头在通常情况下喷出的粉体呈现的是脉冲状,如果搅拌的不够好,就会在桩中出现层状的粉体,加上处理的不够及时,就会出现“夹生”现象,即便是在后期施工过程中加入大量的水泥也不能够很好的提高其强度。所以,在施工时有必要进行复搅,这样能够确保水、土、粉体进行充分接触、混合,形成符合施工规范的质量比较高的桩体。因此,施工人员在进行搅拌过程中,必须对搅拌叶旋转的速度和整个钻机的提升速度进行严格控制,要确保能够对全桩进行充分复搅并且要其均匀性符合要求,以此来确保桩体的质量。
3.3成桩质量检测
在我国,对粉喷桩的成桩质量进行检验时主要依据以下四种方法:(1)静载试验(群桩、群桩复合、单桩、单桩复合);(2)桩身抽芯;(3)弹性波动测法;(4)N10轻便探。第一种方法能够对粉喷桩的各种技术数据进行定量的确定和分析,后面的三种方法是对粉喷桩的施工质量进行定性的判定和分析。一般来说,静载试验方法是用来检测涵洞结构物或其他重要构筑物基础的,弹性波动测法和N10轻便探用来检测路基部分的成桩质量,在本工程中运用以上几种方法进行了检测分析,符合规范和设计的要求。
宁连公路北段高速化完善工程连云港市境内有13座跨线桥位于软土地基路段,其土层状态基本是表层1~3m厚硬塑层,下8~10m厚软、流塑层,再下为硬塑层(或基岩),采用粉喷桩处理软土地基,即以水泥作为固化剂,利用深层搅拌机械将水泥与原位软土进行强制搅拌、压缩,并吸收周围水分,经过一系列物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特征和水稳性的混合柱状体,它对提高软土地基承载能力、减少地基的沉降量及保证桥头高填土路基稳定性具有明显的效果,下面结合工程实际对粉喷桩处理公路软土地基施工工艺与检测方法进行探讨。
1设计简介
宁连公路北段高速化完善工程(下简称“本工程”)粉喷桩设计桩径为50cm,间距1~2m,按梅花型布置,桩长以穿透软、流塑层进入硬塑层不少于50cm为原则,通常为8~12m,用于粉喷桩的水泥(425#普通硅酸盐水泥)为干粉。根据地基含水量的大小,采用水泥喷入量为45~60kg/m。含水量在40%以下时,水泥用量为45kg/m;含水量在40~60%之间,水泥用量为50kg/m;含水量在60~70%之间,水泥用量为55kg/m;含水量>70%时,水泥用量为60kg/m。设计要求水泥土28天无侧限抗压强度≥1.2MPa。
2施工准备
2.1粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料:施工场地的工程地质报告,土工试验报告,室内配比试验报告,粉喷桩设计桩位图,原地面高程数据表,加固深度与停灰面高程以及测量资料等。
2.2场地平整、清除障碍。如场地低洼,应回填粘性土;施工场地不能满足机械行走要求时,应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软,则应采取防止机械失稳措施。
2.3施工机具准备,进行机械组装和试运转。
2.4粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩一般为5根,通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。
2.5粉喷桩所用的水泥(425#普通硅酸盐水泥)应符合设计要求,并有产品合格证,并经室内检验合格才能使用,严禁使用受潮、结块变质的加固料。
3施工工艺流程
3.1粉喷桩施工。
3.2操作步骤为:
①深层搅拌机械就位。
②预搅下沉(至设计标高)。
③搅拌提升,同时喷干水泥粉至地面以下0.5m处(设计桩顶)。
④在桩上部的5m长范围内重复搅拌一次(1/3~1/2)桩长、桩上部强度要求较高。
⑤重复搅拌提升,直到离地面下0.5m,上部回填5%灰土(或水泥土)并压实。
⑥关闭搅拌机械移位至下一桩位。
4施工注意事项
4.1控制钻机下钻深度、喷粉高程及停灰面,确保粉喷桩长度。
4.2严禁没有粉体计量装置的喷粉机投入使用。
4.3定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度。对使用的钻头定期复核检查,其直径磨耗量不得大于2cm。
4.4当钻头提升至地面以下0.5m时,喷粉机应停止喷粉。
4.5当喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉,在第二次喷粉接桩时,其喷粉重叠长度不得小于1m。
