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在進(jìn)行城市道路建設(shè)時(shí),固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、變形效果大、抗壓強(qiáng)度低等情況則是軟土地基的基本特征,對(duì)軟土地基上進(jìn)行道路修筑,出現(xiàn)最突出情況則是穩(wěn)定和沉降變形。軟土地基對(duì)道路最重要的影響,則是其含水量不能夠達(dá)到規(guī)范壓實(shí)要求以及其他標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)定。
2軟弱地基的處理方法
2.1換填土法
在進(jìn)行淺層地基處理的基本方式為換土加固,換填土法的原理為地基持力層所受承載力與形變強(qiáng)度其中任何一個(gè)未能滿足基本的設(shè)計(jì)要求,并且軟土層的厚度不大,通常會(huì)選用將具有一定厚度的弱土層去除,然后進(jìn)行分層換填方式,從而達(dá)到強(qiáng)度比較大的砂和其它性能相對(duì)穩(wěn)定、未具有侵蝕性的建筑材料,并且需要將其壓實(shí)至規(guī)范要求的密實(shí)程度為宜,通常用在公路結(jié)構(gòu)建筑物中的軟土地基處理。在進(jìn)行墊層壓實(shí)施工工作,其中包括重錘夯實(shí)、機(jī)械碾壓、平板振動(dòng),上述的施工方案不僅能夠?qū)⒒靥钔吝M(jìn)行分層回收處理,又能夠使地基表層土得到加固。根據(jù)應(yīng)力分布規(guī)律定義,在處理土中力的大小時(shí),為了能夠使墊層上部承受較大的應(yīng)力,軟土墊層則承受應(yīng)力較小,從而能夠使設(shè)計(jì)值滿足地基的基本要求,這就是換填土法在加固過(guò)程中產(chǎn)生的基本原理。
2.2夯實(shí)法
夯實(shí)地基分重錘夯實(shí)地基和強(qiáng)夯夯實(shí)地基。(1)夯實(shí)法中包括重錘夯實(shí),其工作原理就是用起重機(jī)械將特制的重錘,提升到規(guī)定的高度,讓重錘做自由落體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生下落動(dòng)作,并且重復(fù)夯擊,從而使地基土受到力的作用得到壓實(shí)加固,從根本上使地面達(dá)到承載力的設(shè)計(jì)值。這是淺層地基處理方式其中的一種,這種方式通常用在地下水位之上,潮濕的砂土、粘性土、濕陷性黃土以及雜填土和分層填土地基進(jìn)行加固處理。在進(jìn)行施工前,首先要對(duì)建筑地段附近的土層進(jìn)行試夯處理,確定使用的夯錘底面直徑大小、夯錘的自重和自由下落的間距,能夠在以最后下沉量和相應(yīng)的最少夯擊遍數(shù)和總下沉量得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。(2)通常選用自重大于8噸的大噸位夯錘,起吊高度至大于61TJ,強(qiáng)夯地基是使用起重機(jī)械將夯錘做自由落體運(yùn)動(dòng),從根本上能夠加強(qiáng)對(duì)土體的夯實(shí),使地基強(qiáng)度有效提高、地基的壓縮性降低。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,選擇回填土的種類為:砂質(zhì)土、礫石、砂土、粘性土及碎石、粘土等類型。在施工之前,要進(jìn)行各點(diǎn)的試夯確定:得出各夯點(diǎn)相互聯(lián)系的數(shù)據(jù);各夯點(diǎn)是否能夠達(dá)到要求效果次數(shù);測(cè)試各夯點(diǎn)受到壓縮出現(xiàn)變形的擴(kuò)散角;每夯一遍都將孔隙水壓力消散完所需要的間歇時(shí)間。由于土層的種類不同,其設(shè)計(jì)基本要求也不同,通常會(huì)選擇連夯或間夯合理的操作方法。采用填砂石墊層用在常出現(xiàn)翻漿的飽和粘性土上,鋪設(shè)在夯點(diǎn)下面,有利于將孔隙內(nèi)的水壓完全消散,通常施工人員會(huì)選擇一次鋪成或者是分層鋪填。在干旱季節(jié)進(jìn)行強(qiáng)夯施工是最好的時(shí)期,對(duì)于雨季出現(xiàn)的場(chǎng)地積水情況,要及時(shí)的采取防護(hù)措施,避免出現(xiàn)土質(zhì)變軟,造成擠出情況,使強(qiáng)夯效果大大降低。
2.3深層攪拌樁
采用粉體噴射攪拌機(jī)械,經(jīng)過(guò)鉆成孔后,利用外界的空氣壓縮設(shè)備,使水泥粉等一些固體材料以霧狀噴入,在加固的軟土中,通過(guò)進(jìn)行原位攪拌、壓縮并且將其中的水分充分吸收,會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的物理化學(xué)反應(yīng),軟土出現(xiàn)硬結(jié)現(xiàn)象,水穩(wěn)定性能好、整體性強(qiáng)、樁體強(qiáng)度較高,其特點(diǎn)主要是使強(qiáng)度形成速度快、所用時(shí)間少、地基下沉幅度小。從根本上提高路基強(qiáng)度,形成與樁間同形成復(fù)合地基,成為噴粉樁。(1)土質(zhì):通常在進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí),常選用粉土作為噴粉樁的回填土,并且在其中添加固化劑,從而使粉土無(wú)論在質(zhì)量還是強(qiáng)度方面都優(yōu)于淤泥質(zhì)土和粘性土的特性,當(dāng)選用的土粒相對(duì)較粗的時(shí)候,則其強(qiáng)度效果增強(qiáng)的明顯,使土質(zhì)增強(qiáng)效果更好的方法就是選擇純凈的原位土進(jìn)行回填,因?yàn)橛袡C(jī)物在軟土層中的含量多,則使增強(qiáng)效果變差,綜合上述情況進(jìn)行分析,土層中有粉土、粉砂土、砂土等作為軟地基,則不宜含有樹(shù)根等有機(jī)物作為人工填土。