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开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇软土地基,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键字:软土地基 高压旋喷桩 加固
中图分类号:U416.1 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)04(b)-0113-01
1 对高压旋喷桩施工技术分析
高压输喷桩是一种高压喷射注浆技术,其高压注浆喷射流的能量大、速度快,适应能力强,它能够对各种土质,不论软硬,都能够达到冲击破坏与搅动的作用。能够根据实际情况,对不同土质的土质进行加固,从而实现其稳定性。所以,要使高压转喷桩施工技术能够更好的发挥效益,就需要做好高压旋喷桩施工技术的前期、期中以及后期的护理工作。
1.1 做好高压旋喷桩前期施工准备
做好高压旋喷桩的施工前期准备就应该准备好各种施工中所需要的设备以及基础设施。一方面,要对建筑物的施工地点进行调查,把软土地基的情况进行有效的评估,从而能够做到因地制宜,有效的进行高压旋喷施工。另一方面,对要选择有效的施工设备,例如:钻机、水箱、空压机等,从而使各种能够使各种设备能够符合软土地基的实际情况,并达到各种技术要求。做好前期工作的方方面面采能够更好的保证高压旋喷桩的完善开展。
1.2 完善高压旋喷桩期中施工工作
施工中的高压旋喷桩的有效进行是保证软土地基加固的最关键的施工要点。首要,在施工时要把钻机安放在钻孔的位置,然后,就可以钻孔了。钻孔要根据事前调查的深度,找准预计的钻孔深度,利用合理的钻机进行钻孔。其次,做好插管工作,插管工作就是在钻孔工作完善之后,将注浆管打入预定的深度,并使将插管与钻孔有机结合。再次,就应该做好喷射注浆工作,喷射注浆工作一般要自上而下的进行高压注浆,在注浆的过程中还要保证软土地基结构的加固性与整体性,之后还要进行复喷,以增加承载力与质量的确保。最后,在以上的工序做好之后,就要拔出注浆管。一旦不能够继续喷浆后,就应该立即注浆管清洗备用。在拔出注浆管时,就应该严格防止变形,控制好高压旋喷桩进度,以确保施工工艺的高效完成。
1.3 施工后期的护理工作
施工后期的护理工作是在软土地基上修建的建筑物能够实现长远利用的有效保证。因此,在高压旋喷桩工序完成之后,就应该对施工工程进行检查。严格审核各种有效数据,对各种技术要点进行审核,在仔细检查确保质量之后,就可以进行试桩。试桩是将施工工程投入使用最后关键一步。试桩合格之后,可以将施工工程投入使用了。
2 高压旋喷桩加固软土地基的要点
高压旋喷桩技术应用最核心的任务就是对软土地基进行加固。因此,就需要在施工过程中,严格把关其加固技术,严控技术要点,转变软土地基的土质,实现其稳固性。
2.1 技术要点
把握高压喷射流
在进行高压喷射时,由于高压的影响,其压力一旦控制的不好,就容易产生对土体的破坏后果。又由于软土地基的土质结构比较复杂,因此,在进行高压旋喷桩加固工程时,就应该把握好土体的整体结构,对土体的承受值进行估算,防止高压喷射流的压力超过软土地基的承受力,造成土体坍塌等后果。
2.2 技术要点
掌控高压旋喷成桩
掌握高压旋喷成桩的关键技术要点的也是由于土质结构的复杂与高压喷流的压力较大的原因。因此,在高压旋喷成桩的过程中,就应该严控体制的破坏程度,将水泥浆作为硬化剂,边旋转边上升,做好土质微粒的置换工作,从而将横断面上的质量大小与浆液混合,并重新排列,从而形成一种新型的水泥、土质结构。
2.3 技术要点
严控泥土固化工作
正由于软土地基的土质较软,稳固性不强,就需要在进行高压旋喷桩时,严控泥土固化的工作。高压旋喷桩工程本身在喷射注浆的过程中就会对软土地基造成破坏、粉碎。所以,就需要严格控制水泥与周围各种土粒的作用,让水泥与土粒能够形成一种网络结构的空间体,不断的延生、不断的交织、不断的置换,形成一种较为特殊的水泥骨架,从而增加泥土固化的强度。
3 进行高压旋喷桩的质量控制
高质量的软土地基的加固工程,实现重组地基,是对软土地基进行高压旋喷桩施工的最终目的。因此,就需要在进行加固施工时,严格控制高压旋喷桩的质量,从而使得软土地基的能够更为结实,为建筑物的可持续、长远话的使用发挥更好的效益。
3.1 严格审查各种原材料
高质量的原材料是保证对软土地基进行高压旋喷桩技术加固程度高的基础。因此,就应该在对软土地基进行加固施工的前期,应该派专业人士进行原材料采购、由于是水泥质量,防止劣质的原材料利用到高压旋喷桩的施工过程中。另外,防止减料现象的发生,不仅如此,还应该进行质量抽查检验,使原材料的混合比例符合施工的高标准要求,并研发自动化原材料处理技术,从而实现各种原材料的质量控制。
3.2 注重施工步骤的有效性
注重施工步骤的有效性,就是在高压旋喷桩施工的过程中,要严格的按照施工步骤来进行施工,并防止偷工现象的产生。在有效的进行高压旋喷桩施工时,一旦发现没有按照程序脚踏实地的进行施工或者懈怠的现象,就应该进行严格惩罚,从而达到警示的效果。另外,还要在施工中严把压力与流量的关系,保护好土层结构,并做好相关的记录,从而能够在问题出现之后,经过记录查询,找到事故出现的原因。
3.3 完善施工的核查工作
核查工作就是当对软土地基进行高压旋喷桩技术施工之后,对各种技术、施工情况、有效数据进行检查、核实工作,以保证高压旋喷桩的全过程能够达到高质量、高效率。进行高压旋喷桩核查工作首先就应该在施工完善之后,分期对施工工程进行核查。审核的主要点有原材料的质量、钻头施工控制等,并对桩型的整体性、固化程度以及垂直度等进行检查。一旦检查过程中发现不足之后,就应该采取措施进行补救,从而促使整体质量符合实用标准。
高压旋喷桩在软土地基的应用是建筑业的一项完善工程,也是建筑业的技术史上的一大进步。它不仅有效的改良软土地基的土质,还保证建筑修建的顺利开展,不仅优化了施工方略,还保证了地基加固质量。因此,就对软土地基进行高压旋喷桩施工时,就需要严格进行质量控制,掌握其加固效果,实现软土地基的强化要求。
参考文献
[1] 张荣.高压旋喷桩在软土地基处理中的应用[J].科技创业月刊,2011(2).
关键词:软土地基;现状;处理方法
中图分类号: TU47文献标识码: A
引言
科技的进步也带动了建设工程在施工过程中软土地基处理技术的进步。建设工程施工中软土地基的处理技术给我们带来了巨大的经济效益,为我国工程建设做出了巨大贡献。改革开放以来,我国对软土地基处理方法研究的投入在不断增大,不仅吸收了国外有关于软土地基处理的技术和经验,还将这些技术融入到自己的实践过程中去,经过我们的不懈努力,我国在软土地基的处理技术上,已经取得了重大的进步。
一、我国软土地基的现状及存在问题
1、强度和稳定性问题
当地基的抗剪强度不足以支承上部结构的自重及外荷载时,地基就会产生局部或整体剪切破坏。
2、压缩及不均匀沉降问题
当地基在上部结构的自重及外荷载作用下产生过大的变形时,会影响结构物的正常使用。特别是超过结构物所能容许的不均匀沉降时,会引起建筑物地上主体的墙体开裂甚至破坏。
3、地基的渗漏量超过容许值时,会发生水量损失导致发生事故
因此必须对软土地基进行处理。软土地基的处理质量是保证道路建成后安全、高效运营的关键,也直接影响到地基的基础承栽力。在分析现有软土地基处理方法存在的问题基础上,提出了表层处理法、强夯法、静力排水固结法、反压护道法等。
4、未能因地制宜合理选用处理方法
在合理选用地基处理方法方面有时存在一定的盲目性。例如饱和软粘土地基不适宜采用振密、挤密法加固。根据工程地质条件和地基加固原理,因地制宜合理选用处理方法特别重要。在这方面,现在的问题是对几个技术上可行方案进行比较、优化不够。采用的不是较好的方法,更不是最好的方法。有时工程问题是解决了,但造价高和工期长。
二、软土地基处理方法
1、重视勘察精确性
不同的软土地基具有不同的特点,根据不同的软土地基的不同程度的沉降和抗压强度,自觉认识到勘察的重要性,如果勘察出现差错很容易引发事故,甚至引发地质灾害。勘察人员应当充分认识到自身工作的严峻性,准确记录软土地基的位置,提高勘察地基的技术水平。我们可以通过以下三种技术手段进行软土地基的侦查活动,三种技术手段可以相互交叉使用,也可以单独使用。
(1)地面调查测绘技术手段
作为一种相对简单的技术手段,主要通过对软土地基的地质、软土成因、软土的结构及排水等重要情况进行详细具体的记录。
(2)钻探技术手段
通过钻探技术能够准确的探测到软土地基的厚度,其所处的土层位置,甚至可以勘察处地下水的具置。进行钻探工程的钻孔的深度必须保证高度的准确性,务必将误差控制在特定的范围内。
(3)在对软土地基的土壤取样技术
选择合适的土质时应当注意对软土取样样本进行严密的保护措施,避免土样与外界接触,影响土质检测。要求测试的试验内容尽可能全面,尽可能将软土地基的含水量、酸碱度、有机物含量等都涵盖在内进行全面数据的对比分析,保证检测精确性。
2、换土法
这种方法一般常适用于软土地基的土质较为松软,土壤抗压性较差同时软土层不太厚的软土地基。在这种软土地基上进行工程建设是最为困难的,只有在不得已的情况下才会选择。因此对软土地基的处理要求更高。而换土法是最适宜处理软土地基中较为复杂的土质情况的。
换土法就是是将较浅层的松软的土质整体去除,分层次逐层碾压。在不同层次间填补不同的强度大、稳定性好且荷载性能高的比如砂石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、灰土等材质,借以最有效的加强整体软土地基的受压强度。
3、砂土堆积法
