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軟土勘察包括:對軟土固結狀況進行勘察,分析總結其變形、強度特征及伴隨應力變化的整體規律,并掌握其結構破壞對變形與強度的影響程度;勘察軟土的層理特征、形成方式、表層硬殼厚度、立體分布的均勻性、底部硬土層狀況、分布與發展規律、埋藏深度及滲透性能等;了解地下水埋藏狀況,探討軟土對安全保護措施、施工材料級周圍環境的影響;勘察軟土內包含的地形地貌差異、河道與填土的分布深度及范圍等。
1.2軟土地基勘察的工作準備
(1)等級確定:巖土工程勘察應依據工程形成,按照干巖土工程勘察規范在對地基復雜程度、地基設計、現場場地復雜狀況分析的基礎上,與工程實踐相結合開展等級劃分,如若某軟土工程依照規范設定為二級,則場地等級與復雜程度等都應依據二級標準,也就是場地中包含灰色粉質土、雜填土、中粗砂、粉質土、粉質粘土及細砂等土質成分,所以工程勘察等級定為乙級。
(2)工作量與勘察手段確定:工程勘察前應先估算工作量,初步確定需用的勘察技術手段;如對建筑周圍的勘察點不知,孔深與間距確定及鉆孔數量計算,由此整理匯總為整體工程所需的工程量及總采樣數量;整理完成后制定恰當的工程流程并選用有效勘察手段。
(3)取樣數量:在前期土壤勘察基礎上可相應的制定試驗取樣位置與數量,以保證在標準時間內完成樣品檢測;取樣數量的設定還要以工程量為依據,明確勘察試驗的具體時間流程,以確保試驗充分。
(4)工程水文狀況:勘察過程中應及時了解工程周圍的水文狀況,如掌握地下水的排泄、徑流情況等。由于地下水對軟土地基影響較大,地下水的波動可能會造成勘察失誤,所以應根據地下水狀況實行有效的勘察及試驗手段,以防止周期性地下水波動干擾勘察試驗結果。
2軟土地基工程勘察技術要點
2.1調查測繪
調查測繪中需注意的要點包括:軟土層厚度、埋深與層間性質類型;軟土分布范圍、形成方式與基地低層類型;地下水排泄與補給狀況及其與地表水的水利聯系;軟土內砂夾層的顆粒成分、厚度及透水性能;軟土地基上已完成建筑對于地基變形及強度的影響;軟土地基分布路段的地貌、地形及第四紀地層沉積聯系。
2.2勘探點布置及深度
(1)勘探點應以建筑周邊線及角點為依據進行布置,對于地基的主要受力層或下臥層起伏過大的部位應加設勘探點以探測其變化過程;對于單棟高層建筑,需符合地基均勻性評價標準,勘探點布置應在4個以上;對于建筑密集區域,勘探點可適當減少,但應保證各棟建筑含有1個控制性勘探點;
(2)勘探孔深度應能控制地基主要受力層,若基礎底面寬度在5m以下時,勘探孔的深度對獨立柱基礎應大于基礎底面寬度的1.5倍,對條形基礎應大于基礎底面寬度的3倍,且均應在5m以上;當存在大面積軟弱下臥層或地面堆載時需適當調整控制性勘探孔深度;高層建筑的一般性勘探孔深度應為基底下基礎寬度的0.5~1倍,且應深入至穩定地層。
2.3鉆探
鉆探是進行巖土工程土層劃分的關鍵環節,其主要用于探測軟土顏色、厚度、層位、狀態,掌握地下水的排泄條件、徑流方式及埋入深度,了解巖土層的基本物理學性質指標等。鉆探技術要點包括:
(1)對于軟土的取樣應盡量使用薄壁取土器靜壓法,由取樣到試驗的整體過程都應采取有效保護措施,以避免樣品收到水分流失、變形及擾動等外界環境條件影響;
(2)對于鐵路或高速公路軟土地基巖土工程的勘察,為防止軟粘土收到擾動和地層性質受到破壞,通常采用干鉆法;若需選用泥漿護壁回轉鉆進時,應采取保護措施以保證軟土地基結構變化不會對土層原始物理力學性質造成影響;
(3)鉆孔數量與質量應符合施工方案標準,鉆孔深度需滿足變形與應力設計計算要求;鉆探時各項深度數據都通過丈量采集,累積測量誤差應控制在5cm以下。
2.4測試
(1)原位測試:①剪切波速測試應在沿線選取具有樣本代表性的地段開展,以保證軟土震陷評價的有效性和地基剛度、巖土動力學參數、阻尼比計算的準確性;合理劃分建筑場地搞震設計類別,對于場地地基的卓越周期計算要以樣品性質為依據;②十字板剪切測試應選取代表性路段沿深度方向對地基穩定性存在不同程度影響的軟土層進行測定,勘察在無排泄條件下土層的參與抗剪強度、抗剪強度及靈敏性指標;準確計算地基承載力以確定軟土地基臨界高度,分析軟土固結歷史;測試點的安設間距應符合各代表性路段的每段軟土低層內都存在大于兩組的有效現場剪切標準;③靜力觸探可利用貫入阻力的變化探查軟土在垂直和水平方向上的狀況,并可依據勘探資料和土層劃分狀況,分析軟土的變形模量、承載力、類別等其他力學性能指標;其觸點間距可依據場地環境類型進行確定。
(2)軟土剪切試驗:若軟土的卸載和加載頻率過高,其內部水產生的空隙水壓消散速率同時出現變化,此時應選用自重壓力預固結德爾不固結排水三軸剪切試驗;對于透水性能較差的粘性土質可選用無側限的壓強度試驗或十字板剪切試驗;對于可能出現較大突變項目的土體在探測其殘余剪切強度時可采用動態扭剪切試驗、蠕變試驗和動態三軸試驗;對于軟土排水速率快但施工精度較慢可采用直接剪切試驗或固結不排水三軸剪切試驗。
(3)室內測試:為有效評估地下水對建筑材料的腐蝕影響,應對地下水開展水質化學分析試驗;對于力學試驗中的加荷標準與級別、應力及路徑條件、試驗邊界條件確定等應以工程現場地質環境作為主要參考,并結合運營期、預壓期、施工工期等進行綜合分析判定;試驗項目也能夠包含前期固結壓力、酸堿度、有機物含量、天然快剪、壓縮系數、液限、粒徑成分、天然密度、固結快剪、天然含水量等。
2樁基礎施工技術工藝處理措施研究
2.1開挖方法及控制要點
2.1.1打樁后再開挖在結合該工程實際處所地基地質環境及其當時現有的工藝條件下,包括吸收了國外同類題材項目的施工經驗及建模理論的基礎上,確立了“打樁后再挖土”的打樁作業原則。這是因為本項目如若采用先開挖在打樁的作業方式,不僅要考慮造價因素,同時還要評估施工難易程度。具體原因則是:本工程項目所處地質形態環境下,土質結構相對松散、含水量大,且高度壓縮性非常明顯,滲透性表現不靈敏,屬于軟塑、流塑組織狀態,荷載性能不足。此外就開挖作業量而言,開挖規模較大,很難準確評估坑底標高。同時基坑長期在外投入的人工降水造價費也很高。特別是該地氣象條件下降雨量豐富,但凡基坑被泡則會加劇塌方隱患,所以打樁機很難到坑底地帶完成作業。若非所處作業條件受限,正?;哟驑秳t需要利用路基箱,碎石塊等物資設施加以輔助?;诖?,本項目實行的“打樁后再開挖”打樁作業法則充分切合實際利用了地表硬殼層,從而使得打樁工作開展可采用地面行進方式完成作業,不僅使得作業效率顯著提升而后又控制了造價成本投入,并巧妙控制了基坑開挖的樁柱變形及頂部位移。2.1.2質量控制要點雖然結合本項目實際特點采取了“打樁后再開挖”作業施工法具備顯著優勢,但是短板之處也同樣值得重視,需要予以重點質量控制,即預先打入樁的彎曲變形組織形態下的水平位移需要嚴格控制。基于此,為控制變形加劇并產生控制良效,則需采取針對性控制手段:第一,應能結合施工流程,妥善控制挖土次序,并保持對稱挖土以避免基坑長期在外;第二,當基坑面積較大時,則可以使用分段挖土作業原則完成該時期工序作業,即每挖一段就隨后完工一段,并處理好每挖一段的回填,然后交替循環進行開挖。第三,基坑開挖后存在的土料應隨挖隨運,杜絕在邊坡周圍堆放開挖土,從而達到控制樁基變形及頂部位移的主要目的。
2.2錘擊沉樁施工法