4.6粉喷桩施工时,泵送水泥必须连续,固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录,其用量误差不得大于±1%。
4.7为保证搅拌机的垂直度。应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度,每工作班检查不少于2次,使垂直度偏差不超过1%。
4.8搅拌机喷粉提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求,搅拌机每次下沉或提升的时间应有专人记录,深度应达到设计要求,时间误差不得大于5秒,施工前应丈量钻杆长度,并标上明显标志,以便掌握钻入深度,复搅深度。施工中出现问题应及时处理、做好记录。
4.9储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg,如储量不足时,不得对下一根桩开钻施工。
4.10粉喷桩必须根据试验确定的技术参数进行施工,操作人员应如实记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度、钻入深度及每根桩的钻进时间等,监理人员应随时检查记录情况。
5质量检测
5.1粉喷桩属地下隐蔽工程,施工质量受机具、施工工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响,因而其质量控制要贯穿于施工的全过程,并坚持全方位的施工监理。
5.2施工过程中必须随时检查加固料用量、桩长、复搅长度及施工中有无异常情况,记录其处理方法及措施。
5.3成桩7天内浅部开挖桩头,其深度宜为0.5m,目测检查搅拌的均匀性,测量成桩直径。检查频率为10%。
5.4在成桩7天内采用轻便触探仪检查桩的质量,触探点应在桩径方向1/4处,抽检频率为2%。
5.5成桩28天后在桩体上部(桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m)分别截取3段桩体进行现场足尺桩身无侧限抗压强度试验,检查频率为2‰,每一工点不少2根。
5.6成桩28天后,按1‰频率或每一工点不少于2根采用钻孔取芯法对其进行终检。
5.7粉喷桩施工质量允许偏差应符合表1规定。
经检测并参照江苏省高速公路建设指挥部《粉喷桩施工质量的检验与评判方法》进行评分,本工程4.2万根粉喷桩共计41.8万延米均达优良级。
6结语
6.1粉喷桩处理高等级公路软土地基是当前最常用的方法之一,目前的粉喷桩施工队伍大多属个体私营,一定要加强管理,施工中要加强监理,实行全天候、全方位旁站,以确保施工质量。
6.2对成桩28天的粉喷桩采用钻孔取芯法、动力解探法等进行检测是行之有效的,一方面可以通过芯样的抗压强度试验掌握桩体的强度,另一方面对整个桩体也是一次全面的检查,从而保障了粉喷桩的施工质量。
参考文献
2道路桥梁工程中软土地基的施工处理措施分析
2.1道路桥梁工程软土地基施工处理前的准备工作。
道路桥梁工程软土地基处理前的准备工作主要包括以下几个方面:
2.1.1现场勘查。
软土地基的现场勘查工作主要包括:首先,现场的测绘调查,分析软土地基分布区域的地貌、地形等,同时分析软土地层的成因、范围、深度以及性质等;其次,选择科学的勘查点以及勘查手段,常用的勘查手段包括原位测试法、钻探式勘查法、室内土工试验法等;再者,软土地基评价,当获得了软土地基施工现场的相干参数之后,对各种数据进行分析和计算,获得软土地基的沉降性、均匀性、灵敏度以及承载能力等。
2.1.2选择合适的施工处理方案。
根据现场勘查获得的相关数据资料,对比各种软土地基处理方法之间的优劣性,选择合适的施工处理方案,可以是某种施工处理方法,也可以是多种软土地基处理方法的组合,同时还应该评估施工技术、机械、环节、工期以及材料工程等各种印象因素,综合各种因素选择科学的施工方案。
2.2道路桥梁工程中软土地基的施工处理措施。
目前,道路桥梁工程中软土地基的施工处理措施主要包括以下方面:
2.2.1灌浆处理技术。
灌浆处理技术是通过利用电化学原理、高压旋喷法、粉喷法等将能够改善软土地基性质的浆液注入到地基裂缝中,灌浆浆液可以是水泥砂浆、水泥浆,还可以是化学材料,例如硅酸盐等,灌浆处理技术能够有效的改善软土地基的性质。粉喷桩处理技术是最常用的灌浆处理技术,该种灌浆处理技术的应用优势在于施工机械简单,操作方便,加固效果好等,在采用粉喷桩处理技术时,应该严格的控制钻机的位置,保证钻机按照既定的设计要求进行就位,桩的孔位置必须和设计图纸的位置完全吻合,垂直方向的偏差不能超过1.5%,通常不超过50mm,严格的控制水泥喷入量、停粉时间以及喷粉时间,以此保证粉喷桩的长度和质量,同时还应该做好施工日志,全面、详细的记录水量、孔深、孔位等信息。