由于软土地基具有较低的承载力,较弱的承受强度能力等特征,在建筑过程施工之前在工程软土地基区域铺填适量砂土,通过增加土体的重力,从而使软土地基土壤快速沉积,当一段时间后软土地基的强度重新可以达到一定标准,再逐步卸载上面铺设的沙土重荷,在此过程中一定注意严格控制用于堆载增加负荷的沙土的质量质量问题。只要堆积适当,就不会损害原本的软土地基。修筑施工开始后仍然要继续进行堆压处理以保证工程施工安全。
4、水泥石灰胶结法
胶结法是指在不该表原本软土地基土质的情况下,通过使用水泥、石灰等抗压性强的建筑常用材质掺入到软土地基的土质中,最终使原有的软土地基形成复合型地基,达到最完美的加固软土地基的效果。胶结法的具体方式有很多种类,针对不同土质的软土地基所采取的的胶结方式一定不同。像注浆法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法等,该法常适用于相对于第一种土质状况较好,但是土壤粘度较高的软粘土的软土地基情况,可以采用深层石灰或者是利用水泥浆体作为固化剂将软土地基土壤和石灰按一定的比例搅拌混合,提升地基土的抗压强度,从而提高地基的承载能力达到最佳的稳定性。
5、排水加压固结法
在面对软土地基中土质倾向于软粘土地基时,为了有效的解决软粘土的沉降困难和土质不稳定等问题的出现,建筑工程可以采取排水固结法。排水固结法是通过实现在软土地基中设置竖向排水的砂井,在建筑工程中随着建筑物本身重量的分级逐渐的增加,使得施工前所建设的沙井中的水慢慢渗出,减小土壤间颗粒的孔隙使土壤整体逐渐固结。排水固结法主要包括排水和加压两个部分。通过进一步的排水和加压将有效的提高软土地基的地基的承载力和稳定性。
6、真空预压法
在软土地基的处理过程中,如果要满足较为大面积的建筑工程施工要求时,建筑工程施工单位最好采取容易施工、操作方便快捷、省时省料的“真空预压法”。真空预压法目前较为常见的两种方式一个是“设置地基砂井”,而另一个是“铺设塑料排水板”,通过这两种方式处理工程基础土壤,从而最大限度的提升大面积建筑物施工过程的安全性。
无论是设置地基砂井还是铺设塑料排水板都要注意,施工前应当预先设置好吸水管道,在细致的侦察后选择在需要处理的地面上铺上一层砂垫,再用密封性良好的塑料薄膜或者隔水塑料板覆盖,保证其与外部大气绝对隔绝。借助相关的抽真空设备,抽取干净密封板内部的空气。在这整个过程中,一定会产生压差,但是压差的作用力不足以对原本的软土地基产生破会作用,同时还会通过反作用力的转换降低软土地基上基础的荷载。
7、重锤强夯法
如果建筑工程即将面对的软土地基是孔隙较大、含水量较高但土质黏性较好的土质。重锤强夯法是指通过使用重达3t的重锤吊起到6~9m的高度,重锤的锤底面积一般的标准为25~40kap压力最为合理,由上向下坠落,利用重锤的冲击力来夯实地基。我们就可以采用重锤强夯这种相对简单直接的方法,但是不适合面积过大的建筑物。重锤强夯法可以有效的大大提升土体的密实程度,从而加强土体承载能力。但是如果选择重锤夯实法就一定要科学的计算锤子的重量、起落的距离、夯实的时间间隔和夯实的遍数等具体数据。不同的地质决定的数据的变化和关联性。
结束语
软土地基的处理质量直接影响到建筑工程的基础承载能力,也是保证建筑安全、稳定的关键,我们必须给予高度重视。在选择软土地基处理方法时,由于方法很多,我国各地区的环境,土质皆有不同,我们一定要结合实际情况,力求用简单经济的施工方法完成任务。
参考文献
[1]麦文生.房屋建筑工程软土地区深基坑施工技术研究[J].商业文化,2011.
关键词:公路建设;软土地基;处理
中图分类号:X734 文献标识码:A 文章编号:
引言
公路建设日益发展,尤其在沿海地区分布广泛,软土地基的应用越来越广泛。为了使路基具有一定的稳定性和承载能力,确保道路发挥正常的功能,一定得对其进行处理。软土地基处理的方法很多,软土地基的处理质量会直接影响路基的基础承载力,是保证道路建成后安全及高效运营的关键。因此,对公路软土地基的处理十分重要。
软土地基的介绍
2.1 软土地基的含义
软土地基是由淤泥质土、素填土、杂填土及其他高压缩性土质构成的压缩性地基土。也有专家将软土地基的定义为主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。软土地的强度低、压缩性大、透水性比较小。
2.2软土地基对公路的影响
软土地基能产生不同程度的危害,而且它的危害性极大,不但能够影响构造物的使用效果,严重的话还可能将建筑物彻底毁坏。公路分布较广,使用要求也比较高,因而对地基提出了较高的要求。公路不可避免地要经过大量软土地质地区,对软基处理不当将会使路基沉降过大,导致路堤失稳,路面开裂,路中心沉降过大会引起涵管弯曲和路基路面横坡变小等问题;桥台与路基的沉降不同而产生桥头错台,严重的将引起深层次的破坏。因此,基于高标准的使用要求,对软土地基进行合理可行的处理己成为公路建设的一个重要环节。
2.3软土地基处理技术发展概述 软土地基处理技术的发展给公路建设带来了动力,不仅提高了经济效益,而且也使公路地基处理技术获得了长足的发展。我国结合国外先进的软土地基的处理方法,逐步发展了符合我国国内具体公路工程地质条件的软土地基处理方法。比如我们对国外的强夯置换法、振冲法、深层搅拌法、土工合成材料、强夯法、高压喷射注浆法、EPS超轻质填料法等许多地基处理技术进行了引进与发展。我国在一些已经应用的技术中也获取了更多的创新和提高。
软土地基在公路工程中造成的危害
软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。公路施工中如果遇到软土地基没有及时勘察或处理不当就会造成危害,也将会带来极大的资源浪费。 软土地基的危害形式有以下两点:(1)浸水沉陷破坏――路堤的衔接处发生沉降。 在排水不畅的路段,由于水对路基的侵入,当行车荷载,土体自重和水温变化等因素的作用下,路基易发生衔接处沉降,不均匀沉陷和变形情况导致路面的开裂。而水渗入裂缝后将造成路面局部凹陷,导致行车颠簸等后果。 (2)剪切拉裂破坏――路堤侧向发生整体滑动,其边坡外侧发生土体隆起。 剪切拉裂破坏是软土地基在振动荷载或自重力度作用下发生的破坏。其土地强度下降,表现出强流动性,导致软土层发生侧向整体滑动,路基不均匀沉降。其表现一般为临空面一侧或两侧的车道有沉陷情况,土体隆起。在剪切拉裂破坏会造成路面裂缝,当裂缝贯通之后将最终导致整条公路的严重破坏。
另外,勘察设计不及时、不详细或不准确,对应该做软基处理的地段未做处理设计;已经勘察知道是软土地基,但是方法不当或是其他原因未做好软土地基处理;忽视处理过程的监管环节,麻痹大意,堆料不当,未按规定分层填筑,填土过快,碾压不当,都将造成路堤失稳。无论是哪个环节出错,损失都是惨重的,都需要我们花费大量的精力来弥补这些损失带来的危害。所以,科学的选择运用软土地基是非常重要的。4.公路软土地基的处理方法
随着公路的发展,各种软土地基的处理方法也发展起来,由此带来了很大的社会效益和经济效益。结合外国的处理方法,在国内很多地区软土地基在很多方面取得了很大的进步。
4.1加筋法 这是一种使用新材料加固的方法,施工中添加一些土工合成材料,加强强度,减小形变,而且土工合成材料一般有较好的抗老化性能和抗腐蚀性能。常用的有土工积物和塑料格栅等,它们的伸长率都大于4%,可以埋在土层中。加筋法简单说就是这些土工合成材料和路基土一起构成一层加筋土层,这层土的强度很大,完全满足路基需要。这样就很好地避免了软土强度不够的问题。通常可以用来加固路堤和处理软弱土质,效果非常好,不过合成材料的使用可能会增加成本。施工中添加了土工织物还可以有效减少完工后的沉降问题。
4.2排水法 软土土质较为软弱,主要的原因就是土壤含水量大,尤其像湖北一些河流地带,软土形成的主要原因就是河流,水位较低。排水法也就是将土壤中的水排出,增加土质的强度,同时要减少路基的沉降和出现的不均匀沉降。排水加固一般的处理方法是顶压、降低水位和电渗,顶压是用的比较多的方法。通常都会在路基中事先做好排水通道。当增加压力时,水流可以从排水管道排出,可以加速土层的固结。排水法对于一些土质软弱而且粘性大的土地施工,效果非常好。
4.3灌浆法 软土除了由于水分大以外,还可能是土质疏松,比如一些含砂土和砂砾石的土质。这些土质疏松,强度完全不够,极易造成路面形变。施工时,一般可以采用灌浆法,这是一种非常简单的方法,就是利用压力或者电渗将制作好的固结浆送入土壤中的空隙,一般固结浆都是胶状,而且粘性较高,可以将疏松的土质固结成为整体。最后,施加压力,使原来的土质和固结浆融为一体。随着新材料的不断涌现,固结浆已经有很多产品,其效果非常好。这种方法简单实用,效果良好,但是施工较为困难。 4.4换土垫层和拌入法 这虽然是两种方法,但是相对来说都是比较简单的。换土垫层法顾名思义就是换一层土,由于软土层不能直接用作路基,那就可以在软土上面加一层,比如说砂石、矿渣等等,这样可以增加路基的强度,保证路面不行变。但是,其下面毕竟是软土,所以沉降是不可避免,而且添加层的厚度要适中,这也会涉及到经济问题。拌入法也是比较简单,就是在路基建设中掺入水泥浆和一些固结用的材料,可以在路基中形成水泥柱等加固支撑点。主要使用的技术是高压喷射注浆和深层喷浆。这两种处理方式处理的都是土质稍微好一些的路基,也就是软土成分不是很高的路基。
4.5挤密振密法 这种发式是强夯法的一种,主要是借助大型的机械,比如夯锤,或者是利用爆破产生的压力,或者是振动压力,夯实地基。施工中也会事先在地基内加上打砂桩、碎石桩等等,效果会更好。重锤一般可用来加固土质疏松的路基,对于有粘性的土质,不适合用大型的机械。振密法一般处理一些有粘性的砂土。另外,要考虑土质的含水量,如果含水量较大可以采用灰土挤密桩,一方面可以利用灰土吸收水分,另一方面还可以起到加固的作用。对于使用重锤等机械的施工,必须考虑使用的量,以免破坏了土层,这样对路基更为不利。