2.2.1沉樁錘選用標準本項目采用的打樁法主要以錘擊沉樁法應用為主。值得指出的是,柴油錘、落錘、或者蒸汽錘的選擇應能結合項目實際進行評估并應予以采用。一般而言,柴油錘特別適用于堅硬土層性質的地基土,這是因為柴油錘連續作業性能良好,錘芯夯擊起跳高,且沉樁成效佳;而蒸汽錘一般比較受用于軟粘土層進行沉樁;至于落錘,嚴格意義上可將其視為作業機具,應用于沉樁規模作業較小的短樁結構。因此,對于沉樁錘的選用確認,應能結合樁基礎的規格型號、基本長度、以及其重量級、直徑等參數進行評估并予以采用。2.2.2質量控制要點沉樁落錘的捶打原則應堅持以“重錘低打”執行原則為主,并要考慮樁基礎本身極限強度允值的承受情況,即處在其捶打承受荷載允值內,盡量采用大樁錘,以避免捶打時樁頭損壞。因此,結合上述沉樁錘落錘的捶打依據,本項目對于400x400mmx30m的鋼筋混凝土方樁和鋼管樁的沉樁施工,可優先選用3.5t級柴油錘;當調配確有困難時,亦可選用4.5t級柴油錘,但應限制錘跳高度,不應超過2m;φ550x100mmx40—45m的預應力鋼筋混凝土管樁和鋼管樁的施工,宜選4.5t級柴油錘。
2.3停打標準處理控制要點
2.3.1樁基礎基本停打標準確認高層項目樁基礎打樁的停打控制標準有關責任施工單位應能高度予以重視。這是因為樁基礎的停打處理標準決定著該高層項目基礎所承載的極限允值,從而決定是沉降量是否規則,以保障項目基礎結構上方的建筑結構安全性能得以保持。此外,如若確保樁基礎的停打控制標準合乎質量控制標準,則直接有效、合理控制施工進度,并確保打樁機具的油耗得到有效控制,且使得其樁錘使用周期壽命得以延長。因此,確認樁基礎的樁錘停打標準,則需要客觀考量該項目的所處地質環境,以及現有的樁基礎規格種類、樁的長度,包括現場各項組織控制要素等進行綜合評估并予以采用。基于此,結合受力形態存在的力學差異,則需切合項目實際來確認樁基礎停打標準。2.3.2持力層確認貫入度雖然沿海一帶土層所固有的基本性質屬于軟粘土,并且分布相對穩定。但是如何判斷樁基礎的沉樁錘擊受力是否進入到持力層就成為了停樁標準控制關鍵。因此,此時可以憑借貫入度去進行客觀評估。也就是說,待樁端已經深入到持力層,則可結合設計要求繼續打至3—5D。不過,有時會遇到突發狀況,即遇到結實、堅硬的持力層,這是打至3-5D無疑非常困難,(貫入度S<1.0mm)并且如若強行進行錘打則會使得樁基礎損毀的同時又白白毀掉了樁錘。因此,對于該情況的技術交流則需要和設計單位進行反映與溝通,當經得對方同意時則能夠以貫入度參數指標作為樁錘停打的主要考量依據。2.3.3基本效益本項目采用“重錘低打”大樁錘(柴油錘)的作業方式對400x400mmx30m及φ550x100mmx40—45m砼方樁及鋼管樁完成了其沉樁作業。實際施工中,采用4.5t柴油錘的φ550x100mmx40—45m較大型號樁也都達到了基本預定深度,并且經過靜載荷試驗表明,樁身強度基本滿足設計承載力需求,施工組織設計方案更為合理、可行和經濟,遠遠超過縮短工期所獲得的效益。
2水利工程中有效的軟土地基處理方法
2.1置換填土法置換填土法不失為一種較好的軟土地基處理方法,處理效果較為明顯持久,但由于對客觀條件要求較高,實際操作起來難度較大。具體操作方法是利用灰土、水泥等硬度較高的土質、材料取代軟土,操作過程中注意做到均勻散落于地基之上,目的是保證灑落后土質有更高的承載能力,使其滿足進一步的水利工程施工要求。該種軟土地基處理方法,存在的問題在于其工程量較大,成本較高,不夠經濟,操作實施過程中為了有效控制工程成本,盡量就地取材。為了提高工程地基的防滲透性和地基承載能力,需要對替換后的填土進行再次夯實處理,必要時可以采用分層夯實方法。
2.2排水固結法軟土地基處理,主要是通過各種技術方法來降低地基土質中的水分含量,達到增強土體強度的目的,可以嘗試使用排水固結法處理。通過引入專門的排水設備(如塑料水管、沙井)排出軟土地基內部的水分,以此來減小軟土地基的土孔隙率,促使地基固結發生變形,從而有效提高地基牢固度。排水固結法較適用于那些飽和、軟弱土層;如果是滲透性較低的泥炭土,由于可能導致最終的排水效果較差,應當慎重使用該方法。
2.3夯錘強夯法軟土地基處理方法選擇與地基內部土體性質密切相關,如果是沙土、黃土構成的軟土地基,可以考慮使用夯錘來對軟土進行夯實處理。一般情況下,用于夯實土體夯錘的夯力要求在80kN及以上,以此保證土體牢固,從而保證軟土地基較高的牢固度和穩定性。以南水北調中線一期工程中某河段施工為例,該河段渠道地基為黏砂多層結構,且半挖半填,挖方深度為7.0~10.5m;渠道底板土質為細砂、重砂壤土和中壤土,渠坡由細砂、重砂壤土和中壤土構成,且重砂壤土、細砂土質分布不均,具有中等偏弱的透水性,而重砂壤土有明顯的地震液化潛勢。面對該特點的軟土地基,在水利工程施工過程中可以考慮使用強夯法處理,單擊夯擊能3000kN•m時擊四遍;其中前三遍夯錘落距可以保持在15m,第四遍滿夯過程中落距可以降為5m。使用該技術方法處理完成后,需要對強夯區進行必要的標貫檢測、土樣室內化驗分析,一般情況下都能夠明顯消除重砂壤土的地震液化問題,使處理后質量能夠滿足工程設計要求。如果由于地下水位較高,導致強夯后軟土地基仍然不合格,可以考慮進行墊土輔助處理。
2.4水泥旋噴法水泥旋噴法是一種通過專用旋噴設備形成水泥旋噴樁來提高軟土地基承載能力的方法。該方法較適用于沖填土、軟黏土等土質軟土地基加固。該方法的基本原理是通過在旋噴樁上設置一個能夠發揮特別功能的注漿管,將這個注漿管放入到一定深度的軟土層中,然后緩慢向上提升,這時噴嘴會以一定速度轉動,而注漿管會在強壓力作用下噴出水泥漿液,其與土體接觸融合,在水泥漿液凝固后形成所謂的旋噴樁,達到牢固軟土地基、防止滲水的目的。旋噴樁的強度、牢固度較高,且不容易被壓縮,能夠起到很好的土質改良作用。但是水泥旋噴方法也不是萬能的,在使用該方法之前需要準確核查土體的成分,如果土體中含有較多的有機質成分,如塘泥土、泥炭土,建議不要使用該方法。
2.5管樁樁基法樁基法是當前水利工程施工建設中應用較為廣泛的軟土地基加固方法。由于其具有良好的牢固性質,被廣泛應用于含水量較大的軟土地基處理,其中以鋼筋混凝土管樁和預應力管樁使用居多。仍然以前邊所述的南水北調中線一期工程某河段為例,鑒于該河段地基土質,經研究后決定采用擠密砂石樁方法處理渠道地基;擠密砂石樁樁位布置為三角形,樁距為200cm、樁徑為60cm。擠密樁施工前,先復核每根樁的樁位放線,成樁后再次檢查樁位位置是否有偏差,如果發現存在偏差或者漏樁現象要及時糾偏和進行補樁。施工過程中擠密砂石樁跳打進行,由兩側向中間方向試驗成樁,均勻分布、逐步加密,及時進行夯填。如果施工是在既有建筑物附近,該樁位是背離建筑物方向。
2.6高壓灌漿法高壓灌漿法是水利工程軟土地基處理的主要方法之一,一般采用液壓或者氣壓的方式,向軟土地基內部灌入有凝固功能的漿液,或使用注漿管將水泥漿液均勻注入到軟土層中,目的是趕走原有軟土層中的水分、空氣,促使軟土層發生變形。漿液的凝固作用在于使原有軟土層中的松散顆粒、裂隙進一步膠結成新的結合體,從而提高原有軟土層的承載力、壓縮模量,起到加固軟土地基的作用。灌注漿液一般選擇水泥漿、黏土漿等。
2水泥粉噴樁技術在該工程中運用的可行性分析
(1)水泥粉噴樁技術具有節約勞動力、加快施工進度,減少勞動強度,而且不受施工場地限制的特點。
(2)水泥粉噴樁技術能夠節約工程成本,相對于其它施工技術來講能夠獲得更大的利潤。
(3)水泥粉噴樁技術的施工工期相對于其它技術來講要短,從時間上能夠節約成本。
(4)泥粉噴樁技術不會對周圍人群及建筑物產生噪音干擾,具有環保性比較好。
3公路水泥粉噴樁施工技術的運用
3.1施工材料的實驗工作
在進行施工時,粉噴樁水泥通常會選擇325或者425規格的礦渣水泥以及普通硅酸鹽水泥。在施工過程中必須選擇符合施工設計要求的水泥的品種和標號。在進行施工之前要對施工用到的水泥進行抽檢,確保每一批水泥都達到施工規范的要求。在堆放水泥的時候尤其要注意防潮、防雨,避免水泥出現各種質量問題而影響施工的進度及工程的質量。
3.2施工過程技術控制
3.2.1粉體計量的控制
噴粉自身的均勻性和摻入其中的水泥都會對粉噴樁的質量產生巨大的影響,所以,施工人員在進行施工過程中必須要對粉體的計量質量進行嚴格控制。施工人員在計算每延米噴粉的數量、總灰量和深度的時候,通常將鉆機深度和電子稱重法兩種計量方法有效的結合在一起。主要從以下兩個方面對計量粉體進行控制:
