第一篇:道路软土地基处理过程中学习心得
道路软土地基处理过程中学习心得
软基处理方法很多,具体处理方法大家都知道就不介绍了,仅说一下岩土勘察报告出来应怎么看,软土怎么判断,好如何进行下处理。
软土地基处理后如何来鉴定与评价所取得的效果,目前不完全的统计大体有两类办法:
1、以地基承载力为标准,或辅以触探。常用于建筑地基。
2、以计算的工后沉降为标准。常用于高速公路、市政道路方面的工程中。市政道路下处理时也参看第1条。
计算的工后沉降不超过规范许可值,这仅仅是计算结果而已。其可靠性极差。因此,有条件的地区和部门都在做“工后长期观察”,以求积累经验,供日后工程设计、施工参考。
于是,在填筑路基(或道基)前,在铺筑路面(或道面)前,在高速公路或市政道路交付使用验收之时,软土地基处理结果完善了没有?究竟可靠不可靠?对这个问题不能做出答复。
我不赞成软土地基处理设计过程中设计人员过分沉湎于各种沉降计算,因为计算结果的可靠程度太让人们质疑了。计算结果只能起到比较参考作用,不可能成为设计结果的依据。我认为,要认真阅读软土地基六个方面的资料,全面分析所在地段的软土特征。这六个方面是:
1、各土层土壤成因;
2、各土层土壤类别;
3、各土层土壤所处状态;
4、各土层土壤四大物理指标,K(压实系数),δ(干容重),ω(含水量),e0(天然孔隙比);
5、规范所指软土和习惯所称软粘土所处层位与层厚;
6、钻探孔位地基承受不同荷载(路基、路面,折算成土柱高度)条件下的主固结沉降计算值,以及各钻探孔位承受不同填土荷载条件下的主固结沉降计算值的图示。
通过阅读以上材料可以形成清晰的概念:沿路线方向分布的软土地基,其弱软程度是不一样的(通过主固结沉降反映出来);同一地层断面中软土仅仅只分布在若干层位中,或厚或薄,或深或浅;同一地层断面中软土层的弱软程度也是不一样的(通过K、δ、ω、e0反映出来),其中最直观的,也是最本质的参数应为δ(或K)和ω。通过这样的阅读使我们真正抓住处理重点所在,避免以笼统概念来“加封”软土地基,进而避免以笼统的规范来对待它。
那么,软土地层的δ(或K)和ω应该限定或处理到什么程度,什么限值为宜呢?原则上讲应该处理到脱离软土、软粘土范畴为宜。脱离软粘土范畴的具体标准又是什么呢?让我们来了解路基施工规范:规范规定填方路段路床顶面以下大于1.5m深度的路基压实度应该大于或等于0.90。路床顶面以下大于1.5m的填方路段,大体上相当于路基填土高度大于2.2m左右。那么,对于填方下面的天然地基,要求它具有0.85的压实系数是必要和恰当的。过去也有工程实践经验的。若以δmax(最佳含水量条件下的最大干容重)等于1.80g/cm3,土颗粒比重2.70计,当K=0.85时,土壤的孔隙率等于43.3%,孔隙比等于0.76,饱和含水量等于28.3%(土壤中的孔隙全由水份充满)。这是软粘土的界定含水量标准。当地基表层含水量大于28%~30%时,筑路机械几乎无法直接在地基表面上作业。
于是,经处理过的软土地基各地层应具有的标准是:K≥0.85,与其对应的δ≥1.53g/cm,ω≤28.3%。具备这一标准的地基土已经不再是软粘土,更不是软土了。
那么,达到上述标准的地层深度应该是多少呢?公路方面的相关规范从未提及到对地基的要求。建筑方面有持力层厚度为5m的说法(浅基础的持力层)。公路方面众多技术人员议论中的持力层厚度(针对填方高度5m以内)为5~6m。关于持力层厚度问题暂时没有可参考的资料,因为过去不曾重视过这方面的事情。但公路方面众多技术人员有一不成文的共识:软土地基处理重在上层。
有了初步的标准就可以有相应的鉴定办法。对经软土地基强夯法处理过的地基进行钻探取样,分层测定δ和ω值。同处理前的地层δ、ω值对照,变化了否?达到要求了否?取样检查深度暂时可取10m以内,以期积累经验。鉴定深度可暂定为5m。
第二篇:浅议道路软土地基的处理论文
摘要:本文介绍了软土地基的特点,提出了软土地基在公路工程中造成的危害,着重阐述了深层搅拌桩法在软土路基施工中的应用特点、工艺及有关注意事项,以提高软土地基的处理效果。
关键词:软土地基深层搅拌桩法换土垫层法排水固结法
1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。地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。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。
2软土地基在公路工程中造成的危害
2.1勘察设计不详细或不准确,导致对应该做软基处理的地段未做处理设计。
2.2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。
2.3虽然做了软土地基处理,但是措施不力,施工不当造成路堤失稳。
2.4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。
2.5扰动“硬壳层”或填筑不当,使“硬壳层”遭受破坏,导致路堤失稳。
3处理软土地基的方法
3.1换土垫层法
3.1.1垫层法。其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土,分层碾压或夯实土,按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣;粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。换土垫层法可提高持力层的承载力,减少沉降量;常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。该法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程,一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为2m~3m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。
3.1.2强夯挤淤法。采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法,在地基中形成碎石墩体;可提高地基承载力和减小变形。适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基,应通过现场试验才能确定其适应性。
3.2排水固结法在软基处理中,袋装砂井和塑料排水板是最常见的、最简单的施工方法。
3.2.1塑料排水板塑料排水板是带有孔道的板状物体插入土中形成竖向排水通道,改善地基的排水条件,缩短排水途径,地基承受附加荷载后排水固结过程大大加快,进而使地基强度得以提高。