5.结语:总而言之,公路软土地基的处理是保证公路安全运营的重要手段,在实际工作中,我们要对具体的施工环境进行分析,从地基、建筑、结构、施工、使用等多个方面综合考虑,针对公路建设软土地基中出现的问题,采取相应的措施,加固公路建设的软土地基,进行综合分析后,依据安全可靠、施工方便、经济合理等原则选择一个最优的地基处理方案。
参考文献:
[1]张先伟,王常明.软土结构性定量化参数研究[J].土木建筑与环境工程.2010(04)
关键词:堤防坝体 软土地基 加固处理 技术措施
相对来说,洪水海潮等自然现象是影响人类生活与生产的重要灾害,堤防坝体通常是在河道、海岸以及湖泊低洼库区地带边缘修筑的用来泄洪防潮的挡水工程设施。作为一种建筑工程,地基是修建堤防坝体工程的关键环节和要素,地基强度对于堤防坝体整体稳固性有着尤为重要的影响,由于堤防工程通常蜿蜒绵长,其地基地质结构复杂多变,软土性地基是堤防坝体施工中较为常见的不良地质工况,探索软土性地基的加固处理技术,是强化堤防坝体稳固性的重要措施。
1、软土地基特性分析
软土是指滨海、湖沼、河滩等天然含水量高,孔隙比大,压缩性高的细粒土质,软土通常呈软塑或流塑状态,在外部荷载作用下抗剪性能较差。软土地基主要是指地下水位较高,由细微颗粒含量多的松软土、有机质土或散沙等土层构成的地基。软土地基通常具有孔隙比和天然含水量大,压缩性较高,透水性弱差,固结系数小,抗剪强度低,扰动灵敏度高的特性,土层分布相当复杂,土层结构之间物理力学性质差异较大。由于含水量大,渗透系数微小,软土土体受荷载作用后往往会呈现很高的孔隙水压力,从而影响工程地基的压密固结程度。软土地基如果处理不好,通常容易导致相关建筑物发生开裂损坏、沉降失稳现象。
2、软土地基堤坝的破坏机理及其危害
堤防坝体工程通常是在河道、海岸以及湖泊低洼洪区地带边缘修筑的用来泄洪防潮的挡水建筑工程设施。由于堤防坝体工程通常是沿着河道流向或者围绕湖泊海岸修建的,占地绵延狭长,其工程地基的地质构造相对较为复杂多变,特别是很多处于松软性淤泥沙土底层结构之上的堤防坝体工程,往往在其自身荷载作用下,会形成不同程度的变形、开裂、滑坡或沉降等损坏性病害,导致堤防坝体工程强度稳定性能降低,甚至出现严重的安全隐患。
引起软土地基上方堤防坝体破坏的根本原因,在于软土地基中软弱部位工程的剪应力超过其抗剪强度,造成堤防坝体稳定性在遭到破坏后失去平衡。由于剪应力的增加,很多堤防坝体在其地基施工后往往需要在其地基上部采用相关土质进行回填,随着填土荷重的不断增加,软土地基本身的孔隙水应力升高,造成抗剪强度逐渐减小。另外,水位降落产生的渗流力,气候变化产生的干裂、冻融现象,粘土夹层因被雨水浸渗而发生软化导致粘性土的蠕变等,都会导致堤防坝体工程的整体稳固强度性能发生破坏。软土地基堤防坝体在设计施工过程中如果因地质勘测不精确,未按规定分层填筑,回填碾压质量控制不严,往往会造成地基强度不足导致路堤失稳现象,甚至发生堤防坝体滑坡崩塌,以至于影响整个堤防坝体工程的正常功能发挥。
3.常见性软土地基堤坝加固处理技术
软土路基处理就是针对其稳定性和承载能力进行强化和加固,当前技术条件下,加固软土性地基堤防坝体工程,通常采用如下口水鸡措施进行处理:
3.1 预压挤密技术:堤坝自身具有一定的重量,对于地基会产生一定的压应力,通过减缓堤坡和填筑速度,逐步加高堤防坝体的高度和体积,依靠坝体自身重量或堆积相关重量物体将处于流塑状态的地基淤泥或软性土挤出或压密,充分消散其孔隙水应力,从而提高堤坝地基的整体抗剪强度,避免不均匀沉陷产生。
3.2 抛石挤淤技术:堤防坝体地基施工前,针对软性地基的承载强度性能,利用置换原理将相当粒径以重量的的碎石块抛散在需要进行加固处理的软性地基或者淤泥地基中,挤出堤坝基础部位的淤泥或软性土,抛填时应根据软土地层下的地层横坡而确定抛散数量和方向,从而实现地基承载强度的提高。
3.3 预压砂井技术:采用竖向排水砂井以及水平排水垫层或砂沟技术,结合降低地下水位、堆载预压或真空预压等技术相互配合作用,清除加固范围内的植被和表土,上铺砂垫层,为改善堤坝地基排水条件应在排水砂垫层中合理布置排水管再铺设密封膜,真空稳定地基气压,排出地基土中孔隙水,增强地基强度。
3.4 垫层换填技术:对于堤防坝体地基部位的软土底层结构厚度较大时,通常根据堤坝工程施工的实际需求,挖除靠近堤防坝体地基底部的软土,并人工回填相关强度较大的土质或其它稳定性能好、无侵蚀性的高强度、压缩性低、透水性好、易压实的砂石、石渣等材料作为持力层,增加堤坝地基强度性能。
3.5 桩体加固技术:根据堤坝地基的工程地质环境工况,利用适合性能的振冲机械,利用振动和冲击荷载作用在堤坝地基中钻孔和成孔作业,再在孔内分别填入碎石砂料或者灌人生石灰形成体,并分层振压夯实,通过生石灰吸水膨胀挤密桩周土体,增加地基承载强度和抗剪应力性能,
3.6 高压旋喷技术:对于软粘土和粉细砂地基堤坝加固,通常利用旋喷机械将注浆管置于软土地质土层设计深度后高速旋转,借助高压喷射水泥浆液与土体混合固化形成高强度水泥旋喷桩体,或者定向喷射形成连续墙实施联锁桩体以提高软土堤坝地基的承载能力,加强堤坝地基防渗性能。
3.7 地基强夯技术:针对河流冲积层,滨海沉积层黄土、粉土、泥炭、杂填土等各种软性地基,利用起吊机械将一定重量的夯锤起吊到一定高度并自由下落,对堤坝地基土质进行局部夯实以减小土体孔隙,同时挤压孔隙水以固结软性土体,从而提高土体整体性承载强度,增加第八工程整体稳固性。
3.8 加筋稳固技术:为有效减小堤坝地基出现的塑性剪切破坏程度,采用相关土工合成材料,平铺于堤防坝体地基表面以分散堤防坝体的荷载,阻止破坏面形成或减少破坏发展范围,同时,利用相关土工合成材料与地基土间的相互磨擦限制地基土侧向变形,从而提高地基承载力,增加堤防坝体地基的稳定性。
【关键词】软土 软土地基施工 喷粉桩法
1 引言
在我国沿江、沿湖、沿海等处广泛分布着软土,而这些地区一般又是经济发达地区,对公路交通需要迫切,尤其要发展高速公路。因而在高路堤、大型桥梁,大量的涵洞、通道处软土都给它们带来不同程度的危害。如路基的滑移,开裂,路面起伏不平,桥涵通道等人工构造物处的跳车颠簸……而使这些地区的公路建设者感到非常棘手,要花大量人力、物力、财力和时间,去进行勘察、测试、设计、科研和施工。若处理不好将会带来极大的资源浪费。
2 软土及软土地基
2.1软土
软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。
2.2软土地基
我国公路行业规范对软土地基未作定义。日本高等级公路设计规范将其定义为:主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。日本规范还对软土地基做了分类,提出了类型概略判断标准。在给出软土地基定义时指出:软土地基不能简单地只按地基条件确定,因填方形状及施工状况而异,有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上,判断是否应按软土地基处理。
3 软土地基在公路工程中造成的危害
(1)勘察设计不详细或不准确,导致对应该作软基处理的地段未作处理设计,此类工例不少,世界银行贷款项目也存在此类现象。
(2)已知是软土地基,但是未做好软土地基处理,造成路堤失稳或危及线外建筑物。工例有:汕头磊口大桥引道。由于高填土引起线外土地隆起,民房受损。路基难以稳定,只好增加桥梁长度,建成后一段时间,仍然出现锥坡不均匀下沉,又做了处理,现已改建新桥。
(3)虽然作了软土地基处理,但是措施不力,施工不当造成路堤失稳。珠海南屏桥引道,经开挖分析,原因是地质资料不准确,填土速度过快,后加的反压护道又阻塞了砂垫层的排水通道。最后采取了挖深边沟排水(挖边沟时,原路堤底有大量的水流出),用袋装砂并(原先的砂并是无袋砂并)和捕土工布进行修复。
(4)堆料不当,未按规定分层填筑,填土过快,碾压不当,造成路堤失稳。新会虎坑、大洞桥的引道,主要原因是堆料不当,未按规定分层填筑,也未作施工观测,填土过快,碾压不当。末作加固处理但按规定施工的路段,虽然后来沉降较大,但没有发生破坏。
(5)扰动“硬壳层”或填筑不当,使“硬壳层”遭受破坏,导致路堤失稳。软土地基上往往有一层强度比软土高的土层,被称为“硬壳层”。“硬壳层”可以起到承重和扩散应力作用,利用好“硬壳层”对于减少工程投资是有意义的。但若对“硬壳层”的勘察、利用工作做得不好,则达不到顶预想的效果。
(6)由于台背填土使地基对结构物产生负摩阻力和纵向推挤作用,引起桥台发生变位以至损坏。主要问题是:台背填土引起桥台向桥跨方向发生水平变位;先做桥台,后做锥坡及台背填土;锥坡没有按设计图纸做足,台背填土时把轻型桥台推坏;由于负摩擦力作用,引起桥台下沉。
4 喷粉桩法在软土路基施工中的应用
4.1目前我国软土地基处理的现状
在我国高等级公路的软土地基处理中,常用的方法主要有粉喷桩、砂垫层法、竖向排水法(袋装砂并、塑料排水板)、加铺土工织物(土工布、土工格栅)、碎石桩、砂桩、深层搅拌、强夯等。采用最多的是砂垫层+袋装砂井(或塑料排水板)土工布的处理办法,可以得到比较经济且效果较佳的结果。
4.2粉体搅拌桩在软土地基处理中的应用
4.2.1粉体搅拌法
粉体搅拌法(简称粉喷法),是用特制的设备和机具,将加固剂粉体材料(水泥或石灰)通过压缩空气的传送,与地基土强行拌和,使之产生充分的物理、化学反应后,形成一定强度的桩体(简称粉喷桩)。这是一种改善土质,提高地基强度的软土地基加固方法,可以广泛地适用于淤泥质土,杂填土,软粘土等地基加固。
4.2.2水泥加固土物理力学特性
物理性质。容量:水泥与土搅拌后,基容量变化不大,仅比原土的容量增加5%;含水量:水泥加固土含水量略低于原土的含水量,约减少3%-7%.