(1)保持噴粉均勻性的關鍵就是能夠掌握好鉆頭的提升速度。在進行水泥噴入施工時要完全依賴于人工,不能夠只是一味的去追求能夠達到每米噴粉量的標準,對記錄器數字進行虛擬偽造,導致出現噴粉不均勻的現象。
(2)從開始噴灰到鉆頭中有灰出現的這段時間里,施工人員要將鉆機鉆到樁底,要進行一小段時間的預噴,才能夠提鉆,要根據管道的長度來確定預噴的時間。在噴灰過程中,施工人員進行機器操作的時候,要將管道輸送水泥的速度控制在大約1m/s,當管道的長度大于40m時,就需要將它鉆到樁底然后再進行噴粉提鉆,這樣在樁底少灰的實際長度就差不多有1m,在這個時候進行攪動不僅就會將樁底原狀軟土破壞掉,還能夠逐步增大沉降量。
3.2.2樁體打入持力層的控制
在施工時一定要將粉噴樁穿過軟弱的土層打入到具有極高強度的持力層當中,通常將其進入到持力層里面50厘米當成是合格。然而在實際施工過程中,樁底設計標高與持力層在通常情況下是不一樣的。所以,在施工時,施工現場經常會出現樁長和實際標高不達標的情況。當出現這種情況時會給后面的施工帶來很多的不利影響,例如不能夠保證排水的順暢,在非常長的時間內,預壓施工的溫度都不會將下來;如果樁尖下面留有幾米軟土,就會產生很大的工后沉降。所以,粉噴樁施工的樁長必須要進入持力層才能夠保證整個施工的質量。通常施工人員可以運用鉆機鉆到最深位置時電流表顯示的度數和下降的速度來判斷是否進入到持力層,將這兩個數據與施工工藝試樁所得數值進行比較才能夠得到合理準確的結論。一般情況下,額定電流值需要達到125%以上,下鉆速度為0.5m/min。
3.2.3復攪拌的控制
對水泥和土的攪拌是否均勻都會對粉噴樁樁體的強度產生非常大的影響,因此,在施工過程中,要在正常攪拌施工結束之后進行復攪,一般來講,經過復攪之后的粉噴樁的施工質量要遠遠好于沒有經過復攪的粉噴樁施工質量。鉆頭在通常情況下噴出的粉體呈現的是脈沖狀,如果攪拌的不夠好,就會在樁中出現層狀的粉體,加上處理的不夠及時,就會出現“夾生”現象,即便是在后期施工過程中加入大量的水泥也不能夠很好的提高其強度。所以,在施工時有必要進行復攪,這樣能夠確保水、土、粉體進行充分接觸、混合,形成符合施工規范的質量比較高的樁體。因此,施工人員在進行攪拌過程中,必須對攪拌葉旋轉的速度和整個鉆機的提升速度進行嚴格控制,要確保能夠對全樁進行充分復攪并且要其均勻性符合要求,以此來確保樁體的質量。
3.3成樁質量檢測
在我國,對粉噴樁的成樁質量進行檢驗時主要依據以下四種方法:(1)靜載試驗(群樁、群樁復合、單樁、單樁復合);(2)樁身抽芯;(3)彈性波動測法;(4)N10輕便探。第一種方法能夠對粉噴樁的各種技術數據進行定量的確定和分析,后面的三種方法是對粉噴樁的施工質量進行定性的判定和分析。一般來說,靜載試驗方法是用來檢測涵洞結構物或其他重要構筑物基礎的,彈性波動測法和N10輕便探用來檢測路基部分的成樁質量,在本工程中運用以上幾種方法進行了檢測分析,符合規范和設計的要求。
沉降處理包括加速固結沉降和減少總沉降量兩方面。加速固結沉降可采用加載預壓、豎向排水(設置砂井或芯板排水)和擠實砂樁等方法。減少總沉降量可以采用換填好土、石灰(水泥)樁、擠實砂樁等方法。
1.2穩定處理
穩定處理可以采用換填土、擠實砂樁、石灰(水泥)樁等措施增加抗滑阻力。各種加速固結沉降措施都有助于促進軟土層強度的增長;慢速或分期填筑路堤可以達到阻止地基強度降低的目的。
1.3應注意的問題
(1)地基的土質及土層構成(厚度、排水層等)條件。(2)道路的性質、路堤高度和寬度,是否為與構造物連接的地段等條件。(3)工期、材料供應、施工機械作業條件和對周圍環境的影響等條件。以上處理方法可以單獨使用,通常用幾種方法組合使用,以發揮各種方法的特長,取得良好的處理效果。
2軟土地基處理的具體措施
2.1換填土法
當淤土層厚度較簿時,可采用淤土層換填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基礎等辦法進行地基處理,鑒于換砂不利于防滲,且工程造價較高,一般應就地取材,以換填泥土為宜??蓪④浲寥客诔孤返讨诨谆虮M量換填滲水性土。這種方法適用于軟土厚度小于2m的路堤。換土法要回填有較好壓密特性土進行壓實或夯實,形成良好的持力層,從而改變地基承載力特性,提高抗變形和穩定能力,施工時應注意坑邊穩定,保證填料質量,填料應分層夯實。
2.2拋石擠淤法
在路基底從中部向兩側拋投一定數量的片石,將淤泥擠出路基范圍,以提高路基強度,所有片石宜采用不易風化的大石塊,尺寸一般<0.3m。其上鋪0.1m厚碎石及0.1m厚砂層后再填土。這種方法的適用范圍為:軟土厚度<3.0m,表層無硬殼,呈流動狀態、排水困難的地基狀態。
2.3反壓護道法
當軟土和沼澤較厚,路堤高度不超過極限高度的2倍時,路堤兩側填筑適當厚度和寬度的護道,在護道附加荷載的作用下,保持地基的平衡,增加抗滑力矩,防止路堤的滑動破壞。通過反壓護道法使路堤下淤泥趨于穩定。護道一般可采用單組形式,其高度為路堤高度的0.3—0.5倍。適用范圍:當路堤超過極限高度的1.5—2.0倍以內時適用。
施工時,護道盡量與路堤同時填筑,且壓實度要達到90%以上。它的特點是施工工藝簡單、費用較低,但施工用地增大。
2.4砂墊層法
在軟土地基上鋪設厚度為0.5—1.2m的砂層,可使軟土頂面增加一個排水面,促進路基底的排水固結,提高路基的強度及穩定性。砂墊層材料的選擇以透水性好的砂或砂礫(74u篩孔通過率為3%以下)為宜,以保證所需的排水能力;砂墊層的寬度以每側寬出路堤0.5—1.0m為宜。砂墊層適用于路堤高度<2倍極限高度的狀況。
2.5設置砂井法
砂井與連接的砂墊層配合使用效果較好,一般砂井直徑為0.2—0.3m,井距為井徑的8—10倍,常用范圍為2—4m,平面上呈矩形或梅花形布置。適用范圍:軟土層厚度>5m,且路堤高度超過天然地基承載力容許的高度很多時適用。
2.6攤鋪土工布法
高填土可適當分層,采用土工布加強路堤剛度,并在軟土基上隔墊,使荷載均勻,避免局部破壞,對地下水防治相當有利,也可以用土工布攤鋪軟土底層,并折向沿邊坡作防護,這樣既提高基底剛度,也使邊坡受到維護,有利于排水和因地基應力再分配而增加路基的穩定性
2.7排水固結法
排水固結法是解決淤泥軟粘土地基沉降和穩定問題有效措施,由排水系統和加壓系統兩部分組合而成。排水系統是在地基中設置排水體,利用地層本身的透水性由排水體集中排水的結構體系,根據排水體的不同可分為砂井排水和塑料排水帶排水兩種。
2.8灌漿法
是利用氣壓、液壓或電化學原理將能夠固化的某些漿液注入地基介質中或建筑物與地基的縫隙部位。灌漿漿液可以是水泥漿、水泥砂漿、粘土水泥漿、粘土漿及各種化學漿材如聚氨酯類、木質素類、硅酸鹽類等。灌漿法對加固淤泥軟土地基具有明顯效果,如福建省龍海市角美壺嶼港水閘由于淤泥軟基不均勻,沉陷閘基沉降最大達到0.63m,加固時采用單管高壓旋噴灌漿處理,每個閘墩上、下游側和中間各設5個灌漿孔,沿閘墩軸線兩側布孔,灌注水泥漿,成樁直徑0.5m,伸入閘基礎10.5m,采用灌漿壓力為20MPa,經過處理后閘基沉降基本得到控制。高壓旋噴灌漿處理原理是通過在閘基中高壓旋噴灌漿形成水泥土摩擦樁,提高閘基承載力,達到控制沉降的目的。另一種對淤泥軟土地基閘室淘空處理通常應通過水閘上游防滲如設置水平鋪蓋或垂直防滲控制閘基滲流,然后再對閘室進行灌漿處理。
3結語
總之,軟土地基的強度或變形的問題是工程土中必須十分注意的問題,過大的沉降及不均勻的沉降造成軟土地區大量的工程事故。因此,在軟土地區進行設計與施工的道路工程時,必須從地基、建筑、結構、施工、使用等多個方面綜合考慮,采取相應的措施,減少地基的不均勻沉降,保證建筑物的正常使用。
參考文獻:
[1]徐至鈞.建筑地基處理技術叢書:軟土地基和預壓法地基處理[M].機械工業出版社,2005.