(2)含水量:在對(duì)軟土層中、特別是其中包含粘土層,都存在著一個(gè)最佳科學(xué)含水率,天然土中最佳固化劑摻入比與含水量值都是一一對(duì)應(yīng)的,如果結(jié)果超出規(guī)范規(guī)定數(shù)值,則效果增強(qiáng)的不明顯。(3)固化劑摻入比:根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,在對(duì)固化劑摻入量和固化料進(jìn)行配比,按照當(dāng)?shù)氐暮?、類別、加固地基土質(zhì)情況、原位土和復(fù)合地基承載力以及規(guī)范設(shè)計(jì)要求樁體承受的強(qiáng)度等級(jí)等條件有重要的聯(lián)系。通過(guò)試驗(yàn)資料顯示說(shuō)明:當(dāng)固化料強(qiáng)度等級(jí)越高,說(shuō)明單樁強(qiáng)度固定,摻入量相對(duì)少;當(dāng)土質(zhì)純凈時(shí),說(shuō)明原位土顆粒相對(duì)較粗,摻入量少;摻入量越少,土層中的含水量就越??;按照配合比規(guī)定,摻入量少,則原位承載能力就會(huì)越大。
3施工質(zhì)量控制措施探討
(1)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,按照每米噴粉量樁身控制要配備準(zhǔn)確的裝置記錄器,在施工中進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量與記錄時(shí),儀器中任何按鈕都不得進(jìn)行人為的設(shè)定和參數(shù)修改,就是在使用儀器的深度,以及時(shí)間,產(chǎn)生的噴粉重量,施工時(shí)的樁號(hào)編號(hào),再次攪拌的深度和次數(shù)等基本情況說(shuō)明,從根本上能夠減少在施工時(shí)出現(xiàn)違反操作的行為。(2)對(duì)施工進(jìn)度計(jì)劃以及施工技術(shù)工藝的基本流程進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。根據(jù)施工工程實(shí)際情況,現(xiàn)場(chǎng)檢查人員對(duì)施工組織設(shè)計(jì)要進(jìn)行仔細(xì)的檢查,主要是將施工順序以及施工工藝進(jìn)行基本的研究;確保施工組織設(shè)計(jì)基本體系完善;施工方式是提高工程建設(shè)質(zhì)量的基本保障。(3)根據(jù)機(jī)械設(shè)備在進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)量、性能、型號(hào)及其基本的可靠性要按照規(guī)范要求進(jìn)行嚴(yán)格的檢查,其主要能夠?qū)Ψ垠w計(jì)量裝置進(jìn)行檢查,并且從根本上滿足工程進(jìn)度的施工需要。(4)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)量,其中含有施工中鉆機(jī)下鉆的深度、以及噴粉面和?;颐娴葦?shù)據(jù)的標(biāo)高值,加固的深度及樁長(zhǎng)得到保障。(5)按照相關(guān)的法律法規(guī)以及技術(shù)規(guī)范情況表明,根據(jù)科學(xué)的施工組織設(shè)計(jì)及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)范流程進(jìn)行施工,并且對(duì)樁體長(zhǎng)度、直徑以及深度和噴粉量按照技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行加固處理。
4結(jié)束語(yǔ)
該工程包括主廠房、汽機(jī)間、主控及附建樓、油泵房及油罐、再生水處理車間、綜合泵房及水池、滲瀝液處理車間及廢水處理車間、循環(huán)水泵房及冷卻塔、飛灰固化廠房、綜合樓等建(構(gòu))筑物。主廠房、再生水處理綜合泵房及水池、滲瀝液處理車間及廢水處理車間的地下室和地下構(gòu)筑物埋深為-4.8~-7.2m。根據(jù)勘察結(jié)果,擬建場(chǎng)地各土層的物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。勘察期間,在所有鉆孔中都遇到了地下水,實(shí)測(cè)穩(wěn)定水位標(biāo)高介于0.40~9.20m之間,層③細(xì)砂及層⑤,⑦中砂處于水下飽和狀態(tài)。
土的物理力學(xué)指標(biāo)表1
2技術(shù)方案的確定
由于該工程基礎(chǔ)位于回填土上,回填土承載力不滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求,且不能直接作為持力層,故必須進(jìn)行地基處理。要求處理后樁間土地基承載力特征值不小于120kPa,壓縮模量不小于8MPa,處理深度不小于回填土厚度;主廠房部分、垃圾廠儲(chǔ)存池側(cè)壁下的條基,汽機(jī)廠房、主控廠房、煙筒、飛灰固化車間的載體樁復(fù)合地基,,處理后地基承載力特征值不小于350kPa;冷卻塔的載體樁復(fù)合地基,處理后地基承載力特征值不小于300kPa;辦公樓、宿舍樓的載體樁復(fù)合地基,處理后承載力特征值不小于250kPa。
