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其力學性質為強度低、壓縮性大、滲透性小。
鑒于淤泥質軟土地基承載力低,壓縮性大,透水性差,不易滿足水工建筑物地基設計要求,故需進行處理。根據軟土地基處理的原理和作用,江蘇省阜寧縣水利局在多年水利工程建設實踐中,積累了幾種簡單易行、經濟效益較高的淤泥土處理方法,現淺述如下:
1.樁基法
當淤土層較厚,難以大面積進行深處理時,對中小型水工建筑物,可采用打樁的辦法進行加固處理。
①當淤土層厚度小于5m時,宜打砂樁或石灰樁,通過吸水和排水來擠密淤土,使其孔隙比小于1,以達到一般地基要求。
②當淤土層厚度在5~7m時,宜打預制樁至硬土層,作承載樁臺。
③當淤土層厚度在7~10m時,宜打灌注樁至硬土層,作承載樁臺。
④當淤土層厚度在10m以上時,宜采用打懸浮樁的辦法,擠密淤土層并靠摩擦承載。
2.換土法
當淤土層厚度在4m以內時,也可采用挖除淤土層,換填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土、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,故一般小型水工建筑物應就地取材,以換填泥土為宜。1999年,在濱??h大套一站排灌閘施工中,就地利用廢黃河堤上的粉砂土,同水泥按9∶1配比拌成水泥土,換填了3m厚的淤泥土層,效果很好,工程至今安全運行。而對大中型水工建筑物,可采用沉井基礎。1986年,在阜寧縣北沙抽水站工程建設中,設計了21.7m×10.6m×2.3m長×寬×高的沉井基礎,換除了近5m深的淤泥土層。采取沉井深基礎處理和“排水下沉法”方案,既保護了泵站出水池底板下原狀土不受擾動,又較“不排水下沉法”節省了大量投資,工程被評為江蘇省優質工程。
3.優化結構法
①選擇輕型結構。如“U”形槽薄壁渡槽、肋拱橋、桁架拱橋、剛架拱橋等。拱形橋梁除具有自重輕的優點外,還可將橋臺基礎淺埋,把橋臺基礎設置在地基表層的密實土層上,從而避開淤土層。
②對小型水工建筑物可采用擴大基礎底板的方法,如設計較薄的鋼筋混凝土底板。對大中型工程,可采用空箱底板,即在不增加建筑物造價的情況下,用加大底板高度、減輕底板自重的辦法來適應軟土地基要求。
在水利工程軟土地基施工中,對于軟土地基的施工量是必須要進行考慮的一點,只有了解清楚施工量的多少,才能合理的安排出相應的方案,最終保證好軟土地基施工的效率。比如,在較大型的水利施工中,就不會使用替換法來進行軟土地基的解決,因為,使用替換法來解決就需要大量的人力、財力,這樣將造成水利工程的造價大幅度上升,所以,在水利工程施工中,對施工量的控制是尤為重要的。
2.在軟土施工中對環境因素的把握
環境對水利工程的軟土地基施工也同樣有著不小的影響。同樣的工程在不同的環境中,施工的標準也是肯定不一樣的,根據施工環境,選取不同的軟土地基處理方法,進行合理的施工,只有這樣才能有效的保證水利工程軟土地基的處理質量。若是不考慮環境因素對施工的影響,在不同的環境中仍然采取同一種軟土地基處理方法,將造成水利工程施工的造價變得更高,施工質量難以得到保證,嚴重影響軟土地基施工的正常進行。
3.水利工程施工中軟土地基的解決方法
3.1砂墊層排水解決法