3.2.2排水板材料①多孔单一结构型,是一种经特殊加工的两块聚氯乙烯树脂透水板,两极之间仅有若干个点以突缘相接触,而其间留有许多孔隙,故透水性好。该种材料具有耐酸碱、不膨胀、不变质等特点。但排水板在土压力作用下,过水面积将会减少,影响排水效果。②复合结构型,内为用聚氯乙烯或聚丙烯作成的芯板,外面套以用涤伦类或丙烯类合成纤维制成的滤膜,板宽一般为100mm,厚3~4mm。
3.3振密、挤密法振密、挤密法的原理是采用一定的手段,通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小,强度提高,达到地基处理的目的。
4深层搅拌桩法的加固原理及其施工中的应用
4.1深层搅拌桩是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法。它是利用水泥材料作为固化剂,通过特制的搅拌机械,在地基深处就地将软土和水泥浆液强制搅拌,由固化剂和软土间所产生的一系列物理、化学反应,使软土硬化成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土,从而提高地基强度和增大变形模量。
4.2深层搅拌桩适宜于处理淤泥、淤泥质土,地基承载力不大于120kpa的粘性土和粉性土等土层。其施工时无振动、无噪音、无污染,且施工工期短等因素,已被利用于建筑行业的各种地基加固工程中。
5室内配比试验
5.1土性分析取原位土进行土工试验,该工点土层从上至下依次为:淤泥质砂粘土、粘砂土、细砂、砂粘土。
5.2配比试验采用1:0.48的水灰比,并分别取13%、15%及17%的水泥掺入量拌制成水泥浆液,与上层原位土(即淤泥质砂粘土)搅拌制成土桩试块,按土工试验技术规程进行养生后测出不同龄期土桩试块的无侧限抗压强度。
根据配比试验结果,施工中采用水灰比为1:0.48,水泥掺入量15%,即每米土桩57kg水泥的配比进行控制。
6施工机械
水泥搅拌桩的施工机械为钻机、粉浆机和空压机。
钻机:是水泥搅拌桩的主要成桩机械,应具有动力大、操作灵活、能按不同速度均匀地正向钻进和反向提升、能前后左右自行移动的功能。
喷浆设备:是定量发送浆体材料的设备,包括储灰罐、发送装置、计量控制装置等,是施工的关键设备。
压缩机;力水泥搅拌桩施工提供一定压力的气源,使水泥浆液克服喷浆口土体阻力而喷入土中。
7施工工艺
深层搅拌桩的施工程序:桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。
7.1定位搅拌机移动至设计桩位,对中,桩位误差控制在5cm之内,当地面起伏较大时,应调整起吊设备保持水平,钻杆倾斜度不大于1.5%。
7.2制备水泥浆按配比试验确定的配比拌制水泥浆,压浆前水泥浆要搅拌均匀,并保持水泥浆数量满足制桩要求,以免发生断桩现象。
7.3喷浆下搅启动搅拌机电动,放松起重机钢丝绳,使搅拌机沿导向架边搅拌切土边喷浆下沉,下沉速度由电机的电流监测表控制,一般工作电流不应大于70A。
7.4提升搅拌搅拌头喷浆下沉到设计深度后,确定水泥浆的输出量,若输出量不足,在提升搅拌过程中继续喷浆,直到满足为止,同时严格按试桩确定的速度提升搅拌头。
7.5重复搅拌搅拌头提升至设计顶面标高后,为使软土和水泥浆搅拌均匀,需进行重复搅拌。复搅过程为:将搅拌头边旋转边沉入土中,至设计加固深度后,再将搅拌头搅拌提升出地面。
7.6成桩、移位
8施工注意事项
8.1严格按设计水泥掺入量、水灰比配制水泥浆,水泥不可有结块硬化。
8.2水泥浆要经过过滤器清除杂物后才能输入搅拌轴,同时贮浆池的容量应足中有余,防止浆液供给不足而导致断桩。
8.3在钻搅施工中不得停浆,一旦断浆,立即将钻具提到断浆处上部1m处,再重新钻搅喷浆下进,严禁自断浆处续接,以保证成桩的连续性。
8.4因机械事故使配制的水泥浆发生凝稠状态时,必须更换,不得再用。
8.5钻搅提升复搅应采用反转,不得正转提升,以免将土带起造成空洞以致空心转。
9结语
公路软基处理属于隐蔽工程,如施工质量不好,一旦被路堤等构筑物所覆盖,便构成隐患且不好检查及补救。因此,施工的技术人员必须意识到软土地基的危害性,坚决以数据说话,认真测定基底的承载力,并根据不同的地质情况,不同的投资和工期要求,采用切实可行的处理方案,同时一定要采集路基施工后的工后沉降数据,积累经验,为今后的施工打下坚实的基础。
第三篇:软土地基处理方法
软土地基处理方法概述 软土及软土地基
1.1 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。1.2 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。地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。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。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,导致对应该做软基处理的地段未做处理设计。(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。(3)虽然做了软土地基处理,但是措施不力,施工不当造成路堤失稳。(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。(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。
3软土地基的处理方法
地基处理的方法很多,高速公路软基处理与其它如房建等地基处理相比,有其自身的特点。一般处理路基的地质稳定问题从以下几个方面进行考虑:
(1)改善剪切特性
路基的剪切破坏以及在土压力作用下的稳定性取决于路基土的抗剪强度。因为了防止剪切破坏以及减轻土压力,需要采取一定措施以增加路基土的抗剪度。
(2)改善压缩特性
需采取措施提高地基土的压缩模量,以减少地基土的沉降。(3)改善透水特性 由于是在地下水的运动中所出现的问题,因此,需要采取措施使地基土变成不透水或减轻其水压力。
(4)改善动力特性
地震时饱和松散粉细砂(包括一部分粉土)将会产生液化,因此,需要采取某种措施避免地基土液化,并改善其振动特性以提高地基的抗震性能。
(5)改善特殊土的不良地基的特性
主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等特殊土的不良地基特性。
地基处理的方法可以从不同角度来分类,一般是根据地基处理的原理来进行分类,大致可以分为以下几种方法。3.1换土垫层法
当软弱土地基的承载力或变形满足不了设计要求,而软弱土层的厚度又不是很大时,将基础地面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除,然后分层换填强度较大的砂或其它性能稳定、无侵蚀性的材料,并压实至要求的密度为止,这种地基处理方法称为换土垫层法,简称为换填法。它适用于处理淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基。