對(duì)于回填土的處理最常用的方法有:1)直接采用擠密灰土樁,由于回填土深度較大,且結(jié)構(gòu)對(duì)地基承載力要求較高,常規(guī)灰土擠密樁在北方地區(qū)一般只能提供250kPa左右的承載力,而本工程要求處理后的承載力最大為350kPa,故必須采用深層強(qiáng)夯施工的大直徑灰土擠密樁;2)采用強(qiáng)夯處理方法消除地基土的不均勻性和后期的可能沉降,同時(shí)提高地基土承載力,承載力不夠的部分由CFG樁復(fù)合地基來(lái)承擔(dān);3)采用強(qiáng)夯、渣土樁和載體樁復(fù)合地基相結(jié)合的技術(shù),在不同的位置根據(jù)處理深度,采用強(qiáng)夯、渣土樁處理回填土,采用載體樁復(fù)合地基提高地基承載力,與CFG樁相比,載體樁樁長(zhǎng)明顯縮短,在滿足沉降要求的情況下,造價(jià)降低。
經(jīng)過(guò)論證比較,初步確定采用強(qiáng)夯、渣土樁和載體樁復(fù)合地基相結(jié)合的技術(shù)。經(jīng)對(duì)各柱承載力驗(yàn)算和變形計(jì)算發(fā)現(xiàn),所有復(fù)合地基承載力都能滿足設(shè)計(jì)要求。但由于部分柱基荷載較大,若采用載體樁復(fù)合地基,變形不滿足設(shè)計(jì)要求,確定該部分基礎(chǔ)采用CFG樁復(fù)合地基。因此本工程的地基處理方案為:當(dāng)填土深度在5m以內(nèi)時(shí)采用強(qiáng)夯進(jìn)行處理,填土深度超過(guò)5m時(shí)采用擠密渣土樁進(jìn)行處理,消除地基土的濕陷性和后期沉降;采用CFG樁復(fù)合地基處理荷載和尺寸較大的柱基地基,其余地基處理采用載體樁復(fù)合地基。
3復(fù)合地基的設(shè)計(jì)
3.1 樁間土的處理
3.1.1 強(qiáng)夯的設(shè)計(jì)
根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002)要求,對(duì)于處理深度在5m以內(nèi)的,采用單擊夯擊能2000kN•m,夯擊點(diǎn)按正方形布置,考慮到夯錘尺寸大小,夯點(diǎn)間距采用6m,最后以單擊夯擊能1000kN•m滿夯一遍。在大范圍施工前進(jìn)行小范圍的強(qiáng)夯試驗(yàn)和載荷試驗(yàn),經(jīng)檢測(cè)合格后再正式施工。
3.1.2 渣土樁的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)渣土樁樁徑0.6m,間距1.8m×1.8m,正方形布置,共計(jì)3081根,根據(jù)填土深度最深約10m,初步確定渣土樁的施工成孔深度為6~8m,經(jīng)過(guò)夯實(shí)后在10m范圍內(nèi)的填土得到有效處理。
根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002),取m=Ap/S2=01087,樁體強(qiáng)度f(wàn)pk為600kPa,則渣土樁的承載力采用下式計(jì)算:fspk=mfpk+(1-m)fsk=0.087×600+(10.087)×75=121kPa>120kPa,滿足設(shè)計(jì)要求。
3.2 載體樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)
3.2.1 計(jì)算參數(shù)
根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告,以某一代表性空孔進(jìn)行計(jì)算。載體樁以層③細(xì)砂為持力層,天然地基土承載力fak=160kPa。工程±0.00相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高12.0m,混凝土樁身長(zhǎng)約8.0m,載體樁處理的有效樁長(zhǎng)約10.0m。計(jì)算深度d =10.0+2.0(樁頂至室外地坪標(biāo)高)=12.0m。樁徑430mm,樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25。土的有效重度:γ0=10.0kNPm3。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007―2002),深度修正系數(shù)ηd=116。
3.2.2 承載力估算
根據(jù)《載體樁設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ135―2007),單樁承載力特征值按下式計(jì)算:
Ra=faAe
其中:fa=fk+ηd(d-0.5)γ0 將各參數(shù)代入得fa=160.0+1.6×(12.0-0.5)×10.0=344.0kPa。
查規(guī)范取三擊貫入度10cm,得:Ae=2.7m2,則Ra =344.0×2.7=928.8kN。
3.2.3 復(fù)合地基承載力計(jì)算
設(shè)計(jì)樁徑為430mm,樁間距為1.8m×1.8m,樁間土承載力取120kPa,根據(jù)復(fù)合地基承載力計(jì)算公式:
滿足設(shè)計(jì)要求。
3.2.4 樁身強(qiáng)度驗(yàn)算
按材料強(qiáng)度計(jì)算單樁承載力(采用C25混凝土):
fcu=3RaP/Ap
式中:fcu為樁體28d立方體試塊強(qiáng)度,取25MPa;Ap為樁的斷面面積,則Ra=25000×0.145P3=1208.3kN。
3.2.5 變形計(jì)算
根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002),基礎(chǔ)最終沉降用下式計(jì)算:
根據(jù)規(guī)范,壓縮模量的當(dāng)量值. ==12.243MPa,查規(guī)范,沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ψs=0.505,則總沉降量s=53.10mm。