2.2.2强夯处理技术。
强夯处理技术是目前使用最广泛的软土地基处理技术之一,也称之为动力固结法,该种软土地基处理技术的工作原理表现为:将具有一定重量的重锤提升至一定的高度,然后由重锤自由降落,通过重锤的重力作用对地面产生巨大的冲击,以此起到加固地基的作用。强夯处理技术具有施工周期短、费用低、设备简单等应用优势,该种软土地基处理技术适用于低饱和粘土、杂填土、黄土、粉土、沙土、素填土等软土地基,但是不适用于饱和度相对较高的软土地基。因此,道路桥梁施工队伍在采用强夯施工处理措施时,应该充分的考虑施工现场的地质构造。
2.2.3排水固结处理技术。
排水固结处理技术是最常见的软土地基处理技术之一,主要包括袋装沙井法、沙井法、砂垫层法等:砂垫层法指的是在软土地基的顶层铺设足够量的砂石,通过填土荷载将软土地基中多余的水分排出,该种排水固结处理技术能够实现排水固结和路基填筑的同步进行,达到在填筑过程中保证路基排水效果的目的,同时又不会承受过大的荷载被破坏;沙井加固处理技术指的是在采用钻探器械在软土地基上进行钻孔施工,然后选取足量的砂石灌入,吸收软土地基中的水分,以此实现排水固结的效果;袋装沙井加固处理技术指的是选取足量的满足施工要求的砂,将其装入到透水性良好的编织袋中,然后用专用的机械设备将沙袋打入到软土地基中,该种排水固结处理技术具有节省材料、费用低、施工效率高等优点,致使其在道路桥梁工程的软土地基施工中得到广泛的应用。
2.2.4换填加固处理技术。
换填加固处理技术指的是根据勘察所获得的数据,选用强度高、稳定性好的石灰、砂石等置换原来的软弱土质,以此改良原有地基或者形成双层地基,达到加固地基、控制地基沉降等效果。在采用换填加固处理技术时应该注意以下几个方面:其一,根据道路桥梁工程的具体状况选择符合相关设计要求的换填材料;其二,在进行置换的过程中,应该进行分层换填、加固和压实,通常采用机械碾压进行处理,保证地基的压实度满足相关的施工要求,;其三,精确的计算换填的深度以及面积,保证换填施工能够顺利的进行。
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。
一、软土路基成因
所谓软土,比规范中的定义广泛,包括强度达不到设计要求的湿粘土。路基强度及稳定性与路基干湿状态密切相关。路基干湿状态是由土中含水量的高低决定的,而含水量的高低取决于各种湿源的作用和延续时间。由于路面宽、路基低、排水设施不全或失效,使得雨水和生活污水向路基内渗透、地下水位升高,路基长期处于潮湿状态,加上土的水稳定性差等原因,导致路基软化。
二、软弱地基变形特点
为了更好地解决上述问题,就必须要弄清楚软弱地基的变形特点。它主要有三大特点:变形量大;压缩稳定所需的时间长;侧向变形比一般的土体大。变形量大:软弱土体主要指淤泥或淤质土,其自身的含水量较大,水份不易自流出来;压缩稳定所需的时间长:软土主要以粘粒为主,尽管孔隙比大,但单个孔隙教细,孔中的水很难流动,透水教低,饱和土受荷载作用后,水不能尽快排出,变形也只能慢慢进行,其变形过程要持续数年或数十年;侧向变形:比一般土体大,而且侧向变形与竖向变形之比在相同条件下比一般土体大。
三、软弱地基处理方法
在了解软土的三大特点之后,结合平日的实际施工情况,重点介绍几种软弱地基的处理方法,供有关技术人员参考。下面重点介绍前几种的适用范围、施工方法和作用。
1.抛石挤淤
适用范围:路基位于水塘、鱼塘、藕田、泥砂、流砂或不易抽干水或无法挖除淤泥或淤泥较深或水不能自流的地方。
处理方法:在其上面直接抛填大块径不易被水侵泡软化的石块,石块块径控制在50-80cm之间,并在大块石缝隙内填筑20—50cm的不易被水侵软化的小块石,抛填高度控制在常水位以上50cm左右,铺平后,用轮式压路机或拖式压路机振动压实,直到淤泥被挤出路基坡脚外,没有明显的再下沉现象为止;如果抛填深度较深,一定要分层抛填压实,其每层厚度控制在50—80cm,整段处理完后,在其上面铺一层10cm厚的碎石有必要时加铺一层土工格栅,再进行填筑土石方。并把此过程称为路基的原地面处理。
作用:由于抛填了大块径的石块,可将路基底的大部分淤泥挤出,在路基底部形成一个坚硬的骨架结构,并在大石块间填筑了小的石块,通过压路机振动碾压,石块与石块间嵌固的更紧,整体承受荷载的能力增强,对今后承受路堤的整体压力能起到很好的作用。