砂墊層排水解決法是解決軟土地基最為重要的方法。砂墊層排水法主要是利用淤泥質粉土、淤泥質粘性土、泥炭等土質進行排除廢水,讓土質的壓縮性減慢,強度增大。在處理中時常是在軟土地基的底端先鋪上一層滲透性良好的砂墊,使其在水利工程施工中產生的水分能夠及時的通過砂墊滲透出去,這樣將有效的增強軟土地基的結固。如果下方地下水太多,就必須在砂墊上設立隔水性能較強的粘土層。而砂墊層主要是確保透水,所以,多數使用鵝卵石、粗砂等有著高縫隙的透水材料。在鋪墊中,主要注意將砂墊層材料均勻攪拌,再用以鋪墊,并且及時的最好引水槽,將滲透的水分快速的引流出去。
3.2替換解決法
在軟土地基的解決方法中替換法是最為常用的方法,替換法就是使用達到水利施工要求的土質來替換掉軟土。首先應用大型挖土設備將軟土地基中的軟土全部挖出,再根據相對應的要求加入達到標準的水利工程地基要求的土質,并且對填充的地基進行加固。在一般情況下,都是選擇粗砂、碎石等堅硬度較大的材料來進行軟土地基土質的替換,而為了確保替換土質地基的穩定性,都會選擇多層填充。第一層主要是為了增加地基的透水性,多選擇碎石、礦渣來填充,讓地基擁有較高的透水性,也保證地基質量;第二層對墊層在平衡樁體與樁間土的荷載情況有著非常重要的作用,它保護著地基的平衡,較多采用石灰和素土來填充;第三層是使用砂和砂墊的填充,讓淤泥土質中的氣體與水得到充分的排放,從而增強土質強度,讓軟土地基的承受力更高。
3.3旋噴解決法
旋噴解決法在水利工程施工中同樣是最基本的軟土地基處理法。旋噴法通常都是把噴頭直接放入軟土地基的最底部,在使用合適的提升速度進行,在其高速旋噴過程增加濃度相當的加固物,最終形成一個旋噴樁,從而使軟土地基的切向硬度得到很大程度的提高,對預防軟土地基的橫向扭動起到了不可忽視,也從面上對軟土地基的強度進行了加強。
3.4固結解決法
在水利工程施工中一般的解決方法都無法有效進行時,并可以采用固結法來對軟土地基改善。使用相應的化學材料對軟土地基實現改造、填充,讓軟土地基的強度增加、壓縮性減慢、承受能力加大,這樣讓軟土地基達到水利工程的建筑要求。在固結法中最常用的多為灌漿、硅化加固、人工合成材料加筋加固等方法。運用電化學原理、氣壓來對軟土基地進行灌漿、填充就是灌漿法。灌漿材料多為石灰石等化學材料,對軟土地基中的淤泥質的土地有著很好的加固作用,讓軟土地基可以承受更大的壓力。而硅化加固則是針對氯化鈣和硅酸鈉的化學反應,對軟土地基的土地進行黏合,讓軟土的硬度增大,進而達到水利工程的建筑要求。人工合成材料加筋加固方法,就是把韌性好、強度高的人工合成材料添加到軟土地基中。利用高壓使軟土與人工合成材料結合起來,增強軟土質的韌性和強度,從而形成對軟土地基的變形得到保障[3]。另外,人工合成材料還可以有效的減慢和阻止軟土地基的沉降與斷裂,讓軟土地基更加的穩固。
4.結語
1道路橋梁工程軟土地基施工處理前的準備工作。道路橋梁工程軟土地基處理前的準備工作主要包括以下幾個方面:
1.1現場勘查。軟土地基的現場勘查工作主要包括:首先,現場的測繪調查,分析軟土地基分布區域的地貌、地形等,同時分析軟土地層的成因、范圍、深度以及性質等;其次,選擇科學的勘查點以及勘查手段,常用的勘查手段包括原位測試法、鉆探式勘查法、室內土工試驗法等;再者,軟土地基評價,當獲得了軟土地基施工現場的相干參數之后,對各種數據進行分析和計算,獲得軟土地基的沉降性、均勻性、靈敏度以及承載能力等。
1.2選擇合適的施工處理方案。根據現場勘查獲得的相關數據資料,對比各種軟土地基處理方法之間的優劣性,選擇合適的施工處理方案,可以是某種施工處理方法,也可以是多種軟土地基處理方法的組合,同時還應該評估施工技術、機械、環節、工期以及材料工程等各種印象因素,綜合各種因素選擇科學的施工方案。
2道路橋梁工程中軟土地基的施工處理措施。目前,道路橋梁工程中軟土地基的施工處理措施主要包括以下方面:
2.1灌漿處理技術。灌漿處理技術是通過利用電化學原理、高壓旋噴法、粉噴法等將能夠改善軟土地基性質的漿液注入到地基裂縫中,灌漿漿液可以是水泥砂漿、水泥漿,還可以是化學材料,例如硅酸鹽等,灌漿處理技術能夠有效的改善軟土地基的性質。粉噴樁處理技術是最常用的灌漿處理技術,該種灌漿處理技術的應用優勢在于施工機械簡單,操作方便,加固效果好等,在采用粉噴樁處理技術時,應該嚴格的控制鉆機的位置,保證鉆機按照既定的設計要求進行就位,樁的孔位置必須和設計圖紙的位置完全吻合,垂直方向的偏差不能超過1.5%,通常不超過50mm,嚴格的控制水泥噴入量、停粉時間以及噴粉時間,以此保證粉噴樁的長度和質量,同時還應該做好施工日志,全面、詳細的記錄水量、孔深、孔位等信息。
2.2強夯處理技術。強夯處理技術是目前使用最廣泛的軟土地基處理技術之一,也稱之為動力固結法,該種軟土地基處理技術的工作原理表現為:將具有一定重量的重錘提升至一定的高度,然后由重錘自由降落,通過重錘的重力作用對地面產生巨大的沖擊,以此起到加固地基的作用。強夯處理技術具有施工周期短、費用低、設備簡單等應用優勢,該種軟土地基處理技術適用于低飽和粘土、雜填土、黃土、粉土、沙土、素填土等軟土地基,但是不適用于飽和度相對較高的軟土地基。因此,道路橋梁施工隊伍在采用強夯施工處理措施時,應該充分的考慮施工現場的地質構造。
2.3排水固結處理技術。排水固結處理技術是最常見的軟土地基處理技術之一,主要包括袋裝沙井法、沙井法、砂墊層法等:砂墊層法指的是在軟土地基的頂層鋪設足夠量的砂石,通過填土荷載將軟土地基中多余的水分排出,該種排水固結處理技術能夠實現排水固結和路基填筑的同步進行,達到在填筑過程中保證路基排水效果的目的,同時又不會承受過大的荷載被破壞;沙井加固處理技術指的是在采用鉆探器械在軟土地基上進行鉆孔施工,然后選取足量的砂石灌入,吸收軟土地基中的水分,以此實現排水固結的效果;袋裝沙井加固處理技術指的是選取足量的滿足施工要求的砂,將其裝入到透水性良好的編織袋中,然后用專用的機械設備將沙袋打入到軟土地基中,該種排水固結處理技術具有節省材料、費用低、施工效率高等優點,致使其在道路橋梁工程的軟土地基施工中得到廣泛的應用。
2.4換填加固處理技術。換填加固處理技術指的是根據勘察所獲得的數據,選用強度高、穩定性好的石灰、砂石等置換原來的軟弱土質,以此改良原有地基或者形成雙層地基,達到加固地基、控制地基沉降等效果。在采用換填加固處理技術時應該注意以下幾個方面:其一,根據道路橋梁工程的具體狀況選擇符合相關設計要求的換填材料;其二,在進行置換的過程中,應該進行分層換填、加固和壓實,通常采用機械碾壓進行處理,保證地基的壓實度滿足相關的施工要求,;其三,精確的計算換填的深度以及面積,保證換填施工能夠順利的進行。
二結束語
1.1軟土工程勘察的基本內容
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。
3結束語
