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關(guān)鍵詞:樁基礎(chǔ)路基
1引言
由于軟土含水量大,壓縮性高,因而軟土地基強(qiáng)度低,從而導(dǎo)致路堤因不均勻沉降或剩余沉降量過大而破壞。因此要保證路基穩(wěn)定首先就得進(jìn)行軟基的固接處理。
貴新公路K119+170~K119+348段軟基具有軟土厚度深、面積大的特點。針對這一情況采用了振壓沉管碎石樁對其進(jìn)行固接處理。以下就處理情況作簡要介紹。
2軟基的基本概況
貴新公路K119+170~K119+348路段,地處山間谷盆。由于地勢平坦,排水不暢,地下水發(fā)育(左側(cè)有兩個涌水泉點),長年淤積而形成大面積的軟土。經(jīng)地質(zhì)鉆孔揭示,該段軟基上覆流塑~軟塑狀淤泥質(zhì)土層,呈灰黑色,具腥臭味,遍布整個面積,厚1.5~2.5米;其下為淤泥質(zhì)土層,含碎石,呈軟塑~可塑狀態(tài),飽水,強(qiáng)度低,厚6.0~14.8米;下伏基巖為二迭系上統(tǒng)吳家坪組薄層硅質(zhì)灰?guī)r夾粘土巖,其頂部風(fēng)化強(qiáng)烈。對軟土取樣四組進(jìn)行實驗其物理力學(xué)性質(zhì)如表所示。
物理性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)
含水量w(%)48.9~63.6固結(jié)試驗壓縮系數(shù)a100~200(Mpa-1)0.990~1.520
密度P(g/cm3)1.54~1.66壓縮模量Es100~200(Mpa)1.522~2.243
比重Gs2.56~2.60直接剪切試驗?zāi)哿(Kpa)6~24
孔隙比e1.332~1.741內(nèi)摩擦角Ф(度)7.2~13.5
液限WL(%)65.70~84.6燒失量(%)9.43~11.35
塑限WP(%)34.90~43.90
塑性指數(shù)Ip29.90~43.00土樣類別有機(jī)質(zhì)高液限粉土灰黑色粘土,含腐質(zhì)草根及礫石
天然稠度Wc0.19~0.56
從表上可以看出該段軟土天然含水量高,孔隙比大,壓縮性高,抗剪強(qiáng)度低。
3軟基處理措施及計算依據(jù)
3.1處理方案
貴新公路K119+170~K119+348段,最高填方9.46米,最低填方3.66米,填方面積8302平方米。因軟基深度較大(7~17米),地勢平坦,面積較大,不易采用換土填石或拋石擠淤處理。經(jīng)過會審論證,決定采用振壓沉管碎石樁對其進(jìn)行固結(jié)處理。碎石樁采用正方形排列,全平面同一樁徑、樁間距。根據(jù)部頒《規(guī)范》及以往施工經(jīng)驗,選擇樁間距為1.2米,樁直徑根據(jù)振沖器外徑定為32.5米,碎石樁要求穿過風(fēng)化巖層。碎石樁施工結(jié)束后,在地基上鋪設(shè)20厘米厚的碎石墊層,以加強(qiáng)路基排水。
3.2計算依據(jù)
路堤填料為粘土,其主要計算參數(shù)取值:γ土=18kN/m3,C土=25Kpa,Ψ土=15。;軟基主要計算參數(shù)取值:γ軟=16kN/m3,C軟=15Kpa,Ψ軟=7。,固結(jié)系數(shù)Cv=1.5x10-7m2/s。
根據(jù)填方高度、填土容重、附加應(yīng)力、軟土深度和壓縮系數(shù),通過計算可得加固前路基沉降量S前=82cm。
加固后路基總沉降減少量S減=[1/1+(n-1)η]×S前
式中n______樁土應(yīng)力比,對于粘性土n=2~4,取n=2
η_____面積置換率
η=d2/de2
d____樁直徑
de____等效圓直徑,由于樁孔為正方形布置所以de=1.13倍樁間距
η=0.325/(1.13×1.2)2
=0.05744
S減=[1/1+(2-1)0.05744
=78cm
通過計算可知,地基采用碎石樁處理后,總沉降量減少78cm,剩余沉降4cm,滿足沉降量控制要求。
單樁承載力[б]樁=20×C軟/K
C軟____凝聚力,C軟=15KPa
K____安全系數(shù),K=1.25
[б]樁=20×15/1.25
=240Kpa
復(fù)合地基承載力[б]復(fù)=β[б]土×[1+η(n/β)-η]
η_____面積置換率,η=0.0574
[б]土_____樁間天然地基土的承載力
n=[б]樁/[б]土,稱為樁土應(yīng)力比,據(jù)有關(guān)資料,其值在2-12之
間變化,本文取值為2
[б]土=[б]樁/2=240/2=120Kpa
β____樁間土承載力折減系數(shù),取值1.0,因為樁土應(yīng)力比已經(jīng)考
慮了這一因素。
[б]復(fù)=1×120×[1+0.0574(2/1)-0.0574]
=126.9KPa
通過以上計算證明,加固后的地基承載力得以較大提高,沉降量控制在可靠的范圍內(nèi),
并且承載力的計算結(jié)果為后期的承載試驗提拱了可靠的數(shù)字依據(jù)。
4.施工工藝及注意事項
施工前,應(yīng)清除流塑狀淤泥,鋪設(shè)0.5米厚的石屑臨時墊層,整平場地,以便施工機(jī)械進(jìn)場。墊層應(yīng)嚴(yán)格控制粒徑,以免無法進(jìn)行成孔。然后放線定出孔位。施工順序應(yīng)從左到右,先邊部后中部,便于復(fù)合地基土體固結(jié)程度隨時間延長不斷深入。施工時要注意水、電、料三者的控制。水要充足,但水量不易過多,以防把填料回出流走;電主要是控制振密過程中的密實電流;料要注意加料不得過猛,原則上要勤加料,但每批不宜加得太多。碎石采料粒徑不得大于5cm。完工后加鋪20cm厚的碎石墊層,以利于排水。