2.敷设盲沟
适用范围:一般水田或淤泥深度在2米以下的稻田或不易自流干水的地方。
作用:通过敷设盲沟,能大大降低土体的水位,能将土体内的大量水分排入盲沟,并通过盲沟排出路基以外,并通过日晒,使土体达到比较干的状态。
盲沟的结构形式有两种:矩形盲沟和梯形盲沟。
处理方法:首先沿公路横向每10米间距用人工或机具挖成矩形沟或梯形沟,对软土层在1.5米以上的采用150╳150cm的盲沟;对软土层在1.5米以下的可根据情况采用其他几种形式。其次,沿公路纵向设置纵向盲沟,其间距控制在10米左右;第三,在挖好的盲沟中填充块径在30—50cm的不易被水泡软化的石块,填满后在其上面铺设10cm的碎石,并在碎石上铺一层土工布,防止盲沟内水上溢,防止土尘下漏,堵塞盲沟,影响排水效果;第四,在上面回填一层土石混和料,摊平压实直至合格。把此过程称为路基原地面处理。
3.换填软土
适用范围:路堤填方高度小于3米且软土层不厚,一般软土层厚度在1.5米以内的软土地基段。
处理方法:将深度在1.5米以内的软土挖掉运往弃土场堆放或倾倒,然后利用挖方出来的好料或从借土场取来的好料进行分层回填压实直至合格。施工时要特别注意天气的变化,要求每个换填段必须在同一个工作日完成,对面积大或长度长的段落要求必须分段进行换填,否则未完成遇雨将全功尽弃。同样将此过程称为路基的原地面处理。
作用:通过换填好的填方材料,经过压实达到路基基底的承载力要求,能有效承受车辆荷载的作用力和路堤的自重,是最简单的施工方法。
4.碎石桩
适用范围:软土深度在15米以内且路基处于高填方地段。
作用:(1)挤密作用,对土体产生两个方向的横向挤压力。一个是成桩过程中沉管对周围土层产生较大的横向挤压力;另一个是在填入孔内碎石振动挤压时对土体周围产生的横向挤压力,使桩周围的孔隙减小,增加密实度;(2)消散孔隙水,加快地基固结。碎石桩的材料可使桩因土体的渗透能力高出很多的优势,能形成竖向排水管,让土体内的水排出地面,排出路基外,加快路基排水固结。
施工方法:
(1)碎石桩的几大控制指标:
平面位置——应按正三角形或梅化形部置
桩的直径——多数采用50-100cm
桩的长度——其长度不能大于15米
桩的部置范围——一般不少于路基款度的1.2倍
(2)用于碎石桩径相同或接近的钻孔机按照事先部置好的位置进行钻孔,并清除孔内的泥浆或水,边倒入碎石边进行振动使碎石达到密实;
前言
路基设计是公路最基本的组成部分之一。保证公路沿线都具有坚实而稳定的路基,是路基设计的中心任务。路基又是支撑路面的一种土工建筑物,在挖方地段,路基通常是路面下的天然地层;在填方地段,则是填筑起来的压实土层。路基和路面构成了公路建筑的主体。
概况
该高速公路全长56.6km,设计标准为双向四车道,设计速度为80km/h, 路幅宽度为26.0m.
1、一般路基设计
1.1 路基设计组成
路基设计组成如下:
① 整体式路基整体式路基宽度为26.0m, 其中, 行车道2×2×3.75m、硬路肩2×3.0m(含右侧路缘带2×0.5m)、中间带3.50m(中央分隔带2.0m、左侧路缘带2×0.75m)、土路肩2×0.75m;
② 分离式路基适用于隧道出入口的路基,单幅路基宽度为13.0m,其中:行车道2×3.75m、硬路肩3.0m(含右侧路缘带0.5m)、左侧路缘带1.0m、土路肩2×0.75m。
1.2 超高方式、设计标高及路拱横坡
超高方式、设计标高及路拱横坡的具体设置如下:
① 路线平曲线半径小于5500m时, 在曲线上设超高, 对于整体式路基, 超高采用绕中央分隔带外边缘旋转的方式, 超高过渡在缓和曲线内完成; 对于分离式路基, 超高采用绕各自的行车道中心线旋转的方式, 超高过渡在缓和曲线内完成;
② 对于整体式路基, 路基设计标高为距路线中心线1m处的路面标高(中央分隔带边缘路面标高),对于分离式路基, 路基设计标高为各自行车道中心线处的路面标高;
③ 正常路段的行车道和硬路肩采用2%的路拱横坡, 土路肩横坡为4%。
1.3 路基边坡坡率
路基边坡坡率具体设置如下:
一般填方路段的边坡坡率见表1, 护坡道宽2m, 护坡道和边坡平台分别设置外倾3%和2%的横坡;
② 一般挖方路段边坡, 按岩石风化情况、土质条件采用不同的坡率, 全风化、土质边坡的坡率为1∶1~1∶1.5, 强风化边坡坡率为1∶0.75~1∶1.25, 弱风化边坡坡率为1∶0.5~1∶0.75, 微风化边坡坡率为1∶0.3~1∶0.5, 边坡高度均按10m控制, 平台宽2.0m,平台内侧修筑40cm×40cm的拦水沟, 第一级边坡坡脚设置2m宽的碎落台;
③ 深挖路堑(高边坡)是指土质边坡高度≥20m或岩质边坡高度≥30m的边坡, 路堑高边坡坡率采用特殊设计。
1.4 纵横向填挖交界处处治设计
本工程斜坡路基主要分布在沿山腰布设的地段, 在路线纵向填挖交界处及一般斜坡路基横向填挖交界处, 很容易出现路基开裂甚至滑移。为减少因不均匀沉降而引起的开裂和滑移, 本项目采取了如下措施:
① 对所有自然边坡坡度大于1∶5的路段, 均按要求挖台阶填筑, 挖台阶后回填应严格按给定的压实度标准实施;
② 在路线纵向填挖交界处及横向半填半挖处设置了三层TGDG50土工格栅和一层玻璃纤维土工格栅(设在沥青面层内), 单向土工格栅应先进行预拉, 并用U型锚钉锚固;
③ 为防止水对斜坡路基的影响, 斜坡路基内设置纵横向排水设施。
1.5 路基边坡防护设计
1.5.1 填方路段
填方路段防护设计如下:
① 填土高度小于4m时, 边坡采用植草或铺草皮防护; 填土高度为4m~6m时, 边坡采用三维网植草防护; 填土高度为6m~8m时, 边坡采用拱形骨架植草防护; 填土高度为8m~12m时, 分两级边坡,两级边坡分别采用拱形骨架植草和植草防护; 填土高度大于12m时, 分三级边坡, 上两级边坡采用拱形骨架植草防护, 最下一级边坡视该级边坡高度采用植草或拱形骨架植草防护;
② 护坡道、土路肩、排水沟外侧至界桩范围均采用植草防护;
③ 过鱼塘、水田、菜地路段采用M7.5浆砌片石铺砌护坡或护脚。
1.5.2 路堑挖方边坡
路堑挖方边坡防护设计如下:
① 一般土质边坡和全风化、强风化边坡采用植草或铺草皮(边坡坡度缓于1∶1)、挂网植草、拱架植草防护;
② 弱风化、微风化岩质边坡除高边坡采用护面墙外, 其余地段均采用喷混植生防护;
③ 当采用护面墙时, 边坡平台或碎落台种植爬山虎等攀爬植物;
④ 碎落台处填筑30cm粘性土, 其上植草或铺草皮进行绿化;
⑤ 碎落台和边坡平台设置30cm厚的M7.5浆砌片石或喷射10cm厚的C20混凝土防护(岩石地段),并在边坡平台设置平台截水沟。
1.5.3 挡土墙防护设计
挡土墙防护设计如下:
① 在边防公路、中天大道地段, 由于直接放坡将侵占边防公路、中天大道, 因此在路基右侧设置衡重式、重力式路肩或路堤挡土墙, 墙身采用M7.5浆砌片石砌筑, 墙底垫层采用C15片石混凝土, 片石抗压强度不小于30MPa, 墙面用M7.5砂浆勾凸缝;
② 挡土墙与排水沟之间的护坡道铺砌40cm厚的M7.5浆砌片石, 片石上填筑30cm的耕植土, 并间隔0.5m种植爬山虎。
2、软土路基处治设计
2.1 地基极限高度分析
一般软土地区路堤的极限高度为3m~5m。本工程软基主要分布在互通立交及山间洼地等地段。互通立交范围内软土一般为淤泥、淤泥质亚粘土, 厚度一般在15m左右, 物理力学性质极差; 山间洼地地段软基主要分布在K22+650 ~K23+250、K38+210~K40+012、K43+360~K43+450段落, 软基埋深从4.2m~12.9m不等, 软基厚度为1.0m~9.5m; 其余段落, 如K45+550~K45+670、K46+440~K46+500、K47+280、K47+360、K47+550~K47+800, 均存在
埋深小于5m的软基, 软土一般为淤泥质粗砂、淤泥质砾砂、淤泥质亚粘土。
极限高度计算方法如下。
均质薄层软土地基路堤极限高度为:
式中符号意义同前。
对于非均质软土地基的路基极限高度, 由于非均质软土地基土层比较复杂, 各层性质不同, 其路堤极限高度需要用圆弧法计算确定。条件允许时可由筑堤试验确定。
对于有硬壳层的软土地基的路堤极限高度, 当覆盖在软土层上强度稍高的表层上厚度>1.5m时,应考虑其应力扩散, 减少地基沉降的效应, 此时极
限高度He为:
式中: H-硬壳层厚度(m)。
2.2 地基处理对策
根据分析结果和工期要求, 软基处理方案如下:
① 软基深度超过12m或填土高度超过6.5m的桥头软基路段采用管桩托板+钢塑土工格栅处理, 并进行超载预压, 预应力混凝土管桩采用PHC桩, 直径为30cm, 壁厚8cm, 管桩离心混凝土强度为C70,桩顶托板采用C25钢筋混凝土; 管桩参数分别为:管桩单桩设计承载力要求达到400kN, 复合地基承载力设计值为150kPa, 钢塑土工格栅为CATT60-60钢塑土工格栅, 钢塑土工格栅每延米抗拉强度不小于60kN, 屈服伸长率不超过3%, 宽度为4m~5m;