水泥土力学性质。水泥加固土的抗压强度,工程施工中一般采用 a=7-15%为宜;水泥加固土的强度随龄期增长而增长,早期强度增长较快,7d龄期强度可达28d龄期强度的60%,一般情况下,龄期超过28d后,强度仍有明显增加,3个月龄期强度可达到0.3-2.0MPa.
水泥加固土的抗拉强度。经试验,当水泥土的抗压强度在300-4000kPa时,抗拉强度为抗压强度的15%.
4.2.3粉喷法加固软土地基的特点
粉喷法加固软土地基,是一项新的工艺,与其它软土加固方法相比,具有较多突出之处;原理科学、费用低廉。加固成本低,每米材料成本费仅10元左右;桩身质量好;地基加固后无附加荷载。干法施工。施工不需要水源,不需要排污,场地干净;桩体强度高。
4.2.4施工工艺
(1)施工程序。放桩位——钻机就位——调平——送风——钻至设计深度——送粉——提升搅拌——提升至地平——停粉——复搅1/3桩长——提升至地平——停风——钻机移动——重复循环。
(2)施工中注意事项
①明确设计要求,了解地基的地质情况。
②开工前先打试验桩,根据不同的地质条件,合理选择钻机的档位,确定喷粉机压力和喷粉量。
③严格控制钻孔深度,喷灰时间及停灰时间,确保粉喷桩桩长,成桩应打入持力层50cm严禁在末钻至设计深度及未喷灰的情况下钻机提升作业。
④定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度,对使用的钻头必须随时检查,其钻头磨损量不得大于l厘米。
⑤喷灰机必须配有水泥计量装置,施工中及时记录水泥的瞬时喷入量和累计喷入量。
⑥桩身上部1/3桩长范围内,施工中应严格进行重复搅拌,使水泥和土充分拌和,提高上部桩身强度,使之符合荷载的传递规律。
[关键词]软土地基;换填;复合地基
1 换填法
1.1 置换填土
路堤填筑高度较小时,一般采用置换填土法进行软土地基的处理。若软土层的厚度超过3m,通常只挖除一部分软土后,换填强度和稳定性均较好的材料。换填时首先将泥炭、软土全部或部分挖除,并采用渗水性、稳定性好的材料(必要时添加适量水泥或石灰)进行分层填筑。
1.2 抛石挤淤法
长年积水的低洼地段,当排水困难时,淤泥一般呈流动状态,厚度为3~4m,表层无明显硬壳,石料容易采集的地段,并可将石块沉到淤泥底部的条件下可采用抛石挤淤方法。挤淤施工用料采用不易风化的、稳定性好的石料,石块大小由泥炭的稠度来确定。对于易流动的泥炭或淤泥,石块中80%以上宜超过30cm粒径,含泥量减少到最低。
1.3 土工织物加固地基
以土工织物作为补强材料加固地基,利用其加筋、补强、应力扩散及排水等综合作用来提高地基承载力并调整地基变形,常与沙垫层同时使用。在软基上隔垫土工织物可使荷载均匀分布;在高填路堤,可适当分层垫隔。
2 排水固结法
2.1 袋装沙井
袋装沙井是将质量符合要求的沙先装入透水性好的编织袋内,然后采用沉入或打入设备将装好的沙袋沉入软土地基内。袋装沙井既有大直径沙井的作用,又可以保证沙井的连续性,避免缩径现象。此外,由于袋装沙井的孔径较小、沙材料消耗少、工程费用低,施工速度明显加快,是软弱地基施工最好的方法。
当泥沼或软土层厚度大于5m,且路堤填筑高度的土体自重远超过天然地基承载力或地基土体水平位移较大时,袋装沙井具有明显的优势,是软土地基最合适的处理方法。
2.2 沙井
首先在软土地基上钻成孔眼,灌上粗、中沙,利用粗、中沙的荷载作用加速软土中水的排出,此法为沙井处理法。固结占很大比例的土和高塑性黏性土则不宜采用,其余软土均适合采用沙井法。
2.3 沙垫层
在软土层顶面铺设排水沙层,以增加排水面,使软土地基在填土荷载作用下加速排水固结,提高其强度,满足稳定性的要求。排水沙层对于基底应力的分布和沉降量的大小无显著的影响,但可加速沉降的发展,缩短固结过程。
当在沙垫层上填筑路基时,路堤填筑速度应合理安排,使加荷的速率与地基承载力增加(排水固结)的速率相适应,以保证地基在路堤填筑过程中不发生破坏。通常可以利用埋设在路堤中线的地面沉降板以及布置在路堤坡脚处的位移边桩进行施工观测,随时掌握地基在路堤填筑过程中的变形情况和发展趋势,借以判断地基是否稳定。
2.4 塑料排水板
塑料排水板是在纸板排水的基础上发展而来的,它的特点是:单孔过水断面大,排水畅通,质量轻,强度高,耐久性好。一般在泥炭饱和淤泥地段或土基松软、地下水位较高的情况下采用此方法。
3 轻型填方施工法
软土地段路堤的沉降和稳定性取决于路堤填料的重量,利用轻质填料可以增加路堤的稳定性和减少路堤的沉降量。轻型填方施工法是利用大型泡沫苯乙烯块(EPS)修筑轻型填方路堤。EPS块由于质量轻,运输方便快捷,非常容易施工。
填方或桥台、背的填料使用轻型材料最为合适,可以明显减少地基变形和下沉,防止出现与构筑物连接处的错台,还可减少对周围地基的横向影响。
为了减少路堤变形,增加路堤的整体稳定性,防止油类渗入破坏EPS的稳定性,作为路床的一部分,可在EPS上直接现浇钢筋混凝土板做保护层,然后在其上完成路面结构层施工。由于EPS的抗压强度较低,施工使用传统的轧实设备时必须谨慎作业,以防损伤该轻型材料。
4 复合地基处理法
4.1 深层搅拌法
深层搅拌法是通过特制机械,沿深度将固化剂与地基土强制就地搅拌形成水泥土桩加固地基的方法。
深层搅拌法形成的复合地基具有以下特点:
(1)桩体越长,间距越小,处理效果越好。
(2)搅拌法处理过的软基固结缓慢,软土的固结度小。
(3)大部分应力集中于桩体,部分应力通过桩体传递到复合地基下面的土中,增加了复合地基以下土层的沉降,因此,粉喷法一定要穿透软土层,否则使软基沉降量增加,固结速率减慢,起不到加固软基的效果。
(4)复合路基的侧向变形小,填土后两个月内侧向位移趋于稳定。
该施工法不仅可以提高构筑物的稳定性和减少沉降,还可用于特殊地基条件和有各种制约条件的软土地基。
4.2 碎石桩法
碎石桩法是利用一个产生水平方向振动的管状设备,以高压水流边振边冲在软弱黏性地基中成孔,在孔内分批填入碎石(或矿渣等松散粗颗粒材料)加以振密制桩,形成的竖向增强体与周围黏性土形成复合地基。此方法与排水固结法相比,加固期短,可以采用快速连续加载方法施工路堤,对缩短工期十分有利。在软弱土层较深、工期要求紧时,采用碎石桩处理软基为好。
(1)选料要求:选用未风化的干净碎石、砾石、碎砖、矿渣等,级配粒径≤5cm,以免振冲器磨耗过大或卡孔。
(2)碎石桩的工艺流程:整平原地面、机具定位、桩管沉入、加料压密、拔管、机具移位。
桩的施工次序一般是一边推向另一边或由里向外进行,方便挤走部分软土。对抗剪强度低的黏性土地基,为减少对原状土的扰动,施工最好采用间隔跳打的方式。
5 反压护道法
反压护道法是在路堤两侧,用透水性、稳定性均较好的沙性材料,填筑一定宽度、高度的护道,以平衡使路堤下的淤泥或泥炭向两侧隆起的张力,从而保证路基的整体稳定性。
采用反压护道加固地基,只需常用的机具设备,施工简单,但占地多,用土量大,后期沉降变形量大,养护任务重。
反压护道法一般适用于路堤高度不超过其极限高度的两倍,非耕作区和取土方便、运距较近的地区。
6 结 论
【关键词】强夯;排水板;地基承载力;地基处理
1 前言
国内许多岩土工程界人士从理论上和实践上对强夯法的机理与影响因素作过大量试验与探讨,普遍认为强夯法对大面积加固砂土、碎石土及杂填土地基的效果显著,而且造价较为低廉。但对饱和软黏土地基加固效果的经验较少。为了探索强夯法对提高软黏土地基承载力效果,依据铁路路基饱和软土地区必须满足“工后沉降不得大于15”的质量要求,本文对强夯法加固饱和软土地基的应用效果进行了对比分析。
2 工作区地质条件
根据工作区的勘察地质详细资料,埋深12m范围内均为河流相沉积的黏性土,地貌单元为辽河冲积平原。
2.1 耕植土、素填土,灰黑至灰褐色,以黏性土为主,层厚0.5m。
2.2 黏土,灰黄色,软塑状态,中等压缩性,层厚1.8m,天然地基容许承载力建议值110kPa。
2.3 淤泥质粉质黏土,灰至灰黑色,饱和,流塑状态,高压缩性,夹薄层粉细砂,层厚5.8m。天然地基容许承载力建议值85kPa。
2.4 细砂,灰色,饱和,中密,夹薄层黏性土及粉砂,层厚大于3.9m。天然地基容许承载力建议值150kPa。
3 对比方案
首先,在两段对比路基块(39m×39m)两侧设排水明沟,深、宽均为1.5m。对比重点是对饱和黏性土地层,在增设垂向排水条件与不增设排水条件两种情况下的强夯效果进行对比分析。分别采用打设塑料排水板方案(方案1,垂向排水,排水板平面间距1.0m,板长9.0m)和不设塑料排水板方案(方案2)。
为了便于比较,两工作区均采用点夯2遍加上普夯1遍。点夯能量第一遍为1600kN•m,第二遍1860kN•m,普夯能量为1000kN•m,每遍夯点间距6.5m,正方形插档法布置。
4 应用结果分析
为了综合评价两种方案的整体效果,对工作区强夯过程中的夯坑贯入度、夯坑周围土体隆起、夯区周围深层土体侧向位移、强夯时土层中的超孔隙水压力变化情况进行了跟踪观测分析,总的趋势是第1方案的贯入度、坑周土体隆起量、夯区总沉降量以及深层土体向外的侧向位移量均强于第2方案。具体地说,第2方案的夯坑贯入度及坑周土体隆起量值均大于第1方案;而第1方案的夯区总沉降量超过了第2方案。后者说明,增强垂向排水条件的地层得到了很好的压缩,土体垂向压缩量大,加固效果好。
