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軟土地基處理論文實用13篇

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軟土地基處理論文

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軟土對公路的危害,引起我國公路方面各具部門的重視,科研、設計、施工等單位全力以赴,協同作戰,經過多年努力,已摸索了不少對策,并取得了可喜的成績。

(一)科研部門成立了專門機構,組織機關。交通部下屬科研院、所有之,為了承擔軟土科研及試驗工程臨時組成科研小組也有之。近年來為集設計、科研與施工為一體專門服務于軟基,也兼作其它特殊性巖土處治工程而紛紛出現一些新型的巖土公司,在廣東、湖南、遼寧、陜西等省均有,這樣的聯合配套公司,給軟基處理帶來新的生機。

(二)勘察設計部門利用他們勘察單位的優勢,采用多種勘探,測試手段,尤其近年來不僅用單一的鉆探方法而且更廣泛采用靜力觸探、十字板剪、旁壓等原位測試儀具以及多種土工儀器進行原狀土和擾動土的物理、力學、水理試驗項目,為設計提供了可靠的地質資料和各種必需的土工試驗數據,大大提高設計成果的可靠度。在設計方法方面更有大的突破,過去對軟土的沉降、穩定計算,多用手算,現在采用計算輔助設計,不僅加快了設計進度,而且便于優化設計,且能迅速提供設計成果,也元形中減輕了設計人員的勞動強度。

(三)施工部門由于目前軟土部門趨向專業化。公路部門有,航務、鐵道、市政、水電……等部門也有。它們擁有專門的施工機械,可使用多種材料進行軟基處理施工,并能埋置檢測觀察儀具體進行監測,從而也保證了施工質量和施工安全。

(四)其他部門在學術活動方面,不少學會或有關情報單位,不時地舉行軟土地基經驗次序或專題研究會,以提高科技人員素質并收到取長補短加快信息傳遞的多方面的效果。

在管理工作方面:交通部急生產單位之所急,最近正組織幾個單位,經過三年努力,編制出交通行業標準《公路軟土地基路堤設計施工技術規范》,它的即將頒布與出版,將使我國公路軟基無論在設計方面或施工方面,出現了有章可循的局面。

二、路基處理

(一)處理的一般原則

1.以時間換金錢,早在10年前,日本著名換金錢處理軟土路堤的方法。即盡早用堆載預壓不作深層處理軟基的方法,這種以自然沉降逐漸達到路基穩定,是一種最經濟也簡單的方法。但我國公路基本建設的程序不能盡早拔款、征地、從容施工,而一旦工程項目付諸實施時,又往往限于工期,一般情況用自然沉降法將難以實現。

2.以金錢贏得時間:即在施工工期緊迫,時間有限的情況下,除非個別低路堤地段高度在臨界高度以下,可不作地基處理。橋梁采用基礎處,其余軟土都需采用不同方法處理,只不過可用多種方案進行優選。

(二)勘察、設計和施工

1.軟土地區的地質情況首先要弄清楚,工程地質條件復雜,還應進行工程地質分區,以便按分區不同在區別地予以處理。在勘察設計時如地質工作做的不夠深,在施工時一旦發現,可作些補充勘察及勘探工作,對地質情況作進一步了解。

2.設計方案要經濟又要合理切合當地實際情況。

3.所用材料數量要夠、質量要保證;施工機械數量、規格、性能均要滿足要求。

4.施工時要嚴格遵守施工技術規范和操作規程辦事,以保證良好的質量,軟土地段特別要注意控制填土速率,避免和產生路堤滑移或發生其它意外事情。

5.監理工作要跟上,觀測儀具事先要埋置好,及時進行監理和記錄。以保證施工的質量和安全。

如能樹立質量第一的思想,嚴格將上述幾項工作做好,應該說軟土路基施工,可以達到安全、優質的目的。

(三)處理方案的評價

1.處理軟土地基常用的方法在公路方面是排水固結,多用各種不同長度和間距的袋裝砂井(直徑7~10cm)或塑料排水板(寬10nm,厚4.5~6.0)與砂墊層(厚30~80cm)相結合,雖然這些方法是一般的,但卻是有效的經濟的。

為了加快固結而且可提高地基承載力,也可用直徑30~50cm或更小一些的砂樁或碎石樁,但造價比上述常用方法要增加至少3~5倍。

2.輕質路堤:我國輕質路堤采用的材料一般是粉煤灰,國外也有用大塊型硬質泡沫塑料。粉煤路堤有三種類型,即單一的、土和粉煤灰互層的和土砂及粉煤灰等混合的。

輕質路堤的作用是減輕路堤自重,減小或加速軟土沉降提高土體抗剪強度,同時它作為填料還有節約投資、減少占地等效益。

3.其他輔助方法:土工布(分有紡和無紡的兩種,一般多用編織的,個別的也有兩種類型組合的,可以達到優點互補)還有一材料是塑料加勁格柵,實際上類似“柴排壓枝”的作用,這些材料可提高地基整體性,減少地基不均勻的沉降,對防止滑移盡快施工也有好處。

此處還有淺層拌合和換填優質材料及拋石排淤等處理淺層軟土。有的為深層還設有反壓護道。

三、橋涵通道處的處理

在軟土地區的橋梁,由于基礎埋置較深,已穿過軟土層,故一般無大沉降。而在橋頭與路堤接合處由于沉降差異較大,往往出現臺階在車輛通道處多出現縱坡突變,在車速過快時出現車輛“切線拋出”感覺很不舒適,人、車安全受到影響。

在此接合處處理的方法一般有:

1.涵洞、通道處與路堤一樣同時填筑施工,后期再開槽做基礎;在橋臺處最好前后都填土,或在橋臺后背填以滲水性好的砂礫材料。

2.在這些人工構造物處采用超載預壓,橋頭兩側引道80~100m范圍也宜如此,以加速固結,減小通車后過大的沉降。

3.路堤如過高,下部軟土層厚、沉降量過大,沉降期過長、如處理地基費用過高,且效果不一定好時就不如改用橋梁跨過,京津塘高速公路軟土地區,路堤如超過6.0m,就用橋跨通過。廣深高速公路也將不少高路堤設計路段,改用了高架橋方案。

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2.1置換填土法置換填土法不失為一種較好的軟土地基處理方法,處理效果較為明顯持久,但由于對客觀條件要求較高,實際操作起來難度較大。具體操作方法是利用灰土、水泥等硬度較高的土質、材料取代軟土,操作過程中注意做到均勻散落于地基之上,目的是保證灑落后土質有更高的承載能力,使其滿足進一步的水利工程施工要求。該種軟土地基處理方法,存在的問題在于其工程量較大,成本較高,不夠經濟,操作實施過程中為了有效控制工程成本,盡量就地取材。為了提高工程地基的防滲透性和地基承載能力,需要對替換后的填土進行再次夯實處理,必要時可以采用分層夯實方法。

2.2排水固結法軟土地基處理,主要是通過各種技術方法來降低地基土質中的水分含量,達到增強土體強度的目的,可以嘗試使用排水固結法處理。通過引入專門的排水設備(如塑料水管、沙井)排出軟土地基內部的水分,以此來減小軟土地基的土孔隙率,促使地基固結發生變形,從而有效提高地基牢固度。排水固結法較適用于那些飽和、軟弱土層;如果是滲透性較低的泥炭土,由于可能導致最終的排水效果較差,應當慎重使用該方法。

2.3夯錘強夯法軟土地基處理方法選擇與地基內部土體性質密切相關,如果是沙土、黃土構成的軟土地基,可以考慮使用夯錘來對軟土進行夯實處理。一般情況下,用于夯實土體夯錘的夯力要求在80kN及以上,以此保證土體牢固,從而保證軟土地基較高的牢固度和穩定性。以南水北調中線一期工程中某河段施工為例,該河段渠道地基為黏砂多層結構,且半挖半填,挖方深度為7.0~10.5m;渠道底板土質為細砂、重砂壤土和中壤土,渠坡由細砂、重砂壤土和中壤土構成,且重砂壤土、細砂土質分布不均,具有中等偏弱的透水性,而重砂壤土有明顯的地震液化潛勢。面對該特點的軟土地基,在水利工程施工過程中可以考慮使用強夯法處理,單擊夯擊能3000kN•m時擊四遍;其中前三遍夯錘落距可以保持在15m,第四遍滿夯過程中落距可以降為5m。使用該技術方法處理完成后,需要對強夯區進行必要的標貫檢測、土樣室內化驗分析,一般情況下都能夠明顯消除重砂壤土的地震液化問題,使處理后質量能夠滿足工程設計要求。如果由于地下水位較高,導致強夯后軟土地基仍然不合格,可以考慮進行墊土輔助處理。

2.4水泥旋噴法水泥旋噴法是一種通過專用旋噴設備形成水泥旋噴樁來提高軟土地基承載能力的方法。該方法較適用于沖填土、軟黏土等土質軟土地基加固。該方法的基本原理是通過在旋噴樁上設置一個能夠發揮特別功能的注漿管,將這個注漿管放入到一定深度的軟土層中,然后緩慢向上提升,這時噴嘴會以一定速度轉動,而注漿管會在強壓力作用下噴出水泥漿液,其與土體接觸融合,在水泥漿液凝固后形成所謂的旋噴樁,達到牢固軟土地基、防止滲水的目的。旋噴樁的強度、牢固度較高,且不容易被壓縮,能夠起到很好的土質改良作用。但是水泥旋噴方法也不是萬能的,在使用該方法之前需要準確核查土體的成分,如果土體中含有較多的有機質成分,如塘泥土、泥炭土,建議不要使用該方法。

2.5管樁樁基法樁基法是當前水利工程施工建設中應用較為廣泛的軟土地基加固方法。由于其具有良好的牢固性質,被廣泛應用于含水量較大的軟土地基處理,其中以鋼筋混凝土管樁和預應力管樁使用居多。仍然以前邊所述的南水北調中線一期工程某河段為例,鑒于該河段地基土質,經研究后決定采用擠密砂石樁方法處理渠道地基;擠密砂石樁樁位布置為三角形,樁距為200cm、樁徑為60cm。擠密樁施工前,先復核每根樁的樁位放線,成樁后再次檢查樁位位置是否有偏差,如果發現存在偏差或者漏樁現象要及時糾偏和進行補樁。施工過程中擠密砂石樁跳打進行,由兩側向中間方向試驗成樁,均勻分布、逐步加密,及時進行夯填。如果施工是在既有建筑物附近,該樁位是背離建筑物方向。