换填法的加固机理是:将软弱土层利用人工、.机械或其他方法清除,分层置换强度较高的砂、碎石、素土、灰土以及其他性能稳定和无侵蚀性的材料,并夯实(或振实)至要求的密实度。对软土厚度小于3米的情况,一般可采用全部挖除换填的方法。对厚度大于3米的情况,通常只采取部分挖除换填的方法。全部挖除换填从根本上改善了地基,不留后患,效果最佳,是最为彻底的措施。当高速公路路线通过的软弱土层位于地表、厚度较薄(小于3米)且呈局部分布的软土或泥沼地段,常宜采用全部挖除换填法处理地基。
此种方法又可以分为:机械换土法、爆破挤淤法、抛石挤淤法、砂垫层法。3.2强夯法
强夯法是20世纪60年代末、70年代初首先在法国发展起来的,国外称之为动力固结法,以区别于静力固结法。它一般是用50吨左右的强夯机,将大吨位(100~400KN)的夯锤起吊到6~40米的高度自由落下,对地基土施加强大的冲击能,在地基土中形成冲击波和动应力,使地基土压密和振密,以加固地基土,达到提高强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性目的。
强夯法主要适用于加固砂土和碎石土、低饱和度粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。因其加固效果显著,设备简单,施工方便、快捷,经济易行和节省材料,有利于环境保护等特点,很快传到世界各地 3.3约束法
在路堤两侧坡脚附近打入木桩、钢筋混凝土桩或者设置片石齿墙等,可限制基底软土的挤动,从而保证基底的稳定。地基在实行侧向约束后,路堤的填筑速度可不加控制,且较反压护道节省土方,少占耕地,但需耗费一定数量的三材,成本较高。此法适用于软土层较薄、底部有较硬土层且施工期紧迫的情况,下卧层面具有横向坡度时尤其适合。3.4土工织物加固法
通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等,使这种人工复合的土体,可承受抗拉、抗压、抗剪或抗弯作用,以提高地基承载力,减少沉降和增加地基的稳定。它适用于各种软弱地基。
加固法的基本原理是通过土体与筋体间的摩擦作用,使土体中的拉应力传递到筋体上,筋体承受拉力,而筋间土承受压应力及剪应力,使加筋土中的筋体和土体能较好发挥各自的作用。
常见的土工织物有土工格栅、土工带及土工格室,其中土工格室除了能够像土工带和土工格栅一样,能延缓或者切断地基破坏的滑动面,从而使地基承载能力提高。而且,土工格室能对处于格室内的土粒给予三维约束,使土粒与格室成为一个刚度远大于地基的整体,它能较好分布施加在它上面的荷载,使地基受力较为均匀,从而提高地基承载力。3.5粉喷桩法
粉喷桩法,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。
粉喷桩处理软基属于深层搅拌法中的一种,它是利用压缩空气向软弱土层中输送石灰、水泥等粉状加固料,使其与原位软弱土混合、压密,通过加固料与软弱土之间的离子交换作用、凝聚作用、化学结合作用等一系列物理化学作用,使软弱土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的柱状加固土,它与原位软弱土层组成复合地基,提高软土地基承载力,减少地基沉降量。3.6高压喷射注浆法
我国简称为高喷法或旋喷法,这种方法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻到设计深度的土层,将浆液或水从喷嘴中高压喷射出来,形成喷射流冲击破坏土层。当能量大、速度快呈脉动状的射流,其动压大于土层结构强度时,土颗粒便从土层中剥落下来,一部分细颗粒随浆液或水冒出,其余土粒在射流的冲击力、离心力和重力等力的作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例和质量大小,有规律的重新排列,浆液凝固后,便在土层中形成一个固结体,可提高地基承载力,减少沉降,还可起到支挡与防渗的作用。它适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。
3.7轻质路基粉煤灰处理法
粉煤灰是一种质轻、多孔隙、颗粒均匀、具有一定水稳性的无粘性材料。由于粉煤灰中含有一定量的CaO,SiO2,MgO等成份,它们在粉煤灰水化过程中体积产生膨胀,可利用这一膨胀率来增加软基加固效果。其路用性能满足公路中的技术要求。
粉煤灰重量轻,最大干容重1.19/耐左右,比一般土的最大干容重轻40%左右,在软土路基上填筑粉煤灰时,可有效地减轻路堤重量,减少路基沉降及工后沉降量,从而影响路基处理方案,降低地基处理费用。
粉煤灰强度高、磨擦系数大,在路面设计时,由于粉煤灰提高了软土的回 弹模量值,相应减薄路面设计厚度。
击实试验表明,粉煤灰和软土混合物具有更好的干密度,含水量和最大干 密度的关系曲线较平缓,更利于在野外的施工
3.8水泥土搅拌法
是通过搅拌机械将水泥或(石灰)等材料与地基的软土搅拌成桩柱体,这种桩柱体成为水泥粘土桩、石灰粘土桩或某胶结物粘土桩,它具有一定的强度和水稳性。搅拌桩柱体与四周软土组成复合地基,可以提高地基承载力、提高地基强度、增大地基变形模量。因此,经搅拌法加固的软弱地基能提高地基承载力,减少地基沉降,阻止水体流动,增强地基的稳定性,还能阻止地下水的渗透。水泥土搅拌法分为深层搅拌法(湿法)和粉体喷搅法。
处理正常固结的淤泥、淤泥质土和含水量较高的粘性土、粉土等软土地基,用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时宜通过试验确定其适用性。
在软土地基上修筑公路和桥梁并不都会发生问题、只要设计和施工措施得当,就可以保证路堤、桥梁的稳定和使用效果。软土地基上路堤的设计与施工方案,应结合当地工程地质条件、材料供应、投资环境、工期要求和环境保护等因素,按照因地制宜、就地取材、分期修建、综合处治的原则进行充分论证,使设计和施工方案达到技术上先进、经济上合理。
软土地基的处理方法很多,总之,软土地基处理的目的是增加地基稳定性,减少施工后的不均匀沉陷,所以施工的技术人员必须意识到软土地基的危害性,坚决以数据说话,认真测定基底的承载力,并根据不同的地质情况,不同的投资和工期要求,采用切实可行的处理方案,同时一定要采集桥涵施工后的工后沉降数据,积累经验,为今后的施工打下坚实的基础。
参考文献
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第四篇:软土地基处理技术
软土地基处理技术
摘要:软土地基的处理质量是保证建筑物安全、高效运营的关键,也直接影响到地基的基础承栽力。目前在国内较为常用的地基处理方法有:垫层法、强夯法、和灰土挤密桩、石灰桩、砂桩、碎石桩、深层搅拌法和高压旋喷注浆法等。不同的软土地基应该结合工程的实际采取有效经济的处理办法。关键词:软土地基处理 主要类型 危害 地基承载力 地基土 变形