該地基土層由于處在一濱海相水體沖擊地區,其孔隙較大、土質水量吸收相對較高,包括土質高壓縮性明顯,則可斷定為軟弱土層結構。而中部土體結構環境則以溺谷相地質性質為主,并且土層間的土質呈現多以粉細砂、亞粘土的交替組織形態為主,厚度則為8-10m左右。至于下部土體環境可歸結為淺海相沉降類型,且厚度約為18-20m左右。不過由于下部砂類所處環境也是項目長樁應用的持力層,如若采用基本自然地基土層進行處理則很難滿足項目自重承載及規則沉降量的設計要求,故結合項目實際采用樁基處理方式。
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。基于此,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?;诖耍瑸榭刂谱冃渭觿〔a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?;诖耍Y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。
3結語
公路分布范圍廣泛,為帶狀結構體、承受著動靜兩種荷載作用,其使用性能以及安全性能與社會生產生活密切關聯,對地基有較高的要求。公路由于線性等技術要求,不可避免地要經過軟土地質地區,對軟基處理不當,路基容易產生剪切變形,引起沉降過大,導致路堤失穩,路面開裂;橋臺與路基沉降不同步,產生錯臺引起橋頭跳車;路的中心沉降過大,引發涵管彎曲、路基路面橫坡變小等問題。因此,從高標準、高質量的使用要求出發,合理、可行地處理好軟土地基,已成為公路建設必不可少的一個環節。
2軟土地基處治方法
軟土地基的處理方法較多,從不同角度出發,可以有不同的歸納和分類,本文從加固機理、施工工藝、所用材料方面將目前公路工程中常采用的一些軟土地基處理方法分類如下。
2.1置換法
該法也稱做換填法,首先挖除基礎下部一定范圍內的軟弱土層,然后分層換填強度和模量相對較高的灰土、碎石、砂等材料,并充分壓實至設計要求的密度,最終形成一個較好的持力結構層,從而達到提高承載力和減少路基變形的目的。換填法處理處理深度通??刂圃?m以內,但也不應小于0.5m,因為墊層太薄,則換土墊層的作用也不顯著。
2.2排水固結法
排水固結法又稱預壓法,是對原始地基,或者在地基中設置有袋裝砂井或塑料排水帶等排水體,后利用建筑物本身重量或其他豎向荷載作用加壓,排出土體孔隙水,逐漸固結,地基發生沉降,強度逐步提高的方法。對于排水固結法,土體的密度與預壓荷載的大小以及時間緊密相關。若不考慮預壓周期,土體密度只決定于預壓荷載的大小。
2.2.1真空預壓法
該方法是以大氣壓力做為預壓荷載,在擬處理場地表面鋪設厚度均勻的砂墊層,上覆一層不透氣的密封薄膜,通過真空抽氣裝置,在密封膜內產生一定真空度,在內外壓力差作用下,土體產生負的空隙水壓力,從而達到土體固結。
2.2.2堆載預壓方法
堆載預壓是使用砂石、素土或者其它重物為荷載,對地基加載,排出土體孔隙水,達到土體固結的目的。加固后的地基承載力取決于上部堆積荷載的大小。真空預壓與堆載預壓的加固原理不同,前者通常將荷載一次加到最大值,而土體卻不產生增量剪應力,故不需考慮地基產生剪切破壞。后者必須考慮加載時增量剪應力對土體的影響,控制加載速率,采用分級加載。
2.2.3深層密實法