2.6高壓灌漿法高壓灌漿法是水利工程軟土地基處理的主要方法之一,一般采用液壓或者氣壓的方式,向軟土地基內部灌入有凝固功能的漿液,或使用注漿管將水泥漿液均勻注入到軟土層中,目的是趕走原有軟土層中的水分、空氣,促使軟土層發生變形。漿液的凝固作用在于使原有軟土層中的松散顆粒、裂隙進一步膠結成新的結合體,從而提高原有軟土層的承載力、壓縮模量,起到加固軟土地基的作用。灌注漿液一般選擇水泥漿、黏土漿等。

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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,施工中因為壓力失水就會導致沉降,如果處理不當出現的沉降呈現不規則的情況,就會導致后續施工的困難,嚴重的時候會導致路面出現傾斜甚至塌方,尤其對橋梁施工的影響最大。

1.3壓縮性大軟土的特征是孔隙大,呈現松散的狀態,其可以被大范圍的壓縮,如果在市政施工中不能進行妥善處理,其在后續施工中容易出現基坑邊坡失穩、邊坡錯位、路基塌方等情況,導致施工的安全性降低,也會影響周邊建筑的穩定。

2市政路橋施工中出現軟土地基的基本思路

2.1因地制宜各個地區的土質特征不同其選擇的處理技術也就存在差異,因此在市政路橋施工中應對軟土地基的具體情況進行考察,如粘性土可以采用壓實技術為主,在施工中盡量減少對地基的擾動,以此保證整體性;砂性土質則可以利用擠壓技術為主,進行壓實,包括砂樁或者震動壓實等,改善地基的流動性,這樣的選擇主要是因為粘土已經擾動就會降低強度。再如,應根據軟土地基的深度和厚度選擇處理技術,如果土層淺則選擇表層處理技術,即換填技術。而軟土厚且無砂層,則應采取固結技術為主加以處理。

2.2根據市政道路要求處理市政道路建設中對道路的要求不同其穩定性和平整度要求也就不同,等級高則應選擇強力的軟土地基處理措施,將沉降降至最低。如果等級低則應進行加載等技術待沉降結束后進行施工。如果先鋪設簡易路面沉降結束在鋪設常規路面。還可根據道路形狀選擇不同的處理方式,設計寬度與高度也會影響軟土地基的處理技術。通常采用換填技術的時候,對于寬且低的路堤而言就容易出現破壞的情況,設計高度大且不夠穩定的路堤時應考慮加載的措施來增加地基承載的極限強度。

2.3考慮周邊情況市政路基施工對周邊的建筑會產生影響,如果震動、噪聲、地下水、環境污染等都應考慮在技術選擇中,因此在軟土地基的處理中應綜合諸多因素進行確定。對路堤高而地基軟弱的情況更應注意對周邊建筑的影響。因此如果路堤坡腳附近有建筑的時候,應考慮減少總體沉降的技術,以此保證周邊建筑的穩定。

3市政路橋施工中軟土地基的處理技術

3.1排水技術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多的水分則可以提高地基的承載能力。因此排水技術是一種有效的軟土地基處理技術,如表層排水技術。表層排水處理是提高土體固結性能和穩定性的重要技術措施。具體的做法就是在軟土基上設置砂墊層,這樣改善軟土地基的含水量,通過砂墊層的壓力和排水實施配合,排除地基中大量的水分,以此促進軟土層固結沉降,保證施工后續作業的穩定和安全。

3.2粉噴樁技術該技術在市政路橋工程中經常被納入到軟土地基的處理中。所謂的粉噴樁處理技術就是利用設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生化學反應而促進軟土地基失水,從而達到固結軟土地基的作用。固化劑通常為石灰和水泥,多數工程選擇的是水泥,在實際的應用中應考慮摻入比的選擇。其標準為樁的強度,如高于1.5MPa則選擇425號以上水泥,如低于這個標準則選擇325號水泥。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。同時噴粉樁在加固中還形成多個相對穩定的隱形樁,這樣可以增加地基的承載能力,為后續的施工打下基礎。當然其必須在場地整潔且作業空間較大的場地上進行施工。在粉噴樁技術應用前還應對地質土質進行檢測,尤其是土質、含水量等技術參數都會影響噴粉樁的固化效果。所以應按照技術要求對其進行采集和分析,并利用工程實驗室進行試驗保證固化劑的適應性。

3.3深層排水技術排水是軟土地基處理的核心思路之一,排水固結技術與表層排水技術不同,其主要是利用擠密技術對軟土基的深層水分進行排除,通常需要配合排水井來完成對軟土地基的排水措施。該技術利用向軟土地基中打入擠密裝置的方式來擠壓軟土層,促進其水分排除,然后利用排水井抽出多余水分,促進地基失水固結。該技術的選擇應考慮地基含水量、軟土厚度等情況,按照技術流程進行操作,這樣才能保證處理效果最佳。但是此類方法不能單獨使用,應配合其他方式促進水分排出,增加地基的穩定性。

3.4加載壓實處理加載壓實技術是一種靜態固結技術,在軟土地基上施加一個外表載荷,人為的促進土體的壓縮,出現超載沉降,以此達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,因此該技術也必須與其他技術配合使用。在使用加載壓實前應對軟土層的厚度和含水量進行分析,計算加載的重量,如果超過范圍則不能采取該項技術。技術的核心就是降低地下水位,在加載的過程中可以打入鋼板來保證施工中地基的穩定性。主要是防止其對周圍的建筑和土體產生影響。應注意的是填土加載的技術主要是保證路面鋪裝后的殘余應力被提前釋放。如果加載過大反而會導致地基的穩定性喪失,因此應緩慢的增加加載速度,每一次加載都應保證地基穩定后進行。并在施工中做好觀測工作,控制沉降的速度和范圍等。

3.5擠密技術擠密技術就是通過外力對軟土地基進行擠壓,在市政橋梁施工中較為常見。通過擠密樁間的土體來提高地基強度。將樁孔用灰土、素土等回填并夯實。因為土質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。這兩種技術措施對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,應在具體的工程中合理選擇。

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一.引言

交通是經濟發展的先行官,國家也越來越重視道路的建設。伴隨著我國公路建設的飛速發展,也有越來越多的公路投入使用。但是調查顯示橋頭跳車的現象已經十分的普遍,高速公路尤為突出。特別是軟土地基處顯得格外嚴重,已經嚴重的影響到道路的行車舒適度,也存在安全隱患。這不僅僅增加了交通管理部門的道路維護成本,由于其頻繁的修理施工,還嚴重影響到了道路的正常運營。在我國南方,軟土地基路很多,所以橋頭跳車更為嚴重。車輛行駛到橋頭時會有明顯的顛簸,由于其沖擊力大所以對橋的損壞十分嚴重,不僅如此對車輛本身的損壞也十分明顯,這就不僅僅直接縮減了公路的使用年限而且損害了公共效益。

二.橋頭跳車的危害性

橋頭行車受到很多因素的影響,其行車機理比較復雜。橋頭搭板的長度不同對道路及車輛的影響度會不同,還有車輛的類型,重量不同也會有不同的影響,當然車速也是一個很重要的因素。如果發生橋頭跳車現象,車輛在通過橋頭時會發生跳動以及沖擊.由于其沖擊力又可以形成對橋梁及道路的附加衙載,對路面以及橋頭搭板都有很大的損壞作用,與此同時對車輛的損壞也是很大的,嚴重影響大車輛的使用壽命。除此之外,橋頭跳車導致車輛突然發生顛簸,會影響駕駛員的正常駕駛,也會導致乘客身體及心理的不適,嚴重的甚至有可能造成交通事故。由此可見橋頭跳車的危害是十分大的,必須引起有關部門的高度重視,駕駛員也必須重視這一問題,在行駛至橋頭時要適當減速。

三.橋頭跳車的原因分析

橋頭跳車不僅僅是一種安全隱患,而且還無形之中增加了有關交通管理部門的維修費用。橋頭跳車不僅僅降低了行車的速度,而且還對橋梁的路面造成了巨大的沖擊荷載力,嚴重的可以造成橋面搭板的脫落。其形成原因是多方面的,影響因素也是多方面的,包括自然環境的因素,也包括人為的原因。比如路基下沉,路堤變形、橋臺的形式、搭板的長度等等都會對其有很大的影響。我們在此主要介紹以下幾種較為重要的影響因素。

1. 橋頭跳車的一個重要原因是由于其土質不良而產生的路基下沉。通常來說低洼地帶的地下水位都比較高,而橋基往往位于這些低洼溝壑地帶,其土質酥軟,橋基填料物質量不高,當這些填料物在受到較大壓力是極易被壓縮變形,導致路基的下沉。再加之橋頭路基填筑的高度一般都較高,會承受較大的壓力,在車輛及橋身的長久負荷下,極容易引起橋頭地基的下沉。就從施工的角度而言,由于橋頭一般處于河道或溝壑帶,其施工空間的限制比較大,大型機械無法使用,所以在這種條件下橋頭路基的壓制工作質量會大打折扣,一般而言很難使橋頭地基的堅實度達到標準的要求,正是因為如此在橋梁通車以后,經過長時間的輾壓,以及維護期的加長,很容易出現橋頭路基下沉,這樣就形成了橋頭跳車。

2.我們知道任何物體都具有其固有的壓縮徐變性質,理所當然路基填筑物也具有這種性質。就是因為這個原因,即使橋頭路基已經得到了很充分輾壓,其堅實度也達到了應有的標準。但是在橋梁通車以后,隨著時間的不斷推移,橋梁長時間的承受巨大的壓力,這種壓力最終也是通過橋梁傳遞到了橋頭路基,這時物體的固有壓縮徐變性質就會顯現出來,路基因為受到長時間的壓縮變形下沉,最后形成橋頭跳車。這也是形成橋頭跳車的不可忽視的重要原因。

3.在施工時橋涵和路堤的結合部位會不可避免的存在一定的縫隙,正是因為如此雨水會源源不斷的沿這這個縫隙向下滲透,下滲的雨水會對橋頭路基產生巨大的破壞作用,其主要的破壞作用表現在對路基填充物產生侵蝕和軟化作用,特別是那些輾壓不夠的部位侵蝕作用更明顯,長時間的侵蝕最后導致填方體的變形。再加之外部強大的車輛荷載沖擊力,就會極容易造成橋頭路基的下沉,形成橋頭跳車現象。

4.施工時其施工程序不對,施工質量不達標,是形成橋頭跳車的最直接的原因,比如橋梁的臺背填筑速度過快,缺乏相應的輾壓,其臺背下沉的速度也會比較快。再如橋頭臺前護坡墻砌筑不合格或是時間不及時,那么就極容易以引起整個土體滑移的問題出現,這樣的滑移就會直接危害橋梁的基礎。一般而言再給臺背進行填土時,由于在這個階段一般施工時間都會比較緊,再加之施工空間受到嚴重的限制,自然其施工質量很容易出現問題,這種問題出現后極易引起橋身變形,形成橋頭跳車。