不同形式的橋梁工程,其軟土地基的軟硬程度都存在著較大的差異,這主要是受到了土質和工程性質的影響。設計人員、施工人員對于工程筆不要嚴格按照于軟土的定義施工,對于構造物的荷載對地基產生的不利影響,以及不同程度的沉陷問題都需要進行科學的驗算處理,并參照工程性質的具體標準,實施針對性的處置方式,尤其是做好現場的地質勘查與鑒別,避免工程質量遭到破壞。
1砂(礫)墊層處理技術
砂(礫)墊層主要常用作軟土層厚度小,排水功能良好,砂礫資源優良、工程進度松緩的情況下。通常砂(礫)墊層的厚度在12~24cm,而主要理論根據是提升排水面,主要針對軟土地基在構造物荷載作用下加快排水固結凝結過程,以增強軟土層的強度,達到穩定性標準。在砂礫墊層施工的材料選擇方面,主要是結合潔凈中、粗砂,含泥量低于5%,并在實際施工過程中得出5cm以下的天然級配砂礫排水固結效果顯著,需在施工過程做好灑水壓實工作,在施工之前需要做好砂礫表層的檢查,表層濕潤時則可采取施工處理。
2拋石擠淤處理技術
由于軟土層厚度較大,且處于流動狀態,這就給排水帶來了難度,在修建涵洞地基處理工程中主要結合拋石擠淤法。擠淤施工材料主要包括了難風化的石料,片石尺寸在30cm以上的。拋投過程中需要按照正確的順序進行,通常為延橋涵中軸線,自中間往兩邊,促使淤泥往向兩旁擠出。在片石擠淤固定的情況下設置一層砂礫反濾層,并做好相應的施工處理工作。拋石擠淤法的優點在于,操作方便、動作快捷。在施工時需盡量保證施工地點能夠滿足材料使用的需要,并結合正確的順序完成施工,這樣能夠避免因拋石厚度失衡而造成工程質量降低,若從成本和料源考慮也可運用鋼渣代替片石擠淤。
3粉噴樁加固處理技術
(1)在粉噴樁施工前期需要做好材料準備工作,主要是針對技術資料而言,需具備工程地質報告,土工試驗報告,室內配比試驗報告,粉噴樁設計樁位圖等相關資料。
(2)保證施工場地的整潔、無異常物質。遇到場地低洼時需做好回填粘性土;遇到施工場難以達到機械行使的需要時,需要增加砂土或碎石墊層。
(3)粉噴樁使用到的水泥性能應該達到工程設計的標準,并且配備相關的產品合格證,以及施工現場的檢驗合格才可使用。禁止運用受潮、結塊變質的加固料。
(4)準備必要的施工準備,并做好組裝與維護工作。
(5)粉噴樁的施工工藝制定需要參照配比和施工參數相互符合的,試樁通常為5根,這樣能夠確找出鉆進和攪拌速度,以及噴氣壓力、噴粉量等等。
4井點降水處理技術
4.1井點降水處理技術特征
對于地下水水位較高的區域,常常會對排水給施工帶來很大的阻礙,這時就需要積極采取井點降水法,這種方式常常具有很好的性價比。遇到降水深度過大,土質質量差的情況時,需要對井點降水法比集水坑法的作用進行綜合分析評比,尤其是在降水,工期、資金等指標做好對比工作。井點降水法的不足之處在于橋涵多,工期短時需要增加井點設備,投資金額也增多。
4.2實例分析
本次研究的某公路工程公路,其第二合同段地質為濕陷性黃土,且地下水位較高,地面到達980~160cm則有地下水。在地質面積里設置了8座小橋涵,而一道3m涵洞因為在設計早期,地質勘查問題使得橋涵基礎埋深達到了地面3m以下,因此難以制定軟基處理措施。在施工過程中將軟基處理措施劃定為屬于換填軟弱土,且適當增加片石砼。參照具體工程的施工環境與工期長短,使用了環形布置的單層輕型井點設備,單級離心泵則屬于主要的抽水設備,結合基坑地面實施開挖線,長度為1.5m;并設置了適當的集水總管,總長在45m;總管主要是由無縫鋼管組成,用直徑為10cm;井點管主要由無縫鋼管構成,數量共24根,長為6m,直徑為4cm,井點管的間距控制在3m,在地面的埋深度在5m;對井點管下端的1.5m面積內,參照梅花形態布置濾孔,直徑為1.5cm。包裹著銅絲細濾網,細濾網包裹著塑料紗布粗濾網,用鐵絲綁扎粗濾網外部,最后用粗麻環繞起來;離心泵、射流器、循環水箱構成了一個抽水機。
井點降水法施工工藝流程包括了:施工準備--安裝井點系統--抽水--挖基--基礎施工--井點系統去除環節。
施工準備分地表清理、施工放線、設備檢查等,而井點設備是檢點。安裝井點降水設備需把井點溝槽挖出后設置總管,并且結合井點管邊沖孔布置井點管,并灌填干凈粗砂形成一道濾層;利用彎頭把總管、各井點管組合起來再布置抽水設備。水電接通時需進行試抽、檢查,以保證設備使用性能的正常。抽水需順利進行,并對附近的地面變化進行觀察,發生變化時需要對抽水量調整。通常出水按先大后小,先濁后清情況進行。遇到施工附近存在建筑物,可布置回灌井點避免沉降。抽水時需要試挖基坑一點,劃定水位下降情況。在水位低于施工水位時對抽水馬力調整,盡早做好挖基工作?;A施工需盡早完成,并針對性的回填,接著講井點系統拆掉,對總管和井點管進行清理。結合實際的工程施工結構看,筆者總結出了若工程施工時期劃定的妥當,且周圍的施工環境,及施工設備都能夠準備好,運用井點降水法對構造物軟基挖進行處理常常會起到重要的效果,不僅能夠達到工期和效益雙贏的局面,還能保證基礎施工達到理想的質量效果。
參考文獻
1.1承載能力差因為軟土基的含水量較大,因此土體的壓縮量增加,在承受較大載荷的時候就容易被壓縮,形成大規模的沉降,外界壓力容易導致地基的整體性破壞。這也是軟土基最突出的特點。
1.2沉降量大軟土地基所含有的天然水量大,其松散程度也就隨之增加,施工中因為壓力失水就會導致沉降,如果處理不當出現的沉降呈現不規則的情況,就會導致后續施工的困難,嚴重的時候會導致路面出現傾斜甚至塌方,尤其對橋梁施工的影響最大。
1.3壓縮性大軟土的特征是孔隙大,呈現松散的狀態,其可以被大范圍的壓縮,如果在市政施工中不能進行妥善處理,其在后續施工中容易出現基坑邊坡失穩、邊坡錯位、路基塌方等情況,導致施工的安全性降低,也會影響周邊建筑的穩定。
2市政路橋施工中出現軟土地基的基本思路
2.1因地制宜各個地區的土質特征不同其選擇的處理技術也就存在差異,因此在市政路橋施工中應對軟土地基的具體情況進行考察,如粘性土可以采用壓實技術為主,在施工中盡量減少對地基的擾動,以此保證整體性;砂性土質則可以利用擠壓技術為主,進行壓實,包括砂樁或者震動壓實等,改善地基的流動性,這樣的選擇主要是因為粘土已經擾動就會降低強度。再如,應根據軟土地基的深度和厚度選擇處理技術,如果土層淺則選擇表層處理技術,即換填技術。而軟土厚且無砂層,則應采取固結技術為主加以處理。
2.2根據市政道路要求處理市政道路建設中對道路的要求不同其穩定性和平整度要求也就不同,等級高則應選擇強力的軟土地基處理措施,將沉降降至最低。如果等級低則應進行加載等技術待沉降結束后進行施工。如果先鋪設簡易路面沉降結束在鋪設常規路面。還可根據道路形狀選擇不同的處理方式,設計寬度與高度也會影響軟土地基的處理技術。通常采用換填技術的時候,對于寬且低的路堤而言就容易出現破壞的情況,設計高度大且不夠穩定的路堤時應考慮加載的措施來增加地基承載的極限強度。