强夯结束后,对两工作区进行了现场测试,分别采用现场静载试验、标准贯入N63.5,静探及钻探取样室内试验方法,以便综合评价强夯效果。
4.1 静载试验
在超孔隙水压水消散70%以后,对两工作区各进行了2组静载荷试验。试验采用70.7×70.7方形载荷板。应用结果表明,第1方案处理后的地基土容许承载力提高到160kPa,第2方案则仅达到120kPa。第1方案的承载力明显高于第2方案。
4.2 物理力学性质指标对比
首先,由于打设了塑料排水板,其强夯结束后地基土的含水量、孔隙比及压缩模量指标的变化幅度均超过方案2,标贯指标N63.5变明显提高。其次,以上各种指标的变化幅度,随地基土的深度分布上的变化,也呈现一定的特点,方案1由于增设了垂向排水,使强夯的影响深度大为增加。
4.3 静力触探
第1,2方案强夯前后的静力触探曲线对比。
5 应用效果与经验
从以上资料可以看出,第③层,由于夹有薄层粉细砂,Ps提高极为明显,说明强夯法对于加固砂性土层的效果好于饱和黏性土层。塑料排水板的打入,增加了砂性土层的垂向排水功能,使第1方案的加固深度明显大于第2方案。特别是当被加固地基土夹(含)有一定砂性土层时,尤其如此。其原因主要是由于排水板的打设,加速了土层中水分的排出(砂性土夹层效果更为明显),加快了超孔隙水压力的消散,从而有利于土层的压密。而对于未增设垂向排水设施的情况,饱和黏性土层由于强夯时形成的冲击能量引起的超孔隙水压水消散要慢得多,从而影响了土层的压密效果。
对饱和黏性土层的加固效果影响较大的因素是土层中孔隙水压力消散,为此做好垂向排水,如打设塑料排水板,使得土层基本相同,且在夯击方案与能量相同的条件下,无论是影响范围内各土层的加固效果,还是地基土加固的影响深度均大于不设排水板方案。因此在饱和黏性土地区,加强垂向排水功能,对于改善强夯法的效果是极其重要的。
秦沈客运专线盘山段强夯法加固饱和软土地基的应用表明,铁路路基经过饱和软黏土地区时,采用强夯法进行大面积地基处理是可行的,改善地基承载力效果是明显的,关键在于排水。为此可以采用开挖明沟、盲沟、积水坑(井)与打设塑料排水板等方式或者多种排水方式相结合的方法,以便加快饱和黏性土中孔隙水压力的消散与土层自身固结。
6 结论
6.1 强夯法在客运专线工程的应用表明,该方法是加固饱和软土地基行之有效的方法,技术效果显著。
6.2 强夯法施工简便,设备简单,施工速度快,工期短,简便易行。
6.3 强夯法施工造价低廉,经济效果可观。
参考文献
关键词:软土地基;公路;路堤设计;软基计算;
中图分类号:X734文献标识码: A
东莞联网公路总长207.7km,公路等级一级,设计车速60km/h,双向四车道或双向六车道。包含老路改造加铺沥青路面、老路拓宽、新建道路三部分。按区域划分为5个标段。本文就一标段软土地基路堤设计进行重点论述。
1水文地质概况
东莞地处珠三角平原区,地势低平,降雨充沛,河网纵横,地下水位受河水及潮水水位的影响。一标段内主要地表水系为东江及其支流水网,纵横交错。地下水主要为孔隙潜水及基岩裂隙水,局部具微承压性。地下水位8月期间稳定水位标高介于0.33~2.43m,随潮汐波动,但年变化幅度不超过2m。
原始地貌单元为海陆混合沉积地貌。建设范围内普遍分布有软土,主要特征是:天然含水量高,孔隙比大,压缩性高,强度低,渗透系数小。软土工程性质差。
2特殊路基处理方法
本项目主要采用了以下几种特殊路基处理方法:
2.1垫层法(清淤换填)
本方法用于浅层较软弱地基,即软土深度不超过3米。其基本原理是挖除浅层软土或不良土,换填砂砾,并分层碾压夯实。该方法可以提高持力层的承载力,减少沉降量。但是如果换填厚度超过3m,从经济上来说不可取。
2.2塑料排水板
本方法用于深厚软弱地基,且填土高度小于2m的路段。其基本原理是在软基表面施加大于或等于设计使用荷载,经施工期预压后,使被加固土体中的孔隙水排出,软基完成大部分或绝大部分的沉降,预压完成后卸去预压荷载,地基有些回弹,交付使用后地基承受使用荷载再次沉降,但沉降的量很小(仅为卸载时的回弹量加剩余沉降量)。达到减少路基工后沉降。孔隙水排出同时,有效应力增加,土中孔隙体积减小,密实度加大,土体强度得到提高,地基承载力也得到提高。
本项目中采用等载预压。堆载分级施加,荷载施加按设计加载曲线进行。每200~300m设置一个检测断面,每个检测断面设置沉降板三组及边桩二组。当每天地基沉降量小于0.02mm时,可停止预压。
2.3粉喷桩
本方法用于深厚软弱地基,且填土高度大于2m的路段以及桥头、涵洞等承载力要求较高的路段。其基本原理是通过施工设备将水泥与原状土的地基土充分搅拌而形成水泥土,通过水泥的水化反应及土颗粒与水泥水化物的凝硬作用、离子交换作用改变软土的性质,与桩间土形成复合地基,可以大大提高承载力,减少沉降。
3设计计算
3.1塑料排水板
本项目各层土的物理力学指标见表3-1:
各层土的物理力学指标 表3-1
层序 土层名称 层厚(m) 压缩模量Es
(MPa) 天然密度ρ
(kN/m3) 抗剪强度 固结系数
(×10-3cm2/s)
直接快剪 固结快剪
内摩擦角φ(度) 凝聚
力C(kPa) 内摩擦角φ(度) 凝聚
力C(kPa) 竖向 水平
2 种植土 1 3.5 18.0 ― ―
3-1 淤泥 6.5 1.5 16.2 4 12 0.75 1.2
3-3 淤泥质粘土 5
2.0 17.0 5 14 0.85 1.4
3-4 粘土 4.5 4.5 18.5 6 20 ― ―
注:该路段地下水埋深0.79m,填土高度2m。
3.1.1设计
井径及间距经多次固结试算确定为:等效井径5cm,井距1m,三角形排列。本段软土层较厚,底层没有透水层,排水板的长度为穿透持力层0.5m。平均长度为13.0m。路基底部设置50cm砂垫层。并设置3%~4%的预拱度,保证砂垫层的使用质量。
3.1.2计算
(1)沉降计算
总沉降包括瞬时沉降Sd、固结沉降Sc和次固结沉降Ss三部分。瞬时沉降是在加荷初始,地基土的孔隙水压力来不及消散,土的孔隙来不及调整,由地基侧向引起的。这种沉降一般不大,不宜精确计算。固结沉降是在上覆土压力作用下,地基中的孔隙水逐渐排出,体积发生变化引起的,是地基的主要沉降。次固结沉降是指孔隙水压力消散后,在一定有效应力的作用下,土骨架由于蠕动变形引起的,这种沉降很小,持续时间很长。
本工程采用压缩模量(Es)计算主固结沉降Sc:
式中:―压缩模量;
―地基中各分层中点的附加应力增量;
―分层厚度;
由上式计算得本段软土地基的主固结沉降为Sc=0.311m,总沉降S=mSc=0.421m。
再根据,
分别计算出竣工时及基准期结束时固结度Ut1、Ut2,则基准期(15年)内残余沉降St=(Ut2- Ut1)S=0.163m
(2)稳定计算
采用有效固结应力法对打排水板前后的路基滑动面进行稳定验算,比较其安全系数。
路基滑动安全系数采用下式计算:
式中:―地基土内抗剪力,,;
―路堤内抗剪力;
―当第j图条的滑裂面在路基填料内时,若该土条滑裂面与设置的屠工织物相交,则P为该层土工织物每延米宽(顺路线方向)的设计拉力;
―各土条在滑弧切线方向的下滑力的总和,;
经过计算,打排水板前后该段路基的滑动破坏最危险滑裂面安全系数分别为1.071,1.278,说明打排水板后路基才稳定。
3.2粉喷桩
本项目各层土的物理力学指标见表3-2:
各层土的物理力学指标 表3-2
层序 土层名称 层厚(m) 压缩模量Es
(MPa) 天然密度ρ
(kN/m3) 抗剪强度 固结系数
(×10-3cm2/s)
直接快剪 固结快剪
内摩擦角φ(度) 凝聚
力C(kPa) 内摩擦角φ(度) 凝聚
力C(kPa) 竖向 水平
2 种植土 1.2 3.5 18.0 ― ―
3-1 淤泥 6.9 1.5 16.2 4 12 0.75 1.2
3-4 粘土 8.3 4.5 18.5 6 20 ― ―
注:该路段地下水埋深1.05m,填土高度6m,为桥头路段。
3.2.1设计
桩径500mm;多次试算确定桩距1.2m,正方形排列;桩长须穿透持力层0.5m。桩喷粉量50kg/m(32.5R普通硅酸盐水泥),掺入比约15%。90d龄期无侧限极限抗压强度为1200Kpa。单桩容许承载力为110KN,复合地基承载力为150Kpa。
3.1.2计算
(1)单桩承载力及复合地基承载力计算
单桩承载力计算公式:;
式中:―强度折减系数,可取0.35~0.50;
―桩的截面积;
复合地基承载力计算公式:;
式中:―面积置换率;
―桩间土天然承载力标准值;
―桩间土承载力折减系数,当桩端为软土时,可取0.5~1.0;当桩端为硬土时,可取0.1~0.4;当不考虑桩间软土作用时,可取0。
根据地质资料,计算得单桩承载力,复合地基承载力。
(2)沉降计算
桩土复合层压缩变形按下式进行计算:
式中:―桩土复合层顶面的平均压力,;
―桩土复合层地面的附加应力,其值为,其中为桩土复合体的平均容重。
―桩长;
―桩土复合体的变形模量,其值为,分别为桩身灰土和桩间土的变形模量。可取(100~200)。
复合体底面以下未加固土体的压缩变形,采用分层综合法进行。
总沉降。
4结语
软土地基在选择处理措施时,应考虑地基条件、公路条件及施工条件,尤其要考虑处理措施的特点、对地基的适用性和效果,以确定符合处理目的的处理措施。
参考文献
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[2]刘玉卓主编.公路工程软基处理[Z].北京,人民交通出版社.2003
[3]刘家豪主编.塑料排水板排水法加固软基工程实例集[Z].北京,人民交通出版社.1999
第一作者简介:潘小明,男,1979.2,工程师,2004年毕业于南昌大学道路与桥梁专业,
【关键词】软土;处治;方案
1 软基的常见处理方法
软土上路基的整体稳定性必须等于或大于容许稳定系数,而沉降量则要求在路面设计使用年限内的工后沉降必须小于允许工后沉降,否则应进行地基处理。软土地基处治时应遵循以下原则:投资少效益高,少占农田和安全实用的技术经济政策;密切结合当地工程地质条件、材料供应、施工力量和工期要求,因地制宜,达到技术上先进、经济上合理。软基的处理方法多种多样,主要的处治方法有以下几种:
1.1 砂垫层
砂垫层为设置于路堤填土与软土地基之间的透水性垫层,可起排水的作用,从而保证了填土荷载作用下地集中孔隙水的顺利排出,既加快了地基的固结,还可以保护路堤免受孔隙水浸泡。砂垫层多采用中、粗砂,厚度一般为0.6~1.0m,宽度(两侧)比路堤底宽多0.5~1.0m。
设置砂砾垫层要注意防止被细粒污染而造成排水孔隙堵塞,在砂砾层的上下应设反滤层。砂砾层适于施工期限不紧、路堤高度为极限高度的二倍以内、砂源丰富、软土地基表面无隔水层时,效果更好。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。
1.2 轻质路堤及加筋路堤
轻质路堤指用粉煤灰等轻质材料填筑路堤,达到减轻路堤自重,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。路堤采用的材料一般是粉煤灰。粉煤灰路堤有三种类型,即单一的、土和粉煤灰互层的和土砂及粉煤灰等混合的。
加筋路堤指用变形小,老化慢的土工隔栅、土工织物等抗拉的柔性材料作为路堤的加筋体,可以减少路堤填筑后的路基不均匀沉降,又可以提高地基承载能力,同时也不影响排水,大大增强路堤的整体性和稳定性。土工织物强度高的方向(即其纵向)应沿公路横向铺设,并尽量设置在路堤底部。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,这些材料可提高地基整体性,减少地基不均匀的沉降,防止滑移。
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。土工织物铺设时,应顺路堤坡角回折2~3m,为了保护土工织物,上下都应铺设0.2~0.3m左右的砂垫层。
1.3 表层分布厚度不小于3m的软土时,可采用浅层拌和、换填、抛石等方法进行处治
浅层拌和填料可用石灰等无机结合料,换填材料宜用水稳性好的材料,如砂、砾、片石等渗水性材料或强度较高的粘性土。换土能根本改善地基,不留后患,效果较好,适用于软土层不厚且易于排水的情况,水塘、河沟等局部部分的软土常用换土方法予以处治。但因软土地区地下水位一般较高,挖掘困难,换土深度一般不宜超过2m。抛石挤淤是强迫换土的一种形式,它不必抽水挖淤,施工简便。抛石挤淤多采用不易分化石料,片石大小随软土稠度而定,对于流塑状态的淤泥,片石可稍小些,单片一般不宜超过30cm,且小于30cm粒径含量不得超过20%,片石抛出水面后应用较小石块堵塞垫平,用重型机械压实紧密,其上设反滤层后再填路基土。
爆破挤淤也是一种浅层处治的换土方式。利用炸药爆炸时的能量将软土扬弃或压缩,然后填以强度较高的渗水土或一般粘性土,达到换土的目的。爆破挤淤法的换填深度较深,功效较高、适应施工期紧迫的情况。爆破挤淤可分先填后爆和先爆后填两种施工方法,前者适应于稠度较大,相对不稳的软土或泥沼,先填的路堤随爆随沉,避免回淤;后者适用于稠度小回淤较慢的泥沼或软土。实际施工中,也可以在爆破前准备好填料,然后随爆随填,爆破一段,填筑一段。
1.4 反压护道
反压护道是在路堤一侧或两侧填筑一定宽度和高度的护道,运用力学平衡原理,平衡路堤自重作用产生的滑动力矩,以提高路基的稳定性。
反压护道一般采用单级形式。由于反压护道本身的高度不能超过极限高度,单级反压护道的高度宜采用路堤高度的1/3~1/2,宽度应通过稳定性计算确定,且应注意满足路堤完工后的沉降要求。
反压护道虽说简易,但占地过多,在路堤填料来源困难地段也难于应用。况且,反压护道只能解决软土地基上路堤的稳定问题,对于沉降问题非但无益,往往还加大沉降量。
2 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,在车辆与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。
在此结合处处理的方法一般有:
2.1 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。
2.2 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。
2.3 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,宜改用桥梁跨过。
2.4 桥台处路堤处理:为了加快地基固结,提高地基承载力,减轻路堤与桥台间沉降差,在桥台处的一定距离内采用砂桩,粉喷桩、旋喷桩等加固地基。
2.5 涵洞和通道可采用钢筋砼箱形整体式结构,并同时扩大基础,它施工简便造价比桩基础可节省些。
2.6 真空预压:这个方法,在港工方面采用较多,近年江苏连云港公路也采用过,主要用于桥头路堤,在工期紧迫,为了争取时间时不失为一种应急对策。因为它可使软土路堤迅速沉降,且提高地基承载力,效果较佳,但由于造价较高,且在北方冰冻季节使用受限,所以采用时,要权衡这些边界条件。
摘要:目前,软土地基处理的方法有预压法、换填法、强夯法和强夯置换法、砂石桩法、水泥土搅拌法及其他地基处理法。本文着重介绍各个方法的施工工艺及流程,然后对于相同地质条件的软土地基提出相应的处理措施,剖析地基处理的重点,最后根据处理结果选择合适的处理方案。 关键词:淤泥;软土地基;塑料排水板堆载预压法
0 工程概况及初步分析
某地区建筑场地拟建二层框架结构房屋,建筑平面,室外标高为8.4m(±0.000),根据地质资料,现有场地标高为1.64m,需填土6.76m,土层依次第一层为素填土,厚度0.5m;第二层为淤泥,厚度为11.4m,为高压缩性土,压缩模量Es=1.73MPa,固结系数Ch=Cv=1.0x10-3cm2/s;第三层为粉质黏土夹碎石,厚度为4.6m,为中压缩性土,压缩模量Es=4.96MPa;第四层为淤泥质黏土,厚度为2.5m,压缩模量Es=1.85MPa;第五层为粉质黏土,厚度为5.4m,压缩模量Es=4.3MPa;第六层为淤泥质黏土,厚度为3.2m,压缩模量Es=1.85MPa;第七层为粗角砾土,厚度为2.2m,压缩模量Es=10MPa;第八层为粉质黏土,厚度为12.9m,压缩模量Es=4.8MPa。按《建筑地基基础设计规范》,对于高压缩性土地基,框架结构相邻柱基沉降差为0.003L(L为相邻柱距),经过初步估算,柱底内力标准值分别约为600KN和1000KN,柱距6米,容许的沉降差为18mm。
在施工主体结构基础前期,由于场地需要回填土而且较厚,在回填施工时期,回填土属于外加荷载,此时按荷载考虑计算场地的沉降,总沉降量达到1316.34mm。各层沉降量为:第一层淤泥沉降量为946.9mm,占总沉降量的71.9%;第二层淤泥沉降量为131.6mm,占总沉降量的10.0%;第三层淤泥沉降量为189.4mm,占总沉降量的14.4%;第四层淤泥沉降量为48.4mm,占总沉降量的3.7%。此过程为固结排水沉降过程,随时间的发展场地土趋于稳定。在沉降基本完成时,进行主体结构基础施工,此时场地土体性质发生变化,此时各层土的承载力和压缩模量均会有所增加,假设均比原来土体增加1.1倍。此时按回填土承载力特征值fak=100Kpa,估算C轴交5轴及6轴柱基础A、B大小,分别为2m×3m和4.0m×4.0m,柱基A总沉降量为55.24mm,占回填土沉降量的4.2%,柱基B总沉降量为71.34mm,占回填土沉降量的5.4%,沉降差16.1mm,小于规范容许值18mm。从以上分析可以看出,在未进行任何地基处理的情况下,前期沉降占绝大部分,而后期采用独立扩展基础已能满足承载力且无软弱下卧层和变形要求。因此,地基处理的重点在于加速固结排水过程,减少回填土引起的沉降。
1 地基处理措施
1.1 选择合适的处理措施 目前,软土地基处理的方法有换填法、预压法、强夯法和强夯置换法、砂石桩法、水泥土搅拌法、高压旋喷桩法、桩基法及其他地基处理法。