5.軟土路基十分常見,再加之橋頭路基一般位于河道溝壑低洼帶,地下水位高,橋基承受能力有限,極容易出現軟土下沉,最終形成橋頭跳車。

四.防止橋頭跳車的有效措施

1.軟土地基處理方法

我們在施工的過程中經常會碰到軟土地基,軟土地基由于其固有的軟弱性,使得其地基不夠堅固,如果處理不恰當那么地基的局部承載力不足,導致地基的沉降,引起橋頭跳車現象。再者軟土地基土壤含水量過高,正是由于局部地段含水量過大,極易造成地基軟彈,甚至出現翻漿等現象。所以為了防止橋頭地基下沉拉裂而造成橋頭跳車現象的出現,就需要采用有效的措施對軟地基進行適當的處理,使其變得足夠堅固,通過提高軟地基的固結度和穩定性,來減少橋頭跳車。在此我們需要根據施工地軟土的具體性質及施工期限的要求采用不同的軟土地基處理方法,其主要方法有以下幾點:

(1)真空預壓結合塑料排水板處理軟土地基,這種方法主要適用于淤泥土質,因為淤泥土質強度極低,淤泥的可壓縮性高,極易導致自己下沉,在這種地段采用真空預壓結合塑料排水板處理方法,使排水板低端穿過淤泥層,梅花形的布置,這樣施工后再通過沉降觀測,采取相應的措施可以取得良好效果。

(2)堆載預壓處理軟土地基,這種方法主要適宜我國東南沿海分布比較廣泛的海相,湖相等深厚軟粘土層,這種土層壓縮性大,強度低,空隙大,滲透性大,采取這種方法可增加土層密實度,減低壓縮性,這種方法是工程上應用比較廣泛的,效果明顯。

(3)水泥攪拌樁處理軟土地基,適用于處理粉土,黃土以及固結的淤泥這類土質,這種方法主要是在冬季施工,低溫對處理效果具較大的影響。

(4)預應力管樁處理軟土地基,采用這種方法,通過在樁頂澆灌妝帽等方法形成樁網結構,使上部壓力比較均勻的傳到持力部位,可以有效的提高地基的承載力,控制沉降。

2.減輕橋坡堆土質量,控制橋坡沉降。橋的質量過大也是橋基沉降的一個重要原因,為此我們要盡可能的減輕橋坡的堆土質量,以減輕橋的整體質量,減少橋自身對橋基的壓力,其最主要的方法是使用輕質土來堆填橋坡,可以有效減輕橋的質量。

3.控制回填土施工質量,減輕橋坡沉降,回填土的施工質量對橋有直接的影響,其橋基回填土的施工質量直接關系到橋基的沉降問題,我們在施工時必須注意的是要合理的選擇回填土的材料以及配料,選擇合適的壓實機械,并且按照科學的施工方法施工,來提高壓實度,保證施工的高質量。

五.結束語

軟土路段施工難度較大,再加之軟土自身的特性以經決定了其不穩定性的存在,所以在這種路段出現橋頭跳車的現象較多。我們要解決跳車這一問題,不僅僅要認真分析對待施工地的自然環境,在理論上做好準備工作,認真對待,從設計著手,考慮周全之后定出完整的設計方案。與此同時施工的監理單位以及施工單位要不斷的加強提高高質量的意識,嚴格照圖要求來施工,監理要嚴格履行監理工作的程序,努力控制好每道工序,保證每一道工序的質量能夠過關,只有這樣才能從根本上解決橋頭跳車的問題,其各方責任重大且意義深遠。

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Keywords: soft soil foundation treatment construction method

中圖分類號:TU471.8文獻標識碼:A 文章編號:

在現代道路設計中,軟土地基因其自身特點:含水量高,孔縫隙大,導致滲透性差,強度低,于是在外力的作用下通常會產生不均勻沉降或沉陷等現象,因此,軟土地基處理問題已受到各界的廣泛關注。

1.1軟土地區的概念

軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細顆粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪強度低、壓縮性高、透水性差、固結系數小、固結時間長、靈敏度高、擾動性大、各層之間物理力學性質相差較大等特點。

軟土地基上的建筑通常沉降量較大且沉降穩定需要的時間較長,所以處理是否合理,將關系到工程質量、進度。因此,科學、合理、有效地選擇合適的地基處理方法對工程建設具有重要的意義。

1.2軟土地基處理的意義

在過去的一段時間里,公路經過軟土地區時,由于線路等級標準不高,路基寬度窄、立交少、縱坡要求不嚴,且低路堤多,因此對路基大部分地段處理工程少,僅重視橋頭高路堤部位的處理。出現高速公路之后,因要求全立交、橋涵通道多,路堤高度多超過軟土填土極限高度。加之軟土中含有大量親水膠體微粒,土體多呈海棉狀結構,因其孔與孔的縫隙大、含水量多、透水性差、抗剪強度低、壓縮性強在路堤高填土的自重作用下,要經過較長時間才能趨于壓密穩定,因此其沉降穩定要花費較長時間。此外軟土結構在超負荷交通量的作用下,路基容易產生側向膨脹擠出滑動,基底沉降現象也會更嚴重。為了增強壓密穩定力度和較短時間達到最終沉降,消除側向滑動位移,以免路堤向兩側膨脹擠出,確保路基及其外側建筑物安全,因此必須對軟基進行處理。

1.3軟土地基處理主要工程特性

軟土工程的特性主要有以下幾點:

不穩定性。當軟土受到擾動時會變成稀釋流動狀態;

b、高壓縮及不均勻沉降。由于軟土的壓縮系數很大,當垂直壓力達到一定值時,軟土會發生壓縮變形,導致道路沉降量較大及沉降不均勻;

c、低滲漏性。軟土滲透系數小,固結所需時間較長;

d、沉降速度快。

軟土地基有極大的危害性,如果不處理或處理不當,就會造成地基失穩,使構造物沉降過大或不均勻沉降,對構造物造成不同程度的危害。接下來了解軟土地基處理常用的幾種方法。

軟土地基處理方法

2.1排水固結法

排水固結法是目前我國公路軟土地基處理的首選方法之一。排水固結法不僅施工簡便,而且經濟適用、可行性強。軟土地基處理排水固結法,主要是通過在軟土地基中設置豎向排水體,使原有地基的邊界條件發生改變,孔隙水的排除途徑增加,如此一來,在很大程度上縮短了固結時間。一般情況下,為了達到上述目的,常采用袋裝砂井和塑料排水板配合砂墊層。

2.2粉體攪拌法

粉體攪拌法(簡稱粉噴法),是用特制的設備和機具,將加固劑粉體材料(水泥或石灰)通過壓縮空氣的傳送,與地基土強行拌和,使之產生充分的物理、化學反應后,形成一定強度的樁體(簡稱粉噴樁)。粉體攪拌法是一種改善土質,提高地基強度的軟土地基加固方法,可以廣泛地適用于淤泥質土,雜填土,軟粘土等地基加固。

2.3添加劑法

添加劑法是在軟土層處理過程中加入生石灰、水泥等等物料以改良土壤的結構成分。使軟土變為可凝固土或者是高強度土,最終加固路基的整體強度。在這個階段中最主要的掌握好添加劑的成分和與土壤的配比度,不能使土壤過于干燥也不能是土壤里的水分含量太高否則將起不到最初的設想效果。此外對于混合土的攪拌過程和凝結的時間上也應該進行很好的把握。

2.4強夯法

強夯法主要是針對軟土地基的強度問題。通過將重錘升到一定高度,使其自由落下,靠沖力夯擊地基,如此反復,以提高地基的強度、降低地基壓縮性。因此,軟土地基處理強夯法更適用于處理碎石土、砂土、粉土、雜填土和素填土等地基,除了能達到提高地基的強度、降低地基壓縮性的目的之外,還能有效提高軟土地基抗振動液化的能力、消除軟土的濕陷性。

這里需要指出的是,強夯法在處理飽和度較高的粘性土時,處理效果并不顯著,尤其是對淤泥和淤泥質土地基的處理效果更差。因此,為了取得更好的效果,在采用強夯法時,我們要充分結合軟土的物理力學性質,與綜合加固方法同時進行,但是這種方法費用較高。

2.5加筋法

加筋法也是處理軟土地基常用方法之一。加筋法主要是針對軟土地基整體變形問題。通過將抗拉能力很強的土人工合成材料埋置于土層中,利用土顆粒位移與拉筋產生摩擦力,使土與加筋材料形成整體,減少整體變形和增強整體穩定。

2.6碎石樁法

碎石樁法是對軟土采取震動鉆孔的形式然后在孔內注入碎石塊,已形成碎石樁網絡分布的形式,從而加固路基的過程。這種方法由于有了震動裝置的廣泛應用以及機械化的操作已經被推廣開來而應用的比較廣泛,同時這種操作方法只是置換小部分的軟土就能達到堅固路基的作用。在高等級公路的施工中經常被采用。況且它還有一個主要的優點就是較少受地下水位的影響,相較高架橋的方式又節省了不少的資源和勞力。

三、加強和改善軟土路基施工技術的措施以及建議

3.1創建自己的理論知識體系作為明確的指導

要加強和改善軟土路基施工技術,首先要創建自己的理論知識體系作為明確的指導。這就要求我們根據我國的公路建設基本國情來制定公路軟土地基建設的理論框架和知識體系,成為指導軟土地基處理技術的有力措施和重要方法。

3.2公路工程施工中現代化設備的購進與研發

改善軟土路基施工技術就要求我們提高公路工程施工的專業性和技術性,要求我們必須加強施工中的現代化機器設備的使用。主要途徑可以從購買和研發新設備兩個方面著手。

3.3嚴格控制施工質量

施工質量是可以人為控制的工程指標。加強對工程施工的監管是有效的防止因為施工錯誤或者是疏忽給軟基處理技術造成效果下降的現象。因此在施工過程中,要指派專業人員常駐工地監督每道工序的質量,可委托監理單位負責該項工作。

四、結束語

綜上所述,軟土地基的處理質量直接影響到我國路基的基礎承載能力,也是保證道路安全、高效運營的關鍵,我們必須給予高度重視。在選擇軟土地基處理方法時,由于方法很多,我國各地區的環境,土質皆有不同,我們一定要結合實際情況,力求用簡單經濟的施工方法完成任務!