3.3 部分CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)
以粉土為持力層,確定樁長(zhǎng)為19m,單樁承載力為
設(shè)計(jì)取670kN。
CFG樁設(shè)計(jì)樁徑為400mm,樁間距為1.65m×1.65m,置換率m=3.14×0.22/1.65×1.65=0.046。則
滿足設(shè)計(jì)要求。
采用和載體樁復(fù)合地基相同的方法進(jìn)行樁身強(qiáng)度驗(yàn)算和沉降計(jì)算,均滿足設(shè)計(jì)要求。
4試驗(yàn)檢測(cè)
4.1 施工前的試樁
為了給設(shè)計(jì)提供依據(jù),確保施工的可靠性,在正式施工前,進(jìn)行幾組復(fù)合地基的試驗(yàn)施工和檢測(cè)。為了對(duì)比渣土樁+載體樁復(fù)合地基和強(qiáng)夯+載體樁復(fù)合地基的施工效果,進(jìn)行了兩種施工方法的對(duì)比,依照設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行施工,檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn),采用兩種施工方法處理都能滿足承載力和變形的設(shè)計(jì)要求,且在設(shè)計(jì)荷載下變形相近,表明處理效果良好。
復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)結(jié)果 表2
4.2工程樁檢測(cè)
施工完成后,對(duì)工程按規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)及單樁低應(yīng)變檢測(cè),共進(jìn)行了36組載體樁復(fù)合地基、12組渣土樁復(fù)合地基、6組強(qiáng)夯復(fù)合地基檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果表明全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求,低應(yīng)變檢測(cè)的314根樁全部合格。復(fù)合地基平均變形模量達(dá)到65MPa。
5結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:軟土地基;道路工程;施工材料;施工方案;施工工藝
一般在進(jìn)行路基的填筑時(shí),只要土壤的含水量達(dá)到施工要求,經(jīng)過(guò)機(jī)械碾壓可使路基的壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求,但是在軟土地基路段很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求,絕大多數(shù)軟土地基路段都會(huì)存在較厚的淤泥層,含水量較高,承載力較低,土質(zhì)的孔隙比較大,土質(zhì)穩(wěn)定性比較差,導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)承載能力大幅降低,若不及時(shí)正確的處理很容易影響整體道路工程的建設(shè)質(zhì)量,存在較大的道路通行安全隱患。這里從以下幾個(gè)方面對(duì)道路軟土地基的處理進(jìn)行探討:
1 嚴(yán)格把控施工材料
由于軟土地基自身的性質(zhì),對(duì)于施工材料的選擇要有針對(duì)性,常用的軟土地基處理施工材料包括土工合成材料、水泥、砂袋、石灰以及塑料排水板等,為了確保后期施工的質(zhì)量以及安全,在這些材料的采購(gòu)以及儲(chǔ)存、保管上應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求進(jìn)行。應(yīng)嚴(yán)格控制施工材料的進(jìn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn),過(guò)期或質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的材料一律嚴(yán)禁使用,避免材料的混放以致出現(xiàn)材料污染問(wèn)題。同時(shí)材料應(yīng)存放在避光、干燥的環(huán)境下,每天按照施工進(jìn)度取用。參照有關(guān)規(guī)范把控材料質(zhì)量如:①土工合成材料:必須具備足夠的抗拉強(qiáng)度以及較高的土工織物刺破強(qiáng)度、握持強(qiáng)度以及頂破強(qiáng)度。②砂礫材料:砂礫料作為墊層材料不得摻雜任何粘土塊、有機(jī)物質(zhì)或其他有害物質(zhì),具備較好的透水性能。同時(shí)砂礫的含泥量應(yīng)0.5mm,砂料中含泥量應(yīng)砂袋總重量的50%。對(duì)于砂袋的材料選擇,為了保證其具備足夠的抗拉強(qiáng)度,應(yīng)選擇用聚丙稀、聚乙稀等編織材料,材料的滲透系數(shù)應(yīng)大于袋中砂石,且能夠承受袋中砂石的重量以及內(nèi)拉力,同時(shí)應(yīng)具備較好的耐水腐蝕以及抗老化性能。④塑料排水板:該種材料是一種包圍芯體以及芯體合成的纖維透水膜復(fù)合體,應(yīng)具備足夠的柔性以及較好的耐腐蝕性。
2 正確選擇具體處理方案和施工工藝