一、绪论
1、什么是软土
研究工程的软土地基处理,首先我们需要去了解什么是软土。具体该如何定义软土,各行业部门如建筑、铁路、公路等,根据行业特点和习惯,给出的定义或判定条件不尽相同。
例如,在建筑工程中认为:软(弱)土是指淤泥、淤泥质土、充填土、杂填土或其他高压缩性土。其中淤泥是在静水或缓慢流水环境中沉积并经生物化学作用而形成,为天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土;天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5、但大于或等于1.0的粘性土或粉土称为淤泥质土。[1] 此外公路工程中认为:软土为天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软塑到流塑状的粘性土,如淤泥、淤泥质土,以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土等。淤泥和淤泥质土的特征解释为,在静水或缓慢流水环境中沉积,经生物化学作用而形成的饱和粘性土,含有机质,天然含水量大于液限。当孔隙比大于1.5时称为淤泥;天然孔隙比小于1.5而大于1.0时称为淤 泥质土。当土的烧失量大于5%时,称有机质土;大于60%时称为泥炭。[2] 关于软土定义,除以上所述的两点观点外还有一些,但大同小异。总而言之,工程界通常口语称呼的软土指天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低的土。
一般而言,软土是指近代水下沉积的饱和粘性土,是淤泥、淤泥质粘土、泥质粉土、泥炭、泥炭质土等一类土体的简称。软土广泛分布在我国沿海内陆平原或间盆地。不同地域软土的成因、结构和形态各不相同,但都具有基本相同的物理力学特征:天然含水量高、天然孔隙比大、渗透系数小、压缩性高、强度低,可呈灵敏性结构。如果软土作为工程建筑的地基,由于其承载力低、往往就会产生不同程度的坍滑或沉降。所以当一个工程在遇到地基土为软土时,如何做到正确且经济的处理就显得尤为重要。
2、软土地基的特性
软土的性质与地基土的成层构造、沉积年代、成因类型有密切关系。不同年代和成因的软土,其物理性质指标尽管可能相近,但作为地基,工程性质却可能相差很大,其大概特点总结如下:
1.含水量较高。因为软土的成分主要是由粘土粒组和粉土粒组组成,并含少量的有机质。粘粒的矿物万分之二为蒙脱石、高岭石和伊利石。这些矿物晶粒很细,呈薄片状,表面带负电荷,它与周围介质的水和阳离子相互作用,形成偶极水分子,并吸附于表面形成水膜,在不同的地质环境下沉积形成各种絮状结构。因此这类土的含水量比较高。
2.透水性差。软土的渗透系数一般在1×10-6~1×10-8cm/s之间,所以在荷载作用下固结速度很慢。当地基中有机质含量较大时,土中可能产生气泡,堵塞渗流通道而降低其渗透性。所以在软土层上的建筑物基础的沉降拖延很长时间才能稳定,同样在荷载作用下地基土的强度增长也是很缓慢的。
3.压缩性较高。一般正常固结的软土层的压缩系数约为0.5~1.5Mpa-1,最大可达到4.5Mpa-1;压缩指数约为0.35~0.75。天然状态的软土层大多数属于正常固结状态,但也有部分是属于超固结状态,近代海岸滩涂沉积为欠固结状态。欠固结状态土在荷重作用下产 1 生较大沉降。超固结状态土,当应力未超过先期固结压力时,地基的沉降很小。
4.流变性强。在荷载的作用下,软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形,并可能导致抗剪强度的衰减,在主固结沉降完毕之后还可能继续产生可观的次固结沉降。
3、软土地基的危害
软土地基的危害是承载力低,变形大,特别是不均匀变形大,而且变形稳定时间很长,几年甚至几十年。往往造成建筑物沉降大且不均匀,造成建筑物开裂,倾斜等。
例1:202_年6月27日上海闵行区“莲花河畔景苑”一在建13层住宅楼于清晨连根“卧倒”的事件。事后专家分析,最有可能是地基出现问题,因为莲花河畔景苑所在的区域属于上海流沙比较严重的区域,其地基是属于我们常说的软土地基,如果地基不经过加固处理,很容易引起房屋倾斜。专家认为由于是对土芯取样出现问题,导致设计存在偏差;或者是打桩不深、水泥标号等存在问题。因为地桩的水泥有高标要求,如果没有达到会发生断裂。
例2:202_年8月,福建正得房地产开发有限公司开发的格林兰景3号楼地基塌陷一事,以及各地不断传来的“楼薄薄”、“楼脆脆”、“楼歪歪”等新闻,如此多的房屋出现质量问题,已经让老百姓不寒而栗。
例3:202_年4月4日下午4点左右,福建罗长高速公路马尾到琯头段长柄高架桥往北500米处发生大面积塌方,塌方路段长度约70米,塌陷落差达15米左右。陷下去的公路上有一辆小轿车。驾驶员心有余悸地告诉记者,当时的感觉就像乘电梯往下掉,所幸人车都没有受损。据福建省高速公路公司负责人介绍,造成事故的主要原因是路基软、土质差,淤泥又深又厚,雨季来临使地下淤泥产生流动。
根据以上三个例子可见,工程中软土地基处理的重要性和必要性。
二、软土地基处理目的和意义以及发展现状和存在问题
1、软土地基处理的目的和意义
意义:众所周知,地基与建(构)筑物的关系极为密切,建(构)筑物的安全与正常使用,地基基础起着非常重要的作用。据调查统计,世界各国各种土建,水利、交通等类的工程事故中,因地基问题造成的工程事故的比例最大。软基处理恰当与否,关系到整个工程质量、投资和进度,其重要性已越来越多的被人们所认识。
目的是:利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固,2 用以改良地基土的工程特性。
1、提高地基的抗剪强度
2、降低地基的压缩性
3、改善地基的透水特性
4、改善地基的动力特性
5、改善特殊土的不良地质特性
2、软土地基处理技术的发展现状和存在的问题 2.1发展现状
近40年来,国外的地基处理技术发展的十分迅速,老方法得到改进,新方法不断涌现。在20世纪60年代中期,从如何提高土的抗拉性质这一思路上,发展到土的加筋法;从如何有利于土的排水和排水固结这一基本观点出发,发展到了土工合成材料、砂井预压和塑料排水带;从如何进行深层密实处理的方法考虑,采用加大击实工的措施,发展到了强夯法和振动水冲法等。另外,国外现代工业的发展,对地基工程提供了强大的生产手段,如能制造重达几十吨的强夯起重机械;潜水电机的出现,带来了振动水冲法中振动器等施工机械;真空泵的问世,建立真空预压法,生产了大于20MPa气压的空气压缩机,从而产生了高压喷射注浆法。通过不断的发展使得如今对软土地基处理变得更加简单快捷。
2.2现有软土地基处理方法所存在的问题
为什么在世界各国各种土建,水利、交通等类的工程事故中地基问题造成的工程事故的比例最大,现有的处理方法中存在哪些问题?