參考文獻:

[1]李俊平. 淺析高速公路軟土路基的施工處理[J]. 科技資訊. 2010.(03)

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我國珠江三角洲沿海地區為典型的沖積平原地貌,地勢平坦,水網密布,由于河流沖積和海潮的進退作用,在該地區廣泛分布著海相、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、低固結系數。軟土主要為淤泥和淤泥質土,一般分布于地表硬殼層之下,軟土層間常夾薄層粉細砂。一般而言,在此類軟土地基上建造建筑物,會產生很大的沉降和差異沉降,且沉降持續的時間長。務必注意在建造建筑物之前要對軟土地基采取處理措施進行地基處理,來增加密實度,提高抗剪強度,降低壓縮性。處理軟土地基有諸如強夯和振沖等多種方法,本文談及的堆載預壓法也是工程上應用廣泛,技術經濟合理,行之有效的處理方法之一。

2.關于堆載預壓法加固軟土的機理簡介

堆載預壓過程分析實際是加載預壓過程中加載荷載與孔隙比之間關系。其中關鍵的設置排水系統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。對深厚軟土地基進行堆載預壓處理時,通常要在地基中打設塑料排水板(或砂井)作為豎向排水通道,縮短排水距離,加速土層固結;在表層設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行堆載預壓。

3.在深水港軟基的應用分析

3.1工程概況

某港口工程區域屬山丘陵河口堆積平原,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、淤泥質粘土,這些基地壓縮和含水量高、抗剪強度和滲透性低的顯著特點,并且埋藏深厚達數十米。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砂,粉細砂、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粘土及粉質粘土,天然地基往往不能滿足大型工程對地基變形和穩定性的要求。從而要建港口前期必須要對這些深厚軟土地基進行處理、加固。

經相關地質勘查和設計施工單位緊密討論,該港區陸域形成采用吹填砂與回填開山石方案;陸域天然軟土地基加固采用塑料排水板加堆載預壓方案;吹填砂層加固采用振沖或強夯法進行處理。軟基處理的技術要求為:場區填筑后沉降6MPa,標準貫入注砂面以下l-2m的范圍>12擊,2m以下>15擊;設計要求強夯加固后吹填砂距砂面0.5m范圍內壓實度應達到0.93,0.5-1.5m范圍內壓實度應達到0.9。另外,本文主要針對堆載預壓進行討論。

3.2堆載預壓設計和施工簡述

文章討論的施工隔堤為沙被斜坡堤結構,北部泥面低,水深大。堤頂標高+5.9m,坐落于淤泥和淤泥質軟土地基上。設計初步采用塑料排水板固結法對地基進行處理,主要處理對象為地質圖(文中無法給出)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2層沖灌袋裝中粗砂墊層塑料排水板的打設覆蓋針刺編織無紡復合土工布及袋裝碎石層在等了1個月之后第一級砂被棱體至+0.0m、堤前護面陸域吹填至-0.5m+1.5m平臺護面、第二級砂被棱體至+1.8m、鋪設反濾土工布、袋裝碎石、片石墊層、斜坡面護面陸域分級吹填至+l.9m,每級吹填厚度不超過2m+3.6m平臺護面施工第三級砂被棱體至+4.lm、坡面護面陸域吹填至+3.5m等到1個月后第四級砂被棱體護面至5.8m、棱體內側鋪設反濾土工布、袋裝碎石壓層后方吹填至巧0.5m地基穩定后防汛墻分級施工、鋪設+5.9m平臺與防汛墻間隙處護面。

整個工程施工時需要布置監測儀器,限于篇幅未對監測過程進行詳細闡述。但是在隔堤填筑施工過程中,地基的變形較大,地基以及堤身結構的穩定是本次監測的重點。所以從打設塑料排水板到覆蓋針刺編織無紡復合土工布及袋裝碎石層完成后要開始埋設監測儀器。

3.3隔堤固結沉降計算

固結計算是堆載預壓設計中必須要進行的,軟土地基最終沉降量可以通過固結沉降量乘以經驗沉降修正系數求得。塑料排水板或砂井軟土地基固結度的計算是建立在太沙基固結理論和巴倫固結理論基礎上的。工程采用了CONSOL軟件,算得壓縮土層固結度達到93.3%,接近于常規的三點法計算的95.53%的固結度,從而表明施工隔堤的基本己經達到穩定。而固結沉降的1029mm基本在控制范圍。實測數據和理論計算結果表明采用基于固結理論的計算結果滿足本工程的計算。

4.堆載預壓法的施工應注意的問題

本工程對于堆載預壓法處理軟基也只是方案的一種,工程還進行了振沖和強夯等方案的分析和局部試驗,限于篇幅和討論側重點,筆者在文章只對堆載預壓進行較為詳細的說明。但是不管怎么樣,工程人員必須知道軟土地基的固結沉降變形與施工方法和施工質量關系密切。比如堆載預壓法,筆者認為在施工中應注意:首先,軟土地基路堤施工季節應適宜,建議在旱或冬季作業;其次相比其他軟土地基加固方法,堆載預壓法是軟土地基固結沉降較慢的一種,施工計劃應妥善安排,盡量提前施工以使得軟土地基有充分的時間完成固結沉降,達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軟土地基固結沉降是一個有利點,施工過程中避免對地表硬殼層結構的進行損壞,充分發揮硬殼層的板體效應。

參考文獻

[1]周健,葉建忠.大面積淺層地基處理新方法研究及其工程應用[C].中國土木工程學會第九屆土力學及巖土工程學術會議論文,北京,2003.

[2]潘林有,謝新宇,羅聽等.軟土地基實測沉降的擬合和預測[J].哈爾濱工業大學學報,2004,36(11).

篇7

1.軟弱地基加固處理方法

軟弱地基的加固處理[1],按其原理和作法的不同,可分為以下四類:

1.1排水固結法

排水固結法又稱預壓法,其包括堆載預壓法、超載預壓法、真空預壓法、真空與堆載聯合作用法、降低地下水位法和電滲法等多種方法;通過在預壓荷載作用下使軟粘土地基土體中孔隙水排出,土體發生固結 ,土中孔隙體積減小,土體強度提高,達到減少地基施工后沉降和提高地基承載力的目的。

1.2振密、擠密法

振密、擠密法有表層原位壓實法、強夯法、振沖密實法、擠密密實法、爆破擠密法和土樁、灰土樁等多種方法;采用一定措施,通過振動和擠密使深層土密實,使地基土孔隙比減小,強度提高。

1.3置換及拌入法

置換及拌入法有換填墊層法、振沖置換法、高壓噴射漿法、深層攪拌法、褥墊法等多種方法;采用砂、碎石等材料置換軟弱土地基中部分軟弱土體或在部分軟弱土地基中摻入水泥、石灰或砂漿等形成加固體,與未被加固部分的土體一起形成復合地基,從而達到提高地基承載力減少沉降量的目的。

1.4加筋法

加筋法有加筋土法、錨固法、樹根樁法、低強度砼樁復合地基法、鋼筋砼樁復合地基法等多種方法。通過在土層埋設強度較大的土工聚合物、拉筋、受力桿件等達到提高地基承載力,減小沉降,維持建筑物穩定。

以上方法的原理、適用范圍及工程實例可參考殷宗澤、龔曉南主編的《地基處理工程實例》[2]一書。

2.軟弱地基處理方法的選擇

在地基處理中,我們要遵循的原則是:技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量[3]。可根據以下條件進行選擇:

2.1地質條件

不同的方法適用于不同的地質條件,可參看規范。

2.2設計施工條件

設計時應考慮工期及用料情況:工期不宜安排得太緊;時間充分,施工時地基穩定性好,遺留問題少。工程用料要求就地取材。施工時應采用科學的管理方法。

2.3場地環境條件

要考慮施工時對周圍環境的影響。如:新填土會擠壓原有道路、房屋,產生側向位移或附加沉降;用砂樁、砂井時,施工有噪聲,靠近居民點會擾民;采用降低水位法時,要考慮引起周圍地基的下沉和對周圍居民用水的影響故應預先調查或做隔水墻,并考慮施工后注水復原的問題;采用填土堆載時要有大量的土料運進運出工地,會影響交通和環境衛生;打石灰樁、灌注藥物或采用電滲排水時,會污染周圍地下水,應慎重對待。

2.4結構物條件

要考慮結構物的等級、結構體系、斷面形狀、位置、埋深、使用要求和建筑材料等因素對所選擇加固方法的影響,特別是有地下結構物(地下室、涵洞、地鐵等),或者結構物高低不同、沉降不均時,應當特別注意。

3.地基處理技術的創新

近幾年來,世界各地因地制宜的發展了許多新的地基處理方法。

3.1。 添摻外加劑方面[4]

以前的地基處理方法大多從機械設備著手,從而建立某種工法,而從材料入手提高地基處理質量和效果的較少。高性能土壤固化劑土壤混合后,特別是與高含水量和富含有機質的淤泥發生一系列物理化學反應,形成相互連接的網狀結構,從而提高固化土的強度,減少地基變形。通過室內實驗和現場試驗證明,用高性能土壤固化劑作地基處理特別是對軟弱地基的處理很有效,比普通水泥加固效果好的多,此項技術在國外應用已相當普遍已有很成熟的研究機構和公司,但在國內尚屬起步階段。

3.2 綜合應用水平方面

重視多種地基處理方法的綜合應用可取得較好的社會經濟效益。

真空預壓法與高壓噴射注漿法結合可使真空預壓應用于水平滲透性較大的土層,而高壓噴射注漿法與灌漿相結合使糾偏加固技術提高到一個新的水平[5]。

單用動力固結法(俗稱強夯法)處理飽和軟粘土地基時卻極易產生“橡皮土”現象,難以達到預期效果。為此,巖土工程界將強夯法和排水固結法結合起來,開創了“動力排水固結法”這項新技術[6]。

3.3.可持續發展方面

我國《建筑地基處理技術規范》JGJ79—2002已經將粉煤灰正式列為換填墊層法可采用的一種墊層材料。

渣土樁又稱“孔內深層夯擴擠密樁”,是一種新型地基處理方法,其充分利用建筑垃圾,變廢為寶,施工現場干凈無污染。

地基處理技術還被用于防止有害物滲出液污染地下水以及防止其他已被污染區域地下水的流動造成污染擴散。近期出現的處理新技術是讓被污染的地下水通過含有將地下水中有害物變性、吸收及降解的鐵屑或碳顆粒的活性截水墻PRB使地下水得到凈化[7]。

4.結語

我國地基處理技術發展很快,但還有許多方面需進一步研究:

