軟土地基范文
時間:2023-04-02 05:02:04
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篇1
軟土地基由于其強度低,壓縮性大,滲透性小,故座于該基礎上的建筑物變形特征表現為建筑物沉降量大,沉降延續時間長。而過大的沉降往往造成室內地坪高度低于室外地坪標高,使雨水倒灌,管道斷裂。更為嚴重的是基礎的不均勻沉降,引起建筑物地上主體的墻體開裂甚至破壞。因此必須對軟土地基進行處理。以下從現場處理,建筑結構設計及施工三方面闡述針對軟土地基所應采取的處理措施:
一、地基現場處理措施:
地基處理的目的是提高地基承載力,降低其壓縮性,確保基礎穩定,減少基礎的不均勻沉降。主要方法有:置換法,夯實法,深層擠密法。
1.置換法:主要作用是提高地基的承載力。其方法是將基底下一定范圍內的軟弱土挖去,換填砂、碎石和素土等散體料,并分層夯實成低壓縮性的地基持力層。由于地基中剪切破壞是從基礎底面開始的,并隨著應力的增大逐漸向縱深發展,因此上層強度的增大在一定條件下就可避免地基的破壞。同時在軟弱土上面覆蓋有較好的土層時,對軟弱土的側向膨脹起一定控制作用,也間接有利于提高強度及減小沉降。同時若用砂等透水性大的材料作墊層,軟土中的水分可以部分地通過它排出去,從而加速了軟土的固結,加快了地基強度提高。不同材料的墊層其應力分布情況是有差別,通過觀測,發現不同材料墊層上建筑物的沉降特點并無不同,所以各種材料可近似地按沙墊層的計算方法進行。在施工中對砂石墊層的粗砂和碎石的要求是:不得含有云母、粒土塊、泥炭、腐植質、草根和垃圾等,含量不得超過百分之五。此外含石灰質的沙石不可使用。
2.深層擠密法:深層擠密法即先往土中打入樁管成孔,然后在孔內填入礫石、砂、石灰,灰土等搗實而成。此法適用于含砂粒、瓦屑的雜填土及含砂量較多的松散土地基,對粘性大的飽和軟土地基,由于滲透性小,在加固過程中不能排出很多水分,故擠密效果不大。各種材料中以砂柱使用較為普遍。有時用砂與粒徑30至40毫米的塊石灰組成灰砂柱,由于石灰在粉化過程中要吸收本身重量1.2~1.3倍的水,體積擴大1.1~1.2倍,這樣前者降低土的含水量,提高土的硬度,后者擠密土壤,兩者都起著提高承載力的作用。用石灰樁加固有以下幾個特點:(1)適用于滲透系數小的軟弱粘土,淤泥質地基的加固工程。(2)地基加固完畢即可產生加固效果,加固工期較短。(3)不需要上部預壓荷載,以生石灰樁水平方向的擠實作用來代替地面預壓荷載的作用。采用本法時尚需注意,在遇地下水流處,有時會妨礙生石灰樁的硬化。另外生石灰一經雨水接觸就要產生高溫分解。
3.夯實法:夯實法是將重錘起重到一定高度,然后自由下落,重復夯打,以加固地基,使強度提高,壓縮性減小。此法一般適用于無粘性土,雜填土和半飽和土。其影響深度為1.1~1.2米。經處理后的雜填土的容許承載力可達10~15噸/平方米。采用重錘夯實要特別注意土的含水量,只有在土的最優含水量條件下,才能得到好的效果,不然會出現“橡皮土”等不良現象。以往錘重在1.3噸至3噸左右,落距僅幾米。近年來發展到用幾十噸重的大錘,落距增大至幾十米處自由下落,一般稱為強夯,從機理上看,它與重錘夯實不一樣,強夯以它很大的沖擊波使土中孔隙壓縮,局部液化,以致使夯實點周圍產生裂隙形成排水通道,有利孔隙水排出,從而加快土的固結。經強夯加固后地基承載力可提高三~四倍,壓縮性可降低200%至1,000%,其影響深度在10米以上。
二,建筑結構設計中采用的措施:
1.建筑的體現選擇:要求建筑物平面簡單,體型均勻。平面復雜的建筑物,容易產生不均勻沉降。加之這部分整體性差異發生扭曲,故常產生裂縫,因此若由于種種原因不得不采取這類平面時處理要特別小心。在高差方面,據調查,粘土地基上緊接高差超過一層的混合結構房屋,低者常出現裂縫,因此一般認為當地基軟弱時,建筑物緊接高差以不超過一層為宜。
2.增強結構整體剛度:建筑物常因功能的需要,使本身具有一定的剛度,一般工業及民用建筑剛度比較大的有兩種,一種為絕對剛性,如鋼筋混凝土筒倉,煙囪等;另一種為相對剛性,如多層磚石房屋,多層鋼筋混凝土框架,它具有一定的剛度,可是它的強度較低,不能與它的剛度協調一致,其抗拉能力尤弱,因此碰到軟土地基時應適當增加其關鍵部位的抗拉強度,這樣有利于利用建筑物的剛度來調整建筑物部分不均勻沉降。此外在建筑物的相應部位可設置沉降縫以減少不均勻沉降沉降。縫設置的部位應在(1)建筑物長高比過大的適當部位,(2)平面形狀復雜建筑物的轉折部位(3)地基壓縮性有明顯不同處(4)建筑結構類型不同處(5)建筑物高度和荷載差異處。(6)分期建造房屋的交界處(7)擬設置伸縮縫處。通過以上部位設置沉降縫可大大減少由于地基土軟弱引起的不均勻沉降沉。
3.注意相連建筑物的相互影響:建筑物荷載不僅使本建筑物下的土層產生壓縮變形,在它以外一定范圍內的土層,由于受到基礎壓力擴散的影響也將產生壓縮變形,這種變形隨著距離增加值逐漸減小,由于軟土地基的壓縮性很高,當兩建筑物之間距離較近時,這類附加不均勻壓縮變形甚大,常造成鄰近建筑物的傾斜或損壞,若被影響建筑物的剛度強度較差時,危害主要表現為產生裂縫;當剛度強度較好時則表現為建筑物的傾斜。
三,建筑施工方面采取的措施:
1.保護原:地基土都具有一定的構造,實踐證明,只有保護土的原狀結構,并根據它的受力特性施加荷載,才可以得到最小的地基變形。所以要充分發揮地基潛力必須盡一切可能使地基在施工中不致受到破壞。
2.注意加荷速度:施工加荷速率對地基土變形和強度的影響是比較顯著的,如加荷過快,土中孔隙水由于軟土滲透性差不易排走有效應力不能增加,土顆粒間的摩擦力也就不能建立,抗剪強度也就不能提高,這些孔隙水猶如劑促使地基土可能產生塑性流動,這樣便增大了基礎的沉降量,甚至使基礎破壞
3.合理施工順序:當建筑物有高差或輕重時,只要有可能,應先施工重的部份,這樣便可利用施工順序的時差,讓沉降大的部份先沉降一部分,可有效地減少不均勻沉降,有時即使荷載均勻,當過長的建筑物,在使用上不留沉降縫時,也可分成幾段施工,到施工后期再接上,這對減少不均勻沉降也是有效的。
4.注意施工時可能出現的傾斜:有些建筑物前后有高差或單項斜屋面,顯然建筑物總的重心不在下層平面的型心,因此在基礎設計時需要將基礎型心與整個建筑物的重心對準。但在下層結構施工時,荷載對基礎來說將會有一定的偏心,此偏心就有可能使基礎在施工時發生傾斜,而當建成后再來糾正便較困難了,因此,遇到這類形式的建筑物,施工時需隨時進行觀察,并在填充墻的砌筑次序,原料的堆放位置都要注意這個因素,要盡可能地在施工過程中經常保持荷載重心與基礎型心的一致。