(1)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。
(2)不能正确评价每种地基处理方法的适用性。人人都承认每种地基处理方法都有一定的适用范围,但遇到具体问题就会盲目扩大其应用范围,对这种情况施工单位更应注意。
(3)施工单位素质差影响地基处理质量。这方面最典型的例子是搅拌桩施工。几年前上海市建委发文禁用粉喷深层搅拌法,接着不少地区也采取类似措施。深层搅拌法不能满足地基处理要求并不是深层搅拌法工法本身不成熟,也不是深层搅拌法加固地基设计方法不对。影响施工质量主要是施工单位素质和施工机械两方面问题。先分析施工单位素质存在的问题。前些年,地基处理施工队伍的快速膨胀,造成绝大多数施工队伍缺乏必要的技术培训,熟练技术工人缺乏是普遍现象。除此之外,还存在偷工减料现象。其它地基处理方或轻或重也存在类似问题。
(4)施工机械简陋影响地基处理水平和质量。近二十几年来,我国地基处理施工机械发展很快,许多已形成系列化产品。但应看到与我国工程建设需要相比较,差距还很大。还以深层搅拌法为例,不能很好保证施工质量不仅与施工单位素质有关,也与目前应用的施工机械水平有关。简陋的机械要保持稳定良好的施工质量是困难的。
(5)地基处理理论落后于实践。从实践一理论一再实践的角度看,实践先于理论是一般规律,对土木工程更是如此。但重视理论研究,用理论指导实践也是很重要的。对地基处理各种工法及一般理论缺乏深入系统的研究也是发展中存在的问题之一。
(6)不少工法缺乏完善的质量检验手段。完善的质量检验手段是保证施工质量的重要措施。目前不少工法缺乏完善的质量检验手段。
三、简要介绍常用的软土地基处理方法及其原理
随着现代工程技术的发展进步以及新的加固技术、新型材料的不断研发,使得软土地基处理技术日趋完善。(1)换土垫层法
换土垫层法的原理是:将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土或不良土挖去,以质地坚硬、强度较高、性能稳定、压缩性较小、具有抗侵蚀性的砂、砾、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填,并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动,使之达到要求的密实度,形成良好的人工地基。垫层能有效扩散基底压力,提高地基承载力、减少沉降、加速软弱土层的排水固结、防止冻胀、消除膨胀土的胀缩作用等。适用于各种软弱土及山地不良地基的浅层处理。使用的主要材料:砂、砾石、石渣、粉煤灰、矿渣等。使用的主要机械设备:人工挖土或机械挖土、垫层材料运输、压实或夯实机械。
(2)挤淤置换法
挤淤置换法的原理是:依靠换填材料的自重以及借助于其他外力,如压载、振动、爆炸、强夯或卸荷等,使软弱层遭受破坏后被强制挤出而进行的换填处理。适用于厚度较小的淤泥地基。
(3)强夯置换法
强夯置换法是一种普遍运用的方法,其原理是采用边填碎石边强夯的强夯置换法在地基中形成碎石墩体,由碎石墩、墩间土以及碎石垫层形成复合地基,以提高地基承载力、减少沉降。适用于人工填土、砂土、粘性土和黄土、淤泥和淤泥土地基。使用的主要材料:碎石、矿渣等。使用的主要机械设备:夯锤、起重设备、脱钩装置及运输装卸机械。
(4)碎石桩(置换)法
原理是在软粘土地基中采用沉管法或其它方法设置密实的砂桩或碎石桩,以置换同体积的粘性土形成砂石桩复合地基,以提高地基承载力。同时砂石桩还可以同砂井一样起排水作用,以加速地基土固结。适用于软粘土地基。使用的主要材料:砂或碎石、砾石。使用的主要机械设备:打桩机。
(5)振冲置换法
振冲置换法的原理是利用振冲器在高压水流作用下边振边冲在地基中成孔,在孔内填入碎石、卵石等粗粒料且振密成碎石桩。碎石桩与桩土间形成复合地基,以提高承载力,减小沉降。适用于不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。使用的主要材料:碎石、砾石。使用的主要机械设备:振冲器、起重机或施工专用平台和水泵。
(6)加载预压法
原理是在建造建筑物之前,天然地基在预压荷载作用下压密、固结,地基产生变形,地基土强度提高,卸去预压荷载后再建造建筑物,完工后沉降小,地基承载力也得到提高。堆载预压有时也利用建筑物自重进行。当天然地基土渗透性较小时,为了缩短土体排水固结的排水距离,加速土体固结,在地基中设置竖向排水通道,常用形式有普通砂井、袋装砂井、塑料排水板等。当采用竖向排水通道时,也分别称为袋装井法、袋装砂井法或塑料排水带法等。[7]适用于软粘土、粉土、杂填土、冲填土、泥炭土地基等。使用的主要材料:堆载用料可用土石方或其他填料;垫层材料用渗透系数大于10-3 m/s、含泥量小于3%、级配较好的中粗砂;竖向排水通道之砂井法需用同垫层材料要求相同的砂,袋装砂井法还需聚丙烯机织土工物,塑料排水带法需塑料排水带。使用的主要机械设备:堆载用料的运输、装卸机械,也可用人工运输,静压沉管机械、锤击沉管机械,动力螺旋钻机,袋装砂井专用打设机,塑料排水带插板机。
(7)降低地下水位法
原理是通过降低地下水位,改变地基土受力状态,其效果如堆载预压,使地基土固结。在基坑开挖围护设计中可减小作用在围护结构上的土压力。适用于砂性土或透水性较好的软粘土层。
4(8)石灰桩法
原理是通过机械或人工成孔,在软弱地基中填入生石灰或生石灰块加其他掺合料,通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩周土的物理力学性质,并形成石灰桩复合地基,可提高地基承载力、减少沉降。适用于杂填土、软粘土地基。使用的主要材料:生石灰。使用的主要机械设备:打桩机或洛阳铲成孔。
(9)深层搅拌法
原理是利用深层搅拌机将水泥或石灰和地基土原位搅拌形成圆柱状、格栅状或连续墙水泥土增强体,形成复合地基以提高地基承载力,减小沉降。深层搅拌法分为喷浆搅拌法和喷粉搅拌法两种,也可用它形成防渗帷幕。适用于淤泥、淤泥质土和含水量较高、地基承载力不大于120KPa的粘性土、粉土等软土地基。用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时宜通过试验确定其适用性。使用的主要材料:水泥。使用的主要机械设备:深层搅拌机,按搅拌轴分为单轴和双轴两种,按喷射方式分为浆液喷射和粉体喷射两种。配套设备:浆液喷射主要有灰浆搅拌机、灰浆泵,粉体喷射主要有粉体发送器、空气压缩机以及计量器等。