换填垫层法是挖除软弱地基土,采用砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿渣等材料进行换填作为垫层的一种地基处理方法,通过换填软弱地基土的变形变成垫层地基的变形,因此能够减少地基的沉降。本工程软弱地基土层埋深0.5m,层厚11.4m,首先需要挖除9725.9m3,回填土需要9725.9m3。可见挖土及回填方量相当大,从经济上考虑该方法不适用于该工程软弱地基处理。 堆载预压法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效措施,堆载预压分塑料排水带活砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。通常,当软土层厚度小于4.0m时,可采用天然地基堆载预压法处理,当软土层厚度超过4.0m时,为加速预压过程,应采用塑料排水带、砂井等竖井排水预压法处理地基。本工程淤泥层厚度为11.4m,适合用排水预压法。 强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基,而强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软塑~流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。此两种方法都采用夯击的方法进行地基加固,因此都有一定的加固深度,本工程软弱土层为淤泥层,该土性质不适用夯击方法加固,而且土层深度较深。
砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基,本工程软弱土层为欠固结土层,在回填土回填至设计标高时,土层在附加应力作用下进行排水固结,土层压缩,因此不适用。
水泥搅拌法分为深层搅拌法和粉体喷搅法,水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30%、大于70%或地下水
关键词:建筑;软土地基;强夯法
中图分类号:TU471.8文献标识码:A文章编号:
引言: 在建筑工程中由于地基不良导致建筑物沉降甚至倒塌的事故很多,特别在软土地区。因此,在实际工程中应重视和加强对不良地基的处理,应根据不同建筑物、不同的地理环境、不同的土质采用不同的方法进行地基处理,从而使地基承载效果达到最佳,为建筑物提供安全的保障。
1.强夯原理及适用范围
道路软土地基的孔隙比较大,含水量较高,承载力较低,在外部荷载特别是长期荷载的作用下,土的沉降变形较大,极易破坏其上的路基稳定性并影响行车质量。强夯原理在于通过重物夯击对软土施以强大的外部作用力,减小土的孔隙比,排除孔隙水,降低含水量。软土在排水固结后结构得到改善,承载力提高,承受外界荷载时土的沉降量较小,从而提高路基的稳定性。强夯适用于含水量较高的粘性土、湿陷性黄土地基施工,此外,还可适用于碎石、砂土及人工填筑地基施工。
2.强夯所用机械设备
2.1 履带式起重机
一般采用 15t 以上的履带式起重机,具有行走方便、稳定性好等优点。起重机要有一定的起重高度,多在10~14m。锤吊到最高点时夯击设备重心较高,为防止落锤时臂杆回弹,可采用增加钢管支撑桅杆等安全措施,防止夯击时臂杆后仰、设备倾覆。
2.2 夯锤
夯锤底面形状多见圆形,也可为方形。夯锤中设置若干个直径25cm的通气孔,以排除锤入夯坑时坑内空气,减少空气阻力,保持夯锤平衡,保证夯击效果。锤底面积宜根据土质确定,锤径一般 2m 左右,底面积 3~4m2;锤重可视需要而定,多在10~20t之间,锤底静压力值25~40KPa。一般采用脱钩夯锤。
3.建筑软土地基的强夯法加固处理技术
3.1夯击点布置
不同的建筑物夯击点位置不同,对某些基础面积较大的建筑物,夯击点可按等边三角形或正方形布置;对办公楼和住宅建筑,夯击点可根据承重墙位置采用等腰三角形布点;对工业厂房夯击点可根据柱网来布置。强夯处理范围应大于建筑物基础范围,对一般建筑物,每边超出基础边缘的宽度宜为设计处理深度的 1/2~2/3,并不宜小于 3m。为有效加固深层土,加大土的密实度,强夯常需分遍夯击。由于夯点需要一定距离,使夯击时夯坑产生冲剪,在夯坑底形成一挤压加固,为使所产生的挤压力受周围土约束,侧面不隆起,因此侧面应有一定间距的不扰动土。不能像重夯采用一夯挨一夯,夯击时侧面土为扰动土,易隆起,减少锤底的挤密作用。由于夯点间距大,夯点间需增设夯点以加固未挤密土,故需增加遍数。对饱和粗粒土,当需要夯坑深度大时,或积水,或涌土需填粒料,为便于操作而分遍夯击。对饱和细粒土,由于存在单遍饱和夯击能,每遍夯后需孔压消散,气泡回弹,可二次压密、挤密,因此对同一夯点需分遍夯击。在实际操作中,我们常采用先高能量大间距加固深层,根据需要对同一批夯点夯击,然后再逐个夯击另一批夯点,若对所有的夯点都先夯一遍,将造成浅层先加固低于以后深层加固的效果。夯距通常为 5~9m,为了使深层土得以加固,第一遍夯击点的间距要大,下一遍夯点往往布置在上一遍夯点的中间。 最后一遍是以较低的夯击能进行夯击,用以确保近地表土均匀性和较高的密实度。 如果夯距太近,相邻夯击点的加固效应将在浅处叠加而形成硬层, 则将影响夯击能向深部传递。 夯击粘性土时,一般在夯坑周围会产生辐射向裂隙,如夯距太小时,等于使产生的裂隙重新又被闭合。 对处理深度较深或单击夯击能较大的工程, 第一遍夯击点间距宜适当增大。
3.2场地平整
首先预估强夯后有可能造成的地面变形,并且以此来确定夯前的地面标高,然后采用推土机平整场地,同时,应仔细查明强夯场地的范围之内的各种地下管线和地下构筑物的标高及位置等,尽量避免在其上方进行强夯的施工,否则就应按照强夯法的影响深度来估计可能造成的危害,并在必要时采取措施,从而避免强夯施工时对其产生损坏。
3.3试夯
在进行强夯法施工前,应当按照初步确认的强夯参数,并在现场具有代表性的区域进行试夯,通过测试来与夯前的测试数据对比,以检验强夯的效果,从而最后确定施工采用的各类强夯参数。如果不符合设计的要求,则应当调整设计参数。而且在进行试夯之时,也可通过设计参数不同的方案来进行比较,从而择优选取。
3.4垫层
对软弱饱和土或地下水很浅时,常需在表面铺设砂砾石、碎石垫层,厚 0.5~1.5m,垫层材料宜用砂砾石、碎石、矿渣,粒径宜小于 10cm。对处理土层为饱和砂、软土时,夯坑易涌土、涌砂,故垫层填料不宜用砂。 垫层厚度不宜过小,过小不起作用;也不宜过厚,过厚时能级低的强夯,在锤底形成大的垫,扩散动应力,减小对下部软弱土的加固作用。
3.5强夯夯击
采用强夯法施工的加固顺序应当先深后浅,就是先进行深层土加固,再进行中层土加固,最后进行表层土加固。按照这种强夯施工的顺序,在完成了最后一遍夯点的夯击后,用推土机填平夯坑。所以夯坑底面上部的填土会比较疏松,再加上强夯所产生的强振动,也会使周围已夯实的表土层产生一定程度的松动,因此,通常应在夯完最后一遍夯点之后,再采用低能量进行一遍满夯。而在夯后工程的质量检验之时,有时仍会发现厚度较大的表层土的密实程度会比下层土更差;表明满夯没能达到预期效果。这是由于目前大多数工程中的低能量满夯还是通过同一夯锤来进行低落距夯击,因为夯锤较重,同时表层土又无上覆压力因而侧向约束小,因此夯击时土体的侧向变形大。而对于砂土、碎石等粗颗粒的松散体而言,侧向变形就会更大,从而更难以夯密。因为表层土是浅地基中主要的持力层,若处理不好,就会加强建筑物的不均匀沉降和整体沉降。所以必须对表层土的夯实进行高度重视。有条件时其满夯应采用小夯锤进行夯击,并适当提高满夯夯击的次数,以增强表层土夯实的效果。
3.6监测
强夯施工不仅要严格遵循施工步骤来进行,而且还应设专人来负责施工中的监测等工作。首先,开夯前应当检查夯锤落距和锤重,以确保其单击的夯击能量满足设计要求。若夯锤使用太久,则会因底面的磨损而使其重量减少。而落距不能达到设计要求的,在施工当中也经常发生。这些均会影响单击的夯击能;其次,强夯施工过程中夯点放线错误的情况也常有发生。所以在每遍夯击之前,应对其夯点的放线进行一次复核,而夯完后也应检查夯坑的位置,发现漏夯或偏差应及时改正;再次,施工中应当按照设计要求来对每个夯点夯击的次数以及每击的夯沉量进行检查。最后,因为强夯施工所具有的特殊性,在施工中所选择的各类参数及其施工步骤是否满足设计要求,往往很难在施工结束后进行检查,因此要求在施工中对施工情况和各类参数进行详细的记录。
3.7强夯振动
按照国内大量的工程实践,在强夯中造成的振动,对于一般建筑物而言,只要有 10m~15m 的间隔距离,通常都不会造成有害的影响。而对于振动有特殊的要求的建筑或者精密设备仪器等,当强夯的振动有可能会对其造成有害的影响时,应当采取隔振或防振措施。比如设置满足要求去的隔振沟等。
4.结语
由于强夯会产生较大的冲击能量 ,从而在地基土中产生强大的动应力与冲击波。而强大的动应力与冲击波能够增强土层均匀的程度、改良土的振动液化情况、减少土的压缩性 ,从而达到增强地基强度的目标。结合大量工程中地基通过强夯法来进行加固处理的实践结果证明 ,对软土地基而言 ,采用强夯法来进行加固处理 ,并辅之以合理的排水措施 ,其效果是相当明显的。
参考文献:
[1]李玉平.浅谈强夯法在软土地基处理中的应用[J].长沙铁道学院学报:社会科学版,2010(2).