深層密實是指采用爆破、夯擊、擠壓和振動等方法,對松軟地基土進行振密和擠密。(1)強夯法。強夯法顧名可理解為動力壓實法或者動力固結法,通常以幾十噸的重錘,從6—40m落距的高處自由落下,將土體夯擊密實。該法適用于處理砂土、低飽和度粉土、碎石土、雜填土、濕陷性黃土等土質地基,能夠改善砂土抗振動液化的能力、提高地基的強度、降低土體壓縮性、消除土的濕陷性。(2)復合地基法。復合地基法是在天然地基中設置一定數量的樁體(增強結構體),樁和土體共同承擔荷載,并使地基具有置換法和密實法后形成的效應。通常復合地基的面積置換率一般為3%—25%,其中碎石樁的面積置換率可以達到40%。公路工程中常采用的狀體有碎石樁、石灰樁、土樁、水泥攪拌樁、其他剛性樁(PHC管樁、CFG樁、PCC管樁、素混凝土樁等)等。高速公路工程中,深度20m以內的軟土處理,水泥土攪拌樁復合地基得到了大量應用;深度超過20m的深厚軟土地基處理多采用剛性樁進行處理。
2.2.4加筋法
加筋法常見主要有兩種:一是土工織物法,二是加筋土法。其中土工織物法已經成功應用于我國的公路工程中,并已廣泛用于軟基處理、邊坡穩定、結構支護、道路翻漿防治、路基路面綜合排水及瀝青路面裂縫處理等諸多方面,成功地解決了大量的工程實際問題。
2.2.5膠結法
膠結法是將水泥、水泥砂漿、石灰或其他具有充填性、膠結性特點的材料,滲入或者注入到各種介質之間的裂縫和孔隙之中,形成加固體,提高地基的強度與抗滲性。膠結法主要包括注漿法、高壓噴射注漿法、水泥土攪拌法。
2.2.6其他方法
軟土地基處理還可使用拋石擠淤法、反壓護道法、凍結法、燒結法等方法。
3公路軟土地基處理方法選用
不同軟土地基處理方法均有各自的適用范圍與條件,公路工程中,應根據公路等級、技術要求、建設周期、經濟分析綜合考慮來選擇合理的處理方案。根據工程經驗,總結了如下不同軟基處理方法的適用范圍。
4結語
1軟土地基的特點
通常情況下,軟土地基主要是在自然環境中,其孔隙大于等于1mm的軟土物質,一般這種軟土地基中的水分含量較多,具體具備了以下幾點特點。
1.1軟土地基自身具備較強的觸變性能,改性能是指當軟土在受到其他外力因素干擾時,地基結構就會產生一定的損壞,這樣就會極大影響其強度的可靠性,與此同時,在振動負荷的作用下,也會發生側向滑動,甚至還會出現沉降的現象,很容易引發安全事故,造成人員的傷亡。
1.2如果軟土在受到較大的承載壓力以后,就會發生變形,而其自身的空隙也會迅速變小,水分頁將會被快速排除掉,除此之外,由于軟土結構受到載荷的影響而導致剪切變形的出現,我們統一將這一特點稱之為軟土的流變性。
1.3由于軟土孔隙較大的特點,其壓縮性能也比較大。因此,若選擇軟土作為建筑物的地基時,就很有可能發生大幅度的沉降現象。
1.4相關技術人員通過實驗檢測發現,當軟土在自然狀態下時,其抗剪強度并不會發生較大的變化,承載能力較低,并且,如果軟土邊坡可靠性較差,就很容易因剪切力破壞而導致建筑物結構發生失穩的情況。
1.5雖然軟土地基中的含水量較多,但其實際的透水性能非常差,這對于地基排水的流暢性十分不利,并且,軟土地基上建筑沉降時期較長,尤其是在加載初期基礎時,將會達到增加孔隙水的壓力,從而導致整個地基的穩固性都受到了極大的損害。
2軟土勘察的基本內容與要點分析