對(duì)軟土地基處理最主要的問(wèn)題是對(duì)軟土地基的穩(wěn)定以及沉降的處理,①穩(wěn)定處理:為了加強(qiáng)軟土地基的穩(wěn)定性可應(yīng)用石灰樁、水泥樁、換填土、擠實(shí)砂樁等措施來(lái)加強(qiáng)軟土的抗滑阻力;分期或緩慢填筑路堤也可以增強(qiáng)地基的強(qiáng)度;一些加速地基固結(jié)的措施也可提高軟土層的強(qiáng)度。②路基的沉降處理:通常從減少總沉降量以及加速固結(jié)沉降兩個(gè)方面著手,減少總沉降量也可采用石灰樁、水泥樁、換填土、擠實(shí)砂樁等措施;加速固結(jié)沉降可應(yīng)用設(shè)置砂井、芯板排水等豎向排水、加載預(yù)壓以及擠實(shí)砂樁等處理。主要的施工工藝要求如下:
2.1 換填土的施工方案及施工工藝
對(duì)于比較薄的軟土地基的淤土層,可換填灰土、粗砂、水泥土等措施,為了盡量減少工程造價(jià),換填土應(yīng)就地取材,將軟土全部挖除,然后進(jìn)行壓實(shí)增強(qiáng)軟土地基的強(qiáng)度。在進(jìn)行軟土的挖除換填時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和施工規(guī)范要求,換填時(shí)應(yīng)分層鋪筑、逐層壓實(shí)。
2.2 鋪設(shè)砂墊層或者砂礫墊層
在軟土地基上面鋪設(shè)一層0.5-1.2m的砂層可增加一個(gè)軟土頂面的排水面,有利于提高路基底的排水固結(jié)來(lái)增強(qiáng)路基的整體強(qiáng)度以及穩(wěn)定性。同樣在鋪設(shè)砂墊層或者砂礫墊層時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)圖紙和施工規(guī)范要求,在徹底清除基底的雜物后,再進(jìn)行分層鋪筑砂石或砂礫作墊層,注意每層的鋪筑厚度應(yīng)
2.3 鋪設(shè)土工合成材料隔墊
在軟土地基上鋪設(shè)土工合成材料隔墊可加強(qiáng)路堤整體的剛度,并使基底能夠均勻承受荷載,避免局部過(guò)度受力破壞路基整體結(jié)構(gòu),同時(shí)由于土木合成材料較好的滲透性能有利于排水,可防治地下水的沖擊。在進(jìn)行土工合成材料的鋪設(shè)施工前,首選應(yīng)選擇一段具有代表性的施工路段進(jìn)行試驗(yàn),以確定施工材料、施工方法以及施工工藝等。土工合成材料主要是在軟土地基的下承層進(jìn)行全斷面鋪設(shè),鋪設(shè)前應(yīng)徹底清除土層表面的碎石塊及其他堅(jiān)硬的凸出物,保證鋪設(shè)平面的平整,鋪設(shè)時(shí)應(yīng)將土工材料緊貼下承層盡量拉直平鋪,并用插釘?shù)姆椒▉?lái)加固土工材料的緊密度,強(qiáng)度較高的土工材料應(yīng)放置在路堤的垂直軸線上。在土工合成材料鋪設(shè)完成后,為確保土工合成材料的整體性,應(yīng)采用拱接法進(jìn)行必要的聯(lián)接,縫接的寬度應(yīng)>50mm,若采用粘結(jié)法應(yīng)選擇抗拉強(qiáng)度較強(qiáng)的材料。同時(shí)應(yīng)注意及時(shí)填筑填料,并且在裝卸填料時(shí)應(yīng)注意避免將填料直接卸在土工合成材料上。
2.4 密切監(jiān)測(cè)預(yù)壓期的沉降變化
在完成軟土地基的路段施工后以及路面鋪筑施工前,應(yīng)設(shè)置必要的路堤預(yù)壓期,一般若有規(guī)定應(yīng)嚴(yán)格按照施工圖紙進(jìn)行操作,若無(wú)明確指示,通常在監(jiān)理工程師的施工指示下進(jìn)行操作。在預(yù)壓期完成前的14天,承包人應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)定或者監(jiān)理工程師的要求密切觀測(cè)路基的沉降變化,并將沉降變化及時(shí)記錄進(jìn)行整理、匯總,繪制沉降變化曲線圖完成預(yù)壓期的分析報(bào)告。在軟土地基的沉降期間,施工人員不應(yīng)該在預(yù)壓的軟土路基上進(jìn)行任何的修筑工程,若因路基沉降導(dǎo)致填土下陷應(yīng)及時(shí)加以填土。
總之,若在道路工程施工中遇到軟土地基,應(yīng)分析軟土地基的變形或強(qiáng)度,從施工材料、道路結(jié)構(gòu)、施工工藝以及使用情況等多方面綜合考慮軟土地基的設(shè)計(jì)及處理方案,選擇合適的材料、施工方案和施工工藝,盡量減少地基沉降以及過(guò)大差異沉降的發(fā)生,避免造成的重大工程質(zhì)量事故,確保道路的安全、高效運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】建筑工程;軟土地基;深層攪拌;施工; 應(yīng)用
一、工程與地質(zhì)概況
該工程為某工業(yè)廠房, 總面積約2107m2。據(jù)巖土工程勘察報(bào)告, 地基土為厚度較大的軟土層, 為提高軟土地基的承載力和減少沉降量, 充分發(fā)揮該廠有限的廠區(qū)地坪, 經(jīng)過(guò)多方案比較后,決定采用樁直徑Φ500間距1000mm長(zhǎng)8m的深層攪拌樁加固軟土地基,其場(chǎng)地需要回填約7.48m,地基土層分布分別為:(1)層含碎石粉質(zhì)粘土,地基承載力特征值fak=140kPa;(2)層碎石混粉質(zhì)粘土,地基承載力特征值fak=300kPa。(3)層全風(fēng)化花崗巖,地基承載力特征值fak=200kPa。以下均為花崗巖。
二、深層攪拌樁樁的基本原理
深層攪拌樁加固軟土地基的基本原理: 基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。它與混凝土的硬化機(jī)理有所不同, 混凝土的硬化主要是水泥在粗填充料中進(jìn)行水解和水化作用, 所以凝結(jié)速度較快。而在水泥加固土中, 由于水泥摻量很小, 水泥的水解和水化反應(yīng)完全是在具有一定活性的介質(zhì)土的圍繞下進(jìn)行的, 所以硬化速度緩慢且作用復(fù)雜, 因此水泥加固土強(qiáng)度的增長(zhǎng)過(guò)程也較混凝土緩慢 。
三、深層攪拌法的設(shè)計(jì)
1、水泥選擇為42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥,水泥漿水灰比0.50~0.55,水泥摻入比(摻加的水泥重量和軟土濕土重量之比)αw=15%,根據(jù)《特種結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)工程手冊(cè)》可知:fcu=1.35MPa;由于地基持力層位于(1)層含碎石粉質(zhì)粘土,地基承載力特征值較大,樁長(zhǎng)較大,回填深度較大,預(yù)估單樁豎向承載力特征值由樁身材料強(qiáng)度確定控制。由《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012中可得:Ra=μfcu Ap=0.3x1.35x2502x3.142/1000=79.53kN; μ=0.3,fcu=1.35MPa,Ap= 2502x3.142=196375mm2 。
2、復(fù)合地基承載力特征值預(yù)估
根據(jù)臨近項(xiàng)目分層壓實(shí)處理場(chǎng)地經(jīng)驗(yàn),分層壓實(shí)且待90天后場(chǎng)地地基承載力特征值 ≥90kPa,根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》可知:fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk=0.196x79.53/(0.196375)+0.80(1-0.196)x90=79.4+57.9=137.3 kPa,計(jì)算得m= Ap/A=196375/10002=19.6%。
3、復(fù)合地基總樁數(shù)
改項(xiàng)目占地總面積約A=2107m2。復(fù)合地基面積置換率m=19.6%, 樁徑d=500mm ,需要處理面積A1=Am=421.9 m2,樁數(shù)n=421.9/0.196375=2148根,考慮實(shí)際布樁時(shí)誤差及邊緣布樁因素,實(shí)際樁數(shù)為在2240根。對(duì)于部分場(chǎng)地回填較深部分可以根據(jù)實(shí)際情況酌情補(bǔ)樁,以滿足設(shè)計(jì)要求。
4、復(fù)合地基的沉降計(jì)算
豎向承載深層攪拌樁復(fù)合地基的總垂直沉降S包括樁土復(fù)合層本身的平均壓縮變形S1和樁土復(fù)合層底面以下土的沉降量S2,即S=S1+S2??紤]到樁底部地基較好,同時(shí)在分層回填施工結(jié)束后一段時(shí)間的場(chǎng)地自沉降,樁土復(fù)合層底面以下土的沉降量S2不考慮,本工程僅考慮深層攪拌樁復(fù)合地基平均壓縮變形S1。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012可知,樁土復(fù)合層的壓縮變形S1可按下式進(jìn)行計(jì)算:S1=(Pz+Pz1)l/(2Esp)。再根據(jù)公式計(jì)算出樁土復(fù)合體變形模量和樁身水泥土變形模量。最終看出經(jīng)過(guò)處理后復(fù)合地基的變形模量Esp比未處理回填土壓縮模量ES是否有所提高,若有所提高則滿足基礎(chǔ)沉降量的規(guī)范要求。
四、施工工藝
深層攪拌復(fù)合地基的性質(zhì)在很大程度上取決于水泥攪拌樁樁身的質(zhì)量,即樁身水泥土的強(qiáng)度和攪拌的均勻程度,而樁身水泥土的強(qiáng)度和拌合程度是由施工工藝決定的。因此,施工時(shí)應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況采用合理的施工工藝。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn), 確定采用技術(shù)成熟的“四攪四噴”的成樁工藝。該工藝可使水泥漿和軟土均勻拌和, 達(dá)到最佳的水泥漿灌入量。
1、定位: 整套設(shè)備根據(jù)實(shí)際地形安裝到達(dá)指定樁位并對(duì)中。
2、預(yù)攪下沉: 啟動(dòng)深層攪拌機(jī)的電機(jī), 放松起吊鋼絲繩, 實(shí)施鉆井作業(yè)。使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架攪拌切土下沉, 下沉速度由電氣控制裝置的電流監(jiān)測(cè)表控制, 為1.1 m/min~1.2 m/min, 工作電流不應(yīng)大于70A。如果下沉速度太慢, 可從輸漿系統(tǒng)輸送清水, 以利鉆進(jìn)。
3、制備水泥漿: 深層攪拌機(jī)預(yù)攪下沉的同時(shí), 做好每根樁的水泥用量計(jì)算, 即按設(shè)計(jì)的配合比拌制水泥漿, 在壓漿前將水泥漿倒入集料斗中。
4、噴漿攪拌提升: 深層攪拌機(jī)下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后, 開(kāi)啟灰漿泵, 待水泥漿達(dá)到噴漿口后, 按照設(shè)計(jì)確定的提升速度邊噴漿,邊旋轉(zhuǎn), 邊提升攪拌機(jī)。提升過(guò)程中嚴(yán)格檢查噴灰量是否達(dá)到設(shè)
計(jì)要求。
5、重復(fù)攪拌: 深層攪拌機(jī)提升到設(shè)計(jì)加固深度的頂面標(biāo)高時(shí), 集料斗中水泥漿正好排空, 關(guān)閉灰漿泵。再重復(fù)上述五個(gè)步驟, 按設(shè)計(jì)要求實(shí)行“四攪四噴”。