[关键词]港口航道;围堰形成;防护技术
中图分类号:U656.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)20-0130-01
一、前言
随着经济的发展,加强港口航道基础设施的建设,促进围堰技术的开发和研究是发展工程建设的重要部分,我们要做好围堰的安全保护,采用必要的措施和技术,确保安全度汛。
二、围堰的种类及作用
1、围堰的种类划分
在实际港口航道工程建设中,由于施工的自然条件、所建筑的港口航道工程项目都不可能相同,所以决定了采用的围堰种类也不尽相同,根据实际的施工情况,一般按材料的性质划分,有混凝土围堰、木板桩围堰、土石围堰、管柱围堰、钢围堰、木笼围堰等多种,随着科技的进步,越来越多的新材料应用到港口航道工程施工中,采用新工艺新材料的围堰也逐渐应用到施工中,如竹篱笆墙围堰。
2、围堰的主要作用
当一些建筑的基础位于地表水位以下时,当所需建筑要建在沿海、河道或湖泊中时,就要用到围堰来辅助施工了,所以围堰一般是用做防水、围水,保证施工作业面在无水的情况下进行,便于施工,另堰还能对基坑的坑壁起着支撑作用,给施工作业提供一个安全环境。围堰是一种临时性的挡水建筑物,起着保护作业面的作用,所以结构上要求要有一定的强度,其稳定性、防渗、抗冲性、耐挤压性要达到一定的标准,结构设计上要求简单,施工、维护、拆除都要尽可能方便,从整体布局上要求设计合理,使水流能平顺通过,不发生局部的水流冲撞,围堰在施工上要求保质保量,避免有渗漏现象发生,以免产生围堰透水事件,造成财产及生命损失。
3、不同情况采用不同围堰
围堰的种类很多,采用什么形式的围堰要根据实际的自然情况来决定,要因地制宜,经济合理采用恰当的围堰,保证施工的顺利进行。
在围海造地工程中,围堰主要起到围海防渗漏隔离的作用,把一片水域围成设计的形状,围堰形式主要有石围堰、充沙袋围堰、土围堰及其他形式的围堰如竹篱笆墙围堰形式,围堰内用绞吸船等船舶设备进行吹填,把这片水域形成陆地。
当在河边浅滩水进行港口航道施工时,水深不足1.5米,水流速度小于0.5米/秒,这时河床渗水性不大,这种情况下可采用土石围堰。当在水深在3米以下,水流速小于1.5米/秒这样的河床中施工时,如果床渗水性较小,或淤泥很浅,或没有淤泥时,可采用土袋围堰来保证施工。
三、围堰形成软土地基的处理措施
1、选择合适的处理措施
目前,软土地基处理的方法有换填法、预压法和强夯置换法、砂石桩法、水泥土搅拌法、高压旋喷桩法、桩基法及其他地基处理法。
换填垫层法是挖除软弱地基土,采用砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿渣等材料进行换填作为垫层的一种地基处理方法,通过换填软弱地基土的变形变成垫层地基的变形,因此能够减少地基的沉降。
堆载预压法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效措施,堆载预压分塑料排水带活砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。通常,当软土层厚度小于4.0m时,可采用天然地基堆载预压法处理,当软土层厚度超过4.0m时,为加速预压过程,应采用塑料排水带、砂井等竖井排水预压法处理地基。
水泥搅拌法分为深层搅拌法和粉体喷搅法,水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30%、大于70%或地下水的PH值小于4时不宜采用干法。
2、排水板堆载预压法和真空预压法
排水板预压法由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统是在地基中设置排水体,利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系,根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种。下面介绍效益较高塑料排水板处理淤泥软基方法,插入软基排水板,当填筑基础及上部建筑物时,荷载作用软基,地下水由于受挤压和毛细作用沿塑料排水板上升至砂垫层内,由砂层向两侧排出,从而提高基底承载力,塑料排水板要在砂垫层完成后施工,由测量人员测量出需处理范围,标出每根排水板具置,插板机对中调平,把排水板在钻头安放好,开动打桩机锤打钻杆,将地面上塑料排水板截断,并留有一定富余长度,在塑料排水板四周填砂后即完成本工程施工。目前,塑料排水板有以下规格、型号,SPB-A型-宽度100mm,厚度3.5mm,可打入软基15m;SPB-B型-宽度100mm,厚度4.0mm,可打入软基25m;SPB-C型-宽度100mm,厚度4.5mm,可打入软基35m.本工程适合采用SPB-B型,塑料排水板按等边三角形排列,间距取1.0m,主要受压层淤泥层层厚11.4m,塑料排水打穿受压土层,深度取H=11.4m.加载过程进行加载,为固结度Ut与t之间的关系。
塑料排水板堆载预压法在加载70天时,固结度U70=0.74;在加载80天时,固结度U80=0.81;在加载100天时,固结度U100=0.90;在加载120天时,固结度U120=0.95.在固结度U100到达0.90时,可以认为符合设计要求,此时沉降已经大部分完成。
真空预压发与堆载预压法前期工序相同,主要是打完排水板铺设完排水管后,在其上铺无纺土工布,在最上面铺设密封膜,在密封膜上布设真空泵,一般每1000O布设6至9台,用真空泵进行抽真空作业;当膜下真空度达到85kpa持续15天时,固结度能达到0.85以上,符合设计要求。一般抽真空时间为3个半月至4个月,沉降量为小于等于2mm/d,真空预压处理合格。
软基处理完成后在其上建筑围堰,地基比较稳固,有利于围堰的稳定性。
四、围堰的安全防护技术
1、围堰的防渗
围堰防渗的基本要求,和一般挡水建筑物无大差异。土石围堰的防渗一般采用斜墙,斜墙按水平铺盖、垂直防渗墙或灌浆帷幕等措施。围堰一般需在水中修筑,因此如何保证斜墙和水平铺盖的水下施工质量是一个关键课题。
土石围堰的斜墙和铺盖一般都在深水中,可用人工手铲抛填的方法施工,施工时注意滑坡、颗粒分离及坡面平整等的控制。抛填后填土密实度均匀,防惨性能良好,干容重均在安全系数以上,无显著分层沉积现象,土坡稳定。斜墙和水平铺盖的水下施工难度较高,但只要施工方法选择得当,保证质量是没问题的。
2、围堰的接头处理
围堪的接头是指围堰与围堰、围堰与其他建筑物及围堰与岸坡等的连接而言。围堰的接头处理与其他水工建筑物接头处理的要求并无多大区别,所不同的仅在于围堰是临时建筑物,使用期不长,因此接头处理措施可适当简便,如混凝土纵向围堰与土石横向围堰的接头,一般采用刺墙型式,以增加绕流渗径。防止引起有害的集中渗漏。为降低造价,使施工和拆除方便,在基础部位可用混凝土刺墙,上接双层2.5厘米厚木板,中夹两层沥青油膏及一层油毛毡的木板刺墙。木板刺墙与混凝土纵向围堰的连接处设厚2毫米的自铁片止水。木板刺墙与混凝土刺墙的接触处则用一层油毛毡和两层沥青麻布防渗。
3、围堪的防冲
围堰遭受冲刷在很大程度上与其平面布置有关,尤其在分段围堰法导流时,水流进入围堰区受到束窄,流出围堰区又突然扩大,这样就不可避免的在河底引起动水压力的重新分布,流态发生急剧改变,此时围堰的上下游转角处产生很大的局部压力差,局部流速显著增高,形成螺旋状的底层涡流速度方向自下而上,从而淘刷堰脚及基础。一般多采用简易的抛石护底措施来保护堰脚及其基础的局部冲刷。解决围堰及其基础的冲刷问题,除了抛石护底或其他措施(如柴排)外,还应对围堰的布置给予足够的重视,力求使水流平顺地进、出束窄河段。通常在围堰的上下游转角处设置导流墙,以改善束窄河段进出口的水流条件。在大、中型港口航道水电工程中,纵向围堰一般都考虑作为永久建筑物的隔墩或导水墙的一部分,因之均采用混凝土结构,导流墙实质上是混凝土纵向围堰分别向上、下游的延伸。
五、结束语
总之,围堰是港口航道工程重要的建筑物,因此,港口航道工程施工单位在实际施工中应该不断地改善围堰技术,制定科学合理的施工方案,促进港口航道工程事业的快速发展,进而促进经济的稳定运行。
参考文献