2.3考慮周邊情況市政路基施工對周邊的建筑會產生影響,如果震動、噪聲、地下水、環境污染等都應考慮在技術選擇中,因此在軟土地基的處理中應綜合諸多因素進行確定。對路堤高而地基軟弱的情況更應注意對周邊建筑的影響。因此如果路堤坡腳附近有建筑的時候,應考慮減少總體沉降的技術,以此保證周邊建筑的穩定。
3市政路橋施工中軟土地基的處理技術
3.1排水技術軟土地基的突出特征就是含水量高,因此在處理中如果可排除過多的水分則可以提高地基的承載能力。因此排水技術是一種有效的軟土地基處理技術,如表層排水技術。表層排水處理是提高土體固結性能和穩定性的重要技術措施。具體的做法就是在軟土基上設置砂墊層,這樣改善軟土地基的含水量,通過砂墊層的壓力和排水實施配合,排除地基中大量的水分,以此促進軟土層固結沉降,保證施工后續作業的穩定和安全。
3.2粉噴樁技術該技術在市政路橋工程中經常被納入到軟土地基的處理中。所謂的粉噴樁處理技術就是利用設備在軟土地基上鉆孔,并利用壓力將固化劑壓入軟土中利用固化劑與土層中的水發生化學反應而促進軟土地基失水,從而達到固結軟土地基的作用。固化劑通常為石灰和水泥,多數工程選擇的是水泥,在實際的應用中應考慮摻入比的選擇。其標準為樁的強度,如高于1.5MPa則選擇425號以上水泥,如低于這個標準則選擇325號水泥。這樣可以增加摻入比,提高樁體的性能。為了保證固化劑的流動性,可以摻入減水劑或者硫酸鈉、石膏等材料,這樣可以增加固化劑的處理效果。同時噴粉樁在加固中還形成多個相對穩定的隱形樁,這樣可以增加地基的承載能力,為后續的施工打下基礎。當然其必須在場地整潔且作業空間較大的場地上進行施工。在粉噴樁技術應用前還應對地質土質進行檢測,尤其是土質、含水量等技術參數都會影響噴粉樁的固化效果。所以應按照技術要求對其進行采集和分析,并利用工程實驗室進行試驗保證固化劑的適應性。
3.3深層排水技術排水是軟土地基處理的核心思路之一,排水固結技術與表層排水技術不同,其主要是利用擠密技術對軟土基的深層水分進行排除,通常需要配合排水井來完成對軟土地基的排水措施。該技術利用向軟土地基中打入擠密裝置的方式來擠壓軟土層,促進其水分排除,然后利用排水井抽出多余水分,促進地基失水固結。該技術的選擇應考慮地基含水量、軟土厚度等情況,按照技術流程進行操作,這樣才能保證處理效果最佳。但是此類方法不能單獨使用,應配合其他方式促進水分排出,增加地基的穩定性。
3.4加載壓實處理加載壓實技術是一種靜態固結技術,在軟土地基上施加一個外表載荷,人為的促進土體的壓縮,出現超載沉降,以此達到處理軟土地基的目的,但是單純的加載不能保證地基的承載能力提升,因此該技術也必須與其他技術配合使用。在使用加載壓實前應對軟土層的厚度和含水量進行分析,計算加載的重量,如果超過范圍則不能采取該項技術。技術的核心就是降低地下水位,在加載的過程中可以打入鋼板來保證施工中地基的穩定性。主要是防止其對周圍的建筑和土體產生影響。應注意的是填土加載的技術主要是保證路面鋪裝后的殘余應力被提前釋放。如果加載過大反而會導致地基的穩定性喪失,因此應緩慢的增加加載速度,每一次加載都應保證地基穩定后進行。并在施工中做好觀測工作,控制沉降的速度和范圍等。
3.5擠密技術擠密技術就是通過外力對軟土地基進行擠壓,在市政橋梁施工中較為常見。通過擠密樁間的土體來提高地基強度。將樁孔用灰土、素土等回填并夯實。因為土質的類型不同其方法也存在差異。如果使用素土則稱之為土樁擠密法,使用灰土則為灰土擠密法。這兩種技術措施對于厚度較大的地基作用較好,其中濕陷性黃土的處理效果最佳,應在具體的工程中合理選擇。
2水利工程軟土地基處理技術
水利工程建設過程中,軟土地基的處理方式主要受制于具體的條件與情況,施工過程中只要有一項沒有處理好,就會出現地基不穩定的情況。所以處理技術對工程建設而言是一項非常重要的操作工序。
2.1排水砂墊層法排水砂墊層選用級配良好的中砂與粗砂,其中含泥量控制在5%以下,砂墊層施工方式為分層壓實,其中的分層厚度、壓實的次數全部要經過實際測驗達標后確定。排水砂墊層一般在路堤底端地面鋪設一層砂層,水利工程施工過程中,富含水分的軟土層所受到的力逐漸加大,水分也不斷通過砂墊層排出,以加快軟土地基的固結。為了更好的保證砂墊層排水性,要求選擇有較好滲水性的材料。砂墊層的鋪設厚度控制0.6~1.0m為宜,為了更好的保證砂墊層的滲水性,要求在砂墊層上另外墊上一層黏性土,以封住水不讓水返上路基。但是在路基兩側要另外修筑一條排水溝,這樣從砂墊層中滲出的水便能夠從此排出路基外,保證路基的絕對穩。
2.2加筋法加筋法指的是把有較強抗拉力的強土工合成材料填埋在土層之中,使用土顆粒位移和拉筋過程中產生的摩擦力,讓土和加筋材料組成一個整體,減少整體變形幅度并提升整體穩定??蛇x擇搭設塑料排水板,為的是加快淤泥排水層固結速度,進而實現地基強度加深的作用。除此之外,選擇在砂墊層中另外鋪設部分土工織物,受到土工織物拉性作用影響,對基底的應力分布做適當調節,能夠有效降低地基的側向位移和相對沉降,以實現地基穩定性提升的目的。
2.3預壓砂井法排水系統和加壓系統互相配合,便于地基中孔隙水的排出,一般選擇較多的排水系統有水平排水墊層、排水砂溝亦或者是其他橫向或者豎向的排水砂井或塑料排水板。加壓系統使用包括堆載預壓、真空預壓或者下降地下水位等等。堆載預壓與真空預壓聯合使用的情況下,也被叫做真空聯合堆載預壓?;镜牟僮鞣绞饺缦?,先把等待加固范圍內的植被與表面土層清除,上面鋪上一層砂墊層。之后垂直向下插入塑料排水板,砂墊層中以水平方位擺放一條排水管,用來改善加固地基的排水環境。另外再在砂墊層鋪上一層密封膜,使用真空泵把密土膜以內的地基氣壓抽至80kpa以上。這個操作方法常常因為加固時間較長,難以全面實現真空處理,因此適合使用在工期要求相對寬松的淤泥質土地基的處理過程中。
2.4強夯法強力夯實指的是把80KN以上的夯錘,起吊至距離水平面較高的地方,通常距離是6~30m,讓錘體能夠自然下落,夯實土層。經過夯實作用的土體空隙受到壓縮。與此同時,夯點附近出現的裂縫多半為孔隙水的出逸提供了較為便利的渠道,對于土體固結便利性好,能夠有效提升土體的承重能力,并且夯實之后的地基大大縮小了建設荷載造成的壓縮變形。
2.5化學固結法常規的軟土地基處理方式無法取得理想效果的情況下,化學固結法便出現?;瘜W固結法指的是使用一定的化學材料,對軟土地基做填充與改造,以有效提升軟土地基的強度,降低軟土地基壓縮性的變化速度,切實有效提升軟土地基的承重能力,讓軟土土質能夠達到水利工程建筑的地基設計條件。
2.6旋噴法旋噴法指的是借助旋噴機具所制造的旋噴樁而有效提升地基的承載能力,同時也能夠當成聯鎖樁施工或者定向噴射成連續性墻用于地基防滲。旋噴樁指的是把有特殊噴嘴的注漿管放置在土層預定深度后有效提升,噴嘴同時以高速旋轉,高壓噴射水泥固化漿液和土體混合,并且凝固成樁。其對于一些有機質成分較大的地基沒有太好的地基加固效果,所以需要小心處理。一些塘泥土、泥炭土等有較高有機質的土層則要盡可能的避免使用這種方法。