(10)高压旋喷注浆法
原理是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进预定位置,然后用20Mpa左右的浆液或水的高压流冲切土体,形成水泥土增强体。有单管法、二重管法、三重管法。在喷射浆液的同时通过旋转、提升形成定喷、摆喷和旋喷。可形成复合地基以提高承载力,减少沉降,也常用它形成防渗帷幕。适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。当土中含有较多的大块石,或有机质含量较高时应通过试验确定其适用性。使用的主要材料:水泥。使用的主要机械设备:钻机、高压泵、泥浆泵、空气压缩机、注浆管、喷嘴、流量计、输浆管、制浆机等。
以上论述的几种软土地基处理方法,仅仅是众多处理方法中较具代表性的,在各个不同的工程建设过程中,建设人员要针对不同的地质条件、技术条件、设备条件、资金力度等因地制宜的采用一种最为经济合理,施工方便的地基处理技术。本文将要重点介绍的喷粉桩加固地基处理技术,就是一种具有加固工艺合理、施工简单、技术可靠、成本低廉、进度快、无振动、无噪音、工期短、占地面积小等优点的处理技术。
四、喷粉桩加固地基的处理方法
1、喷粉桩加固地基处理技术的概述
粉喷桩是粉体喷射深层搅拌桩加固软土技术的简称。国外定名为DJM工法(Dry Jet Mixing Method)喷粉桩最早是由瑞典和日本于20世纪60年代后期提出的加固地基的技术工艺。80年代初,国内开始研究,1984年7月在广东省云浮硫铁矿铁路专用线上用石灰搅拌桩加固单孔4.5m盖板箱涵软土地基获得成功,1985年4月通过铁道部部级技术鉴定。此后,很多设计单位将喷粉桩技术进行了推广应用,特别是地下水位较高的地区。
2、该技术的工作原理
通过喷射搅拌机将粉状加固料如水泥、石灰粉等用压缩空气喷入地基深部凭借搅拌机的回转钻头叶片使加固料与原位软土混合就地搅拌形成具有整体性、水稳性及一定强度的桩体。桩体中的加固料与软土产生一系列物理化学反应使软土硬结从而使桩体与桩间土一起组成复合地基起到加固地基的目的。
2.1喷粉桩所采用固化剂的分类
当前在实际工程中喷粉桩所用的固化剂主要是水泥或石灰两钟,喷拌成水泥土桩或石灰土桩。
采用水泥作为固化剂时,水泥的水化与其在混凝土中的变化机理不同,混凝土的硬化是水泥在粗骨料中进行,而水泥土硬化是水泥在具有活性的粘土介质中进行,作用缓慢而复 5 杂。采用生石灰作固化剂时,石灰在土层中吸水、膨胀、发热和进行复杂的离子交换,土微粒凝聚、火山灰、碳酸钙、固结等一系列物理化学反应,生成复杂的化合物,这些化合物在水和空气中逐渐硬化、使土粒得到牢固结合和加强,促使周边土体固结,从而形成较高强度的石灰土。
3、喷粉桩处理的特性
喷粉桩是由水泥或石灰作固化剂而形成的灰土桩,因为它既不能掺入高强度的粗石骨料,也不能通过用配置钢筋的方法来提高自身的承载力,所以喷粉桩仅考虑竖直荷载的作用,不象砼桩那样,承受竖向力的同时还能承受水平力。喷粉桩自身性质介于刚性桩(钢筋混凝土灌注桩、钢筋混凝土预制桩、木桩、钢管桩等)与柔性桩(碎石桩、砂桩、土桩等)之间的一种桩型,它的刚度、抗压强度和抗侧向压力作用均小于刚性桩而大于柔性桩。由于喷粉桩所用的固化剂是在钻孔过程中、通过钻杆喷入土层中的,桩载面中心的钻杆占去一定的空间,钻头叶片距端头越近搅拌力矩越大,使灰土搅拌愈均匀;因此桩身截面的强度是不均匀的,中心轴处强度最低,沿截面经向由中心轴向外边缘强度逐渐增强,在喷粉桩施工过程中应空杆复钻一次,以便提高混合土的均匀性是非常必要的。喷粉桩的轴向应力分布是不均匀的,从桩顶自上而下轴向力逐渐减小,最大轴向力位于桩顶3-5倍桩径范围内,再往下轴向力收敛很快,所以,喷粉桩的破坏机理是,以浅层桩向纵向压缩变形增长,外荷载继续增加,桩向达到抗裂极限状态,而使桩体失去传力功能。
4、喷粉桩在工程施工中的应用
1、提高基础地耐力:喷粉桩适用于加固软土地基,增强软土地基的承载力,使之提高建筑物的基础地耐力。
2、加固软土边坡:当此次工程进行建筑物基坑开挖时,我们遇到地面宽度不够使放坡受到限制,开挖边坡的稳定性不够等问题。由于喷粉桩可用于加固软土边坡,所以采用单个喷粉桩互相搭接而形成竖壁状墙体作护岸结构,这样比起砼连续墙、预制钢筋砼桩、钢板桩等护岸方案,不但施工简便,而且经济效益可观。
3、基坑的施工:采用水泥作固化剂制成的喷粉桩,由于水泥与原位土混合后,原位土变成较密实的水泥土,大大降低软土的渗透系数,可有效地起到阻水作用,避免坑壁流砂发生。同时,由于喷粉桩下端入土深度校长,切断了地下水的渗透途径,使得基坑降水漏斗变陡,减小了由于降水量大对周围环境的危害,从而使基坑排水作业简便化,有利于基坑的施工。
具有的优点:
加固工艺合理、施工简单、技术可靠、成本低廉、进度快、无振动、无噪音、工期短、占地面积小、对环境无污染、对周围建筑物无影响、加固效果好等,更引人注意的还有:
(1)可以直接在含有地下水的地层中施工成型。
(2)虽然负温下固化料与土的反应减弱,但温度回升后,反应可继续进行,故在地温为-10℃以上的情况下进行施工,毫不影响桩的质量。
(3)施工过程中只向土层中喷射固化料干粉,无需向地层中注入附加水分,不但减少了施工污染,而且使固化料能充分吸收软土中的水分,从而增强加固效果。
(4)施工原料除原位软土外,仅掺入少量固化剂,因此施工工艺简单,施工成本低。
5喷粉桩施工程序:
1、平整场地,整套设备根据实际地形安装就位。
2、喷粉桩机自动纵横向移动,钻头对准孔位。
3、启动搅拌机,钻头正向旋转,实施钻进作业。为了不至堵塞钻头上的喷射口,钻进过程中不喷固化料,只喷射压缩空气,即确保顺利钻进,又减小负载扭矩。随着钻进,使 6 被加固的软土体在原位受到搅动。
4、钻至设计孔底标高后停钻。
5、再次启动搅拌机,反向旋转提升钻头,同时打开发送器前面的控制阀,按需要量向被搅动的疏松土体中喷射固化料——水泥粉(或石灰粉),边提升边喷射边搅拌,尽量达到搅拌均匀,使软土与固化料充分混合,喷射量与控制阀的开放大小成正比,与钻头的提升速度成反比。
6、当钻头提升至高出桩顶40cm~50cm时,发送器停止向孔内喷射粉料,桩柱已形成,将钻头提出地面。
7、为了确保固化剂与土体充分混合或感到某一根桩喷粉质量欠佳时,对原孔应复钻一次,以达到图纸设计要求。
8、实践证明:在喷粉过程中,当钻头提升到最后阶段时应注意控制,使钻头距地表面≥50cm时停止喷粉,不然粉体被带出地面而向空中飞散污染环境。
6.1喷粉桩施工程序图
a.钻机定位 b.喷气钻井 c.终孔停钻 d.喷粉提升 e.成桩、钻头提至地面
1.喷钻机 2.钻架 3.钻杆 4.钻头 5.钻孔 6.成桩
结束语:
软土地基有极大的危害性,如果不处理或处理不当,就会造成地基失稳,使构造物沉降过大或不均匀沉降,对构造物造成不同程度的危害。软土地基的处理方法很多,但是结合实际情况,我国各地区的环境,土质皆有不同。前辈们的工程实践经验很宝贵,值得我们借鉴,但在实际工程中需要我们勇于探索,力求用最简单、最经济的施工方法完成任务。
参考文献:
[1]中国建筑科学研究院.《建筑地基基础设计规范》.北京:中国建筑工业出版社,202_ [2]交通部第一公路勘察设计院.《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》.北京:人民交通出版社,1996 [3]铁道第一勘察设计院.《铁路工程地质手册》[M].北京:中国铁道出版社,1999 [4]铁道第三勘察设计院.铁路工程设计手册:《桥梁地基和基础》[M].北京:中国铁道出版社,202_ [5]建设部综合勘察研究设计院.《岩土工程勘察规范》.北京:中国建筑工业出版社,202_ [6]殷宗泽、龚晓南.《地基处理工程实例》.中国水利水电出版社.202_ [7]翁春旭.处理软土地基排水固结法的技术经济分析. 202_
第五篇:软土地基
软土地基
我国公路行业规范对软土地基定义是指强度低,压缩量较高的软弱土层.多数含有一定的有机物质。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。地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。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。
软土路基的处理的目的是提高该段公路路基的稳定性和承载能力。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。
软土地基的危害和后果
软土地基的性质因地而异,因层而异,不可预见性大。在设计、施工过程中,稍有疏忽就会出现质量事故,常见的事故有:(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。中山县附近的狮窖口桥,原设计是拱式桥跨,台背填土较高.由于高填土的推力作用和地基严重下沉,使桥台被推坏,拱体损伤,新路旁的老公路被挤移,将一条近10m宽的水沟填塞,路外厂房和民房受损,迫不得已改变桥型(原拱桥拆掉重建梁桥),增大桥长,降低路堤。
(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,虽然软土采用砂并结合分级加裁预压处理,路堤填土高度7m,南岸砂井施工完成后,仅填土到2.5m高(第一级加载)时就发生破坏,北岸在第三级填土完成时发生破坏。填土完成也发生破坏。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,原设计对软基都作了袋装砂并结合砂垫层加固处理,由于投资限制,大部分路段的处理被取消。在施工过程中,有几处路堤发生滑塌现象,通车后整个路段不均匀沉降明显。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。其填料采用开山石渣土,其中合有大块石,运料没有做到均匀卸土,合理分层,而是堆成厚层用强振碾压,使强度很低、灵敏度很高的软土地基受到破坏。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。有的地区甚至认为,有“硬壳层”存在的软土地基,宁可不作软土地基特殊处理,充分利用“硬壳层”的扩散应力作用,采取预压措施,以保持填筑路堤的稳定。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。在软土地基上的桥台,基础不论是用支承桩或是摩擦桩,由于台背填土引起软土层发生较大的沉降,对桥台及桩基础产生纵向推挤向河中方向和负摩擦力作用,轻则使桥台发生位移或下沉,重则损坏桥台危及桥墩,这种现象尤以轻型桥台为甚。此类现象出现不少给工程的进展和完工后的使用带来不利影响。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。编辑本段
软土地基路基施工处理的基本方法
目前,在公路工程中处理软土地基主要采用以下几种方法:
一、堆载预压法
该法是在工程建设之前用大于或等于设计荷载的填土荷载,促使地基提前固结沉降以提高地基的强度,减少工后沉降。当强度指标达到设计要求数值后,卸去荷载,修筑道路路面。经过堆压预处理后,地基一般不会再产生大的固结沉降。利用路堤填土作为堆载,成本较低。施工填筑时宜采用分层分级施加荷载,以控制加荷速率,避免地基发生剪切破坏,达到地基强度慢慢提高的效果。该法原理较成熟,施工简单,不需要特殊的施工机械和材料。由于该地区软土固结系数小,故软土的排水固结时间较长,因此工期较长。如施工时间允许,可单独使用;如工期紧,可结合其它方法一起使用。
二、真空预压法
真空预压法是在需要加固的软土地基内设置砂井或塑料排水板,然后在地面铺设砂垫层,其上覆盖不透气的密封膜使其与大气隔绝,通过埋设于砂垫层中的吸水管道,用真空装置进行抽气,将膜内空气排出,因而在膜内外产生气压差,气压差即转变成作用于地基上的荷载,地基不会产生剪切破坏,这对软土地基是有利的。该方法不需要堆载,省去了加载和卸荷工序,缩短了预压时间,省去了大量堆载材料,所使用的设备及施工工艺均比较简单,无需大量的大型设备,便于大面积施工。
三、反压护道法
该法是指在道路主路堤两侧,填筑一定宽度和高度的护道,以期达到路堤稳定的一种方法,它主要是起抗滑的平衡作用,使得抗滑力矩能克服滑动力矩。其高度一般为路堤填土高度的1/3~1/2。这种方法处理软土地基,对解决路基稳定是有效的。该法不需控制填土速率,可以机械化快速完成路基填筑,但利用该法处理地基,土方量大、占用土地多。