篇2
關鍵詞:軟土地基處理加固 靜動力 排水固結
Abstract: in modern engineering construction, soft soil foundation reinforcement treatment has outstanding set before us, become the project construction and technology key core and, to a great extent, control all the engineering investment amount and quality assurance. In this paper, the reinforcement of soft ground treatment new technology for the static and dynamic drainage consolidation method, and advocate for using it in the practical engineering construction.
Key words: strengthening soft soil foundation treatment for the static and dynamic drainage consolidation
中圖分類號:S276文獻標識碼:A 文章編號:
引言
在橋梁、路基和建筑物的工程建設中,不可避免的會遇到地質條件不好的軟弱地基,這種地基不能滿足結構物的要求,需要人工處理和加固,再修建基礎。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,它具有處理效果好、造價低、施工工期短的顯著優點,尤其對淤泥和淤泥質土的處理,優勢非常明顯。本文將從原理上介紹靜動力排水固結法。
靜動力排水固結法
近些年人們結合軟土的工程性質,在保留動力固結法優點的同時,著重于改進傳統的強夯法(動力固結法)和靜力排水固結法。它利用強夯法(動力固結法)的夯擊器具與排水固結法中的排水系統進行對軟黏土地基處理,該法就稱之為靜動力排水固結法。
靜動力排水固結法工期短、造價低,不但彌補了傳統單純的強夯法不適合處理飽和軟黏土地基的不足,克服了不能有效排除軟土中的超靜空隙水壓力的缺點;而且與靜力排水固結法相比大大簡化了復雜的加壓系統,縮短了工期,有效提高了地基承載力,節省工程投資。
靜動力排水固結法原理
一.靜動力排水固結法的基本思想:
其基本思想是:
通過設置水平排水體系和豎向排水體系,改善地基土的排水條件;土層在適量的靜力、變化的動力荷載及其持續的后效力(動力殘余力,即動力作用后,在軟弱土體靜態覆蓋力下仍保持的殘余力,該殘余力對促進土體的排水固結必不可少)的超載作用下,形成了孔隙水高壓力梯度,在人工排水體系及動載下產生的裂紋排水系統下。多次發生孔隙水壓力的升降,孔隙水不斷排出,孔隙體積減小,有效應力增加。土的強度就不斷增加,空隙比也不斷減小,土體預先發生部分沉降,這樣工后沉降大大降低,地基土成為超固結土,從而達到了軟地基加固的目的。
其特點是:
(1)夯擊前,保證軟土頂面有一定厚度的預壓層,處理的土層利用適量的靜力荷載、沖擊荷載及其持續的后效力作為加載系統。
(2)設置與加載系統相適應的排水系統,保證軟土層在復合力作用下產生的超靜空隙水壓力能迅速消散,使土體固結。這是軟土強度提高的一個基本條件。
(3)保證沖擊荷載作用下不對軟土結構造成破壞。軟土結構遭受破壞后,其滲透性大幅度降低,超孔隙水在停夯后很難快速排出,極有可能形成“橡皮土”導致工程失敗。
(4)該法強調通過信息化施工,進行施工質量的過程的控制、處理平面或空間內的點控制。
還需要指出的是,在一些人看來,靜動力排水固結發似乎是強夯法和靜力排水固結法的結合,但無論從加固原理還是從工藝流程來說都有很大的不同。靜動力排水固結法工程設計與施工中,堅決反對使用“強夯”。而是采用“夯擊”來代替,以免產生不良后果。
該法處理后的地基是一均勻地基,地基承載力可大大提高以滿足包括道路在內的建筑物的承載力與變形要求,有效防止地基工后沉降及不均勻沉降造成的各種危害并充分發揮地基土的自身的作用。如:①消除及減少不均勻沉降造成的附加應力及可能產生的裂紋;②防止建筑物附近地坪、道路開裂及局部下陷;③消除松軟地基對各類樁的負摩阻效應,特別是對于填土厚度、淤泥厚度變化交大的情況。
二.加固機理
靜動力排水固結法雖然在實踐中得到了廣泛應用,但目前還沒有形成一致的認識,下面從四個方面對靜動力排水固結法機理問題進行討論:
能量轉換
夯錘沖擊瞬間,沖擊荷載一般為是夯錘重量的十幾倍至幾百倍,夯擊能量一部分消耗在地表面向四周輻射傳播;。另一部分消耗在夯錘氣墊作用和土體摩擦過程中;余下部分以瞬間沖擊力形式夯坑底面往深部傳播。沖擊完后,沖擊能量以動力殘余力的形式儲存在土層中。
部分水性發生變化
強大瞬間沖擊力的剪切波作用使土體弱結合水甚至部分強結合水變成自由水,并激發超靜孔隙水壓力;夯擊完后,在土體中保持著殘余應力。隨著夯擊次數的增加,殘余應力不斷增大,影響深度與范圍增加,土骨架壓縮,由于軟黏土的滲透性低,孔隙水無法在短時間內排出。
土體排水固結
靜動力排水固結形成了有利的排水壓力條件與邊界條件,主要表現為:
①靜力荷載、沖擊荷載及其持續的后效力產生的高應力造成土體孔隙水壓力梯度大,形成了有利的壓力條件。
②土體在強大的夯擊能作用下,土中出現了很大的應力和沖擊波,致使地表面形成了豎向裂隙,并在地基土內部出現定向裂紋,形成了排水網絡,土的滲透系數增加,大大改善了土體的排水邊界條件。
③通過設置人工材料組成的有利的快速排水體系排水。
固化
當孔隙水壓力消散后,達到小于土顆粒間的橫向壓力時,地基土內部裂隙閉合,土體的有效應力增加,土體的抗剪強度提高。工后沉降降低,地基土成為超固結,從而達到了加固的目的。
結語
靜動力排水固結法自產生之后便具有了強大的生命力和廣泛的適用性,使其地基處理范圍進一步擴大。科學地運用這一方法,可以在較短時間內從根本上改善地基土的物理力學性質。然而,由于軟黏土工程性質復雜,加之這項技術應用時間并不長,對其設計及施工仍停留在經驗積累階段。相信隨著理論研究的發展和實踐經驗的積累,靜動力排水固結法必將在軟土地基處理工程中取得更好的效果。
參考文獻
篇3
關鍵字:軟土地基 地基處理 施工方法
Abstract: in the modern architectural design, the soft soil foundation treatment problems have attracted wide attention. Although the soft soil foundation with high water content, but between the hole and the hole slot, leading to poor permeability, low strength, and usually produce uneven settlement and subsidence phenomenon, based on this will be under the action of an external force, we must find out the corresponding strategy, improve the foundation deformation and stability conditions, reduce the soft soil the pore, improve the soft soil density, enabling better together between soil particles. This paper discusses several methods of soft soil foundation treatment.
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:
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[2]石振明;鹿存亮;軟土路基沉降有限元分析[A];第八屆全國工程地質大會論文集[C];2008年
篇4
三、施工現場常用處理軟土路基方法
在施工中經常碰到的情況多數不是軟土地基,因為如果有軟土地基一般情況在設計時應該根據地質資料,提出處理方法。多數情況是有局部地段地質情況和原來設計不同,出現局部地基承載力達不到設計要求,或者由于局部地段含水量過大(原有排水系統不暢,原有地基土質滲水性不好)造成地基軟彈(翻漿,彈簧土地段)。根據出現的這些情況一般常用的方法主要有:
1、換填。這是最常用的方法。這種方法最大有效處理深度3米。采用人工或機械挖除路堤下全部軟土,換填強度較高的粘性土或砂、礫、卵石、片石等滲水性材料。換填的深度要根據承載力確定。
2、拋石填筑。就是在有軟土或彈簧土以及有積水的路段填石頭,填石的高度以露出要處理的路段原有土層(或積水)高度為宜。在填石的過程中注意一定要用推土機把石塊壓實,不能出現軟彈現象。然后再填筑土方。
3、盲溝。就是在要處理的路段根據要處理的路段的長度,在橫向或縱向挖盲溝,盲溝通常用滲水性大孔隙填料或片石砌筑而成。也可以填入不同級配的石塊起到排水的功能。注意盲溝的出口要與排水溝連接,以便把路基中的水排出路基。
4、排水砂墊層。排水砂墊層是在路堤底部地面上鋪設一層砂層,作用是在軟土頂面增加一個排水面,在填土的過程中,荷載逐漸增加,促使軟土地基排水固結滲出的水就可以從砂 墊層中排走。為確保砂墊層能通暢排水,要采用滲水性良好的材料。砂墊層一般的厚度為0.6~1.0米。為了保證砂墊層的滲水作用,在砂墊層上應該填一層粘性土封住水不讓水返上路基。在路基兩側要修好排水溝,通過砂墊層滲出的水通過排水溝排出路基外,保持路基的穩定。
篇5
關鍵詞:地基處理;軟弱地基;處理方法;工程實例
1 前言
地基與建筑物的關系非常密切。地基雖不是建筑物本身的一部分,但它在建筑中占有十分重要的地位。地基問題的處理恰當與否,不僅直接影響建筑物的造價,而且直接影響建筑物的安危,即它關系到整個工程的質量、投資和進度,因此其重要性已愈來愈多地被人們所認識。
2 地基處理的目的
地基處理的目的是利用換填、夯實、擠密、排水、膠結、加筋和熱學等方法對地基土進行加固,用以改良地基土的工程特性。
(1)提高地基的抗剪強度
(2)降低地基的壓縮性
(3)改善地基的透水特性
(4)改善地基的動力特性
(5)改善特殊土的不良地質特性
地基處理的對象是軟弱地基和特殊土地基。
3 地基處理方法 地基處理方法,可以按地基處理原理、地基處理的目的、處理地基的性質、地基處理的時效、動機等不同角度進行分類。
4 某高速公路軟土地基處理設計方案
4.1 處理方法
該高速公路是河北省內陸連接港口的重要通道,對河北經濟的發展具有重要的意義。全線經詳細勘察試驗。查明了路線穿越區的特殊土(包括:鹽漬土、軟土、軟弱土)的分布規律t查明了路線穿越區的不良地質(砂土液化)的分布特點和液化等級類型。
通過勘察、土工試驗成果、標準貫人試驗經綜合分析整理井結合靜力觸探,統計顯示路線穿越區的軟土,軟弱土呈兩種類型分布。一類是連續區段分布,另一類是呈透鏡體狀的不連續區段分布。對于該軟土、軟弱土,總的指導思想是:首先分析各區段的硬殼層的厚度、地層巖性,軟土、軟弱土的厚度、特性之后,根據硬殼層,軟土,軟弱土的地層特點,進行地基沉降、穩定驗算;根據驗算結果以及《軟土地基路堤設計規范》的沉降容許值,對沉降超限區段可依次采取以下處理措施:
(1)、砂墊層+土工格棚(土工格室)+堆載預壓(超載預壓)的處理方式(主要針對一般控制段)。砂墊層+土工格柵(土工格室)+超載預壓主要針對低路基(填方小于2.5米)段。若表層出露即為軟土、軟弱土則設砂墊層(對于填方2.5米以下低路基段采用土工格室).硬殼層在1.5米以上則不設砂墊層。
(2)、砂墊層+土工格柵+豎向排水體(袋裝砂井)+堆載預壓的處理方式(主要針對一般控制段)。
(3)、土工格柵+深層水泥土攪拌樁的處理方式(主要針對樁基礎兩側及箱形基礎下部及兩側沉降主控制段及次控制段)。
(4)、強夯置換法的處理方式(主要針對非飽和狀態軟弱土段樁基礎兩側及箱形基礎下部及兩側沉降主控制段及次控制段)。
4.2 設計標準
根據全線軟土、軟弱土分布區段橋涵構造物基礎類型不同,將其劃分為以控制工后沉降為目的的3個類型控制區段。
樁基礎構造物橋臺兩側各3 O米區段作為沉降主控制段
箱型通道及涵洞兩側2 0米區段作為沉降的次控制段
其它作為一般控制段
(1)控制段的工后沉降容許值不大干10cm
(2)次控制段的工后沉降容許值不大于20cm
(3)一般控制段的工后沉降容許值不大于30cm
4.3 軟基處治方案 4.3.1 砂墊層的設計標準
對于前述各地質單元模型中砂墊層的設計標準是:砂墊層的材料為中砂及粗砂,含泥量不大干3%,砂墊層的寬度要適當大干路堤底寬,以防止在施工過程中由于施工機械的破壞影響墊層的有效作用(兩側各寬出0.5米左右);砂墊層厚度0.5米,同時,為了增加地基土的抗剪強度,提高路堤的整體穩定性,達到排水及隔離的作用,通常尚需在砂墊層中鋪設土工格柵。
4.3.2 袋裝砂井的設計標準
根據工作區軟土,軟弱土分布區段的地層結構特點,配合堆載預壓的豎向排水體以采用袋裝砂井為宜。袋裝砂井按等邊三角形布置。袋裝砂井的直徑為7 cm。砂袋材料采用透水性能良好的土工織物(聚丙烯紡織物)。砂井的井間距為1.2米,砂井的深度一般應穿透軟土、軟弱土層,有條件時,砂井底部應至透水層為宜。
4.3.3 深層水泥土攪拌樁的設計標準:
樁基礎兩側、箱形基礎下部及兩側采取深層水泥土攪拌樁的處理方法,攪拌樁按正三角形布置,樁徑0.5米,樁間距1.0-1.4米,樁間距由密到疏進行漸變,水泥摻入量為加固土體質量的1 5%;水灰比0.5。樁體2 8天無側限抗壓強度不低于1.5Mpa,90天單樁承載力不小于1 50KN。單位復合地基承載力不小于150Kpa,水泥采用4 2 5號礦渣水泥。對構造物下部處理區段應考慮基礎埋深.基礎埋深范圍內可不再噴漿攪拌。
4.3.4 強夯置換法的設計標準
根據項目區軟土、軟弱土分布及發育特點。針對這部分土體的特點我們采用強夯置換法進行處理,目的是提高地基承載力減少沉降。強夯置換材料為級配碎石,粒徑大于300mm的顆粒含量不超過30%,含泥量要求小于1 0%。為減少投資.填料可用建筑垃圾代替,要求建筑垃圾為級配良好的堅硬粗顆粒材料,粒徑大于300ram的顆粒含量不超過3 0%。含泥量要求小于1 0%,對保護環境和地下水資源不受影響。夯錘質量為5~10t,落距采用1 0米,夯錘底面為圓形,直徑2米。夯坑為等邊三角形布置,間距4米。處理后單位復合地基承載力不小于150Kpa。強夯置換墩的深度由土質條件及上部荷載決定,一般為3米,處理范圍至路基坡腳。對每一處理區段強夯施工前須進行試夯.確定夯擊能及夯擊次數,調整設計參數。對構造物下部處理區段應考慮基礎埋深.應先開挖至基礎埋置深度再施工強夯置換墩。
4.3.5 土工合成材料的作用機理
在砂墊層中間鋪設一層具有一定強度的土工合成材料,增加了地基土的抗剪強度,提高了路堤的穩定性.同時復合體具有一定的剛度。上部荷載得到有效的調整,使差異沉降減少,均勻度好。由于復合體能承受較大拉力,地基受力變小,路堤中心沉降明顯減小。由于土工合成材料與砂墊層的整體作用,不僅減少了不均勻沉降,而且還可減少地基的總沉降,適應路堤的快速填筑,而荷載的迅速增加.加快了軟土的固結作用.從而使沉降加快。減少后期沉降,形成一種良性循環。
4.3.6 預壓
路堤工程;對軟土地區的天然地基或豎向排水體地基,利用路堤填土預壓并不需要移去土體,預壓的實施.主要體現在分級加荷,每級加荷的穩定性依賴于前一級預壓后強度的提高。該情況下,軟土地基總沉降量并不減小.只是大部分的沉降在施工期完成,可有效減小工后沉降。
排水系統是一種手段,如果沒有加壓系統,孔隙中的水沒有壓力差就不會自然排出,地基也就得不到加固。反之,如果只增加固結壓力,不縮短土層的排水距離.則不能在預壓期盡快地完成設計所要求的沉降量。
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關鍵詞: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。
(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。
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。
4.橋臺處路堤處理:為了加快地基固結,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采用砂樁,粉噴樁、旋噴樁等加固地基。
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Abstract: with the development of science and technology and the continuous improvement of people's living standard, people on the quality of the housing construction project requirements are constantly strengthening, and soft soil foundation treatment is construction engineering encountered in the construction of the difficulties, and also one of design and construction unit to focus on a link. If not strictly according to the regulation and the operating rules construction or construction method for the poor, can make the engineering quality have been affected, in this paper, the housing project of the soft soil foundation features are analyzed, and put forward the corresponding some soft soil foundation treatment measures to try to reduce and eliminate weak foundation building the adverse effect of the design.
Keywords: housing construction, soft soil foundation, the treatment method
中圖分類號:TU47 文獻標識碼:A文章編號
我國建筑越來越多,規模越來越大,不少房屋建筑對地基工程的沉降程度和強度標準有了更高、更嚴的要求,尤其是軟土地基,軟土地基處理是建筑工程施工中遇到的難點之一,也是勘察設計及施工單位重點解決的一個環節, 如果不按照嚴格的施工要求進行操作,或者施工工藝失誤,就會使房屋建筑工程質量受到嚴重影響,還有可能影響到住戶的生命安全。因此,合理有效的處理軟土地基己成為工程建設中的一個關鍵問題,要引起我們的高度重視。
一、軟土地基的含義及特點
(1)軟土的定義一般而言,軟土主要指承載力低、壓縮性高、天然含水量大的一種軟塑到流塑狀態的飽和粘土,軟土通常分布在內陸、沿海、平原以及山區的湖泊周邊等地區。不同地域軟土的成因、結構和形態雖然各不相同,但都具有基本相同的物理力學特征。
(2)軟土地基的特點軟土地基指以軟土為主,與粉砂、泥炭等一些其他土層交錯沉積組成的地基。軟土地基的主要特點是孔隙比大、壓縮系數高、低透水性、承載力低、強度低,并具有蠕變性、不均勻性、沉降速度快、觸變性、具有成層性等特殊的工程地質性質。
首先,從軟土地基的特性來看,它對建筑物的修建是十分不利的。軟土地基的強度低,承載力特征值的經驗值fak一般為50kPa~80kPa,無法承受大規模建筑物的荷載,否則就可能出現地基的局部破壞甚至整體滑動的危險。
另外,軟土地基的強度增長比較慢,加上長期處在軟弱階段,進一步景象其加固效果。同時,軟土地基的靈敏度高,在地基施工過程中產生的振動、擠壓和攪拌,都有可能引起地基的破損,降低軟土的強度。
二、軟土地基的危害及處理原則
結合工程實踐和軟土地基的性質可得,軟土地基破壞形式主要表現在:(1)地基承載力不足及穩定性破壞,當軟土地基的強度小于上部結構的自重及外荷載時,地基就會產生局部或整體剪切破壞。(2)在動荷載作用下容易產生砂土液化或震陷變形,砂土液化時飽和松砂的孔隙水壓力增大,有效應力下降,當有效應力為零時,砂土就像液體一樣,完全喪失承載能力。(3)軟土地基滲漏量過大,流砂和管涌是基坑和人工挖孔樁成孔施工過程中經常會出現的問題。(4)地基不均勻沉降破壞,軟土地基在荷載作用下產生過大的變形,導致不均勻沉降,引起建筑設計物發生破壞。
因此,對于在軟土地基上開展的施工我們一般采用如下原則確保工程質量,首先,對于新建工程,原則上首先應考慮利用天然地基,對于淤泥和淤泥質土利用其上覆較好土層作為地基持力層,當上覆土層較薄,應注意避免施工時對淤泥和淤泥質土的擾動;對于沖填、雜填建筑垃圾和性能穩定的工業廢科,當均勻性和密實度較好時,均可利用作為地基。若地基軟弱不能滿足要求,則需進行處理,根據工程情況及地基土質條件或組成的不同,消除或減少土的沉陷性或脹縮性引起的地基變形,避免建筑物玻壞或影響其正常使用。
三、住宅房屋施工軟土地基的處理措施
針對軟土地基首先要弄清楚軟土地區的地質情況,如工程地質條件復雜。對設計方案進行充分論證,使之經濟、合理,且結合當地實際情況,不能為了提高工后沉降控制指標而使投資過分增大。
換土墊層法
換土墊層法是用強度較高、壓縮性較小的材料,如碎石、素土、灰土、高爐干渣、粉煤灰等材料置換地基中的軟弱或特殊土層,分層壓實后作為基底墊層、從而達到處理目的,它常用于處理軟弱地基,也可用于處理濕陷黃土地基和膨脹土地基。從經濟合理考慮、換土墊層法一般適用于處理淺層地基(深度通常不超過3m)。
(2)擠壓密實法
擠密密實法是借助于機械、夯錘或爆破產生的夯壓或振沖使土的孔隙比減小,或在地基內打砂樁、碎石樁、土樁或灰土樁,擠密樁間土體而達到處理目的的。其中主要有重錘夯實法、強夯法、振沖法以及砂石樁、土樁或灰土樁擠密法等,可用于處理無粘件土、雜填土、非飽和粘性土及濕陷性黃土等地基。對軟土厚度大于3m且分布面積廣的中厚軟土的加固處理,可以采用爆破、夯擊、擠壓和振動等手段來減小地基土體孔隙比,提高地基承載力。
(3)加筋法
在填土、高填土及砂土等軟弱土地基處理中,可以采用加筋法。采用強度較高、變形較小、老化慢的土工合成材料,如土工積物、塑料格柵等,其受力時伸長率個大于4%一5%,抗腐蝕耐久性好,埋設在土層中。軟土地基通過加筋,形成類似鋼筋混凝土結構,使得本只能承受壓應力的軟土能夠承受抗拉力而不斷裂,提高其剛度和改善地基土的應力狀態和變形性質。
(4)排水固結加固技術
處理各類淤泥、淤泥質粘土及沖填土等飽和粘性土地基,排水固結法是常用的手段,排水固結法的基本原理是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消散,土的有效應力增加,地基抗剪強度相應增加,并使沉降提前完成或提高沉降速率。
(5)深層水泥攪拌樁技術
深層水泥攪拌樁以水泥來充當固化劑的主劑,利用深層攪拌機械把軟土與固化劑在地基深部進行強制拌和,從而提高房屋建筑工程的軟土地基強度,使軟土硬結。在房屋建筑工程的施工過程中,采用深層水泥攪拌樁對軟土地基進行處理,首先要進行試樁,這樣能夠找到最佳的攪拌次數,同時還能確定出泵送時間、攪拌機的提升速度、泵送壓力、水泥漿的配合比、復攪深度以及下鉆速度等參數。試樁在每個標段中必須要超過5根,而且在試樁成功之后水泥攪拌樁才可以正式施工。深層水泥攪拌樁在處理淤泥質土、淤泥、粉土和泥炭土效果明顯,是一種軟土地基處理的有效方法。
總結當前,房屋建筑工程的軟土地基處理措施已經日趨成熟,但是還存在著許多問題。同時呢軟土地基處理也是一個非常復雜的課題,要想使房屋建筑工程的質量得到有效保障,就要求我們要在大量的工作實踐中積極探索,不斷總結施工經驗,從而實現快速、經濟、安全地新建房屋建筑設計的目的。參考文獻:
(1)朱建軍.淺談軟土地基處理常用方法.山西建筑.2008年9月
(2)張立恩。軟土地基處理技術在房屋建筑工程中的應用[J]。科技創新導報,2010,(6).
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關鍵詞:軟土地基;換填;復合地基
1 換填法
1.1 置換填土
路堤填筑高度較小時,一般采用置換填土法進行軟土地基的處理。若軟土層的厚度超過3m,通常只挖除一部分軟土后,換填強度和穩定性均較好的材料。換填時首先將泥炭、軟土全部或部分挖除,并采用滲水性、穩定性好的材料(必要時添加適量水泥或石灰)進行分層填筑。
1.2 拋石擠淤法
長年積水的低洼地段,當排水困難時,淤泥一般呈流動狀態,厚度為3~4m,表層無明顯硬殼,石料容易采集的地段,并可將石塊沉到淤泥底部的條件下可采用拋石擠淤方法。擠淤施工用料采用不易風化的、穩定性好的石料,石塊大小由泥炭的稠度來確定。對于易流動的泥炭或淤泥,石塊中80%以上宜超過30cm粒徑,含泥量減少到最低。
1.3 土工織物加固地基
以土工織物作為補強材料加固地基,利用其加筋、補強、應力擴散及排水等綜合作用來提高地基承載力并調整地基變形,常與沙墊層同時使用。在軟基上隔墊土工織物可使荷載均勻分布;在高填路堤,可適當分層墊隔。
2 排水固結法
2.1 袋裝沙井
袋裝沙井是將質量符合要求的沙先裝入透水性好的編織袋內,然后采用沉入或打入設備將裝好的沙袋沉入軟土地基內。袋裝沙井既有大直徑沙井的作用,又可以保證沙井的連續性,避免縮徑現象。此外,由于袋裝沙井的孔徑較小、沙材料消耗少、工程費用低,施工速度明顯加快,是軟弱地基施工最好的方法。
當泥沼或軟土層厚度大于5m,且路堤填筑高度的土體自重遠超過天然地基承載力或地基土體水平位移較大時,袋裝沙井具有明顯的優勢,是軟土地基最合適的處理方法。
2.2 沙井
首先在軟土地基上鉆成孔眼,灌上粗、中沙,利用粗、中沙的荷載作用加速軟土中水的排出,此法為沙井處理法。固結占很大比例的土和高塑性黏性土則不宜采用,其余軟土均適合采用沙井法。
2.3 沙墊層
在軟土層頂面鋪設排水沙層,以增加排水面,使軟土地基在填土荷載作用下加速排水固結,提高其強度,滿足穩定性的要求。排水沙層對于基底應力的分布和沉降量的大小無顯著的影響,但可加速沉降的發展,縮短固結過程。
當在沙墊層上填筑路基時,路堤填筑速度應合理安排,使加荷的速率與地基承載力增加(排水固結)的速率相適應,以保證地基在路堤填筑過程中不發生破壞。通常可以利用埋設在路堤中線的地面沉降板以及布置在路堤坡腳處的位移邊樁進行施工觀測,隨時掌握地基在路堤填筑過程中的變形情況和發展趨勢,借以判斷地基是否穩定。
2.4 塑料排水板
塑料排水板是在紙板排水的基礎上發展而來的,它的特點是:單孔過水斷面大,排水暢通,質量輕,強度高,耐久性好。一般在泥炭飽和淤泥地段或土基松軟、地下水位較高的情況下采用此方法。
3 輕型填方施工法
軟土地段路堤的沉降和穩定性取決于路堤填料的重量,利用輕質填料可以增加路堤的穩定性和減少路堤的沉降量。輕型填方施工法是利用大型泡沫苯乙烯塊(eps)修筑輕型填方路堤。eps塊由于質量輕,運輸方便快捷,非常容易施工。
填方或橋臺、背的填料使用輕型材料最為合適,可以明顯減少地基變形和下沉,防止出現與構筑物連接處的錯臺,還可減少對周圍地基的橫向影響。
為了減少路堤變形,增加路堤的整體穩定性,防止油類滲入破壞eps的穩定性,作為路床的一部分,可在eps上直接現澆鋼筋混凝土板做保護層,然后在其上完成路面結構層施工。由于eps的抗壓強度較低,施工使用傳統的軋實設備時必須謹慎作業,以防損傷該輕型材料。
4 復合地基處理法
4.1 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就地攪拌形成水泥土樁加固地基的方法。
深層攪拌法形成的復合地基具有以下特點:
(1)樁體越長,間距越小,處理效果越好。
(2)攪拌法處理過的軟基固結緩慢,軟土的固結度小。
(3)大部分應力集中于樁體,部分應力通過樁體傳遞到復合地基下面的土中,增加了復合地基以下土層的沉降,因此,粉噴法一定要穿透軟土層,否則使軟基沉降量增加,固結速率減慢,起不到加固軟基的效果。
(4)復合路基的側向變形小,填土后兩個月內側向位移趨于穩定。
該施工法不僅可以提高構筑物的穩定性和減少沉降,還可用于特殊地基條
件和有各種制約條件的軟土地基。
4.2 碎石樁法
碎石樁法是利用一個產生水平方向振動的管狀設備,以高壓水流邊振邊沖在軟弱黏性地基中成孔,在孔內分批填入碎石(或礦渣等松散粗顆粒材料)加以振密制樁,形成的豎向增強體與周圍黏性土形成復合地基。此方法與排水固結法相比,加固期短,可以采用快速連續加載方法施工路堤,對縮短工期十分有利。在軟弱土層較深、工期要求緊時,采用碎石樁處理軟基為好。
(1)選料要求:選用未風化的干凈碎石、礫石、碎磚、礦渣等,級配粒徑≤5cm,以免振沖器磨耗過大或卡孔。
(2)碎石樁的工藝流程:整平原地面、機具定位、樁管沉入、加料壓密、拔管、機具移位。
樁的施工次序一般是一邊推向另一邊或由里向外進行,方便擠走部分軟土。對抗剪強度低的黏性土地基,為減少對原狀土的擾動,施工最好采用間隔跳打的方式。
5 反壓護道法
反壓護道法是在路堤兩側,用透水性、穩定性均較好的沙性材料,填筑一定寬度、高度的護道,以平衡使路堤下的淤泥或泥炭向兩側隆起的張力,從而保證路基的整體穩定性。
采用反壓護道加固地基,只需常用的機具設備,施工簡單,但占地多,用土量大,后期沉降變形量大,養護任務重。
反壓護道法一般適用于路堤高度不超過其極限高度的兩倍,非耕作區和取土方便、運距較近的地區。
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[關鍵詞]軟土地基;換填;復合地基
1 換填法
1.1 置換填土
路堤填筑高度較小時,一般采用置換填土法進行軟土地基的處理。若軟土層的厚度超過3m,通常只挖除一部分軟土后,換填強度和穩定性均較好的材料。換填時首先將泥炭、軟土全部或部分挖除,并采用滲水性、穩定性好的材料(必要時添加適量水泥或石灰)進行分層填筑。
1.2 拋石擠淤法
長年積水的低洼地段,當排水困難時,淤泥一般呈流動狀態,厚度為3~4m,表層無明顯硬殼,石料容易采集的地段,并可將石塊沉到淤泥底部的條件下可采用拋石擠淤方法。擠淤施工用料采用不易風化的、穩定性好的石料,石塊大小由泥炭的稠度來確定。對于易流動的泥炭或淤泥,石塊中80%以上宜超過30cm粒徑,含泥量減少到最低。
1.3 土工織物加固地基
以土工織物作為補強材料加固地基,利用其加筋、補強、應力擴散及排水等綜合作用來提高地基承載力并調整地基變形,常與沙墊層同時使用。在軟基上隔墊土工織物可使荷載均勻分布;在高填路堤,可適當分層墊隔。
2 排水固結法
2.1 袋裝沙井
袋裝沙井是將質量符合要求的沙先裝入透水性好的編織袋內,然后采用沉入或打入設備將裝好的沙袋沉入軟土地基內。袋裝沙井既有大直徑沙井的作用,又可以保證沙井的連續性,避免縮徑現象。此外,由于袋裝沙井的孔徑較小、沙材料消耗少、工程費用低,施工速度明顯加快,是軟弱地基施工最好的方法。
當泥沼或軟土層厚度大于5m,且路堤填筑高度的土體自重遠超過天然地基承載力或地基土體水平位移較大時,袋裝沙井具有明顯的優勢,是軟土地基最合適的處理方法。
2.2 沙井
首先在軟土地基上鉆成孔眼,灌上粗、中沙,利用粗、中沙的荷載作用加速軟土中水的排出,此法為沙井處理法。固結占很大比例的土和高塑性黏性土則不宜采用,其余軟土均適合采用沙井法。
2.3 沙墊層
在軟土層頂面鋪設排水沙層,以增加排水面,使軟土地基在填土荷載作用下加速排水固結,提高其強度,滿足穩定性的要求。排水沙層對于基底應力的分布和沉降量的大小無顯著的影響,但可加速沉降的發展,縮短固結過程。
當在沙墊層上填筑路基時,路堤填筑速度應合理安排,使加荷的速率與地基承載力增加(排水固結)的速率相適應,以保證地基在路堤填筑過程中不發生破壞。通常可以利用埋設在路堤中線的地面沉降板以及布置在路堤坡腳處的位移邊樁進行施工觀測,隨時掌握地基在路堤填筑過程中的變形情況和發展趨勢,借以判斷地基是否穩定。
2.4 塑料排水板
塑料排水板是在紙板排水的基礎上發展而來的,它的特點是:單孔過水斷面大,排水暢通,質量輕,強度高,耐久性好。一般在泥炭飽和淤泥地段或土基松軟、地下水位較高的情況下采用此方法。
3 輕型填方施工法
軟土地段路堤的沉降和穩定性取決于路堤填料的重量,利用輕質填料可以增加路堤的穩定性和減少路堤的沉降量。輕型填方施工法是利用大型泡沫苯乙烯塊(EPS)修筑輕型填方路堤。EPS塊由于質量輕,運輸方便快捷,非常容易施工。
填方或橋臺、背的填料使用輕型材料最為合適,可以明顯減少地基變形和下沉,防止出現與構筑物連接處的錯臺,還可減少對周圍地基的橫向影響。
為了減少路堤變形,增加路堤的整體穩定性,防止油類滲入破壞EPS的穩定性,作為路床的一部分,可在EPS上直接現澆鋼筋混凝土板做保護層,然后在其上完成路面結構層施工。由于EPS的抗壓強度較低,施工使用傳統的軋實設備時必須謹慎作業,以防損傷該輕型材料。
4 復合地基處理法
4.1 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就地攪拌形成水泥土樁加固地基的方法。
深層攪拌法形成的復合地基具有以下特點:
(1)樁體越長,間距越小,處理效果越好。
(2)攪拌法處理過的軟基固結緩慢,軟土的固結度小。
(3)大部分應力集中于樁體,部分應力通過樁體傳遞到復合地基下面的土中,增加了復合地基以下土層的沉降,因此,粉噴法一定要穿透軟土層,否則使軟基沉降量增加,固結速率減慢,起不到加固軟基的效果。
(4)復合路基的側向變形小,填土后兩個月內側向位移趨于穩定。
該施工法不僅可以提高構筑物的穩定性和減少沉降,還可用于特殊地基條件和有各種制約條件的軟土地基。
4.2 碎石樁法
碎石樁法是利用一個產生水平方向振動的管狀設備,以高壓水流邊振邊沖在軟弱黏性地基中成孔,在孔內分批填入碎石(或礦渣等松散粗顆粒材料)加以振密制樁,形成的豎向增強體與周圍黏性土形成復合地基。此方法與排水固結法相比,加固期短,可以采用快速連續加載方法施工路堤,對縮短工期十分有利。在軟弱土層較深、工期要求緊時,采用碎石樁處理軟基為好。
(1)選料要求:選用未風化的干凈碎石、礫石、碎磚、礦渣等,級配粒徑≤5cm,以免振沖器磨耗過大或卡孔。
(2)碎石樁的工藝流程:整平原地面、機具定位、樁管沉入、加料壓密、拔管、機具移位。
樁的施工次序一般是一邊推向另一邊或由里向外進行,方便擠走部分軟土。對抗剪強度低的黏性土地基,為減少對原狀土的擾動,施工最好采用間隔跳打的方式。
5 反壓護道法
反壓護道法是在路堤兩側,用透水性、穩定性均較好的沙性材料,填筑一定寬度、高度的護道,以平衡使路堤下的淤泥或泥炭向兩側隆起的張力,從而保證路基的整體穩定性。
采用反壓護道加固地基,只需常用的機具設備,施工簡單,但占地多,用土量大,后期沉降變形量大,養護任務重。
反壓護道法一般適用于路堤高度不超過其極限高度的兩倍,非耕作區和取土方便、運距較近的地區。
6 結 論
篇10
【關鍵詞】公路;軟土地基;處理方法
1 軟基處理的幾種方法
1.1 表層處理法 ①表層排水法。對土質較好因含水量過大而導致的軟土地基,在填土之前,地表面開挖溝槽,排除地表水,同時降低地基表層部分的含水率,以保障施工機械通行。為了發揮開挖出的溝槽在施工中達到盲溝的效果,應回填透水性好的砂礫或碎石。②砂墊層法。對于地基上部軟土層極薄且含水量大時,在軟土地基上敷墊0.5~1.2m左右厚的砂墊層。這樣可達到固結軟土層,使砂墊層起到上部排水層作用;同時,砂墊層又成為填土內的地下排水層,以降低填土內的水位;在進行填土及地基處理施工時,為施工機械提供良好的通行條件。③敷墊材料法。對于地基土層不均勻,可能發生局部不均勻沉降和側向變位,可利用所敷墊材料的抗剪和拉抗力,來增強施工機械的通行,均勻地支承填土荷載、減少地基局部沉降和側向變位,以提高地基的支承能力。敷墊材料主要有化纖無紡布、土工布、玻璃纖維格柵等被廣為采用。④添加劑法。對于表層為粘性土時,在表層粘性土內滲入添加劑,改善地基的壓縮性能和強度特性,以保施工機械的行駛。同時也可達到提高填土穩定及固結的效果。添加材料通常使用的是生石灰,熟石灰和水泥。石灰類添加材料通過現場拌和或廠拌,除了降低土壤含水量、產生團粒效果外,對被固結的土隨著時間的推移會發生化學性固結,使粘土成分發生質的變化,從而促進土體穩定。
1.2 置換法 本法是以優質土置換軟弱土,確保填土穩定和減少沉降量。施工方法分有人工挖掘置換和借填土自重或用爆炸法將軟弱土擠出的強制置換。其施工都比較容易,多數情況下能在短時間內達到所要求的目的。從可靠性來說人工挖掘置換較優。置換材料應采用即使受到水浸也不致降低承載力的粗粒土。但必須進行充分壓實。
1.3 加載法 加載法是為了預先促進軟土地基沉降,增加地基強度,以防止設置在填土上或鄰接填土的路面和構造物或者埋入填土內的構造物發生有害沉降而導致破壞。促進地基固結沉降的方法有:在地基上增加總壓辦法;減少土中的間隙水壓提高有效應力法等。前者用填土荷載時,一般為填土加載法,后者又可分通過井點,豎井等的降低地下水法和在地表面鋪砂,覆蓋不透水膜使之形成真空,依靠大氣壓力加載來促進固結的大氣壓加載法。采用填土加載法時,須注意地基的穩定狀態。而降低地下水法和大氣壓加載法則不必擔心地基遭到破壞,但受到地基適應性的限制且工程費用大,一般不采用。上述方法,都很少單獨采用。
1.4 砂井排水法 砂井排水法根據砂井的施工方法不同,可分為打入式、振動式、螺旋鉆式、水射式及袋裝式等。
本法很少單獨使用,多與加載法或緩速填土法并用,對層厚大,均質的粘土地質最為有效;對泥炭質地基效果稍差。粘性土層固結所需時間t與垂直方向最大排水距離D的平方成正比。很清楚,粘土層越厚,所需固結時間就越長。
2 施工現場常用處理軟土路基方法
在施工中經常碰到的情況多數不是軟土地基,因為如果有軟土地基一般情況在設計時應該根據地質資料,提出處理方法。多數情況是有局部地段地質情況和原來設計不同,出現局部地基承載力達不到設計要求,或者由于局部地段含水量過大(原有排水系統不暢,原有地基土質滲水性不好)造成地基軟彈(翻漿,彈簧土地段)。根據出現的這些情況一般常用的方法主要有:①換填。②拋石填筑。③盲溝。④排水砂墊層。⑤石灰淺坑法。
3 實際施工中軟土地基的處理
3.1 挖除換填碎片石方法 對于深度不太大的軟基工程,在路堤范圍內,將需要處理的軟土挖除,動力觸探合格后,用碎片石換填,可采用分段挖除,分段分層回填的方法。用于換填的石料強度應不小于15MPa,分層厚度不宜大于30cm,石料最大粒徑不應大于層厚的2/3。依據規范,分層回填的碎片石應碾壓合格,表面石塊嵌擠緊密無松動,用鎬刨不動,一般采用激震力320kN以上的壓路機強震碾壓無輪跡。