6、清洗: 向集料斗中注入適量的清水, 開(kāi)啟灰漿泵, 清洗管路中殘留的水泥漿, 并將粘附在攪拌頭上的軟土清洗干凈。
7、移位: 重復(fù)以上步驟, 進(jìn)行下一根樁的施工。
五、施工質(zhì)量控制
1、施工前已清除地上及地下的障礙物,回填分層壓實(shí);攪拌樁施工嚴(yán)格遵照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012)及相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
2、試樁及樁位誤差:試樁3根;樁位水平成樁誤差不超過(guò)50mm,垂直度偏斜不超過(guò)1.0%H。
3、做好施工準(zhǔn)備工作,按規(guī)程要求平整,清理場(chǎng)地,標(biāo)定深層攪拌機(jī)械的灰漿泵輸漿量、輸漿速度、走漿時(shí)間,來(lái)漿時(shí)間、總的碰漿時(shí)間、攪拌提深速度等施工參數(shù),并根據(jù)設(shè)計(jì)要求通過(guò)成樁試驗(yàn),確定攪拌樁的配比和施工工藝。
4、通過(guò)整袋水泥數(shù)量控制水泥用量,保證水泥摻入比。
5、施工使用的固化劑必須通過(guò)加固土室內(nèi)試驗(yàn)檢驗(yàn)方能使用。固化劑漿液應(yīng)嚴(yán)格按預(yù)定的配比拌制。制備好的漿液不得離析,泵送必須連續(xù),拌制漿液的罐數(shù)、固化劑和外摻劑的用量以及泵送漿液的時(shí)間等應(yīng)有專人記錄。
6、攪拌機(jī)噴漿提升的次數(shù)和速度應(yīng)該符合施工工藝的要求。對(duì)于部分?jǐn)嚢柘鲁晾щy樁位,采用適量沖水,同時(shí)放慢提升速率。
六、結(jié)束語(yǔ)
從設(shè)計(jì)、施工到現(xiàn)場(chǎng)情況,本場(chǎng)地采用深層攪拌法進(jìn)行回填土軟土地基加固處理是成功的。經(jīng)深層攪拌樁法(水泥漿攪拌)加固處理的地基,其復(fù)合地基承載力特征值、彈性模量均較天然地基有顯著提高,場(chǎng)地沉降量減小明顯。深層攪拌法對(duì)軟土地基的處理有著良好的加固效果,以及較好的經(jīng)濟(jì)效益,希望為以后進(jìn)一步的推廣及發(fā)展提供參考。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵字:路橋施工 軟土地基 探討 技術(shù)
我國(guó)多變復(fù)雜的地形地勢(shì),給我國(guó)公路路橋的建設(shè)施工帶來(lái)相當(dāng)大的困難。軟土地基的處理就是這些情況中的一種。隨著我國(guó)的建筑用地資源越來(lái)越緊張,為了補(bǔ)強(qiáng)加固軟體地基,合理地利用這一資源成為了我國(guó)地基處理技術(shù)實(shí)踐中需要研究和解決的課程,也是順應(yīng)當(dāng)前科學(xué)發(fā)展觀的需要。提高公路路橋中的軟土地基處理水平和施工技術(shù),可以加快基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)步伐,從根本上節(jié)約建設(shè)成本,保障建筑質(zhì)量安全。
一、軟土地基的概念與特性
(一)、軟土的基本概念
對(duì)于軟地的定義主要有兩種,一種是我國(guó)公路行業(yè)規(guī)范給出的關(guān)于軟土地基的定義。另一個(gè)就是日本高等公路設(shè)計(jì)規(guī)范給出的關(guān)于軟土地基的定義。
中國(guó)公路行業(yè)規(guī)范給出的軟土地基的定義主要是指強(qiáng)度低,壓縮量比較高的軟弱土層。這種土呢多數(shù)含有有機(jī)物質(zhì)。而日本高等級(jí)公路設(shè)計(jì)規(guī)范將其定義為:由粘土和粉土等細(xì)微顆粒含量畢竟多的松軟土和孔隙大的有機(jī)質(zhì)土、泥炭等土層構(gòu)成。地下的水位相對(duì)的比較高,上面的填方以及構(gòu)造物穩(wěn)定性都容易發(fā)生沉降的地基。為了提高公路路基的穩(wěn)定性以及承載能力,我們就只好對(duì)軟土地基進(jìn)處理。軟土地基根據(jù)填方及構(gòu)造物的種類、形式、規(guī)模、地基特性來(lái)判斷是否應(yīng)按軟土地基處理的方式去進(jìn)行處理。
(二)、軟土中的工程特性
軟土作為公路建設(shè)中需要處理的一大問(wèn)題,首先我們就得詳細(xì)地了解一下軟土的工程特性。
1、天然含水量高
之所以含水量比較高主要是因?yàn)樗牡V物成分中有蒙脫石、高嶺石和伊利石的含量為萬(wàn)分之二。軟土中的礦物表面帶負(fù)電荷,呈薄片狀,它與外部介質(zhì)的水和陽(yáng)離子進(jìn)行相互作用,這樣形成偶極水分子,就會(huì)吸附在表面形成水膜。
2、壓縮性高
一般來(lái)說(shuō),壓縮系數(shù)約為0.5~1.5Mpa-1的軟土層是屬于正常固結(jié)的,它的壓縮系數(shù)最大可以達(dá)到4.5Mpa-1;壓縮的指數(shù)大概為0.35~0.75。 而軟土地的壓縮系數(shù)相對(duì)地會(huì)比較高。
3、流變性強(qiáng)
在荷載的作用下,軟土產(chǎn)生緩慢的剪切變形的原因是因?yàn)檐浲脸惺芗魬?yīng)力的作用,它十分容易導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度衰減,繼續(xù)產(chǎn)生次固沉降一般都是在主固沉降完畢后。
4、透水性相對(duì)比較差
我們明白軟土的滲透系數(shù)一般在1×10-6~1×10-8cm/s之間,是因?yàn)樗诤奢d作用下固結(jié)速度相當(dāng)?shù)芈?。每?dāng)?shù)鼗杏袡C(jī)質(zhì)含量比較大的時(shí)候,土中才會(huì)有可能產(chǎn)生氣泡,堵塞滲流通道而降低其滲透性。所以在軟土層上的建筑物基礎(chǔ)的沉降拖延很長(zhǎng)時(shí)間才能夠穩(wěn)定,同樣在荷載作用下地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)也是十分緩慢的。
二、軟土地基路基施工處理的基本方法
目前,比較常見(jiàn)和處理效果比較好的處理軟土地基的方法主要有以下幾種:
(一)、軟地地基路基施工處理中的堆載預(yù)壓法
該法是利用路堤填土作為堆載,成本較低。它在工程建設(shè)之前呢,用大于或等于設(shè)計(jì)荷載的填土荷載,這樣是為了促使地基提前固結(jié)沉降以提高地基的強(qiáng)度,減少工后沉降。每當(dāng)強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求數(shù)值后,它就會(huì)卸去荷載,修筑道路路面。一般來(lái)說(shuō),經(jīng)過(guò)堆壓預(yù)處理后地基不會(huì)再產(chǎn)生大的固結(jié)沉降。施工填筑時(shí)要注意采用分層分級(jí)施加荷載。這種方法施工簡(jiǎn)單,不需要特殊的施工機(jī)械和材料,可以為施工人員減輕很多負(fù)擔(dān)。
(二)、軟地地基路基施工處理中的真空預(yù)壓法
這一種方法并不十分需要堆載,它可以省去加載工序和卸荷工序,從而縮短預(yù)壓的時(shí)間,省去大量的堆載材料,它所使用的設(shè)備還有施工工藝相對(duì)地來(lái)說(shuō)都比較地簡(jiǎn)單,并不需要大型設(shè)備,可以為施工單位減輕一筆材料費(fèi)用。而且呢,它還便于大面積施工。真空預(yù)壓法的作法一般是在軟土地基里面設(shè)置砂井又或者是塑料排水板,再在地面鋪設(shè)一層砂墊層,在上面覆蓋不透氣的密封膜會(huì)使它與大氣進(jìn)行隔絕,通過(guò)埋設(shè)在砂墊層里面的管道,再使用真空裝置進(jìn)行抽氣,從而就會(huì)將膜內(nèi)的空氣排出,這樣就會(huì)在膜內(nèi)外產(chǎn)生氣壓差,氣壓差它也就會(huì)轉(zhuǎn)變成荷載,地基也不會(huì)遭到剪切破壞,這對(duì)軟土地基是相當(dāng)有利的。
(三)、軟地地基路基施工處理中的反壓護(hù)道法
該法是對(duì)解決路基的穩(wěn)定是十分有效的它主要在道路主路堤兩邊,填筑一定寬度和高度的護(hù)道從而達(dá)到路堤穩(wěn)定的一種方法,它可以起到抗滑的作用,使抗滑力矩可以克服滑動(dòng)力矩。其高度一般可以路堤填土高度的1/3~1/2。這種方法處理軟土地基,對(duì)解決路基穩(wěn)定是有效的。這種方法不需要控制填土的速率,但是能夠機(jī)械化地完成路基填筑,處理地基時(shí)土方量大、占用的土地多也是這個(gè)方法的弊端之一。
(四)、軟地地基路基施工處理中的水泥土的攪拌樁法
水泥土攪拌樁利用水泥石灰材料作為固化劑的主要?jiǎng)偻ㄟ^(guò)特制的深層攪拌機(jī)械在地基的深處將軟土和固化劑進(jìn)行強(qiáng)制攪拌,利用固化劑軟土間產(chǎn)生的物理、化學(xué)反應(yīng),使得軟土固結(jié)成整體性、水穩(wěn)定性強(qiáng)的地基,從而達(dá)到提高地基的承載力、減少地基的沉降量的目標(biāo)。 這種地基應(yīng)該看作是復(fù)合地基,樁土可以一起承擔(dān)荷載。施工速度快,設(shè)備輕便,便于移動(dòng),方法容易掌握,處理深度較大這些都是使用此法優(yōu)點(diǎn)。
(五)、軟地地基路基施工處理中換填的墊層法
將路基面以下處理范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部進(jìn)行挖除,然后將其換填成強(qiáng)度比較大的土又或者穩(wěn)定性好、沒(méi)有侵蝕性的材料被稱作是換填墊層法。這種辦法處理的高度一般都為2~3m,不過(guò)當(dāng)軟弱土層的厚度過(guò)大,就會(huì)采用換填的方法增加棄方和取土方量從而增大工程的成本。
(六)、軟地地基路基施工處理中的強(qiáng)夯法
強(qiáng)夯法的基本原理是當(dāng)土層在巨大沖擊的作用下,土里自然會(huì)產(chǎn)生很大的壓力與沖擊波,從而導(dǎo)致土體的孔隙進(jìn)行了壓縮,夯擊點(diǎn)在一定深度內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生排水通道。這就會(huì)使里面的孔隙水或氣順利地排出,土體也就會(huì)迅速的固結(jié)。
強(qiáng)夯之后地基的承載力可以得到一定程度的提高,壓縮性相應(yīng)地也會(huì)降低200%~1000%。
三、軟土地基處理的注意事項(xiàng)
在進(jìn)行軟土地基施工過(guò)程當(dāng)中,還應(yīng)該注意以下事項(xiàng):
(一)、采取軟土地基注漿施工質(zhì)量的保證措施
在地基施工過(guò)程當(dāng)中,設(shè)立軟土地基注漿的保證措施相當(dāng)重要。所以在軟土地基的施工過(guò)程當(dāng)中,一定要采取軟土地基施工質(zhì)量的保證措施。
(二)、加強(qiáng)靜壓漿施工安全技術(shù)
在采取了軟土地基游資施工質(zhì)量的保證措施的同時(shí),加強(qiáng)靜壓漿施工安全技術(shù),也是軟土地基處理中需要注意的事項(xiàng)。
(三)、做好軟土地基處理的審查工作
做好軟土地基處理的審查工作在軟土地基處理中也十分重要,審查軟土地基處理過(guò)程中,有利于做好軟土地基的處理工作。
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