清淤排水整平場地放樣定孔位設(shè)備材料進(jìn)場成孔試驗
承載試驗檢測強(qiáng)度鋪設(shè)墊層并碾壓碎石樁施工
5.承載試驗檢測及結(jié)論
關(guān)鍵詞:高速公路;軟土;路基;處理
1軟土路基的特點分析
淤泥及淤泥質(zhì)土在工程上統(tǒng)稱為軟土,其成分主要由粘粒及粉粒組成,常成絮狀結(jié)構(gòu),并含有機(jī)質(zhì),軟土的天然含水量大于液限,有的可達(dá)200%??紫侗仍?-2之間,個別可達(dá)5.8,它具有較高的壓縮性。軟土強(qiáng)度低,粘聚力小,標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N普遍很低,通常不大于5。其滲透性差,滲透系數(shù)一般小于10-5mm/s,固結(jié)速度慢,若軟土層厚度超過10m,要使土層達(dá)到較大的固結(jié)度往往需要5-10年之久。并具有明顯的結(jié)構(gòu)性和流變性,靈敏度通常大于4,一經(jīng)擾動,其絮狀結(jié)構(gòu)受到破壞,土的強(qiáng)度顯著降低;在荷載的作用下,因緩慢剪切變形抗剪強(qiáng)度逐漸衰減,在主固結(jié)沉降完畢之后還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降。我國沿海地區(qū)和內(nèi)陸平原或山區(qū)都廣泛地分布著海相、三角洲相、湖相和河相沉積的飽和軟土,其厚度由數(shù)米至數(shù)十米不等。
2高速公路軟土路基的常用處理方法
2.1高壓噴射注漿法
高壓噴射注漿法將帶有特殊噴嘴的注漿管,通過鉆孔置入到處理土層的預(yù)定深度,然后將漿液(常用水泥漿)以高壓沖切土體。在噴射漿液的同時,以一定的速度旋轉(zhuǎn)提升,即形成水泥土圓柱體;若噴嘴提升而不旋轉(zhuǎn),則形成墻狀固結(jié)體。加固后可用以提高地基承載力,減小沉降,防止砂土液化、管涌和基坑隆起,建成防滲帷幕,適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)粘土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土等地基。
2.2凍結(jié)法
凍結(jié)法采用液態(tài)氮或二氧化碳膨脹的方法,或采用普通的機(jī)械制冷設(shè)備與一個封閉式液壓系統(tǒng)相連接,而使冷卻液在內(nèi)流動,從而使軟而濕的土進(jìn)行凍結(jié),以提高土的強(qiáng)度和降低土的壓縮性。適用于各類土,特別在軟土地質(zhì)條件,開挖深度大于7-8m,以及低于地下水位的情況下是一種普遍而有效的施工措施。
2.3擠密法
擠密法是利用擠密或振動使深層土密實,并在振動或擠密過程中,回填砂、礫石、碎石、灰土、二灰或石灰等,形成砂樁、碎石樁、灰土樁、二灰樁或石灰樁,與樁間土一起組成復(fù)合基礎(chǔ),從而提高地基承載力,減小沉降,消除或部分消除土的濕陷性或液化性。砂(砂石)樁擠密法、振動水沖法、干振碎石樁法,一般適用于雜填土和松散砂土,對于軟土地基經(jīng)試驗證明加固有效時方可使用?;彝翗丁⒍覙稊D密法一般適用于地下水位以上深度為5~10m的濕陷性黃土和人工填土。
2.4機(jī)械碾壓法
機(jī)械碾壓法是指挖除淺層軟弱土或不良土,分層碾壓或夯實土,按回填的材料可分為砂(石)墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等,它可提高持力層的承載力,減小沉降量,消除或部分消除土的濕陷性和脹縮性,防止土的凍脹作用及改善土的抗液化性。常用于基坑面積和開挖土方量較大的回填土方工程,適用于處理淺層非飽和軟弱地基、濕陷性黃土地基、膨脹土地基、季節(jié)性凍土地基、素填土和雜填土地基,這種方法簡易可行,但僅限于淺層處理,一般不大于3m,對濕陷性黃土地基不大于5m;如遇地下水,對于重要工程,需有附加降低地下水位的措施;干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等;它可提高持力層的承載力,減小沉降量,消除或部分消除土的濕陷性和脹縮性,防止土的凍脹作用及改善土的抗液化性。
3水泥土攪拌樁方法的應(yīng)用
3.1泥土攪拌樁的概念
水泥土攪拌法按照施工工藝,可將其分為漿液噴射法和粉體噴射法兩種,前者形成的加固體稱為深層攪拌樁,后者形成的加固體稱為粉噴樁,二者統(tǒng)稱為水泥土攪拌樁。水泥土攪拌法是用于加固飽和軟粘土地基的一種新穎方法,它是利用水泥作為固化劑的主劑,通過特制的深層攪拌機(jī)械,在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液狀或粉體狀)強(qiáng)制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。其所形成的加固體與樁間同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的荷載,從而提高地基的承載能力,減少沉降變形,采用干法(噴粉)或濕法(噴漿),主要取決于被加固土的土層含水量。一般當(dāng)土層的天然含水量小于30%時宜采用濕法,大于50%時宜采用干法,而界于30%~50%之間時可視具體情況靈活選擇。
3.2水泥土攪拌樁的制作工藝
(1)就位:對中、調(diào)平;(2)預(yù)攪下沉:下沉的速度可由電機(jī)的電流監(jiān)測表控制,工作電流應(yīng)小于70A(隨機(jī)型不同而有差異);(3)制備水泥漿:下沉到預(yù)定深度后,開始制備水泥漿,并注入集料斗中;(4)噴漿攪拌提升:提升20cm,開啟灰漿泵將水泥漿壓入土中,邊噴漿邊旋轉(zhuǎn),同時嚴(yán)格按預(yù)定提升速度提升攪拌機(jī);(5)重復(fù)攪拌下沉、提升:將攪拌機(jī)邊旋轉(zhuǎn)攪拌邊下沉,到設(shè)計深度后再邊攪拌邊提升,直到升出地面;(6)清洗;(7)移位:對于單攪拌軸的深層攪拌施工機(jī)械,在預(yù)攪下沉?xí)r也有采用噴漿切割土體、攪拌下沉的工藝,以防止出漿口下沉過程中被堵,但要嚴(yán)格控制水泥總量和分布均勻性。
3.3水泥土攪拌樁的技術(shù)要點
(1)預(yù)攪下沉?xí)r,要嚴(yán)格控制下沉速度,使土體被完全切割破碎,以利于與水泥漿拌和均勻。特別是對于較硬的粘土夾層,如果在預(yù)攪下沉?xí)r下沉速度過快,土層不能被完全切割,造成很多游離的硬粘土塊,在后續(xù)的重復(fù)攪拌過程中,不管如何加強(qiáng)復(fù)攪都無法將其消除,致使樁體中夾含大量的原狀土塊,降低了樁身強(qiáng)度和檢測合格率。所以,為避免這種情況發(fā)生,在預(yù)攪下沉?xí)r,針對特殊的粘土硬層要適當(dāng)放慢下沉速度,通過轉(zhuǎn)速和下沉速度可以算出葉片每旋轉(zhuǎn)一周的下沉量(即土體被切割后的最大粒徑),然后反過來再控制轉(zhuǎn)速,重復(fù)攪拌的下沉和提升速度也要控制轉(zhuǎn)速;(2)制備的水泥漿不能離析,因而水泥漿應(yīng)在攪拌機(jī)中不斷攪拌,直至壓漿時才可將其緩慢地注入集料斗中;(3)預(yù)攪下沉?xí)r,應(yīng)盡量避免采用水沖下沉,只有遇硬土層下沉太慢時,才可適量沖水;(4)預(yù)攪下沉?xí)r就開啟壓漿,容易造成后來的涌漿和水泥浪費現(xiàn)象,也給樁頭開挖和清理工作帶來麻煩,應(yīng)盡量避免;(5)為確保加固強(qiáng)度和加固體的均勻性,壓漿階段不容許出現(xiàn)斷漿或停漿現(xiàn)象,輸漿管道不能發(fā)生堵塞,并嚴(yán)格控制攪拌機(jī)的提升速度。當(dāng)出現(xiàn)斷漿現(xiàn)象時,應(yīng)將攪拌頭下沉0.5m后重新開啟壓漿泵開始壓漿、提升,提升速度要通過試驗來確定,以確保攪拌頭提升至樁頂設(shè)計標(biāo)高時壓漿剛好完畢;(6)當(dāng)樁頂設(shè)計標(biāo)高與現(xiàn)場地面相近時,應(yīng)特別注意樁頭攪拌質(zhì)量,可待攪拌頭提出地面停機(jī)后,再利用其自身重量對樁頂加固土下壓,以保證樁頭的密實性;(7)水泥用量要采用單樁控制,一樁一清,確?;彝帘壤?。
參考文獻(xiàn)
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軟土路基施工技術(shù)及施工管理工作的探討
常用軟土路基處理技術(shù)軟土路基具有強(qiáng)度低、股屆滿、變形大的特點,而這一特點使得其在公路建設(shè)過程中不能穩(wěn)定的提供足夠的支撐與承載,進(jìn)而影響公路路基與路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、影響公路工程建設(shè)施工質(zhì)量及使用壽命。針對軟土路基處理的重要性,我國及國際公路建設(shè)施工研究機(jī)構(gòu)度軟土路基的施工技術(shù)進(jìn)行了深入的研究與分析。通過多年的施工經(jīng)驗積累以及相關(guān)實驗表明,我國軟土路基施工中更多的采用袋裝砂井、復(fù)合地基以及鋼渣換填等技術(shù)醫(yī)進(jìn)行處理。根據(jù)對我國公路建設(shè)過程中軟土路基處理技術(shù)應(yīng)用效果的分析以及相關(guān)文獻(xiàn)的收集整理可以看出,軟土路基處理方式的科學(xué)選用、有效的施工控制與管理是實現(xiàn)軟土路基處理與施工目標(biāo)的關(guān)鍵。以常用軟土路基施工技術(shù)特點為基礎(chǔ)進(jìn)行施工管理體系的完善作為影響軟土路基施工質(zhì)量的關(guān)鍵,施工管理體系是否完善將決定施工管理工作能夠有效開展、決定預(yù)定施工質(zhì)量管理目標(biāo)的實現(xiàn)?,F(xiàn)代公路工程建設(shè)施工企業(yè)應(yīng)針對軟土路基處理施工基礎(chǔ)的應(yīng)用情況以及特點進(jìn)行施工管理體系的完善。針對軟土路基施工技術(shù)特點,施工企業(yè)應(yīng)明確管理體系中各部門施工過程中的管理內(nèi)容以及技術(shù)要求。同時,施工企業(yè)的質(zhì)量管理部門還要針對軟土路基施工所采用的處理技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量控制點的設(shè)置。通過對施工過程中各部門管理工作內(nèi)容、重點的明確,促進(jìn)軟土路基施工管理工作的開展,保障軟土路基施工質(zhì)量。注重施工管理材料控制與管理,保障軟土路基施工質(zhì)量在現(xiàn)代公路工程建設(shè)施工中,軟土路基施工用材料是影響施工質(zhì)量的重要因素,是現(xiàn)代軟土路基施工管理工作的重要內(nèi)容。公路工程建設(shè)施工企業(yè)應(yīng)以軟土路基施工所采用的技術(shù)為基礎(chǔ),結(jié)合施工材料的需求進(jìn)行材料控制與管理。首先,應(yīng)注重材料供應(yīng)商的資質(zhì)審核。確保供應(yīng)商能夠根據(jù)工程施工需求進(jìn)行材料的供應(yīng)。在此基礎(chǔ)上,施工企業(yè)還要對進(jìn)場材料進(jìn)行檢驗與復(fù)核。通過進(jìn)場檢驗確保進(jìn)場材料能夠符合軟土路基處理施工需求。同時根據(jù)袋裝砂井、鋼渣換填等施工技術(shù)要求在施工前對材料進(jìn)行復(fù)核,確保施工用材料能夠滿足設(shè)計需求。以材料控制為基礎(chǔ)確保軟土路基施工用材料滿足設(shè)計要求,實現(xiàn)軟土路基施工管理工作的目標(biāo)。以技術(shù)管理為重點開展施工管理工作為了實現(xiàn)公路工程軟土路基施工質(zhì)量管理目標(biāo),公路工程施工企業(yè)應(yīng)在招投標(biāo)階段即開展技術(shù)分析與技術(shù)管理重點的探討工作。通過對公路工程實際情況、軟土路基實際情況的分析與探討明確施工過程中的技術(shù)管理要點與重點。結(jié)合工程實際施工中所采用的技術(shù)方式,如袋裝砂井技術(shù)特點、鋼渣換填技術(shù)特點等進(jìn)行技術(shù)管理工作。將技術(shù)控制與管理作為管理工作的重點,保障軟土路基施工質(zhì)量。為了實現(xiàn)軟土路基施工技術(shù)管理的目標(biāo),施工企業(yè)還應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)代公路工程軟土路基處理與施工技術(shù)的了解與熟悉。根據(jù)工程實際情況選擇適宜的處理方式,保障路基穩(wěn)定性與承載力。針對軟土路基施工重要性強(qiáng)化施工質(zhì)量控制與管理針對現(xiàn)代工程建設(shè)過程中機(jī)械化水平日益提高的現(xiàn)狀,現(xiàn)代工程建設(shè)施工企業(yè)應(yīng)認(rèn)識到機(jī)械設(shè)備管理對施工質(zhì)量、施工管理工作的重要性。針對軟土路基處理所采用的技術(shù)以及施工進(jìn)度安排,科學(xué)的開展設(shè)備養(yǎng)護(hù)與管理。以科學(xué)的設(shè)備養(yǎng)護(hù)工作避免設(shè)備因素對軟土路基施工質(zhì)量的應(yīng)用、以嚴(yán)格的專人操作管理以及設(shè)備操作技術(shù)控制保障軟土路基施工質(zhì)量。通過強(qiáng)化施工質(zhì)量管理實現(xiàn)公路工程路基基礎(chǔ)穩(wěn)定性、路基承載力的提高,為促進(jìn)我國公路工程基礎(chǔ)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。
注重企業(yè)綜合技術(shù)力量的提高,促進(jìn)軟
1.1公路形狀
在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,應(yīng)參考公路形狀這一因素。公路的形狀與路堤設(shè)計有著緊密的聯(lián)系,而路堤高度與寬度的不同,又決定了應(yīng)使用哪種施工技術(shù)。例如:當(dāng)路堤高度較低、寬度較大時,不應(yīng)使用換填法,因為在此種情況下,使用換填法很容易導(dǎo)致公路發(fā)生局部破壞。除此之外,路堤的高度與寬度越大,給路基施加的壓力也會越大,處理不當(dāng)時,發(fā)生路基沉降的程度也會越高。因此,在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,必須參考公路形狀這一因素。
1.2路基狀況
在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,應(yīng)參考路基狀況這一因素。在軟土路基中,主要有兩種土質(zhì),一是黏性土,二是砂性土。在公路工程中,對于不同的土質(zhì)應(yīng)采用不同的施工技術(shù),以使施工技術(shù)對路基的影響盡可能小,對于黏性土,應(yīng)采用壓實法,對于砂性土,應(yīng)采用擠實砂樁法。除此之外,軟土路基的軟土層厚度也有所不同,根據(jù)厚度的不同也應(yīng)采用不同的施工技術(shù)進(jìn)行表層處理。因此,在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,必須參考路基狀況這一因素。
1.3公路條件
在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,應(yīng)參考公路條件這一因素。公路是分等級的,根據(jù)公路等級的不同,應(yīng)采用不同的施工技術(shù)與施工流程。對于等級較高的公路,應(yīng)采用專門的沉降處理方法進(jìn)行處理,而對于等級較低的公路,則不需要采用特殊的沉降處理方法,而是等到公路的沉降過程自然結(jié)束之后再進(jìn)行路面鋪設(shè)。因此,在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,必須參考公路條件這一因素。
1.4環(huán)境因素
在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,應(yīng)參考環(huán)境因素。每一條公路的周邊環(huán)境都會有所不同,而周邊環(huán)境對公路施工的影響是非常大的,例如:有些公路周邊地下水較多,施工人員就應(yīng)考慮到地下水的變化對公路的影響,然后再采用最適合的施工技術(shù)進(jìn)行施工。除了地下水這一因素之外,該地區(qū)的氣候、空氣濕度等環(huán)境因素都會對公路產(chǎn)生不同的影響。在多變的周邊環(huán)境下,施工人員必須根據(jù)周邊環(huán)境的特性,選擇使用合適的施工技術(shù)。
1.5地形因素
在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,應(yīng)參考地形因素。前文已經(jīng)談到軟土路基主要出現(xiàn)在內(nèi)陸平原、盆地山澗、海濱平原等地區(qū),顯而易見,軟土路基所處地區(qū)的地形會有所不同。地形的不同就會影響到整個公路的設(shè)計,公路設(shè)計應(yīng)與地形相協(xié)調(diào),在地形比較復(fù)雜的地區(qū),軟土路基的處理也會變得麻煩,為使施工效率變高,就應(yīng)盡量避免在地形較為復(fù)雜的地區(qū)進(jìn)行公路施工,當(dāng)不得不在此處進(jìn)行施工時,應(yīng)根據(jù)地形的特征選用合適的施工技術(shù)。因此,在選擇公路工程軟土路基施工技術(shù)時,必須參考地形因素。
2公路工程軟土路基施工技術(shù)
2.1深層水泥攪拌樁的處理技術(shù)
在進(jìn)行公路施工之前,應(yīng)先進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備工作,深層水泥攪拌樁的施工工藝控制就是其中較為重要的一項,本文將著重對此進(jìn)行介紹。深層水泥攪拌樁的施工工藝控制主要包括四個方面:第一,懸掛吊錘,為保證水泥攪拌樁的垂直度符合標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)將吊錘懸掛在主機(jī)上,然后再對水泥攪拌樁的垂直度進(jìn)行調(diào)整;第二,質(zhì)量檢查,即對水泥攪拌樁進(jìn)行質(zhì)檢,其中對水泥用量的檢查尤為重要;第三,攪拌配合比,即水泥攪拌的配合比,對此,應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水泥攪拌;第四,二噴四攪,這是在軟土路基中常用的水泥攪拌施工工藝。
2.2排水砂墊層技術(shù)
在軟土路基中,最為常見的路基狀況就是土層非常薄、含水量非常大,針對此種情況,應(yīng)使用排水砂墊層技術(shù)。排水砂墊層技術(shù)是指在軟土路基上鋪一層砂墊層。砂墊層可以使軟土固結(jié),并且與排水層的作用較為類似,除此之外,砂墊層還可以作為地下排水層,降低填土內(nèi)的水位。顯而易見,排水砂墊層技術(shù)可以有效解決軟土路基土層非常薄、含水量非常大這兩大常見問題。
2.3軟土路基施工的機(jī)械碾壓
前文已經(jīng)講到軟土路基主要有兩種土質(zhì),其中,最為常見的就是黏性土。對于黏性土,必須進(jìn)行路面壓實,在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的現(xiàn)代,則可以使用機(jī)械碾壓進(jìn)行路面壓實。由于軟土路基較為復(fù)雜的特性,軟土路基的軟土分布一般都比較分散,表層土的厚度也有很大的差別,導(dǎo)致公路施工的難度變得更大,而使用碾壓機(jī)對軟土路基進(jìn)行碾壓就可以有效解決這一問題,從而保證路面的平整。
2.4高壓噴射注漿施工技術(shù)
高壓噴射注漿施工技術(shù)也就是壓密注漿技術(shù)。高壓噴射注漿技術(shù)源自日本,隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,我國與外國的經(jīng)濟(jì)往來也越來越頻繁,高壓噴射注漿技術(shù)也在上世紀(jì)七十年代傳入我國,并在我國得到了改進(jìn)與發(fā)展。高壓噴射注漿技術(shù)是指通過高壓噴射出水泥漿液,借助高壓噴射形成的巨大沖力進(jìn)行混凝土攪拌,并最終形成混凝土圓柱。高壓噴射注漿施工技術(shù)可以對軟土路基進(jìn)行有效的加固,還可以防止路面出現(xiàn)滲漏問題,從而提高軟土路基的土層密度,加強(qiáng)路基的承載能力,保障公路的路面質(zhì)量。
2.5回填土軟土路基施工技術(shù)
回填土軟土路基施工技術(shù)是對軟土路基進(jìn)行系統(tǒng)施工的技術(shù)。回填土軟土路基施工技術(shù)主要包括四個步驟:第一步,挖除軟土路基的軟土部分,施工人員按照設(shè)計要求將軟土部分挖除,然后再進(jìn)行分層回填;第二步,使用裝載機(jī)平整路面,在路面平整之后,再使用壓路機(jī)進(jìn)行壓震,并反復(fù)進(jìn)行八次;第三步,使用回填土進(jìn)行回填,回填土主要為粗砂與碎石;第四步,定期進(jìn)行軟土路基沉降觀測,觀測人員應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)儀器進(jìn)行定期觀測,并依照觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行路面維護(hù)。
2.6擠實砂樁技術(shù)
前文已經(jīng)談到對于軟土路基中的砂性土應(yīng)采用擠實砂樁技術(shù)進(jìn)行施工。擠實砂樁技術(shù)是指采用振動或沖擊的方式,強(qiáng)行將回填土填入軟土路基之中的施工技術(shù)。擠實砂樁技術(shù)可以使原本松軟的砂性土變得較為牢固,并使砂性土能夠與周圍的土層較好地融合到一起,加強(qiáng)整個土層的牢固性。
3總結(jié)
公路分布范圍廣泛,為帶狀結(jié)構(gòu)體、承受著動靜兩種荷載作用,其使用性能以及安全性能與社會生產(chǎn)生活密切關(guān)聯(lián),對地基有較高的要求。公路由于線性等技術(shù)要求,不可避免地要經(jīng)過軟土地質(zhì)地區(qū),對軟基處理不當(dāng),路基容易產(chǎn)生剪切變形,引起沉降過大,導(dǎo)致路堤失穩(wěn),路面開裂;橋臺與路基沉降不同步,產(chǎn)生錯臺引起橋頭跳車;路的中心沉降過大,引發(fā)涵管彎曲、路基路面橫坡變小等問題。因此,從高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的使用要求出發(fā),合理、可行地處理好軟土地基,已成為公路建設(shè)必不可少的一個環(huán)節(jié)。
2軟土地基處治方法
軟土地基的處理方法較多,從不同角度出發(fā),可以有不同的歸納和分類,本文從加固機(jī)理、施工工藝、所用材料方面將目前公路工程中常采用的一些軟土地基處理方法分類如下。
2.1置換法
該法也稱做換填法,首先挖除基礎(chǔ)下部一定范圍內(nèi)的軟弱土層,然后分層換填強(qiáng)度和模量相對較高的灰土、碎石、砂等材料,并充分壓實至設(shè)計要求的密度,最終形成一個較好的持力結(jié)構(gòu)層,從而達(dá)到提高承載力和減少路基變形的目的。換填法處理處理深度通??刂圃?m以內(nèi),但也不應(yīng)小于0.5m,因為墊層太薄,則換土墊層的作用也不顯著。
2.2排水固結(jié)法
排水固結(jié)法又稱預(yù)壓法,是對原始地基,或者在地基中設(shè)置有袋裝砂井或塑料排水帶等排水體,后利用建筑物本身重量或其他豎向荷載作用加壓,排出土體孔隙水,逐漸固結(jié),地基發(fā)生沉降,強(qiáng)度逐步提高的方法。對于排水固結(jié)法,土體的密度與預(yù)壓荷載的大小以及時間緊密相關(guān)。若不考慮預(yù)壓周期,土體密度只決定于預(yù)壓荷載的大小。
2.2.1真空預(yù)壓法
該方法是以大氣壓力做為預(yù)壓荷載,在擬處理場地表面鋪設(shè)厚度均勻的砂墊層,上覆一層不透氣的密封薄膜,通過真空抽氣裝置,在密封膜內(nèi)產(chǎn)生一定真空度,在內(nèi)外壓力差作用下,土體產(chǎn)生負(fù)的空隙水壓力,從而達(dá)到土體固結(jié)。
2.2.2堆載預(yù)壓方法
堆載預(yù)壓是使用砂石、素土或者其它重物為荷載,對地基加載,排出土體孔隙水,達(dá)到土體固結(jié)的目的。加固后的地基承載力取決于上部堆積荷載的大小。真空預(yù)壓與堆載預(yù)壓的加固原理不同,前者通常將荷載一次加到最大值,而土體卻不產(chǎn)生增量剪應(yīng)力,故不需考慮地基產(chǎn)生剪切破壞。后者必須考慮加載時增量剪應(yīng)力對土體的影響,控制加載速率,采用分級加載。
2.2.3深層密實法
深層密實是指采用爆破、夯擊、擠壓和振動等方法,對松軟地基土進(jìn)行振密和擠密。(1)強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法顧名可理解為動力壓實法或者動力固結(jié)法,通常以幾十噸的重錘,從6—40m落距的高處自由落下,將土體夯擊密實。該法適用于處理砂土、低飽和度粉土、碎石土、雜填土、濕陷性黃土等土質(zhì)地基,能夠改善砂土抗振動液化的能力、提高地基的強(qiáng)度、降低土體壓縮性、消除土的濕陷性。(2)復(fù)合地基法。復(fù)合地基法是在天然地基中設(shè)置一定數(shù)量的樁體(增強(qiáng)結(jié)構(gòu)體),樁和土體共同承擔(dān)荷載,并使地基具有置換法和密實法后形成的效應(yīng)。通常復(fù)合地基的面積置換率一般為3%—25%,其中碎石樁的面積置換率可以達(dá)到40%。公路工程中常采用的狀體有碎石樁、石灰樁、土樁、水泥攪拌樁、其他剛性樁(PHC管樁、CFG樁、PCC管樁、素混凝土樁等)等。高速公路工程中,深度20m以內(nèi)的軟土處理,水泥土攪拌樁復(fù)合地基得到了大量應(yīng)用;深度超過20m的深厚軟土地基處理多采用剛性樁進(jìn)行處理。
2.2.4加筋法
加筋法常見主要有兩種:一是土工織物法,二是加筋土法。其中土工織物法已經(jīng)成功應(yīng)用于我國的公路工程中,并已廣泛用于軟基處理、邊坡穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)支護(hù)、道路翻漿防治、路基路面綜合排水及瀝青路面裂縫處理等諸多方面,成功地解決了大量的工程實際問題。
2.2.5膠結(jié)法
膠結(jié)法是將水泥、水泥砂漿、石灰或其他具有充填性、膠結(jié)性特點的材料,滲入或者注入到各種介質(zhì)之間的裂縫和孔隙之中,形成加固體,提高地基的強(qiáng)度與抗?jié)B性。膠結(jié)法主要包括注漿法、高壓噴射注漿法、水泥土攪拌法。
2.2.6其他方法
軟土地基處理還可使用拋石擠淤法、反壓護(hù)道法、凍結(jié)法、燒結(jié)法等方法。
3公路軟土地基處理方法選用
不同軟土地基處理方法均有各自的適用范圍與條件,公路工程中,應(yīng)根據(jù)公路等級、技術(shù)要求、建設(shè)周期、經(jīng)濟(jì)分析綜合考慮來選擇合理的處理方案。根據(jù)工程經(jīng)驗,總結(jié)了如下不同軟基處理方法的適用范圍。
4結(jié)語
通過以上對道路橋梁工程中軟土地基的特性的分析,我們可以看出:在道路橋梁施工建設(shè)過程中一定要采取科學(xué)、合理的施工技術(shù)來避免軟土地基對于道路橋梁的危害。從而避免的地基的沉降,提高地基的穩(wěn)定性。第一,道路橋梁工程中的表層排水法。在道路橋梁施工過程中,由于軟土地基中軟土的含水量較高,可以通過排水法來降低軟土地基的含水量,提高地基的破壞極限,提高軟土地基的滲透能力,充分發(fā)揮地基材料的作用,提高整個道路橋梁地基的穩(wěn)固性。使得地基具有可機(jī)械作業(yè)的能力。一般來說,這種施工技術(shù)比較適于含水較高、土質(zhì)較好的軟土層。具體的施工方法為:在道路橋梁施工準(zhǔn)備過程中,在施工前在土層表面挖好長度、深度、尺度適度的排水溝,并將地基內(nèi)的表水導(dǎo)出。第二,道路橋梁工程中的添加混合劑法。在道路橋施工過程中,若軟土層的軟土為粘性土質(zhì)時,可以在粘度達(dá)到一定程度時,使用具有增大粘度的混合劑,從而增大軟土表層的密度,從而增強(qiáng)整個軟土結(jié)構(gòu)的抗壓縮力,增加軟土地基的強(qiáng)度。具體的施工方法:在道路橋梁施工前,對軟土地基的土質(zhì)進(jìn)行檢測,當(dāng)土質(zhì)達(dá)到運用添加混合劑法時,加入一定量的混合劑,增加土層的粘度,提高軟土結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。在添加混合劑的同時可加入石灰及適量的水泥。第三,道路橋梁工程中的排水固結(jié)法。在道路橋梁建設(shè)過程中,可以再施工前對施工部分的地基進(jìn)行預(yù)加載荷的碾壓。在進(jìn)行碾壓時,可以排除部分軟土層中的水分,還可以進(jìn)一步增加軟土地基的密度及強(qiáng)度。排水固結(jié)法則是在這時通過軟土地基自身的固結(jié)屬性而進(jìn)行排水的方法。在經(jīng)過碾壓之后,軟土地基中的軟土?xí)探Y(jié)在一起,這樣就增加了軟土地基的強(qiáng)度。為了進(jìn)一步提高軟土地基的固結(jié)率,可以在軟土地基中設(shè)立排水柱,增加整個橋梁施工地基的抗剪度。對于較深層次的排水固結(jié)施工來說,可以高效地完成作業(yè),大大提高整個道路橋梁施工軟土地基的承載能力。具體的施工方法:排水固結(jié)法往往與填土法、加載法一起使用。第四,道路橋梁工程中的加載法。為了有效地避免道路橋梁施工后發(fā)生沉降,可以對軟土地基進(jìn)行加載法施工。實現(xiàn)在道路橋梁施工的軟土地基上增加載荷,提前使得地基沉降。這樣的加載會與道路橋梁建成后的載荷不同,但是可以預(yù)先完成部分軟土地基的沉降。所以,在道路橋梁施工的過程中,可以采用一定的方法避免地基的沉降。第五,道路橋梁工程中擠密法。在道路橋梁工程中,可以采用擠密法對軟土地基進(jìn)行施工,增加軟土的密度和強(qiáng)度。一般來說,擠密法主要適用于厚度較大的軟土地基以及濕度較大的黃土。在運用擠密法時可以就地取材,原地處理。施工方法:在施工過程中在形成的樁孔過程中進(jìn)行側(cè)向擠壓,增大整個土層的密度。并在樁孔中,利用素土與灰土分層進(jìn)行填裝。第六,道路橋梁工程中的加固技術(shù)。在道路橋梁工程建設(shè)過程中,通過加固技術(shù)可以提高道路橋梁整體的穩(wěn)定性。我們可以在地基表面進(jìn)行排水、擠壓、墊層,退需要加固的軟土地基進(jìn)行加固,采用先進(jìn)的加固技術(shù)提高軟土地基的穩(wěn)固性。
2軟土地基施工技術(shù)運用的注意事項
第一,在道路橋梁工程施工過程中,對于軟土地基施工要注意橋梁的等級要求。不同等級的橋梁對于工程的施工有不同的要求。這也決定了軟土地基加固與處理的不同要求。對于等級要求高的道路橋梁應(yīng)該采取力度較大的工藝技術(shù)來處理軟土地基,避免沉降以及地面裂縫的產(chǎn)生。而對于等級要求比較低的橋梁,可以預(yù)先鋪設(shè)路面,等軟土土層沉降之后再進(jìn)行橋梁鋪設(shè)。第二,道路橋梁工程的施工環(huán)境對于軟土地基的施工也有一定的影響。不同的施工環(huán)境,具有不同土質(zhì)的軟土層,所以應(yīng)該具體分析軟土的土質(zhì),然后采取一定的施工技術(shù)進(jìn)行處理。例如,對于一般粘性的軟土土層可以采取實壓的辦法進(jìn)行處理。對于砂性土壤的軟土則可以采用擠密法來處理。對于土層較深的軟土地基可以再表層對軟土進(jìn)行處理之后,再配合其他方案進(jìn)一步加固軟土層。對于土層較淺的軟土地基的可以先進(jìn)行表層處理之后,再進(jìn)行表層挖掘與回填。若軟土地基的圖紙滲透性較差則需要長時間的排水之后,才能進(jìn)行其他方式的處理,提高地基的穩(wěn)定性。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞:道路橋梁地基處理
一、前言
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(shè)計、施工等單位全力以赴,協(xié)同作戰(zhàn),經(jīng)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(jī)構(gòu),組織機(jī)關(guān)。交通部下屬科研院、所有之,為了承擔(dān)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(shè)計、科研與施工為一體專門服務(wù)于軟基,也兼作其它特殊性巖土處治工程而紛紛出現(xiàn)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(lián)合配套公司,給軟基處理帶來新的生機(jī)。
(二)勘察設(shè)計部門利用他們勘察單位的優(yōu)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(jìn)行原狀土和擾動土的物理、力學(xué)、水理試驗項目,為設(shè)計提供了可靠的地質(zhì)資料和各種必需的土工試驗數(shù)據(jù),大大提高設(shè)計成果的可靠度。在設(shè)計方法方面更有大的突破,過去對軟土的沉降、穩(wěn)定計算,多用手算,現(xiàn)在采用計算輔助設(shè)計,不僅加快了設(shè)計進(jìn)度,而且便于優(yōu)化設(shè)計,且能迅速提供設(shè)計成果,也元形中減輕了設(shè)計人員的勞動強(qiáng)度。
(三)施工部門由于目前軟土部門趨向?qū)I(yè)化。公路部門有,航務(wù)、鐵道、市政、水電……等部門也有。它們擁有專門的施工機(jī)械,可使用多種材料進(jìn)行軟基處理施工,并能埋置檢測觀察儀具體進(jìn)行監(jiān)測,從而也保證了施工質(zhì)量和施工安全。
(四)其他部門在學(xué)術(shù)活動方面,不少學(xué)會或有關(guān)情報單位,不時地舉行軟土地基經(jīng)驗次序或?qū)n}研究會,以提高科技人員素質(zhì)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(chǎn)單位之所急,最近正組織幾個單位,經(jīng)過三年努力,編制出交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路軟土地基路堤設(shè)計施工技術(shù)規(guī)范》,它的即將頒布與出版,將使我國公路軟基無論在設(shè)計方面或施工方面,出現(xiàn)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(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)也簡單的方法。但我國公路基本建設(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(xiàn)。
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(chǔ)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(jìn)行優(yōu)選。
(二)勘察、設(shè)計和施工
1.軟土地區(qū)的地質(zhì)情況首先要弄清楚,工程地質(zhì)條件復(fù)雜,還應(yīng)進(jìn)行工程地質(zhì)分區(qū),以便按分區(qū)不同在區(qū)別地予以處理。在勘察設(shè)計時如地質(zhì)工作做的不夠深,在施工時一旦發(fā)現(xiàn),可作些補充勘察及勘探工作,對地質(zhì)情況作進(jìn)一步了解。
2.設(shè)計方案要經(jīng)濟(jì)又要合理切合當(dāng)?shù)貙嶋H情況。
3.所用材料數(shù)量要夠、質(zhì)量要保證;施工機(jī)械數(shù)量、規(guī)格、性能均要滿足要求。
4.施工時要嚴(yán)格遵守施工技術(shù)規(guī)范和操作規(guī)程辦事,以保證良好的質(zhì)量,軟土地段特別要注意控制填土速率,避免和產(chǎn)生路堤滑移或發(fā)生其它意外事情。
5.監(jiān)理工作要跟上,觀測儀具事先要埋置好,及時進(jìn)行監(jiān)理和記錄。以保證施工的質(zhì)量和安全。
如能樹立質(zhì)量第一的思想,嚴(yán)格將上述幾項工作做好,應(yīng)該說軟土路基施工,可以達(dá)到安全、優(yōu)質(zhì)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(jié),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(jié)合,雖然這些方法是一般的,但卻是有效的經(jīng)濟(jì)的。
為了加快固結(jié)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(zhì)路堤:我國輕質(zhì)路堤采用的材料一般是粉煤灰,國外也有用大塊型硬質(zhì)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(zhì)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(qiáng)度,同時它作為填料還有節(jié)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(dá)到優(yōu)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(yōu)質(zhì)材料及拋石排淤等處理淺層軟土。有的為深層還設(shè)有反壓護(hù)道。
三、橋涵通道處的處理
在軟土地區(qū)的橋梁,由于基礎(chǔ)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(xiàn)臺階在車輛通道處多出現(xiàn)縱坡突變,在車速過快時出現(xiàn)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(chǔ);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(gòu)造物處采用超載預(yù)壓,橋頭兩側(cè)引道80~100m范圍也宜如此,以加速固結(jié),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(qū),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(shè)計路段,改用了高架橋方案。
4.橋臺處路堤處理:為了加快地基固結(jié),提高地基承載力,減輕路堤與橋臺間沉降差,在橋臺處的一定距離內(nèi)采用砂樁,粉噴樁、旋噴樁等加固地基。