3工程實例
某水庫位于河流中下流平原地區,只要建好,能夠良好解決附近多個城鎮的農業供水問題,經濟效益突出??墒且驗榻ㄔO地點常年來受到流水的侵蝕,地基為砂質軟土地基,無法較好的滿足水庫的建設要求。在對附近環境的勘查與分析后,發現距離施工設定地點4km的位置,有堅固的灰土土層,其強度與承受能力在經過夯實處理之后能夠切實滿足工程建設要求,所以選擇使用土層置換法,對軟土地基進行處理,能夠在保持成本不變的情況下實現水庫的良好建設,將其內在巨大的經濟效益與社會效益發揮。因此在對水利施工軟土地基的處理過程中,不可脫離實際,需要先對實際的地基情況做有效分析,從經濟與社會的雙重角度出發,選擇合適的處理方式,以實現工程建設的順利開展。另外工程建設過程中,在施工前對施工地點嚴格測量,包括水利工程測量、水利勘查以及水文地質勘探等等,對其性質做充分分析,確定一個最好的軟土地基建設方案,將軟土地基處理失敗的出現概率降至最低,提升經濟效益。
中圖分類號:TU471.8文獻標識碼: A 文章編號:
一.引言
交通是經濟發展的先行官,國家也越來越重視道路的建設。伴隨著我國公路建設的飛速發展,也有越來越多的公路投入使用。但是調查顯示橋頭跳車的現象已經十分的普遍,高速公路尤為突出。特別是軟土地基處顯得格外嚴重,已經嚴重的影響到道路的行車舒適度,也存在安全隱患。這不僅僅增加了交通管理部門的道路維護成本,由于其頻繁的修理施工,還嚴重影響到了道路的正常運營。在我國南方,軟土地基路很多,所以橋頭跳車更為嚴重。車輛行駛到橋頭時會有明顯的顛簸,由于其沖擊力大所以對橋的損壞十分嚴重,不僅如此對車輛本身的損壞也十分明顯,這就不僅僅直接縮減了公路的使用年限而且損害了公共效益。
二.橋頭跳車的危害性
橋頭行車受到很多因素的影響,其行車機理比較復雜。橋頭搭板的長度不同對道路及車輛的影響度會不同,還有車輛的類型,重量不同也會有不同的影響,當然車速也是一個很重要的因素。如果發生橋頭跳車現象,車輛在通過橋頭時會發生跳動以及沖擊.由于其沖擊力又可以形成對橋梁及道路的附加衙載,對路面以及橋頭搭板都有很大的損壞作用,與此同時對車輛的損壞也是很大的,嚴重影響大車輛的使用壽命。除此之外,橋頭跳車導致車輛突然發生顛簸,會影響駕駛員的正常駕駛,也會導致乘客身體及心理的不適,嚴重的甚至有可能造成交通事故。由此可見橋頭跳車的危害是十分大的,必須引起有關部門的高度重視,駕駛員也必須重視這一問題,在行駛至橋頭時要適當減速。
三.橋頭跳車的原因分析
橋頭跳車不僅僅是一種安全隱患,而且還無形之中增加了有關交通管理部門的維修費用。橋頭跳車不僅僅降低了行車的速度,而且還對橋梁的路面造成了巨大的沖擊荷載力,嚴重的可以造成橋面搭板的脫落。其形成原因是多方面的,影響因素也是多方面的,包括自然環境的因素,也包括人為的原因。比如路基下沉,路堤變形、橋臺的形式、搭板的長度等等都會對其有很大的影響。我們在此主要介紹以下幾種較為重要的影響因素。
1. 橋頭跳車的一個重要原因是由于其土質不良而產生的路基下沉。通常來說低洼地帶的地下水位都比較高,而橋基往往位于這些低洼溝壑地帶,其土質酥軟,橋基填料物質量不高,當這些填料物在受到較大壓力是極易被壓縮變形,導致路基的下沉。再加之橋頭路基填筑的高度一般都較高,會承受較大的壓力,在車輛及橋身的長久負荷下,極容易引起橋頭地基的下沉。就從施工的角度而言,由于橋頭一般處于河道或溝壑帶,其施工空間的限制比較大,大型機械無法使用,所以在這種條件下橋頭路基的壓制工作質量會大打折扣,一般而言很難使橋頭地基的堅實度達到標準的要求,正是因為如此在橋梁通車以后,經過長時間的輾壓,以及維護期的加長,很容易出現橋頭路基下沉,這樣就形成了橋頭跳車。
2.我們知道任何物體都具有其固有的壓縮徐變性質,理所當然路基填筑物也具有這種性質。就是因為這個原因,即使橋頭路基已經得到了很充分輾壓,其堅實度也達到了應有的標準。但是在橋梁通車以后,隨著時間的不斷推移,橋梁長時間的承受巨大的壓力,這種壓力最終也是通過橋梁傳遞到了橋頭路基,這時物體的固有壓縮徐變性質就會顯現出來,路基因為受到長時間的壓縮變形下沉,最后形成橋頭跳車。這也是形成橋頭跳車的不可忽視的重要原因。
3.在施工時橋涵和路堤的結合部位會不可避免的存在一定的縫隙,正是因為如此雨水會源源不斷的沿這這個縫隙向下滲透,下滲的雨水會對橋頭路基產生巨大的破壞作用,其主要的破壞作用表現在對路基填充物產生侵蝕和軟化作用,特別是那些輾壓不夠的部位侵蝕作用更明顯,長時間的侵蝕最后導致填方體的變形。再加之外部強大的車輛荷載沖擊力,就會極容易造成橋頭路基的下沉,形成橋頭跳車現象。
4.施工時其施工程序不對,施工質量不達標,是形成橋頭跳車的最直接的原因,比如橋梁的臺背填筑速度過快,缺乏相應的輾壓,其臺背下沉的速度也會比較快。再如橋頭臺前護坡墻砌筑不合格或是時間不及時,那么就極容易以引起整個土體滑移的問題出現,這樣的滑移就會直接危害橋梁的基礎。一般而言再給臺背進行填土時,由于在這個階段一般施工時間都會比較緊,再加之施工空間受到嚴重的限制,自然其施工質量很容易出現問題,這種問題出現后極易引起橋身變形,形成橋頭跳車。
5.軟土路基十分常見,再加之橋頭路基一般位于河道溝壑低洼帶,地下水位高,橋基承受能力有限,極容易出現軟土下沉,最終形成橋頭跳車。
四.防止橋頭跳車的有效措施
1.軟土地基處理方法
我們在施工的過程中經常會碰到軟土地基,軟土地基由于其固有的軟弱性,使得其地基不夠堅固,如果處理不恰當那么地基的局部承載力不足,導致地基的沉降,引起橋頭跳車現象。再者軟土地基土壤含水量過高,正是由于局部地段含水量過大,極易造成地基軟彈,甚至出現翻漿等現象。所以為了防止橋頭地基下沉拉裂而造成橋頭跳車現象的出現,就需要采用有效的措施對軟地基進行適當的處理,使其變得足夠堅固,通過提高軟地基的固結度和穩定性,來減少橋頭跳車。在此我們需要根據施工地軟土的具體性質及施工期限的要求采用不同的軟土地基處理方法,其主要方法有以下幾點:
(1)真空預壓結合塑料排水板處理軟土地基,這種方法主要適用于淤泥土質,因為淤泥土質強度極低,淤泥的可壓縮性高,極易導致自己下沉,在這種地段采用真空預壓結合塑料排水板處理方法,使排水板低端穿過淤泥層,梅花形的布置,這樣施工后再通過沉降觀測,采取相應的措施可以取得良好效果。
(2)堆載預壓處理軟土地基,這種方法主要適宜我國東南沿海分布比較廣泛的海相,湖相等深厚軟粘土層,這種土層壓縮性大,強度低,空隙大,滲透性大,采取這種方法可增加土層密實度,減低壓縮性,這種方法是工程上應用比較廣泛的,效果明顯。
(3)水泥攪拌樁處理軟土地基,適用于處理粉土,黃土以及固結的淤泥這類土質,這種方法主要是在冬季施工,低溫對處理效果具較大的影響。
(4)預應力管樁處理軟土地基,采用這種方法,通過在樁頂澆灌妝帽等方法形成樁網結構,使上部壓力比較均勻的傳到持力部位,可以有效的提高地基的承載力,控制沉降。