2.1軟土勘察的內容。軟土勘察主要包括了:軟土的形成類型、埋藏情況、分布和發展規律、層理特征、滲透性能、立體分布的均勻性、表層硬殼的厚度、地下硬土層的情況等等;對軟土的固結情況進行勘察,強度、變形特征以及隨著應力改變而變化的規律,并且了解其結構破壞對強度和變形的影響情況;軟土中存在的地貌形態差異、填土、河道等的分布范圍和深度等;地下水埋藏的情況,分析其對施工材料、安全設置、環境等影響。
2.2軟土地基勘察的基本要點。軟土勘察的勘探點布置應根據實際情況進行設計,工程性質、場地形狀、勘察分段、成因類型、復雜情況評價等都應當考慮在內。當土層出現復雜變化時應對此位置進行加密;勘察中鉆探取樣的時候應結合原位置測試的結果,去氧應利用薄壁取土裝置,原位測試應采用靜力觸探或者十字板剪切試驗完成。
2.3軟土剪切試驗。當軟土的加載和卸載的頻率過高的時候其內部的水分形成的空隙水壓消散速率也會發生改變,此時應采用自重壓力預固結德爾不固結排水三軸剪切試驗,對透水性較低的粘性土質可以采用無側限的壓強度試驗或者十字板剪切試驗來完成測試;當軟土排水速率快切施工過程緩慢的時候應采用固結不排水三軸剪切試驗或者直接剪切試驗獲得數據;對土體可能發生大的應變項目因此測定其殘余的剪切強度必要的時候應將蠕變試驗、動態扭剪切試驗、動態三軸試驗等納入到檢測中。
3軟土巖土工程勘察的基本流程
3.1一般來說,巖土勘察的等級都是由工程性質而決定的,這是因為一般的軟土巖土工程的施工環境十分復雜,無論是地基的設計,還是勘察難度方面,都必須遵守規范的勘察內容而進行全面的調查分析以后,才可以進行準確的劃分,勘察人員會切實根據工程項目的實際情況,按照等級的不同來對工程等級進行劃分。例如,該工程的規范設定為一級,那么,其場地等級,復雜程度等都要按照一級標準。
3.2在進行正式的勘察工作以前,勘察人員應當充分做好一切準備工作,根據實際的工作量來采取相應的勘察措施,可以通過在建筑物周圍設定勘察點,并對其間距與孔深進行精細的劑量,并得出該工程所需的鉆孔量,最終將這些所得的數據統一匯總在一起,將其作為被工程所需的工程量以及基本采樣量,以此來選擇合適的檢測方法和實施步驟,從而確保軟土巖土工程勘察工作的順利開展,進一步提高勘察結果的質量。
3.3通過上文敘述,我們可以得知,當工程量和取樣數量都確定了以后,試驗人員就可以根據所得數據,制定出從一個完整的檢測試驗流程,并制定出明確的勘察試驗時間表,這也是為后續施工作業提供的基本保障。其次,對于早期已經勘察的土壤,試驗人員更應該準確劃分出其具體的采樣數量以及位置,充分做好試驗勘察前期的準備工作,及時出現取樣數量增加的問題,也可以保證在預期的時間內完成樣品的檢測工作,從而避免資源不足的情況發生,確保檢測試驗結果的真實有效性。
4軟土地基的土工工程勘測的數據處理
4.1軟土地基的巖土工程試驗往往采用的是土工試驗,其優勢的簡單而方便。獲得數據和處理的時候,應保證巖土試驗室內的項目設計應從巖土類型和工程性質出發進行綜合考慮,并結合工程分析計算的要求確定試驗的方式和數據處理方法,并最終確定軟土的基本性質,這才是數據處理的最終目標。
4.2在試驗和數據處理的時候應考慮到原位數據的處理,如項目針對粘土和砂土等進行貫入標準試驗。貫入試驗的指標將直接影響數據處理的結果,因此在貫入的時候應確定具體的技術參數,參數的選擇可以根據地層的情況而定,按照規范標準針對不同性質的土體進行不同的參數選擇,這樣就可獲得較為準確的數據資料,然后按照試驗規范對原位測量的數據進行分析與歸納,最終形成數據統計表,然后形成分析結果。