② 软基深度不超过12m或填土高度不超过6.5m的桥头、涵洞软基路段采用水泥搅拌桩+土工格室复合地基处理, 并进行超载预压, 水泥搅拌桩采用42.5#水泥, 单桩设计承载力为120kN, 复合地基承载力设计值为130kPa, 土工格室采用100-400型, 格室高10cm、宽40cm, 要求格室片厚不小于1mm, 格室焊接处结合力不小于1 000N;
③ 最终沉降量小于1.2m 或填土高度不超过6.5m、沉降量较小时, 采用塑料排水板超载预压处理, 并设置1~3层土工格栅, 当填土高度小于4m时, 不设置土工格栅;
中图分类号:TU4 文献标识码:A 文章编号:
前言
随着我国经济的发展,城市中的用地越来越紧张,这突出表现在密集型的大城市,所以改造开发大型的地下空间来解决用地紧张的问题在这几年已经逐渐成为一种趋势,随着这种趋势的愈演愈烈,地下空间的开发愈来愈大,开挖深度也逐年加深,对深基坑支护技术的需求日益旺盛,要求也越来越高。同时,高楼越盖越高,高楼的稳固与深基坑技术也密不可分。现在,在全国的不同地区,在不相同的地质条件下,深基坑支护技术已经取得不少的成功经验,但是仍存在一些问题需进一步改进或提高,以适应现代化经济建设的需要。比如在软土上进行基坑建设所要面临的一系列问题就是我们必须尽快解决的问题。假如在设计时稍有不慎,在施工过程中不仅会危及基坑本身安全,可能还会殃及临近的建(构)筑物或各种地下设施,从而造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此,在软土地基上进行支护工程设计时必须充分考虑软土的工程特性和深基坑工程的复杂性,确保基坑的稳固安全。其中对土压力的研究是极为重要的。
什么是软土地基深基坑支护建设中的土压力
所谓土压力,就是在工程建设中,作用在支护结构和土体界面上的压力,是作用于挡土支护结构中的主要荷载,它的形成是由土层的自身重量,土层所承受的长期的压力所产生的。在大型的深基坑工程建设中,很重要的一项工作就是准确的估算土压力,这对整个基坑建设的顺利圆满完成具有不可忽视的重要作用。根据挡土墙的位移情况和墙前土体所处的应力状态,传统土压力分为静止土压力、主动土压力、被动土压力三种(图2-1)。
对影响软土地基深基坑支护中土压力影响因素的分析
土压力的大小和分布的规律是同支护结构的水平位移方向和大小、土的性质、开挖深度及支护结构物的刚度等众多的影响因素相关,具体的来说。我们可以把它分为以下几种:
一是深基坑建设场地的岩石、土壤的成分状态及其性质特点。不同的地区的土地因为受不同的气候环境,地理环境,人为因素的影响会产生不同的岩石和土壤。它们的组成成分,结构构造,水分含量等等都是各不相同的,对基坑建设中所产生的土压力自然也有着不同的影响,从而产生不同的土压力。
二是不同施工单位在建设基坑支护时对设计参数的选取和测试方法的不同所产生的影响。不同的建设单位有着不同的水平和高度,对建设工程所抱有的理念和设计思想也是不一样的,他们在建设工程的过程中,依据自身的经验在设计时所选取的参数和测试的方法是不一样的。并且,试样都是从建设施工区域的局部取出来的,不同的单位会选取不一样的区域。这就导致对施工现场的岩石和土壤的测试所得到的指标是不一样的,这为接下来工程建设所提供的资料和信息也是不一样的,从而使得在施工的时候,采取不一样的施工方式,所产生的土压力也就必然是不一样的了。
三是施工现场的深基坑支护产生的土压力的计算方法的影响。土压力的计算方法有很多,除了Rankine和Coulomb土压力理论外,目前具有代表性的一些研究成果有:考虑施工过程的土压力增量分析计算方法;考虑开挖深度变化的土压力计算公式;根据桩身弯矩反分析土压力的数值分析方法;考虑时间因素和挡墙位移变化的土压力计算方法等等。不同的计算方法极有可能得到不一样的土压力值,可见,对计算方法的选取也是一件相当重要的事情。
四是基坑的施工现场支护体与土体之间的摩擦力也会对土压力的分布和大小产生影响。不同的支护体与土体之间的接触方式是不一样的,抵抗土压力作用的位置和强度也就是不一样的,支护的刚度、形状、和坑体作用力都会使两者之间的摩擦力产生变化,从而导致土压力的大小和分布情况产生变化。
五是各种其他因素之间的相互作用的影响,包括周围建筑物,施工的时间长度,施工人员的经验,能力和素质以及各种天气等等因素都时时刻刻的对基坑的施工现场产生影响,是土压力的大小和分布发生变化。
对软土地基的基坑建设中的土压力的一些看法和相关解决措施
一是切实加强对土压力相关问题的理论研究。理论永远是实践最好的指明灯,当然也不是空泛的探讨理论,要结合基坑建设的具体实践,配合长期的观察,资料统计来进行研究,争取在计算方法上能有新的更好的突破,对水土本身特征的了解,对压力相关知识的研究等等也必须是相伴的,只有在这些小的细节,各个单元部分上有所掌握和思考,才有可能在整体上找到突破。
二是建立区域性岩土信息管理系统。借助地理信息技术和数据库技术,建立全国范围内,尤其是大中城市区域性的岩土信息管理系统。该信息系统主要包括地层、水系的赋存特征,岩土的结构、组成、力学指标、流场的变化等。信息来源可通过大量已建在建工程的勘探、施工、监测结果,外加适当的补勘成果。拟建工程,可查询相关区域工程特性信息并做必要的补勘修正即可,不仅工程类比性好,且可减小岩土区域性和个性的影响。
三是尽量采用扰动较少的原位测试法获取设计参数,并选择有代表性的区域进行实际土压力的监测,利用这些实测的土压力反分析设计参数,并和原位测试获得的设计参数对比,建立其试验参数的修正关系。
四是加强基坑建设过程中的监测力度和水平,要实时的动态的监测现场施工的流程和情况变化,对每个阶段完成后的土压力及与其相关的因素都做细致的研究,一段发生变化,及时反映情况,做出应对举措,并把参数变化的结果记录在案,为以后的土压力研究提供实际的有效的参考资料和数据,为下一次的工程建设提供参考意见和指导。
五是采用动态支护技术的变形控制理念。基坑工程是一个典型的不确定性系统工程,受不确定因素影响显著” 。完全考虑到所有可能的影响因素并准确度量各因素可能的影响大小是非常困难的。设计中只能做到向真实土压力的无限接近,工程中只能借助于足够安全可靠的支护措施。但不确定因素引起的土压力变化既可能增大,也可能减小,不能一味采用安全系数很大的支护方法,浪费成本和延长工期。实践中可考虑采用能随土压力增减变化而相应动态调节支护能力的支护工艺。
五.结语
基坑开挖与支护技术的发展水平,在一定程度上标志着一个国家工业建设和建筑水平的高度,它从一个侧面反映了这个国家城市建设人员的能力和素质水平。从整个全球的发展和趋势看,我国工程建设技术,尤其在基坑支护水平上,还是有所欠缺的,为了适应经济的告诉发展水平,还必须继续深入研究和开发这方面的技术。软土地基不仅在空间上发生了变化,而且随着时间的变化其性质也在发生变化。众多不确定因素的影响,造成了理论分析结果与实际的差异。因此,在处理软土地基时,应认真进行调查,重视施工过程中的动态观测,随时进行调整。软土地基的处理一定要遵照“因地制宜、综合考虑”的原则进行。在基坑开挖与支护领域中,人们已应用各种手段和技术措施,集中解决了一个又一个工程问题和难题。相信今后在不断完善、认识和提高深化的过程中,必定会将这一工程领域的技术水平推向更新的高度,为岩土工程总体增添更加丰富的内容。通过本文,对软土地基深基坑支护中的土压力做了相应系统而又全面的介绍,对其产生原因和解决措施探讨的比较深入。然而,土压力相关的问题不仅仅只有这些,各方面的看法和理解也是各不相同的,鉴于土压力问题在基坑建设中的重要地位,对其的研究是不能停止的,各个研究者的相互交流探讨也是相当重要的。希望土压力的研究在未来的几年时间内能有长足的进步,为基坑建设提供更好的参考依据。
参考文献
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连云港东疏港高速公路工程位于连云港开发区境内,本单位承建开发区高架桥和大岛山互通枢纽工程。大岛山枢纽工程匝道位于软土地基路段,其土层状态基本是表层1~2m厚硬塑层,下6~18m为淤泥、淤泥质粘土、流塑层,再下为硬塑层(或基岩),采用粉喷桩处理软土地基,即以水泥作为固化剂,利用深层搅拌机械将水泥与原位软土进行强制搅拌、压缩,并吸收周围水分,经过一系列物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特征和水稳性的混合柱状体,它对提高软土地基承载能力、减少地基的沉降量及保证桥头高填土路基稳定性具有明显的效果,下面结合工程实际对粉喷桩处理公路软土地基施工工艺与检测方法进行探讨。论文大全。
1.设计简介
连云港东疏港高速公路粉喷桩设计桩径为50cm,间距2m,按梅花型布置,桩长以穿透软、流塑层进入硬塑层不少于50cm为原则,通常为8~12m,用于粉喷桩的水泥(3.25级普通硅酸盐水泥)为干粉。论文大全。根据地基含水量的大小,采用水泥喷入量为65~80kg/m。设计要求水泥土28天无侧限抗压强度≥1.0MPa。
2.施工准备
1、粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料:施工场地的工程地质报告,土工试验报告,室内配比试验报告,粉喷桩设计桩位图,原地面高程数据表,加固深度与停灰面高程以及测量资料等。
2、场地平整、清除障碍。如场地低洼,应回填粘性土;施工场地不能满足机械行走要求时,应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软,则应采取防止机械失稳措施。论文大全。
3、施工机具准备,进行机械组装和试运转。
4、粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩一般为5根,通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。
5、粉喷桩所用的水泥(32.5级普通硅酸盐水泥)应符合设计要求,并有产品合格证,并经室内检验合格才能使用,严禁使用受潮、结块变质的加固料。
3.粉喷桩施工操作流程
粉喷桩操作步骤为:
1、深层搅拌机械就位。
2、预搅下沉(至设计标高)。
3、搅拌提升,同时喷干水泥粉至地面以下0.5m处(设计桩顶)。
4、在桩上部的5m长范围内重复搅拌一次(1/3~1/2)桩长、桩上部强度要求较高。
5、重复搅拌提升,直到离地面下0.5m,上部回填5%灰土(或水泥土)并压实。
6、关闭搅拌机械移位至下一桩位。
4.施工注意事项
1、控制钻机下钻深度、喷粉高程及停灰面,确保粉喷桩长度。
2、严禁没有粉体计量装置的喷粉机投入使用。
3、定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度。对使用的钻头定期复核检查,其直径磨耗量不得大于2cm。
4、当钻头提升至地面以下0.5m时,喷粉机应停止喷粉。
5、当喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉,在第二次喷粉接桩时,其喷粉重叠长度不得小于1m。
6、粉喷桩施工时,泵送水泥必须连续,固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录,其用量误差不得大于±1%。
7、为保证搅拌机的垂直度。应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度,每工作班检查不少于2次,使垂直度偏差不超过1%。
8、搅拌机喷粉提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求,搅拌机每次下沉或提升的时间应有专人记录,深度应达到设计要求,时间误差不得大于5秒,施工前应丈量钻杆长度,并标上明显标志,以便掌握钻入深度,复搅深度。施工中出现问题应及时处理、做好记录。
9、储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg,如储量不足时,不得对下一根桩开钻施工。
10、粉喷桩必须根据试验确定的技术参数进行施工,操作人员应如实记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度、钻入深度及每根桩的钻进时间等,监理人员应随时检查记录情况。
5.质量检测
1、粉喷桩属地下隐蔽工程,施工质量受机具、施工工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响,因而其质量控制要贯穿于施工的全过程,并坚持全方位的施工监理。
2、施工过程中必须随时检查加固料用量、桩长、复搅长度及施工中有无异常情况,记录其处理方法及措施。
3、成桩7天内浅部开挖桩头,其深度宜为0.5m,目测检查搅拌的均匀性,测量成桩直径。检查频率为10%。
4、在成桩7天内采用轻便触探仪检查桩的质量,触探点应在桩径方向1/4处,抽检频率为2%。
5、成桩28天后在桩体上部(桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m)分别截取3段桩体进行现场足尺桩身无侧限抗压强度试验,检查频率为2‰,每一工点不少2根。
6、成桩28天后,按1‰频率或每一工点不少于2根采用钻孔取芯法对其进行终检。
7、粉喷桩施工质量允许偏差应符合规范及设计规定。
6.结语
1、粉喷桩处理高等级公路软土地基是当前最常用的方法之一,目前的粉喷桩施工队伍大多属个体私营,一定要加强管理,施工中要加强监理,实行全天候、全方位旁站,以确保施工质量。