2.減輕橋坡堆土質量,控制橋坡沉降。橋的質量過大也是橋基沉降的一個重要原因,為此我們要盡可能的減輕橋坡的堆土質量,以減輕橋的整體質量,減少橋自身對橋基的壓力,其最主要的方法是使用輕質土來堆填橋坡,可以有效減輕橋的質量。
3.控制回填土施工質量,減輕橋坡沉降,回填土的施工質量對橋有直接的影響,其橋基回填土的施工質量直接關系到橋基的沉降問題,我們在施工時必須注意的是要合理的選擇回填土的材料以及配料,選擇合適的壓實機械,并且按照科學的施工方法施工,來提高壓實度,保證施工的高質量。
五.結束語
軟土路段施工難度較大,再加之軟土自身的特性以經決定了其不穩定性的存在,所以在這種路段出現橋頭跳車的現象較多。我們要解決跳車這一問題,不僅僅要認真分析對待施工地的自然環境,在理論上做好準備工作,認真對待,從設計著手,考慮周全之后定出完整的設計方案。與此同時施工的監理單位以及施工單位要不斷的加強提高高質量的意識,嚴格照圖要求來施工,監理要嚴格履行監理工作的程序,努力控制好每道工序,保證每一道工序的質量能夠過關,只有這樣才能從根本上解決橋頭跳車的問題,其各方責任重大且意義深遠。
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中圖分類號:TU4 文獻標識碼:A 文章編號:
前言
隨著我國經濟的發展,城市中的用地越來越緊張,這突出表現在密集型的大城市,所以改造開發大型的地下空間來解決用地緊張的問題在這幾年已經逐漸成為一種趨勢,隨著這種趨勢的愈演愈烈,地下空間的開發愈來愈大,開挖深度也逐年加深,對深基坑支護技術的需求日益旺盛,要求也越來越高。同時,高樓越蓋越高,高樓的穩固與深基坑技術也密不可分?,F在,在全國的不同地區,在不相同的地質條件下,深基坑支護技術已經取得不少的成功經驗,但是仍存在一些問題需進一步改進或提高,以適應現代化經濟建設的需要。比如在軟土上進行基坑建設所要面臨的一系列問題就是我們必須盡快解決的問題。假如在設計時稍有不慎,在施工過程中不僅會危及基坑本身安全,可能還會殃及臨近的建(構)筑物或各種地下設施,從而造成巨大的經濟損失和不良的社會影響。因此,在軟土地基上進行支護工程設計時必須充分考慮軟土的工程特性和深基坑工程的復雜性,確?;拥姆€固安全。其中對土壓力的研究是極為重要的。
什么是軟土地基深基坑支護建設中的土壓力
所謂土壓力,就是在工程建設中,作用在支護結構和土體界面上的壓力,是作用于擋土支護結構中的主要荷載,它的形成是由土層的自身重量,土層所承受的長期的壓力所產生的。在大型的深基坑工程建設中,很重要的一項工作就是準確的估算土壓力,這對整個基坑建設的順利圓滿完成具有不可忽視的重要作用。根據擋土墻的位移情況和墻前土體所處的應力狀態,傳統土壓力分為靜止土壓力、主動土壓力、被動土壓力三種(圖2-1)。
對影響軟土地基深基坑支護中土壓力影響因素的分析
土壓力的大小和分布的規律是同支護結構的水平位移方向和大小、土的性質、開挖深度及支護結構物的剛度等眾多的影響因素相關,具體的來說。我們可以把它分為以下幾種:
一是深基坑建設場地的巖石、土壤的成分狀態及其性質特點。不同的地區的土地因為受不同的氣候環境,地理環境,人為因素的影響會產生不同的巖石和土壤。它們的組成成分,結構構造,水分含量等等都是各不相同的,對基坑建設中所產生的土壓力自然也有著不同的影響,從而產生不同的土壓力。
二是不同施工單位在建設基坑支護時對設計參數的選取和測試方法的不同所產生的影響。不同的建設單位有著不同的水平和高度,對建設工程所抱有的理念和設計思想也是不一樣的,他們在建設工程的過程中,依據自身的經驗在設計時所選取的參數和測試的方法是不一樣的。并且,試樣都是從建設施工區域的局部取出來的,不同的單位會選取不一樣的區域。這就導致對施工現場的巖石和土壤的測試所得到的指標是不一樣的,這為接下來工程建設所提供的資料和信息也是不一樣的,從而使得在施工的時候,采取不一樣的施工方式,所產生的土壓力也就必然是不一樣的了。
三是施工現場的深基坑支護產生的土壓力的計算方法的影響。土壓力的計算方法有很多,除了Rankine和Coulomb土壓力理論外,目前具有代表性的一些研究成果有:考慮施工過程的土壓力增量分析計算方法;考慮開挖深度變化的土壓力計算公式;根據樁身彎矩反分析土壓力的數值分析方法;考慮時間因素和擋墻位移變化的土壓力計算方法等等。不同的計算方法極有可能得到不一樣的土壓力值,可見,對計算方法的選取也是一件相當重要的事情。
四是基坑的施工現場支護體與土體之間的摩擦力也會對土壓力的分布和大小產生影響。不同的支護體與土體之間的接觸方式是不一樣的,抵抗土壓力作用的位置和強度也就是不一樣的,支護的剛度、形狀、和坑體作用力都會使兩者之間的摩擦力產生變化,從而導致土壓力的大小和分布情況產生變化。
五是各種其他因素之間的相互作用的影響,包括周圍建筑物,施工的時間長度,施工人員的經驗,能力和素質以及各種天氣等等因素都時時刻刻的對基坑的施工現場產生影響,是土壓力的大小和分布發生變化。
對軟土地基的基坑建設中的土壓力的一些看法和相關解決措施
一是切實加強對土壓力相關問題的理論研究。理論永遠是實踐最好的指明燈,當然也不是空泛的探討理論,要結合基坑建設的具體實踐,配合長期的觀察,資料統計來進行研究,爭取在計算方法上能有新的更好的突破,對水土本身特征的了解,對壓力相關知識的研究等等也必須是相伴的,只有在這些小的細節,各個單元部分上有所掌握和思考,才有可能在整體上找到突破。
二是建立區域性巖土信息管理系統。借助地理信息技術和數據庫技術,建立全國范圍內,尤其是大中城市區域性的巖土信息管理系統。該信息系統主要包括地層、水系的賦存特征,巖土的結構、組成、力學指標、流場的變化等。信息來源可通過大量已建在建工程的勘探、施工、監測結果,外加適當的補勘成果。擬建工程,可查詢相關區域工程特性信息并做必要的補勘修正即可,不僅工程類比性好,且可減小巖土區域性和個性的影響。
三是盡量采用擾動較少的原位測試法獲取設計參數,并選擇有代表性的區域進行實際土壓力的監測,利用這些實測的土壓力反分析設計參數,并和原位測試獲得的設計參數對比,建立其試驗參數的修正關系。
四是加強基坑建設過程中的監測力度和水平,要實時的動態的監測現場施工的流程和情況變化,對每個階段完成后的土壓力及與其相關的因素都做細致的研究,一段發生變化,及時反映情況,做出應對舉措,并把參數變化的結果記錄在案,為以后的土壓力研究提供實際的有效的參考資料和數據,為下一次的工程建設提供參考意見和指導。
五是采用動態支護技術的變形控制理念?;庸こ淌且粋€典型的不確定性系統工程,受不確定因素影響顯著” 。完全考慮到所有可能的影響因素并準確度量各因素可能的影響大小是非常困難的。設計中只能做到向真實土壓力的無限接近,工程中只能借助于足夠安全可靠的支護措施。但不確定因素引起的土壓力變化既可能增大,也可能減小,不能一味采用安全系數很大的支護方法,浪費成本和延長工期。實踐中可考慮采用能隨土壓力增減變化而相應動態調節支護能力的支護工藝。