四、水泥土搅拌桩法
水泥土搅拌桩是胶结法处理软土地基的一种,它利用水泥或石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理、化学反应,使软土固结成具有整体性、水稳定性和一定强度的地基,以达到提高地基承载力、减少地基沉降量的目的。其地基应视为复合地基,桩土共同承担荷载。它具有施工速度快,设备轻便,便于移动,方法容易掌握,处理深度较大等优点。
五、换填垫层法
当软弱土层厚度不很大时,可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除,然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的砾料)称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度一般为2~3m,如果软弱土层厚度过大,则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。考试大公路监理师
六、强夯法
对于孔隙较大的地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基,可采用重锤夯实或强夯。它的基本原理是:土层在巨大的冲击能作用下,土中产生很大的压力和冲击波,致使土体孔隙压缩,夯击点周围一定深度内产生裂隙良好的排水通道,使土中的孔隙水(气)顺利排出,土体迅速固结。强夯后地基承载力可得到一定的提高,压缩性可降低200%~1000%。
七、加筋路基法
对于沉降量不大的路堤,高路堤填土适当采用土工布垫隔,限制了软基和路基的侧向位移,增加了侧向约束,从而降低应力水平,加强了路基刚度与稳定性,提高了路基的水平横向排水,使荷载均布。采用土工布覆盖摊铺,既提高路基刚度,也使边坡受到维护,有利于排水,增加地基稳定性。
此外,在确定地基处理方法时,还要注意节约能源。注意环境保护,避免因为地基处理对地面水和地下水产生污染,避免振动噪音对周围环境产生不良影响等。编辑本段
软土地基处理注意事项
1. 软土地基静压注浆施工质量保证措施
(1)采用静压注浆法进行加固,加固对象为松散填土层,粉质粘土不必再注浆加固。勘察报告中ZK6号孔对应的局部淤泥质土由于范围不大,施工中对以其为中心、直径3m范围内的注浆孔的底部2m(即淤泥部分)进行高压劈裂注浆处理。加固后的地基承载力要求达到140kPa。(2)注浆区目前已开挖到基底,注浆孔的深度要求钻穿填土层,深度介于1~ 4m,各孔采用分段注浆法,段长500,各孔每米水泥平均用量U+2460区和U+2461区介于75~ 150kg、U+2462区和U+2463区介于100~ 200kg,终止注浆的标准一是孔口返浆,且已达到设计要求的最少注浆量;二是孔口未返浆,但是注浆量已达到每米水泥用量的上限,三是虽然没有达到设计要求的最小注浆量,但孔口已返浆,且经现场验证确知所在地层较密实,可灌性确实最差。
(3)灌注纯水泥浆,水灰比1:1(容重1.49)~ 0.75 :1(容重为1.62),掺占水泥重量比例2%的早强剂CaCl。
(4)由于填土层中存在较多的石块,成孔较困难,为了提高工效,静压注浆时采用机钻预成孔分段注浆法与击入式钢花管分段灌浆法相结合。钻孔灌浆法采用1∶1水泥浆循环护壁,自上而下每钻进1m预灌1次,终孔后再自下而上换用0.75∶1的水泥浆每50cm灌浆一次,花管灌浆法采用自下而上分段灌浆法,每50cm灌浆一次。
(5)为了保证足够的上覆压力,在注浆前,要求先用0.5∶1水灰比的水泥浆(容重1.86)浇注基底表面,使表层约50cm范围得以固化(水泥用量约为50kg/m2)。
(6)施工质量检验:(1)开挖检查表观质量:注浆孔1m直径范围内70%以上的空隙已充填浆液固结体,土质呈可塑以上状态。(2)重型动力触探试验;(3)承载力试验:施工2周后进行2×2m大板载荷试验,共3点或按规范规定。2. 软土地基静压注浆施工安全技术
(1)现场成立安全领导小组,由项目经理、质安员、施工员实行岗位责任制。项目经理为安全生产第一责任人,质安员为安全生产技术负责人,负责本工程安全生产日常的监督管理工作,施工员为所管辖的职责范围安全生产直接责任人,坚持贯彻“安全第一,预防为主”的方针,定期研究和解决安全生产中存在的问题。
(2)实行安全技术交底制度。工程开工前,随同施工组织设计,向参加施工的人员认真进行安全技术措施的交底;每个单项工程开始前,质安员重复交待单项工程的安全技术措施;实行逐级安全技术交底制。(3)实行安全生产检查制度
1)各生产班组建立班前安全会活动制度,检查本班组当天的工作范围,若发现存在隐患要及进整改,如有本班组除不了的隐患,应立即通知领导派人处理,严禁违章冒险作业。
2)工地专职质安员,每天必须在工地巡视检查质量、安全,如发现问题及时向班组工人提出整改,并复查整改情况。
3)坚持定期和不定期相结合的安全检查制度。建立登记、整改制度,在查出的隐患没有排除前必须有可靠的防护措施,如有危及人身安全的情况,应立即下令停止作业,待整改完成并经验收合格后方能恢复施工。
4)实行特殊作业人员持证上岗制度。电工、电焊工必须持证上岗,其他施工机械操作人员也要依照有关规定持证上岗,禁止无证人员操作。
5)施工现场一切机械设备,必须经常检查、维护、保养。夜间施工,现场要有足够的照明。消防设施应完全满足消防要求。(6)安全用电
1)按照国家颁布的《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-88)结合工程现场实际情况,开工前编制临时用电组织设计; 2)施工临时线路整齐有序、架空高度2m以上;
3)总电源处装总的漏电保护器,各用电设备配电箱均装分漏电保护器,坚持一机一闸一漏电,电器设备配以金属外壳,有保护接地或接零装置。(7)严禁酒后作业。严防食物中毒。
(8)严格执行施工安全措施,杜绝安全事故,以免拖延工期。
(9)对开挖的深基坑边坡进行安全支护,针对A施工期较短,且处于冬季无水季节,B边坡已有一定坡度,且边坡地质为夹杂块石的杂填土,水泥浆对此有一定的固结强度,决定喷灌水泥浆加固。效果表明其不失为一种经济实用的加固方式。