(1)發展現場監測技術的研究。

(2)發展測試技術的研究

(3)促進地基處理理論方面的進一步發展。

(4)完善工法的質量檢驗手段。

(5)發展地基處理新技術,提高地基處理技術的綜合應用水平的研究。。

(6)要因地制宜合理選用處理方法。正確評價各種地基處理方法的適用性。

(7)研制新機械新材料,提高施工工藝,實現信息化施工的研究。

(8)深化施工管理體制改革,重視專業施工隊伍建設。

參考文獻

[1] 顧曉魯,錢鴻縉,劉惠珊,汪時敏.地基與基礎[M] 北京:中國建筑工業出版社,2003,(15):576

[2] 殷宗澤,龔曉南 地基處理工程實例[M] 北京:中國水利水電出版社,2000(1):14~17

[3] 陳莞爾 軟弱地基加固方法的合理選擇[J] 地基基礎,2004

[4] 於春強,鄭爾康 高性能土壤固化劑及在地基處理中的應用[J] 第九屆土力學及巖土工程學術會議論文集2003

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引言

軟土地基一般是指抗剪強度較低、壓縮性較高以及具有其它不良性質的地基土,如天然的淤泥與淤泥質土。軟土地基上的房屋及其地基基礎設計,應充分考慮軟土地基的變形特征,防止其對建筑物的危害。過大的均勻沉降雖然也會嚴重影響建筑物的使用和外觀,但從結構安全的角度看不致有什么影響,而不均勻沉必將使建筑物發生裂縫、扭曲或傾斜。影響其使用和安全,嚴童時甚至倒塌破壞。

近十幾年來,我國基本建設規模不斷擴大,其建設規模從速度前所未有,因而在諸如建筑、水利、國防、交通和鐵道等土木工程建設中,愈來愈多地遇到大量而復雜的不良地基及地基處理問題,地基處理日益得到人們重視。地基基礎設計與施工是否恰當關系到整個工程質量、進度和投資,合理地選擇地基設計方法,做好基礎施工中的質量控制是降低造價的重要途徑之一。

1、基本設計原則與要求

1.1基本技術要求

軟土工程設計應以最少的投資,最短的工期,達到設計基準期內安全運行,并滿足所有的預定功能要求,即包括三個方面:(1)預定功能要求;(2)安全性和耐久件要求;(3)投資和工期的經濟性要求。

1.2注意場地條件,防治災害應充分搜集場地的地形、地質、水文、水文地質等資料,作為設計的依據。場地可能的自然災害,如暴雨、洪水、地震、滑坡、泥石流等;由于工程建設引起的災害,如采空塌陷、抽水塌陷、邊坡失穩、管涌、交水等;均應在堪察、預測和評價的基礎上,采取有效防治措施。

1.3合理選用巖土參數選用巖土參數時,應注意其非均質性與參數測定方法、測定條件與工程原型之間的差異、參數隨時間和環境的改變,以及出于工程建設而可能產生的變化等。由于土體參數是隨機變量與模糊量,故在劃分工程地質單元的基礎上,應進行統計分析,算出各項參數的平均值、標準差、變異系數;確定其特征值和設計值。在選定測試方法時,應注意其適用性。

1.4定性分析與定量分析結合定性分析是巖土工程分析的首要步驟和定量分析的基礎。對于下列問題一般只作定性分析:(1)工程選址和場地適宜件評價;(2)場地地質背景和地質穩定性評價;(3)土體性質的直觀鑒定。定量分析可采用解析法、圖解法或數值法性。考慮安全儲備時,可用定值法或概率法。都應有足夠的安全儲備以保證工程的可靠定性分析和定量分析,都市在詳細占有資料的基礎上,運用較為成熟的理論和類似工程的經驗,進行論證,并宜提出多個方案進行比較。

2、軟土地基的設計常用處理方法

2.1強夯法處理。強夯法是利用重錘自由落下的巨大沖力能所產生地沖擊波反復夯擊地基土,將夯面以下一定深度地土層夯實,以提高地基的承載力和土體的穩定性,降低壓縮性。強夯置換和強夯擠密在加固機理上是不同的,應用范圍也不相同。強夯擠密法常用來加固碎石土、砂土、低飽和度的新性土、素填土、雜填土、濕陷性黃土等各類地基。對于飽和度較高的粘性土等地基,如有工程經驗或試驗證明采用強夯法有加固效果的也可采用。通常認為強夯擠密法只適用于塑性指數小于10的土。對于設置有豎向排水系統的軟粘土地基,是否適用強夯法處理目前尚有不同看法。強夯置換施工前,應在施工現場有代表性的場地上選取一個或幾個試驗區,進行試夯或試驗性施工。試驗區數量應根據建筑場地復雜程度、建筑規模及建筑類型確定。對于一般的軟土地基加固有著良好的效果。現在常用的強夯技術加固軟土地基的方法有:擠密碎石樁加夯法、砂樁加夯法、真空/堆載預壓加強夯、強夯碎石墩。

2.2粉煤灰應用法。

粉煤灰具有容量小,滲透性好,有較高的靜力抗剪強度,較低的壓縮性,與石灰等堿性物質產生水化反應后產生凝硬性。根據軟土地基存在的弱點,利用粉煤灰可處理軟土地基。粉煤灰應用的主要有二灰樁,粉煤灰混凝土樁,粉煤灰固結樁等,與土體形成復合地基加固深層軟土地基。

2.2.1二灰樁法。(1)以粉煤灰為主的二灰樁,主要是對軟土地基產生擠密和置換作用。用于軟土地基加固時,使復合地基承載力較天然地基承載力提高了142%,樁間土承載力提高了46%。(2)以石灰為主的石灰—粉煤灰樁,配比為粉煤灰:生石灰=3:7-1:9,主要對地基產生置換,成孔擠密,膨脹擠密,脫水擠密和膠凝作用。

2.2.2粉煤灰固結樁。在軟土地基中采用粉煤灰固結樁,具有成型可靠,形狀任意選擇,造價低廉,改良地基的效果好,抗變形能力強,樁體密實度高等優點。粉煤灰固結樁由粉煤灰,石膏,水泥加水而成,加壓注入尼龍袋中,擠密周圍土體,必要注漿管可上下反復二次壓漿,尼龍袋具有模板,過濾脫水,加壓和增強等作用,由于灌注加壓排水措施,尼龍袋微孔在灰漿向外滲出的過程中,水只能向外滲,并被隔離在袋外,形成固結硬化均勻的樁體。

2.2.3粉煤灰混凝土樁。粉煤灰混凝土樁由粉煤灰,碎石,中粗砂和水泥組成,在軟土地區采用鉆孔壓漿工藝施工粉煤灰混凝土樁時,必須使混凝土的塌落度達到140-180mm,且碎石最大粒徑為1-3cm,為保證樁身強度和降低成本,摻入35%-45%中粗砂作為細骨料。粉煤灰樁和樁間土一起通過鋪設在其上的褥墊層形成復合地基,其承載力的提高具有很大的可調性,沉降變形小,造價低。加入粉煤灰后,使樁體具有明顯的后期強度。根據其樁身強度較高的特點,在軟土地基中采用就可得到更高的承載力。

2.3、水泥土粉噴樁法。粉噴樁與周圍的土體形成復合地基,與土體結合緊密,承載能力較大,其樁體上存在應力集中現象,大部分荷載由樁體承擔,樁間土上的應力相應的減少,使復合地基承載力較原土層有所提高,沉降量有所降低。采用該法加固軟土地基時,水泥粉具有較大的吸水,發熱和膨脹作用,對樁間土起到一定的加固作用,同樣提高復合地基的強度。

在利用水泥土粉噴樁加固軟土地基時,需考慮各種因素對加固強度的影響:①要以水泥粉為加固料,其強度最高;②攪拌時間為2min時就可以達到最佳的攪拌效果,若攪拌時間太長,強度會有所降低,若攪拌的時間未達到2min時,強度會很低;③置換率越高,強度越高,而隨著齡期的增加,強度大致呈線性增加;④當含水量為某值時,樁體的強度達到最高,一般樁體的需水量為4kg/m。

2.4、渣土樁法。在加固過程中,由于重錘的沖擊能造成一系列壓縮波,使土體內出現排水網絡,土的滲透性驟然增大,孔隙水迅速排出,孔隙壓力很快消散,從而產生瞬時沉降,使土體壓密,強度提高;同時重錘的沖擊作用使填料向夯擊方向和側向擠密,從而對其周圍的土體產生擠密加固作用,形成一個自內向外的擠密圈。在擠密過程中,周圍土體的孔隙水壓力隨之增高,形成超靜孔隙水壓力。根據巴倫固結原理因為固結時間與排水距離的平方成正比,所以,增加排水途徑,縮短排水距離,才能加速軟土固結,提高地基承載力。加固柱體本身與軟基有不同強度,它既是軟土固結的排水體,又是基礎的渣土樁。渣土樁和擠密后的地基同組成復合地基,從而提高地基強度并減小地基變形。

2.5、排水固結法。排水固結法是由排水系統和加壓系統兩部分共同組合而成的* 排水系統通常有普通砂并、袋裝砂井和塑料排水帶等;加壓系統通常有堆載預壓法、真空預壓法、降低地下水位法、電滲法和聯合法。近幾年來,排水系統采用塑料排水帶和袋裝砂井較多,加壓系統采用堆載預壓和真空須壓法較多,也有采用真空加堆載聯合頂壓法,以及利用建筑自重加載法。

2.6、復合地基處理法。復合地基是用專門機械將固化劑、水泥、石灰或摻加粉煤灰單一的或混合物噴出后,在地基深處就地與軟土強制攪拌,利用固化劑和軟土間發生的一系列物理化學作用,在原地基中形成強度、剛度較大的加固樁體,同時也使樁周土體性質得到改善,使樁體與樁間土體形成復合地基共同承擔外部荷載,可實現穩定條件下的快速填土。這些加固土樁,不考慮加固土樁加快地基的排水固結速度和對地基的擠密作用,僅考慮樁的置換作用、應力集中效應,進而減少總沉降量。加固土樁按施工劃分有拌和法和粉噴法。

3、結束語

毫無疑問,任何一個建筑物都需要好的地基基礎,尤其是建在軟弱地基上的建筑物。設計是優質地基基礎的主線,而施工則是其設計目標能否實現的關鍵階段,只有做好統籌規劃與施工管理,才能做到事半功倍,確保建設質量和效果。

參考文獻

篇9

引言

近年來,隨著市政路橋建設的迅速發展,我國各個地區根據實際情況,開展軟土地基工程的設計施工也越來越普及。路橋施工中軟土基地的處理技術給我們帶來了巨大的經濟效益,為我國路橋建設打下了堅實的基礎。但在市政路橋工程建設中,軟土地基處理效果因不能滿足實際使用要求,時常出現道路變形、沉降等現象的發生。所以,改善軟土地基處理能保障人民群眾的生命財產安全,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,但是承載力比較低。如果在實際施工的過程中有軟土地基的話,就會給施工造成一定的困難,并且軟土地基的另一個特點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,導致水分流失的比較快,土地也會變得比較的疏松。

二、軟土地基處理技術在橋梁公路工程建筑中的重要性

由于軟土地基的土質會在一定程度上給施工過程中的穩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。

隨著我國市場經濟的不斷進步,旅游業的不斷發展,我國公路和橋梁建筑的項目也逐漸增多,為了能夠更好的保證我們人民的生活質量,方便人們的生產生活,國家不斷的開發橋梁及公路建設工程來保證我們更加順暢的進行生產和生活,所以就要在軟土地基的施工上和技術的處理上做得更好。

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,同時其抗剪強度比較低的細粒土,這種土質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水利施工比較集中的地方,這種土質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在公路施工上面,主要是一些橋涵構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生的沉降現象,單邊膨脹以及滑移等現象都頻繁發生,所以這些現象的產生就會給橋梁的使用壽命造成一定的影響,甚至會影響到人們和車輛的安全問題,更為嚴重的就是,如果橋梁發生倒塌的話就會給附近人們生活的正常進行造成非常大的影響。所以,解決軟土地基的軟弱性問題,保證軟土地基變的更加強硬,是橋梁公路建筑項目中首先需要解決的問題。如果沒有處理好,就會影響到整個工程項目的繼續進行,嚴重影響到工程作用的發揮。但是軟土地基處理問題的解決現在還是一個很大的難題,加上我國土層資源的豐富,各個地方的情況都不相同,所以軟土地基的處理技術就相對比較難統一。在對軟土地基的處理過程中,應當對待具體問題具體分析,結合具體的軟土地基的土層情況和當地的施工造價以及工期等等具體條件作為一個結合,對幾種不同的地基處理方法在經濟和技術上做一個比較,從而得出比較適合工程來進行的軟土地基的處理技術。除此之外,還要多注意和環境的協調發展結合在一起,盡量避免由于一些軟土地基的處理而造成資源上的浪費和環境污染現象的發生。

三、市政路橋工程施工中軟土地基的處理技術

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行地表的溝槽開挖作業,以排除地表水,同時對于地基表層部分的含水量也大大降低,確保工程機械順利通過,同時可以采取透水性較好的砂礫或碎石進行回填。

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路堤不高、土層薄、無硬殼等特點,而且具有兩面排水能力的軟土地基。這種技術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,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,可以充分的發揮置換的作用,其具體操要求是用規定的土質重新回填。此方法雖然操作簡單,但是需要的成本也較大,一般應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行軟土地基的處理。由于地基土層分布不均,有可能導致局部沉降和側向變位的現象,采取敷墊材料法進行處理可以提高地基的抗剪力和抗拉力,增強了地基的穩定性,便于施工機械順利通過,并均勻支撐其載荷,敷墊材料一般是用化纖無紡布、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,通過加入添加劑提高了地基的強度和壓縮性能,為工程機械的安全作業帶來了保障。一般所添加的材料通常為水泥和熟石灰,量的需求也要根據工程量來決定。添加劑中的石灰材料能夠降低土壤中的含水量,產生化學式的固定,更加保障了土壤的穩定性,一般使用改良土壤、水泥穩定等。如果為了改良土壤,可以在土壤中添加6%的石灰,其優點在于操作簡便,經濟實惠;如果為了水泥穩定,可以在黃土中加入3%到6%的水泥,這個造價相對較高,在黃土中添加10%到12%的石灰的石灰土是較為常見的。

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該對施工技術材料有所準備,具體包括:施工場地的地質報告、土工試驗報告、室內配比試驗報告、粉噴樁設計樁位圖、地面高程數據表、加固深度、停灰面高程、相關測量資料等。

2.2保證地表的平整度并對施工現場的障礙進行清除工作,比如場地低洼,應該進行粘性土的回填;如果場地不能滿足施工機械的通行條件,應該鋪設砂土或者碎石墊層以提高路基的強度;如果地基表面過軟,可以采取適當措施避免機械失穩的現象發生。

2.3施工機械和器具應該提前準備,并提前紀念性機械組裝和運轉試驗。

2.4粉噴樁的施工工藝要按照相關設計要求和施工現場情況進行確定,一般來說試樁數量為5根,試樁之后進行一些參數的確定工作,比如鉆進速度、噴氣壓力、提升速度、攪拌速度以及單位時間噴粉量等。

3、豎向排水固結法

如果軟土地基處有粘性土,可以在其地基處進行垂直排水柱的設置,一方面縮短了排水距離,使得地基排水固結效果增強,另一方面增加了地基的抗剪力和抗拉力。具體而言,豎向排水固結法由于其采用的材料有所區別而分為砂井和紙板排水,前者是利用砂井進行排水,其施工方法有打入式、振動式、螺旋鉆式及袋裝式等,此方法一般不單獨使用,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的軟土地基處理;后者對于泥炭質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定性,處理路基頂面寬度以防止沉降。在進行排水砂井的設計時要提前設計好施工方法,并對砂井直徑、排水距離和改良范圍進行修正。

結束語

目前,國內市政路橋工程之中軟土地處理技術尚不完善,如何在軟土地基上更加穩固的進行路橋工程還需要我們不斷的探索,理論聯系實際,實現軟土地的合理開發與利用,解決交通問題,促進經濟的迅速發展。

參考文獻

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1 軟弱土地基的特征

軟弱土系指淤泥、淤泥質土和部分沖填上、雜填土及其它高壓縮性土。由軟弱土組成的地基稱為軟弱土地基。淤泥、淤泥質土在工程上統稱為軟土,其工程特性如下職稱論文:

1.1 含水量較高,孔隙比較大 據統計,軟土的含水量一般為35%~80%,孔隙比為1~2。

1.2 壓縮性較高 軟土的壓縮系數在0.5~1.5MPa-1之間,有些高達4.5MPa-1,且其壓縮性往往隨著液限的增大而增加。

1.3 抗剪強度很低 軟土的天然不排水抗剪強度一般小于20kPa。其變化范圍約在5~25kPa。

1.4 滲透性較差 軟土的滲透系數一般在i×10-5至i×10-7mm/s(i=1,2…,9)之間。因此軟土層在自重或荷載作用下達到完全固結所需的時間很長。

1.5 具有顯著的結構性 特別是濱海相的軟土,一旦受到擾動(振動、攪拌或搓揉等),其絮狀結構受到破壞,土的強度顯著降低,甚至呈流動狀態。軟土受到擾動后強度降低的特性可用靈敏度表示。我國東南沿海軟土的靈敏度約為4~10,屬高靈敏土。

1.6 具有明顯的流變性 軟土在不變的剪應力的作用下,將連續產生緩慢的剪切變形,并可能導致抗剪強度的衰減。在固結沉降完成之后,軟土還可能繼續產生可觀的次固結沉降。

軟土具有強度低、壓縮性較高和滲透性較差等特性,必須重視地基的變形和穩定問題,如果不作任何處理,一般不能承受較大的建筑物荷載。 沖填土(吹填土)是在整治和疏通江河時,用挖泥船或泥漿泵把江河或港灣底部的泥砂用水力沖填(吹填)形成的沉積土。沖填土的物質成分比較復雜,如以粉土、粘土為主,則屬于欠固結的軟弱土,而主要由中砂粒以上的組顆粒組成的,則不屬于軟弱土。雜填土一般是覆蓋在城市地表的人工雜物,包括瓦片磚塊等建筑垃圾、工業廢料和生活垃圾等。其主要特性是強度低、壓縮性高和均勻性差。

2 幾種地基處理方法的確定

2.1 碾壓法與夯實法 碾壓與夯實是修路、筑堤、加固地基表層最常用的簡易處理方法。通過處理,可使填土或地基表層疏松土孔隙體積減小,密實度提高,從而降低土的壓縮性,提高其抗剪強度和承載力。目前我國常用的有機械碾壓、振動壓實和重錘夯實,以及70年展起來的強夯法等。

2.1.1 機械碾壓法 機械碾壓法是利用壓路機、羊足碾、平碾、振動碾等碾壓機械特地基土壓實。

2.1.2 振動壓實法 振動壓實法是通過在地基表面施加扳動把淺層松散土振實的方法,可用于處理砂土和由爐灰、爐渣、碎磚等組成的雜填土地基。

2.1.3 重錘夯實法 重錘夯實法是利用起重機械將夯錘提到一定高度(2.5~4.5m),然后使錘自由落下并重復夯擊以加固地基。錘重一般不小于15kN,經夯擊以后,地基表層土體的相對密實度或干密度將增加,從而提高表層地基的承載力。對于濕陷性黃土,重錘夯實可減少表層土的濕陷性;對于雜填土,則可減少其不均勻性。

2.1.4 強夯法 強夯法,又稱動力固結法,其用起重機械將80~300kN的夯錘起吊到6~30m高度后,自由落下,產生強大的沖擊能量,對地基進行強力夯實,從而提高地基承載力,降低其壓縮性,是我國目前最為常用和最經濟的深層地基處理方法之一。

2.2 換土墊層法

2.2.1 換土墊層法的原理 換土墊層法是將基礎下一定深度內的軟弱土層挖去,回填強度較高的砂、碎石或灰土等,并夯至密實的一種地基處理方法。常用的墊層有:砂墊層、砂卵石墊層、碎石墊層、灰土或素土墊層、煤渣墊層、礦渣墊層以及用其它性能穩定、無侵蝕性的材料做的墊層等。

2.2.2 墊層的設計要點 墊層的設計不但要滿足建筑物對地基變形及穩定的要求,而且應符合經濟合理的原則。其設計內容主要是確定斷面的合理厚度和寬度。對于墊層,既要求有足夠的厚度來置換可能被剪切破壞的軟弱土層,又要有足夠的寬度以防止墊層向兩側擠出。

2.2.3 施工要點 ①墊層施工必須保證達到設計要求的密實度。密實方法常用的有振動法、水撼法、根壓法等。這些方法都要求控制一定的含水量,分層鋪砂厚約200~300mm,逐層振密或壓實,并應將下層的密實度檢驗合格后,方可進行上層施工。②墊層的砂料必須具有良好的壓實性。砂料的不均勻系數不能小于5,以中粗砂為好,容許在砂中摻入一定數量的碎石,但要分布均勻。③開挖基坑鋪設墊層時,必須避免對軟弱土層的擾動和破壞境底土的結構。基坑開挖后應及時回填,不應暴露過久或浸水,并防止踐踏坑底。當采用碎石墊層時,應在坑底先鋪一層砂墊底,以免碎石擠入土中。

2.3 排水固結預壓法 排水固結須壓法是利用地基排水固結的特性,通過施加頂壓荷載,并增設各種排水條件(砂井和排水墊層等排水體),以加速飽和軟粘土固結發展的一種軟土地基處理方法。根據固結理論,粘性土固結所需時間與徘水距離的平方成正比。因此,為了加速土層的固結,最有效的方法是增加土層的排水途徑,縮短排水距離。

2.4 樁基法 當淤土層較厚,難以大面積進行深處理,可采用打樁辦法進行加固處理。而樁基礎技術多種多樣,早期多采用水泥土攪拌樁、砂石樁、木樁,目前很少使用,一是水泥土攪拌樁水灰比、輸漿量和攪拌次數等控制管理自動化系統未健全,設備陳舊,技術落后,存在攪拌均勻性差及成樁質量不穩定問題;二是砂石樁用以加固較深淤泥軟土地基,由于存在工期長,工后變形大等問題,已不再用作對變形有要求的建筑地基處理;三是民用建筑已禁用木樁基礎。

鋼筋混凝土預制樁(鋼筋混凝土樁和預應力管樁)目前由于具有較強承載力,投資省,質量有保證,施工速度快等特點,得到普遍運用。

淤土層較厚地基處理還可以采用灌注樁,打灌注樁至硬土層,作承載臺,灌注樁有沉管灌注樁和沖鉆孔灌注樁,但兩種方法灌注樁還存在一些技術難題,一是沉管灌注樁在深厚軟土中存在樁身完整性問題;二是沖鉆孔灌注樁存在泥漿污染問題,樁身混凝土灌注質量,樁底沉渣清理和持力層判斷不易監控等問題。

2.5 灌漿法 是利用氣壓、液壓或電化學原理將能夠固化的某些漿液注入地基介質中或建筑物與地基的縫隙部位。灌漿漿液可以是水泥漿、水泥砂漿、粘土水泥漿、粘土漿及各種化學漿材如聚氨酯類、木質素類、硅酸鹽類等。

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一、前言

建筑物的建造使地基中原有的應力狀態發生變化,這就必須對地基進行加固、處理,以滿足其穩定和沉降的要求。地基處理技術在一些歐洲國家發展較早[1],也取得了許多相關的研究成果和實踐經驗。我國地基處理技術的發展過程大體上可劃分為兩個階段。第一個階段,砂石墊層法、砂樁擠密法、石灰樁、化學灌漿法、重錘夯實法、堆載預壓法、擠密土樁和灰土樁等地基處理技術先后被引進及開發利用。第二個階段,大批國外先進的地基處理技術被引進,從而大大促進了我國地基處理技術的應用和研究。

二、地基處理方法

1、強夯法和強夯置換法

強夯法處理地基有設備簡單、效果顯著、經濟和施工快的特點。強夯置換和強夯擠密在加固機理上是不同的,應用范圍也不相同。強夯擠密法常用來加固碎石土、砂土、低飽和度的黏性土、素填土、雜填土、濕陷性黃土等各類地基。對于厚度小于6m的軟黏土層采用強夯置換法處理,邊夯邊填碎石等粗粒形成深度為3~6m,直徑2m左右的碎石樁體與周圍土體形成復合地基,也已取得較好的加固效果。

2、排水固結法(靜力排水固結法)

排水固結法又稱預壓法,適用于淤泥質土、淤泥、沖填土等飽和黏性土地基。飽和軟黏土在荷載作用下,孔隙中水慢慢被排出,土的孔隙比減小,隨著超靜孔隙水壓力消散,有效應力提高,土的強度增加。

3、深層攪拌法

深層攪拌法是通過特制機械沿深度將固化劑與地基土強制攪拌就地成樁加固地基的方法,當固化劑(水泥或石灰)為粉體時又稱為粉體噴射攪拌法。深層攪拌法適用于處理淤泥、淤泥質土和含水量較高的地基及承載力特征值不大于120Kpa的黏性土、粉土等軟土地基。該法目前在國外特別是日本和美國應用很廣,國內近些年發展較快。

4、高壓噴射注漿法

是將帶有特殊噴嘴的注漿管置于土層預定深度,以高壓噴射流使固化漿液與土體混合,凝固硬化加固地基土體的方法。它適用于淤泥、淤泥質土、黏性土、粉土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基。

5、加筋地基

土工合成材料是一種新型的巖土工程材料,是巖土工程應用的合成材料產品的總稱。加筋地基是將基礎下一定范圍內的軟弱土層挖去,然后逐層鋪設土工合成材料與砂石等組成的加筋墊層來做地基持力層。當埋設方式和數量得當時,就可以極大地改善地基承載力。土工合成材料的應用被稱為巖土工程革命,土工合成材料進一步發展勢必促進地基處理新技術的發展。

6、靜動力排水固結法

靜動力排水固結法是近些年來發展起來的一種軟土地基處理新技術,它利用改進的強夯法的夯擊機具與排水固結法中排水體系針對包括高含水量的軟黏土地基進行處理。該法最早在深圳等地針對軟土地基進行了大量的工程實踐及監測測試,取得了成功,之后得到了逐步的推廣運用。

7、CFG樁法

隨著我國基礎建設進程的加快,CFG 樁復合地基處理技術在我國的應用前景更加廣闊。CFG 樁復合地基處理技術的主要特點是加快了施工速度、提高了施工質量、降低了施工成本,建設工程的經濟效益和社會效益能夠得到充分的保證,和其他地基處理技術相比,具有非常明顯的優勢,為建設單位、建設企業及業內人士較為關注的建設工程三大問題:施工進度、質量控制和成本控制難題得以解決。

8、水泥土攪拌樁法

水泥土攪拌樁法在施工中較為常見[2],其加固機理是用水泥做固化劑,通過使用特制的深層攪拌機械,在鉆進的同時往軟土中噴射水泥漿液,在地基深處將軟土固化成為具有足夠的強度的水泥土,這些加固土、柱體與柱體間的土構成了一種復合地基,從而達到地基加固的目的。水泥土攪拌樁法適用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粘性土、粉土、飽和黃土、素填土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。不宜用于處理泥炭土、塑性指數大于25的粘土、地下水具有腐蝕性以及有機質含量較高的地基。水泥土攪拌樁加固的特點是施工工期短,效率高,施工中無振動,無噪聲,無地面隆起,不排污,不擠土,不污染環境,施工工具簡易,費用低廉等。

9、旋噴樁法

旋噴樁法是利用鉆機將旋噴注漿管及噴頭鉆置于樁底設計高程,將預先配制好的漿液通過高壓發生裝置使液流獲得巨大能量后,從注漿管邊的噴嘴中高速噴射出來,形成一股能量高度集中的液流,直接破壞土體,噴射過程中,鉆桿邊旋轉邊提升,使漿液與土體充分攪拌混合,在土中形成一定直徑的柱狀固結體,從而使地基達到加固。旋噴樁適用范圍較為廣泛,具有施工占地少、振動小、噪音較低等優點,但其施工工藝比較復雜,需要配置專門的旋噴設備,成本較高,且容易污染環境,對于特殊的不能使噴出漿液凝固的土質不宜采用。

10、灰土樁

灰土擠密樁法的發展,具有我國自己的特點[3],其施工工藝比較簡單。由于灰土具有一定的膠凝強度,樁體可分擔較多基礎荷載,同時又能較快地傳布于一定深度的地基土層中,因此,灰土擠密樁地基的基礎效果較好,而且灰土樁的材料主要是白灰和土,可以就地取材,經濟效果更好。灰土樁是用石灰和土按一定比例拌和,并在樁孔內夯實加密后形成的樁,這種材料可達到擠密地基效果,提高地基承載力,消除濕陷性,提高地基抗變形能力。灰土樁承擔的荷載是通過樁周摩擦力向周圍土體傳遞的[4]。

三、結論

不同的地基采用的地基處理的方法不同,相同的地基由于設計和施工要求的不同,采用的方法也不同,在進行地基處理時,要充分調查現場的實際情況以及設計要求,采取多種方案進行比選,在實用性、經濟性、環保性等方面做到最優。

參考文獻

[1] 戢英, 軟土地基處理技術及在公路施工中的應用[D].天津,學位論文,2006.12。

[2] 葉書麟,葉觀寶,地基處理[M].北京:中國建筑工業出版社,2006。

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1. 軟弱地基處理的一般原則

1.1 自然沉降法:即盡早用堆載預壓不作深層處理軟基的方法,這種以自然沉降逐漸達到路基穩定,是一種最經濟也簡單的方法。但目前基本建設的程序不能盡早拔款、征地、從容施工,而一旦工程項目付諸實施時,又往往限于工期,一般情況用自然沉降法將難以實現。

1.2 工程技術處理:即在施工工期緊迫,時間有限的情況下,針對軟土采用不同工程技術方法進行處理,使其壓實度滿足設計要求,達到路基穩定的作用。

2.軟土路基淺層處理方法

目前在重慶西部現代物流產業園區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. 強夯法 4. 袋裝沙井法5. 加筋土法 ((淺層處理是指對路床處理深度不超過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。一般適用于淤泥質土、人工回填土,水田、魚塘表層淤泥質粘性土呈流塑~軟塑狀,不可作為路基持力層。清淤深度不超過2米。

測量放樣,挖除路基坡腳全部軟弱土、凍脹土。對材料的配合比進行標準試驗,確定適合施工需要的各項參數,以便合理指導施工。

備料、攤鋪及拌和,自卸車按規定計量將砂礫運至施工路段,確保配料的均勻性及準確性,然后用平地機攤鋪,直到達到設計要求的深度和規范要求均勻度為止。攤鋪應控制厚度,避免破壞下承層,每次的攤鋪寬度應與上一次的攤鋪重疊50-80cm。

碾壓養生,現場取樣成型試件,滿足要求后,立即進行穩壓,然后平地機初平一次,用振動壓路機振壓4~6遍直到達到要求的標準。碾壓成型后的第2天,灑水養生,并控制車輛運行。

2.2拋石擠淤

對大于2米的魚塘或河溝等軟土超過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. 當軟弱土層較淺或局部少量軟基時,采用全部挖除,換填砂礫石或碎石處理。采用重型壓路機將片石壓入軟基中,并反復碾壓直到路基穩定。片石粒徑5~40cm壓實后要求路基表面無明顯輪痕,表面密實,無彈簧現象。

2.3 強夯法

強夯法國際上稱之為動力固結法,強夯法的加固機理主要是利用強夯機,將大噸位的夯錘起吊到10~40m的高度,讓自由落下,對地基土施加強大的沖擊能,在地基土中形成沖擊波和動應力,使得孔隙水壓力增大,同時土顆粒發生錯位,土體骨架解體,最終使得土顆粒趨于更密實的狀態。強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。強夯法具有加固效果顯著,設備簡單,施工方便、節省勞力、節約材以及利于環境等特點。增加其密實度,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,對重夯地段測量放樣,確定夯點位置及間距。夯擊遍數為3遍,從兩側開始向中部一排接一排進行,每夯點連續夯擊4次。夯擊過程中隨時測量夯沉量,當后兩擊平均夯沉量為1~2cm 時,即可終止夯擊。 本次主要在中干東線中運用此方法。

2.4袋裝沙井法

袋裝沙井法具有理論成熟,施工簡易,造價低廉,質量容易被控制等優點。袋裝沙井法是固結排水法的一種,是在軟弱地基中設置若干沙井,在沙井上鋪砂墊層,再在砂墊層上鋪設土工布。通過增加排水措施,縮短排水距離,提高排水速度,從而使地基土的密實度增加,提高其承載能力。土工布的作用是提高其穩定性,使之不會沿滑動面滑動。

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,兩者形成一個整體,增大壓力擴散角,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法、排水固結法、石灰樁法、復合地基法和高壓噴射注漿法等(深層處理是指對路床處理深度超過5米)。

3.1深層密實法

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,其加固深度可達到30m 。通過振動、擠壓使地基中土體密實、固結,并利用加入的具有高抗剪強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,形成復合地基,達到提高抗剪強度的目的。主要加固方法:強夯法、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、強夯法、水泥粉煤灰碎石樁法、粉噴樁法

3.2排水固結法

適用于處理各類淤泥、淤泥質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,產生固結變形。在這個過程中,隨著土體超靜孔隙水壓力的逐漸擴散,土的有效應力增加,并使沉降提前完成或提高沉降速度。主要加固方法:堆載預壓法、砂井法、袋裝砂井、真空預壓法、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,改變周圍地基土的物理性質,形成復合地基。此法適用于處理深度不超過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將帶有噴嘴的注漿管鉆至設計的土層深度,然后高壓噴漿,使混凝土砂漿與土體形成一個整體,徹底改變地基的結構組成,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30米。

4.排水與路基穩定性

4.1路基排水的目的

路基的強度和穩定性與水的關系十分密切。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,與此相適應的路基排水工程可分為地面排水和地下排水。

路基設計時,必須考慮將影響路基穩定性的地面水,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,應校核全線路基排水系統的設計是否完備和妥善,必要時應予以補充或修改,應重視排水工程的質量和使用效果。設置施工現場的臨時性排水措施,保證路基工程質量,提高施工效率。

4.2路基排水設計的一般原則

4.2.1排水設計要因地制宜、全面規劃,因勢利導、綜合整治,講究實效、注意經濟,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置,應注意與農田水利相配合。

4.3設計前必須進行調查研究,查明水源與地質條件,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,盡量選擇有利地質條件布設人工溝渠,減少排水溝渠的防護與加固工程。

4.3排水措施

目前在西部現代物流園園區臨時排水措施主要采用以下幾種方式,由于園區兩側的地塊以后為開發用地,且周圍地形較為負責,中梁山水系較為豐富,園區的路基施工的時候,為保證為開發用地的一些雨水或其他水系進入道路路基,影響道路路基的穩定性。因此主要采用邊溝、截水溝、排水溝、跌水與急流槽臨時措施保證路基范圍的不存在積水。

4.3.1邊溝

邊溝一般設置在挖方路基的路肩外側或低路堤坡腳外側,走向與路中線平行,用以匯集和排除路基范圍內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,常與路基排水設計綜合考慮,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%。當邊溝縱坡過大,且有沖刷可能時,應采取加固、設置跌水或急流槽等措施。

4.3.2截水溝

截水溝又稱天溝,一般設置在挖方路基邊坡坡頂以外,或山坡路堤上方的適當地點,用以攔截并排除路基上方流向路基的地面徑流,減輕邊溝的水流負擔,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。

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 45。在陡坡或深溝地段設置的溝底為階梯,水流呈瀑布跌落式通過的溝槽稱為跌水,其作用是在較短的距離內,降低水流流速,消減水流能量。在陡坡或深溝地段設置的坡度較陡,水流不離開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口或路基下方。

5.結論

公路路基處理的方法有多種,在施工中要根據路基地基的實際情況,選擇合理的處理方法,提高路基的質量,增加承載力和穩定性,加快施工工期,取得良好的經濟效益。

路基施工是一個技術難度不大,但施工工藝比較復雜的工程,在施工中會遇到各種各樣不同的化境條件的制約,始終堅持技術標準不動搖,檢測每道工序的質量,從路基施工準備階段就開始重視,要切實提高對施工質量的認識,提高建設各方的業務水平和管理素質,所有參加公路工程建設的施工單位,都有義不容辭的責任,都必須強化施工管理,完善施工工藝和施工方法,從源頭上,根本上解決問,建筑質量和社會效益才能得到保證,才能出精品工程。

參考文獻

1.吳勝德.淺談淤泥與軟土質路基處理;

篇13

1路基工后沉降量控制標準

鑒于路基標準及施工狀況對列車高速、平穩、舒適和安全的重要意義,秦沈客運專線對路基工后沉降量提出了嚴格的要求,一般地段要求不得大于15 cm(年沉降量不得大于4 cm ),路橋過渡段要求不得大于8 cm(年沉降量不得大于3 cm )。

2軟土松軟地基處理方案設計

秦沈客運專線東段,屬遼河西部凌河沖積平原和遼河下游沖積平原,分布著總長度近120 km的軟土和松軟地基,這些軟土和松軟地基具有強度低、壓縮性大、滲透系數小的特點,在路基本體達到一定密實度標準后,地基的沉降變形控制成為保證秦沈客運專線路基高標準的關鍵和重點。針對松軟、軟土地基的不同物理力學指標情況,設計分別采用排水固結法和復合地基法進行地基加固處理,部分地段還結合采用土工格柵(室)加筋墊層。當采取這些措施后,路基工后沉降量仍不能滿足要求時,再結合采用堆載預壓進行處理。

3開展動態設計的必要性

秦沈客運專線建設成敗的主要標志是鐵路運營后能否實現既定的速度目標值,能否實現速度目標值的關鍵在于路基的工后沉降量能否滿足要求。作為我國鐵路第一條時速160 km/h以上的新建客運專線,如何控制大范圍軟土和松軟地基地段路基的沉降量,此前沒有成功的經驗可供借鑒,因此引人動態設計理念很有必要。引人動態設計可以達到2個目的:一是檢校設計理論,由于自然條件的千差萬別,計算理論的假定邊界條件與實際情況往往存在差異,這將導致理想與現實的差異;二是指導施工,根據施工組織變化的需求,通過沉降分析調整預壓土高度和預壓期,調整設計路基抬高值。不論是哪個目的,其最終目的都是為了保證工程的高質量。

4開展動態設計的方法

4.1數據的采集

4.1.1觀降斷面的布設

在軟土及松軟地基地段設置觀測沉降設備,設置的原則是每隔100-200 m設置一個觀測斷面,每個路基橋涵過渡段設置2個觀測斷面。

4. 1. 2觀降設備的選擇

可以選擇的觀降設備有沉降板、沉降水杯和沉降管等。采用沉降板觀測沉降,操作簡單,水準測量線路短,但容易受到施工車輛的干擾,尤其是在施工繁忙階段,沉降板容易遭到破壞。如果將沉降水杯的進水、溢水和排氣等三管置于路基非施工便道的一側,進行水準測量時可不必上下路基,水準測量比較容易,但灌水和找穩定水面的時間較長,且在寒冷的冬季進行觀測時三管容易上凍。采用沉降管觀測的數據比較準確,還可以得到整個斷面上各點的變形值,但仍需要配合進行水準測量,且水準路徑長,管的造價很高。在工程實踐中,應根據現場的實際情況和不同的施工組織要求,進行不同的選擇。

4. 1. 3測量儀器及精度的選擇

由于最終的數據處理結果要控制在毫米級,所以現場觀測水準應精確到0. 1 mm。根據不同等級水準測量精度及相應閉合差大小的對比,水準測量采用二等為宜。

4.1.4觀測周期

施工期間一般每填筑一層,進行一次觀測,如果2次填筑間隔時間較長,每3d至少觀測一次。路堤經分層填筑達到預壓高程后,在預壓期前2一3個月-內,每Sd觀測一次,3個月后7一15d觀測一次,半年后一個月觀測一次,一直觀測到預壓期末。

4. 2數據的處理

采用Excel軟件,可以很方便地對現場采集的數據進行處理。根據時間,填土高度和沉降量,以時間為橫坐標,縱軸上正方向以填土高度為坐標,負方向以沉降量為坐標,可以很方便地繪制實測“填土一時間一沉降量”關系曲線。在這個過程中,要注意將一些明顯異常點剔除。

4. 3數據的分析

根據實測“填土一時間一沉降量”關系曲線,將其擬合成某個函數曲線,進而預測未來的發展趨勢和最終沉降量。常用的擬合曲線有雙曲線和指數曲線。

4. 3. 1雙曲線法基本原理

如圖1所示,將實測沉降曲線上拐點B以后的部分按照雙曲線擬合延伸。

由公式(3)可見t’和t’ /s’關于和a線性變化,這樣,如果有一組足夠多的數據,就可以通過線性回歸的方法得到和a的值。

各時刻的擬合沉降值:;=so +s’

最終沉降量:一so+

4.3.2指數法基本原理

如圖2所示,將實測沉降曲線上拐點B以后的部分按照指數曲線擬合延伸。

公式(6)中In ( ds/dt)和t是變量,如果有一組足夠多的數據,就可以通過線性回歸的方法得到、二值,即為最終沉降量。各時刻的擬合沉降值由公式(5)給出。

4.3.3分析

前面介紹的是數據分析的基本原理,所考慮的上部荷載假定為一次加載。但高速鐵路對路基本體的密實度要求很高,在填筑過程中嚴格限制了每層的層厚,所以地基的上部荷載是分級加載的。基于地基的沉降是各級荷載共同作用的結果,可以通過編制程序,將復雜的逐級加載問題交由計算機完成,進而擬合出較為理想的沉降曲線。

利用沉降曲線可以得到推算的總沉降量和工后沉降量,將其與計算結果進行對比,可以對未來沉降的發展趨勢進行預測,進而達到指導施工的目的。

5工程示例

5.1工程概況

該段地基采用袋裝砂井處理,袋裝沙井深8m,間距1.2 m,直徑7 cm,地表設砂墊層,厚0. 5 m,中間鋪設一層土工隔柵。地基各層各項指標見表1。

5.2沉降估算

按照0. 2標準確定壓縮層,即壓縮層計算到附加應力與自重應力比不超過0. 2,由此確定壓縮區為表1中前4層,按照分層總和法計算地基的總沉降量為53. 8 cm,工后沉降量為2. 5 cm .

5. 3動態設計

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