五.結語
基坑開挖與支護技術的發展水平,在一定程度上標志著一個國家工業建設和建筑水平的高度,它從一個側面反映了這個國家城市建設人員的能力和素質水平。從整個全球的發展和趨勢看,我國工程建設技術,尤其在基坑支護水平上,還是有所欠缺的,為了適應經濟的告訴發展水平,還必須繼續深入研究和開發這方面的技術。軟土地基不僅在空間上發生了變化,而且隨著時間的變化其性質也在發生變化。眾多不確定因素的影響,造成了理論分析結果與實際的差異。因此,在處理軟土地基時,應認真進行調查,重視施工過程中的動態觀測,隨時進行調整。軟土地基的處理一定要遵照“因地制宜、綜合考慮”的原則進行。在基坑開挖與支護領域中,人們已應用各種手段和技術措施,集中解決了一個又一個工程問題和難題。相信今后在不斷完善、認識和提高深化的過程中,必定會將這一工程領域的技術水平推向更新的高度,為巖土工程總體增添更加豐富的內容。通過本文,對軟土地基深基坑支護中的土壓力做了相應系統而又全面的介紹,對其產生原因和解決措施探討的比較深入。然而,土壓力相關的問題不僅僅只有這些,各方面的看法和理解也是各不相同的,鑒于土壓力問題在基坑建設中的重要地位,對其的研究是不能停止的,各個研究者的相互交流探討也是相當重要的。希望土壓力的研究在未來的幾年時間內能有長足的進步,為基坑建設提供更好的參考依據。
參考文獻
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1.軟土地基簡介
隨著經濟的發展,市政道路的施工進行的如火如荼,市政道路的施工質量與人們的日常生活息息相關,我國的幅員遼闊,地質條件也較為復雜,尤其在內地的湖河沉積地區以及沿海地區軟土地基的分布情況十分廣泛,在市政道路的施工過程中也常常會遇到軟土地基的問題,這種地基的含水比大、承載力差、壓縮比高,空隙比約為1.0,容易受到外界因素的干擾變大,難以滿足現階段市政道路施工的要求。為了保證市政道路的施工質量,必須采用相關的方式加強軟土地基的穩定性,防止沉降問題的發生。目前,我國國內在處理市政道路軟地基的加固方面已經取得了良好的成效,下面就針對軟土地基的加固技術進行進一步的介紹。
2.市政道路軟土地基的處理原則
對于市政道路軟土地基的處理,首先要遵循經濟性的原則,即在條件允許的范圍內,要優先使用天然的材料進行加固,如工業廢料、建筑垃圾等符合加固標準的材料進行加固,但是在材料的選擇中要避免選擇具有腐蝕性或者有機含量較高的垃圾,防止地基的加固難以達到規定的標準;其次,要遵循目的性的原則,即軟土地基的處理必須要達到減小下滲、改善抗剪性、動力性的目的,防止地基出現變形以及液化的情況,將地基的壓縮性控制在標準范圍內,保證市政道路的后續使用質量。
3.市政道路施工中的軟土地基加固技術
3.1 換填法
換填法是軟土地基常用的加固方式,即在實地調查的基礎上,將固定深度和范圍內的軟土地基挖出,進行換填,換填的材料需要選擇穩定性高、強度好的材料,如石灰、砂石等等,在選擇的過程中要遵循三個標準:
3.1.1 因地制宜的原則
在選擇換填材料時,要根據施工場地的實際情況選擇適宜的材料,以保證材料可以滿足當地道路建設的需求,并做好材料中石頭含量、粒徑以及配級的檢驗,確定好材料之后,就可以將淤泥軟土使用挖掘機挖除,用天然的材料進行置換,一般,開挖深度宜控制在2m以內,使用分層填筑、壓實和檢測進行施工,以便提高地基的承載力。
3.1.2 逐層加固的原則
在進行換填的過程中,為了保證壓實的質量,必須對置換材料進行逐層壓實,在換填的前期,需要對換填的面積和深度進行計算,再進行下階段的換填和加固的工作,在第一層換填完成后,用機械碾壓法將其反復壓實,再進行逐層換填。
3.2 排水固結法
3.2.1 袋裝沙井固結法
排水固結法包括袋裝沙井固結法以及砂墊層處理法,袋裝沙井固結法就是將符合標準要求的砂裝入具有透水性的編織袋中,再利用輔助設備將沙袋侵入軟土地基之中,這種固結的方法比較適宜用在厚度大于5m的軟土層中、且地基承載力小于路堤建筑自重的情況中,具備施工效率高、施工費用低、用料少的特點,也是軟土地基加固的常用方法之一。
3.2.2 砂墊層處理法
砂墊層處理法就是在軟土地基的表面鋪設好砂層進行排水的方式,令軟土地基中的水分在上層荷載的影響下排水,從而達到地基加固的目的,使用這種加固方法時要注意,要保證排水固結的速度與路基填筑速度保持一致性,保證在填筑的過程中可以有效的實現排水,同時,避免上層荷載過大導致路基遭到破壞。
3.3 機械碾壓加固法
機械碾壓加固法是利用土壤中水分的特征來進行加固的一種方式,由于土壤中的水分是與以多種多樣的形式存在,但是不管何種形式的水分在外力的作用下,也會被排擠出來,使用機械碾壓就可以有效的排除地基中多余的水分,起到地基加固的作用。在進行加固的過程中,要根據實驗數據來決定碾壓的工藝,確定好碾壓的力度、次數以及范圍,在具體的工作過程中,要先使用小噸位碾壓機進行碾壓,進而使用大噸位碾壓機進行碾壓,碾壓完成后再使用光輪碾壓機進行碾壓,在碾壓過程中要遵循邊線大到中的碾壓原則,以1/3重疊的方式進行遞進式碾壓。
3.4 化學加固法
化學加固法就是利用化學材料對軟土地基進行固結的處理方法,目前常見的化學加固法包括深層水泥加固法、石灰攪拌樁法以及灌漿法三種。
3.4.1 深層水泥加固法
使用深層水泥加固法對軟土地基進行加固可以在短時間內得到需要的地基強度,使用該種方式加固后的地基具有變形小、無公害的優點,在北歐、日本、芬蘭等國家已經得到了廣泛的應用,在我國國內雖然應用時間較短,但是也取得了良好的社會效益和經濟效益。
3.4.2 石灰攪拌樁法
石灰攪拌樁加固法是依靠石灰和土之間的物理反應形成所需的強度,應用在不同的地基中會產生不同的加固效果,加固的深度可以達到20m。在加固的過程中要通過機械攪拌的方式,在機械鉆進時向地基內噴射壓縮空氣,在鉆進要適度的標高后,要將鉆頭進行反向旋轉,將生石灰輸送至地基內,讓土體和石灰進行充分的攪拌,形成具有水穩性、整體性以及一定強度的石灰樁。由于石灰樁具有膨脹擠密的作用,因此,在設計石灰樁是要遵循密布樁和小樁徑的原則,樁間距和加固的深度應該按照沉降驗算和穩定驗算來確定,在驗算完成后再進行施工。
3.4.3 灌漿法
灌漿法就是利用液壓、氣壓以及電化學的原理,將一些可以固化的漿液注入到軟土地基中,以便改善地基物理力學性質。在灌漿工程中,使用最廣泛的漿材就是水泥,水泥的力學強度好、無毒、使用壽命長、材料價格低,但是在沉淀析水的影響下具有穩定性差的弱點,為了克服這些缺點,可以在水泥漿中加入砂、粘土以及粉煤灰等材料,或者摻入附加劑來改善漿液的性質。
4 結語
軟土地基的加固是市政道路施工的關鍵性因素,關系著市政道路的施工質量以及使用壽命,目前,對軟土地基的加固技術較多,需要根據施工地的實際情況以及周圍環境進行綜合判斷和選擇,保證軟土地基加固的效果。
參考文獻: