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中图分类号: TU44 文献标识码: A
随着我国公路建设的规模不断扩大,社会经济的快速发展, 各行各业也不断发展, 公路作为货运的主要通道,它的承载量也越来越高, 且社会交际与应酬增多,人的流动速度快,造成了交通紧张。因此,对于公路建设的建设要求也随之提高了。然而不少公路建设使用承载能力较差的软土地基,这种软土地基由淤泥或者具有淤泥性质的高压缩泥土组成,土质较松,稳定性较差,承载量过大的化,会导致路段瘫痪。因为一旦某个路段出现问题,就会导致整个路基的稳固性,从而带来严重的经济损失。
一、粉喷桩施工工艺的优点
1.设备少、场地简单
空气压缩机粉体发送机是粉喷桩在施工过程中所使用的主要机械设备。钻机和搅拌钻头等, 设备少且工作速度快, 运转方便;该施工技术只要求地面平整,对面积大小没有特殊要求,从这个方面看,粉喷桩施工对施工场地的要求相对简单。
2.工作效率高
粉喷桩操作过程中人手需要量很少, 只要具备基本的水泥倒运工. 粉体发送工和司钻工。在施工前先在软土地基上插上桩位来起到加固作用, 开钻后工作人员互相配合做好基础工作, 以便于喷粉贵和搅动深度等参数自动记录并通过发送打印出来, 工作的简单化和自动化大大提高了效率。
3.受外界影晌小
粉喷桩在工作过程中只要保证材料供应的充足就可以支撑其高效率的工作;在工作过程中. 可以通过在工地直接安装发电机来防止断电, 以促进施工的正常进行;另外还能准备一些随时可供更换的零配件, 例如钻头磨损的修补件等, 来确保机器的运行; 最后,当场地的承重力较差时,还能通过铺硬土层等方法来改善。 从这些可以看出,粉喷桩工作所需要的条件较简单, 因此, 受外界制约的程度也很低。
4.改善软土地基效果明显
软土地基在经过粉喷桩的加固之后, 几天内就有明显的改善效果, 从而带来了较大的经济效益
施工准备
1.粉喷桩施工前的准备主要包括以下几个方面:土工试验报告、室内配比实验报告、施工场地的工程地质报告、粉喷桩设计桩位图、原地面高程数据表等。
2.场地平整、清除障碍。若场地不平整,应该在低洼处填充粘性土,或者铺设砂土或碎石。若地表过软,则应采取防止机械失稳措施。
3.施工机具准备,进行机械组装和试运转。
4.粉喷桩的施工工艺根据实测的各项施工参数和设计要求配比来确定通过试桩。
5.使用符合设计要求的水泥筑造粉喷桩。
6.现场工艺性试桩。
在试桩达到规定要求的基础上,根据室内配比进行工艺性试桩。
三、主要施工方法
主要施工方法为复合地基深层搅拌桩施工法。该方法具有施工工序较多、质量要求高、需在短期内连续完成等特点的一项地下隐藏工程,因此,要保证整桩的质量,前提是严格控制工序、认真按照工序施工、落实工程相关的质量问题。
深层搅拌桩(湿法) 的施工是利用旋转喷射钻机, 使水泥与软土均匀搅拌产生一系列的物理化学反应, 从而改变软土的结构, 使土壤凝结成具有整体性、稳定性和一定强度的柱状水泥土的施工方法。在施工过程中,要依据施工现场的地质条件和工程的特点进行深层搅拌的施工。一般来说,我们可以使用2台PH - 5D深层搅拌桩机成桩和2台M - 150型灰浆泵送水,从而提高施工的效率。因为这两种施工机器的性能先进,效率高,速度快,作业连续,能够满足工程的施工要求。
(1)设备安装。
设备安装时要确保设备就位的水平、稳固,只有这样才能有效地控制钻孔的准确度。工程要求钻孔垂直度控制在1%以内, 就位误差控制在20 mm 以内。
(2)钻机钻进。
钻机下钻的时候应该注意钻速,比如说当钻到一米后,可以根据土质情况以五档的速度进行钻井,如果遇到坚硬或者是砂砾土层的时候,一定要注意,钻速不宜过快,最后是采用低档慢速,进行分级钻进,这样才能保证钻机的使用安全性。在正常情况下可以参照常数进行打钻。总而言之,钻机钻入的过程要根据不同地质条件进行随时的调整。为保证桩孔垂直, 开钻时低档慢转, 合理利用灰浆, 控制泵量。为保证桩径, 经常检查钻头直径, 保证钻头直径大于设计桩径。在开钻之前在钻架上作出明显标记, 必要时将场地分区控制。钻进一般情况下不送水, 遇到底层较硬难以钻进时采用灰泵供水钻进。
施工前应检查变量泵的工作性能, 保证在施工中正常运转。提升复搅时用灰浆泵供浆搅拌。
(3)搅拌施工。
采用机械搅拌, 灰浆泵供浆, 钻机搅拌成桩。管路使用前要进行拼装、试压, 严禁使用不合格的管路。为保证供浆管畅通, 水泥浆在倒入灰浆池之前要过筛。施工中使用的固化剂(水泥) 应使用经检验合格的水泥。采用两次喷浆成桩复搅工艺, 桩身全程进行复搅、复喷。
搅拌施工过程有严格的界定,要求连续施工,不可在中途停工,并且要求尽可能地压缩成桩的时间。水若在施工过程中由于不可避免的因素造成的工程中断,那么应该在间断时对管路进行清洗,然后进行处理,并且对发现的问题机及处理情况进行注明。泥的质量直接决定着桩的质量,因此,我们对使用的袋装水泥要进行取样送检,以确保水泥质量合格。此外,还有搅拌机喷浆提升的速度和次数有严格的要求,应当使其符合施工工艺规格,深度误差也应在50mm以内,要是中途中断了喷浆最好记录下时间,找出原因后进行补喷。
四、质量检测
1.一般质量检测方法
粉喷桩软基处理质量检测,包括两方面内容1) 桩的外部质量检测,包括检测桩位、桩径、桩距等外型尺寸;2)桩的内部质量检测,包括桩身的连续性和均匀性、水泥土胶结密实程度、强度以及单桩承载力等。粉喷桩质量检测常用方法有开挖检查法、轻型动力触探法、静力触探法、钻探取芯法、静载试验法、应力波反射法和水电效应法等,对桩身的质量、搅拌的均匀性、连续性进行检测和评定。
2.综合质量检测法
单一的检测方法较难综合评价粉喷桩软土地基处理效果和客观地反映复合地基的承载力,因此,在工程检车方法上我们选取轻型动力后观测的方法,这样就可以评定出粉喷桩地基处理后的质量情况。由于轻型动力能够对桩的质量进行预先检测,因此我们在开挖前可以对桩的质量进行预期评价,然后通过开挖后的检查,了解到桩身的情况,进而达到综合质量检测的目的。检测的内容包括成桩的外形,桩径、桩距的检测,还有桩头水泥土的搅拌均匀性及密实性的检测、桩身的水泥土胶结情况及连续性检测,这一系列的检测都是在施工过程中完成的。另外,在施工完成后,在填土时还要对埋设沉降板进行沉降观测,观测结果可作为填土速率控制的指标。通过施工前、施工中、施工后的检测,能够对分配桩施工质量达到全面评价的目的。
五、结语
粉喷技术加固软土路基施工的关键在于现场技术参数的确定与不同地质情况下喷粉量的控制, 施工时解决好这两个主要问题解后, 对经济可靠, 施工简便的粉喷技术就可大大提高地基的承载力, 减少地基的沉降量, 保证工程质量, 同时对工程进度、成本造价具有很好的效果。
[参考文献]
[1] 观宝;叶书麟;水泥土搅拌桩加固软基的试验研究[J];同济大学学报;2009
[2]余鹅程粉喷桩法处理软土地基的施工工艺探讨[J];科学之友;2013
[3]闫淑杰;崔岩;公路软土地基采用粉喷桩处理方法的探讨[J];公路交通科技(应用技术版);2010(08)
【关键词】公路软土;地基;粉喷桩;施工工艺;检测方法
某公路工程全长9.7km,其中位于软土地基路段约2.5km,其土层状态基本是表层1~3m厚硬塑层,下8~10m厚软、流塑层,再下为硬塑层(或基岩),采用粉喷桩处理软土地基,即以水泥作为固化剂,利用深层搅拌机械将水泥与原位软土进行强制搅拌、压缩,并吸收周围水分,经过一系列物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特征和水稳性的混合柱状体,它对提高软土地基承载能力、减少地基的沉降量及保证桥头高填土路基稳定性具有明显的效果,下面结合工程实际对粉喷桩处理公路软土地基施工工艺与检测方法进行探讨。
1 设计简介
粉喷桩处理软基的效果,很大程度上取决于配比的选择是否适合当地工程地质条件。各标段承包人和监理单位在施工前必须根据设计地质资料和动力搅拌资料,按有关规范要求做室内配比试验。本工程粉喷桩设计桩径为50cm,间距1~2m,按梅花型布置,粉喷桩桩顶铺设50cm厚砂砾石垫层,桩顶不需伸入垫层内。持力层深度除根据地质资料外,还应根据钻进时电流表的读数值来确定,当钻杆钻进时电流表读数明显上升,说明已进入持力层,桩长以穿透软、流塑层进入硬塑层不少于50cm为原则,通常为8~12m,用于粉喷桩的水泥(425#普通硅酸盐水泥)为干粉。根据地基含水量的大小,采用水泥喷入量为45~60kg/m.含水量在40%以下时,水泥用量为45kg/m;含水量在40%~60%之间,水泥用量为50kg/m;含水量在60%~70%之间,水泥用量为55kg/m;含水量>70%时,水泥用量为60kg/m.设计要求水泥土28天无侧限抗压强度≥1.2MPa。
2 施工准备
(1)粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料:施工场地的工程地质报告,土工试验报告,室内配比试验报告,粉喷桩设计桩位图,原地面高程数据表,加固深度与停灰面高程以及测量资料等。
(2)场地平整、清除障碍。如场地低洼,应回填粘性土;施工场地不能满足机械行走要求时,应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软,则应采取防止机械失稳措施。
(3)施工机具准备,进行机械组装和试运转。
(4)粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩一般为5根,通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。
(5)粉喷桩所用的水泥(425#普通硅酸盐水泥)应符合设计要求,并有产品合格证,并经室内检验合格才能使用,严禁使用受潮、结块变质的加固料。
(6)现场工艺性试桩。
根据室内配比进行工艺性试桩,试桩应达到下列要求。
①钻进速度V≤1.5m/min;平均提升速度Vp≤0.8m/min;搅拌速度R≈30转/min;钻进、复搅与提升时管道压力:0.1MPa≤P≤0.2MPa;喷灰时管道压力:0.25MPa≤p≤0.40MPa。
②确定合适的技术处理措施,掌握水泥搅拌的均匀程度,掌握下钻及提升的困难程度,成桩试验的桩数不少于5根。
3 施工工艺与流程
操作步骤如下:
(1)深层搅拌机械就位;
(2)预搅下沉(至设计标高);
(3)搅拌提升,同时喷干水泥粉至地面以下0.5m处(设计桩顶);
(4)在桩上部的5m长范围内重复搅拌一次(1/3~1/2)桩长、桩上部强度要求较高;
(5)重复搅拌提升,直到离地面下0.5m,上部回填5%灰土(或水泥土)并压实;
(6)关闭搅拌机械移位至下一桩位。
路面工程在完成粉喷桩施工不少于60d后才能进行。搅拌机每次下沉或提升的时间必须有专人记录,时间误差不大于5s,提升前要有等待送粉到桩底的时间,防止出现提升却未喷粉的情况。
4 施工注意事项
(1)成桩施工顺序从四周边开始向中心进行,相邻两根桩必须跳跃间打。
(2)控制钻机下钻深度、喷粉高程及停灰面,确保粉喷桩长度。
(3)严禁没有粉体计量装置的喷粉机投入使用。
(4)定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度。对使用的钻头定期复核检查,其直径磨耗量不得大于2cm。
(5)当钻头提升至地面以下0.5m时,喷粉机应停止喷粉。
(6)当喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉,在第二次喷粉接桩时,其喷粉重叠长度不得小于1m。
(7)粉喷桩施工时,泵送水泥必须连续,固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录,其用量误差不得大于±1%。
(8)为保证搅拌机的垂直度。应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度,每工作班检查不少于2次,使垂直度偏差不超过1%。
(9)搅拌机喷粉提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求,搅拌机每次下沉或提升的时间应有专人记录,深度应达到设计要求,时间误差不得大于5s,施工前应丈量钻杆长度,并标上明显标志,以便掌握钻入深度,复搅深度。施工中出现问题应及时处理、做好记录。
(10)储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg,如储量不足时,不得对下一根桩开钻施工。
(11)粉喷桩必须根据试验确定的技术参数进行施工,操作人员应如实记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度、钻入深度及每根桩的钻进时间等,监理人员应随时检查记录情况。
(12)砂砾垫层必须在桩体强度达到70%时方可铺筑。
(13)监理必须对粉喷桩施工进行全过程旁站,按实际发生数量进行计量。
5 质量检测
(1)粉喷桩属地下隐蔽工程,施工质量受机具、施工工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响,因而其质量控制要贯穿于施工的全过程,并坚持全方位的施工监理。
(2)施工过程中必须随时检查加固料用量、桩长、复搅长度及施工中有无异常情况,记录其处理方法及措施。
(3)成桩7 d内浅部开挖桩头,其深度宜为0.5m,目测检查搅拌的均匀性,测量成桩直径。检查频率为10%。
(4)在成桩7 d内采用轻便触探仪检查桩的质量,触探点应在桩径方向1/4处,抽检频率为2%。
(5)成桩28 d后在桩体上部(桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m)分别截取3段桩体进行现场足尺桩身无侧限抗压强度试验,检查频率为2‰,每一工点不少2根。
(6)成桩28d后,按1‰频率或每一工点不少于2根采用钻孔取芯法对其进行终检。
(7)粉喷桩施工质量允许偏差应符合规定。
经检测并参照《粉喷桩施工质量的检验与评判方法》进行评分,本工程2.2万根粉喷桩共计21.9万延米均达优良级。
6 结语
(1)粉喷桩处理高等级公路软土地基是当前最常用的方法之一,目前的粉喷桩施工队伍大多属个体私营,一定要加强管理,施工中要加强监理,实行全天候、全方位旁站,以确保施工质量。
(2)对成桩28d的粉喷桩采用钻孔取芯法、动力解探法等进行检测是行之有效的,一方面可以通过芯样的抗压强度试验掌握桩体的强度,另一方面对整个桩体也是一次全面的检查,从而保障了粉喷桩的施工质量。
【参考文献】
关键词:地基施工、软土地基、施工技术
中图分类号:TU447文献标识码:A
当前我国经济的快速发展,带动了我国各行各业的发展,道路建设、建筑物建设等领域也取得突飞猛进的发展成果。在道路施工的过程中会遇到软土地基,在软土地基上进行道路建设当前已经是非常普遍的现象了。在地基施工中需要先对软土地基进行固化处理,然后在进行其他工序的施工,本文针对土木工程中的公路建设软土地基施工进行分析。
软土地基概述
随着全国范围内的道路建设施工,公路遍及我国大江南北,在一些沿海地区、沿河地带等近水区进行道路建设,经常会遇到软土地基。软土主要是由粘性土和淤泥组成,其中的水分含量非常高,有非常高的压缩性,在道路施工中,如果不对软土地基进行处理就进行道路基层建设,不仅会增加道路施工的难度,还会造成公路沉降,为道路的安全使用留下安全隐患。因此在道路施工建设中,如果遇到软土基层,就需要先对其进行处理,然后在进行道路施工建设。
软土是一种特殊的土壤,它会随着地质、地形、地貌等的变化,而且会随着气候的变化产生不同的变化,因其含有较高的水分,土质疏松等特性,我们将软土看成是一种特殊的土壤。软土主要是有海洋、河流、滩涂沉积等形成的,具有很强的压缩性。我们国家的地形、地貌随着年代、地域等的不同存在着差异性,而软土的形成也存在着差别,进而造成软土的性质和厚度均有不同。软土地基施工中,首先需要将其中的水分降到公路建设地基施工标准要求以下,才可以进行地基施工。
软土中的含水量在34%~72%,所以在地基施工中会因为软土中含水量过高,而将地基的承载力降低。软土的压缩性非常好,当有重物对其进行施压时,就会出现沉降现象,其中含有的水分也会被压出来。但是因为软土的渗透性较小,即使在载荷的压力作用下,使其固结,固结的速度也是非常慢的,其强度得不到提高[1]。软土的流变性很强,因为其含有较高的水分以及很强的压缩性,因此软土有很强的流变性,在对其进行固结沉降之后,还会再次出现沉降的效果,也就是说在完成软土沉降之后,软土地基还会继续出现沉降的现象。正是因为软土具有的这些特性,所以道路地基施工中,将其看成是一种特殊的土壤,需要对其进行预处理,然后在进行地基施工。
软土地基施工中,软土处理技术非常多,不同的处理方法有不同的施工工艺,软土地基处理技术,都是为了将软土地基的强度增加,降低软土中水分的含量,为公路建设提供有力的保障。
二、软土地基的施工技术和施工工艺选择
当前的软土地基施工技术的不断的提高,有很多软土处理技术,例如固结法、置换法、加固法等等,每一种软土地基处理方法有一定的使用范围和使用条件,软土地基施工技术以及处理方法的选择,需要根据软土地基的性质、施工条件而定。
软土地基的处理方法有很多,在处理方法和施工工艺的选择上,需要根据以及以下几个条件进行选择:
(一)软体地基自身的特点。软土地基自身的特点是软土的土质和地基的构成,对软土地基的确定,可以根据软土地基产生的类型,软土地基的排水环境等进行确定。在道路建设中遇到的软土地基,主要因为其建设场地距离河、海、湖等水域较近,软土中有粘性土、淤泥、砂子等组成,对着这类性的软土地基可以采用的施工技术和施工工艺有碎石桩施工、水泥深层搅拌桩施工等,在这些施工工艺施工的过程中需要特别注意的是,对于灵活性很高、渗透性较小的软土地基,需要主要的搅拌的速度和力度,要保证原软土地基的结构和形状。软土地基的施工需要一定的时间,而且软土地基的软土层深浅不定,所以在软土地基施工处理的过程中,根据软土地基自身的特点进行施工技术、施工工艺的选择[2]。
(二)公路建设特性。在道路建设的过程中,会有桥梁、路堤等设施,而且公路建设等级也有所不同,一些交通要道的交通车流量和载荷较大,因此对这个地方的道路建设有更高的要求,尤其是对道路建设中的沉降要求,遇到软土地基时,需要特别注意沉降问题。软土地基的沉降有分为主沉降和次沉降,所以软土地基施工可以分段进行,降低道路建设中发生的沉降危险。软土地基施工建设出现沉降,将影响道路路面的平整性,尤其是在道路建设中的桥梁、路堤等地方发生沉降,造成路面的不平整,会增加道路危险,软土地基沉降严重时,将会导致桥梁变形,增加道路建设危险。所以软土地基施工技术、施工工艺的合理选择,需要根据公路建设的特性而定。
(三)道路施工条件。道路施工条件也是影响软土地基施工技术和施工工艺选择的一个重要因素。如果道路施工中,施工条件不好,施工工期长,对于软土地基施工就可以选择填土等方法进行施工,这样即使道路施工完工后,发生的沉降也是非常的小,不会影响道路安全。软土地基施工条件中还包括了施工材料、施工技术等,这些都是影响其施工质量的因素,软土地基施工技术,受到软土地基的深度、软土地基的组成等的影响,在施工的过程中会因为施工条件的影响,无法保证软土地基的施工质量,此时可以多种施工工艺结合,在不同的阶段发挥不同施工工艺的特长,较少施工条件对其产生的影响。
在道路建设中软土地基施工还会受到其他因素的影响,无法保证软土地基的施工质量,进而影响道路施工质量,如果不对软土地基进行处理,就开始道路施工,会增加道路沉降的风险,为道路建设带来安全隐患[3]。所以在软土地基施工中,可以根据软土地基特性、道路建设条件、施工条件等进行施工技术的选择,提高道路施工质量。
三、结束语
道路建设是土木工程中的一个分支,在土木工程建设中,还有很多建设在施工的过程中会遇到软土地基,所以在软基地基施工技艺的选择和使用上,需要根据土木工程的施工条件、软土地基特性、土木工程建设特性等因素,进行软土地基施工技术、施工工艺的选择和使用,将土木工程施工技术提升,保证土木工程施工质量。
参考文献
[1]史长存.路桥软地基的施工技术探讨[j].中华民居(下旬刊). 2013(01):321-322
【关键词】高铁施工;软土地基处理工艺
中图分类号:C35文献标识码: A
一、前言
当今社会中,为了能使经济快速的发展,节约时间,节约能源是至关重要的话题之一,高铁的出现证明了人们的生活水平有更大的进步。但是对于人们的人身和财产的安全是非常重要的,所以,对于高铁在施工中关于软土地基的处理工艺是要求非常严格的,这样才能保证高铁运行的安全。
二、软地基处理技术的应用现状综合分析
1、强夯法和强夯置换法。我国于20世纪60年代引进强夯法,首先由法国Menard技术公司提出并使用。我国于20世纪80年代引进,交通部第一航务工程局科研所及协作单位在天津首先开展试验研究。由于设备简单、效果显著、经济和施工快,很快得到推广。除强夯挤密外,近年来,强夯置换得到不少应用。强夯置换和强夯挤密在加固机理上是不同的,应用范围也不相同,强夯挤密法一般用来加固碎石土、砂土、低饱和度的杂填土、黏性土、湿陷性黄土、素填土等各类地基。对于饱和度较高的黏性土等地基,如有工程经验或试验证明采用强夯法有加固效果的也可采用。通常认为强夯挤密法只适用于塑性指数Ip≤10的土。对于设置有竖向排水系统的软黏土地基,是否适用强夯法处理目前尚有不同看法。对于厚度小于6m的软黏土层采用强夯置换法处理,边夯边填碎石等粗粒形成深度为3m~6m,直径2m左右的碎石桩体与周围土体形成复合地基,也已取得较好的加固效果。强夯造成的振动、噪声等公害也应引起足够的重视。
2、深层搅拌法。通过特制机械沿深度将固化剂与地基土强制搅拌就地成桩加固地基的方法是深层搅拌法,当固化剂(水泥或石灰)为粉体时又称为粉体喷射搅拌法。深层搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土和含水量较高的地基及承载力特征值不大于120kPa的黏性土、粉土等软土地基。
三、深层搅拌桩施工工艺
软基的处理方法有多种,而且在高速高铁软基取得了明显的效果,但是伴随着高铁建设的不断扩大,广泛分布于南方和沿海地区的深厚软土对高铁的建设产生了很大的阻碍。当面临软土地基是,到底是对其进行处理以形成地基还是修建桥梁通过便成了摆在施工方面前的一大难题,不同的选择对于投资会产生巨大的差异。从这个意义上说,对高铁施工中软土地基的处理工艺进行详细的分析对于控制施工成本和质量十分必要。而在软土地基处理工艺中,目前广泛采用的技术就是深层搅拌桩施工工艺。相对于普通铁路对地基变形的要求而言,高速铁路因其较快的速度对路基能够承受的变形程度要求高了许多。尽管利用深层搅拌桩处理软土地基已经取得了不少的成绩,在施工的具体工艺也有许多经验,但是考虑到高速铁路建设的标准严格和软土地基物化性质复杂的特点,如果都采用建设桥梁的方式来处理软土,则会导致工程的造价成本增加许多。目前流行的深层搅拌桩施工工艺能否满足严格的高速高铁沉降要求成为影响此工艺发展应用的重要问题。本文借助一次高铁施工现场所做的地基处理工艺同实验室研究结合,对软土地基处理工艺进行浅要地分析,使得深层搅拌桩工艺成为能够满足高铁建设对于软土地基处理工艺要求的施工工艺。
四、常用软土地基处理工艺方法简介
1、强夯及强夯置换法
强夯法处理地基是利用夯锤自由下落时产生的冲击波使地基密实。而强夯置换法与强夯法稍有不同的是,伴随着夯锤对地基土进行夯实的过程中,不断向夯坑内填筑砂石等填料,使其形成连续、密实的强夯置换墩与周围混有砂石的夯间土形成复合地基。
对于强夯法及强夯置换法,现行的计量方法都是根据设计图示尺寸以面积计算,采取综合单价对其进行计量,其中强夯置换法综合单价包含土石方置换的价格。
(1)强夯施工的计量:对于强夯法及强夯置换法,其强夯过程都分为点夯和满夯两步。目前均按设计图示尺寸以面积计算,采取综合单价对其进行计量。考虑到实际情况会与设计情况不同,建议根据现场实际填筑尺寸并结合设计尺寸计量。
(2)强夯喂料量的计量:一般情况下采取就地喂料的方法,无需外进石料,则不用单独对强夯喂料量进行计量,该部分费用包含在强夯施工的综合单价中;如因抛石量不够,喂料量不足等原因需外运石料,则需按车次对外运石料进行现场计量。强夯喂料按现行方法计量较合理,可操作性强。
2、碎石桩法
碎石桩法加固地基是利用特殊机械将碎石灌入原状地基土中,使其与原状地基形成复合地基以提高地基承载力和减少沉降。碎石桩现行计量方法是复核原始记录,按设计长度计量。该方法同样存在很大人为因素,尤其是在单价较低的情况下,经常出现多计少打的现象。鉴于碎石桩成桩后无法用抽芯或触探等常规方法进行检测(质量检测采用载荷试验),为此建议通过监理工程师旁站的方法进行全过程监控,保证原始记录(打入深度、碎石灌入量、垂直度、点位等)的准确性,并以原始记录作为计量依据结合设计要求进行计量。
3、水泥搅拌桩
水泥搅拌桩加固法是用于加固饱和软粘土地基的一种技术,利用水泥作为固化剂,通过深层搅拌机械,在地基深处将原状软土和水泥强制搅拌,经过物理及化学等一系列作用生成一种特殊的、具有较高强度、较好变形特性和水稳定性的混合柱体,它对提高软土地基承载力、减少地基的沉降量有明显效果。
水泥搅拌桩现行计量方法是按设计长度或实际长度计量。其中按设计长度计量对业主和承包人都存在一定风险,如果地质条件复杂,一定存在不合实际的情况,现场施工过程中往往出现大量的变更;按实际施工长度计量,往往只能依据承包人的施工记录作为计量依据,存在一定的人为因素。建议采取事前预控+事中监控+事后复核的综合计量方法。具体是在搅拌桩施工前按一定密度(每2000m2一点,地质条件复杂加密为每1000m2一点)进行静力触探,以此作为计量依据;施工过程中监理工程师加强监控,保证搅拌深度达到设计要求,并保证原始记录的真实性;水泥搅拌桩成桩后结合质量验收试验按比例随机选点进行标贯或抽芯检测,复核搅拌桩实际长度与原始记录的吻合度,如果原始记录长度与检测长度不符,有超计现象,则计量长度按超计比例折减。
4、实例分析
杭长高铁诸暨段,DK59+760-780段路基范围内有原有既有桥梁施工泥浆池,处理方法采用强夯置换法和水泥粉煤灰碎石桩(cfg桩)相结合的处理方式,得到了实践的验证。
DK59+760-780段路基基床表层下6米处存在复杂地质,勘测为强风化砂岩天然地基承载力,由于局部存在软弱图层,因此设计拟采用CFG桩法对此图层进行加固,桩直径0.5m,桩长6m,正方形布桩,桩间距1.6m。
已知:
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经过估算复合地基承载力特征值595KPa,经过现场复合地基载荷试验确定,复合地基承载力特征值达到900KPa,大于最底部持力层弱风化砂岩的500KPa,满足处理要求,为设计符合提供现场实验数据,优化设计施工,取得了良好的效果。
五、软土地基的定义及其处理的重要性
软土指的是强度低,压缩性高、透水性较差的软弱土层。在高铁路基施工时,必须要对软土地基进行技术处理,不然会导致高铁路基稳定性下降,发生较为严重的沉降,高铁会出现路面开裂现象,高铁质量没有保证,影响高铁的正常使用。从工程的角度,一般将软土划分为淤泥、淤泥质土和软粘性土。我国江河众多,流经区域范围广,因此软土范围相应地也越大,这给高铁施工带来了一定的难度。为了能较好地处理好软土地基给高铁施工带来的影响,施工前需对施工现场的软土地基进行深入的了解,弄清楚软土地基的特征,进而选取合理的软土地基处理方法,这是高铁地基施工的必要工作也是重要工作,只有对症下药,才能有效地处理好软土地基,为高铁施工的顺利进行奠定基础。
六、结束语
综上所述,就高铁施工中软土地基处理工艺分析这方面而言,为了在高铁施工的安全着想,保证软土地基处理是十分重要的,这项技术一直在高铁建设中运用,所以,为了高铁这项交通能更加安全的运行,对于软土地基处理的要求是更加严格的。
参考文献
[1]白吉润 山临高速高铁软地基施工技术研究 甘肃科技 2003(9):110-111
【关键字】:水利工程;特殊地质;高压旋喷灌浆
中图分类号: TV 文献标识码: A 文章编号:
近年来,随着我国经济建设的不断发展,水利工程的建设也在不断发展,包括南水北调工程在内的水利工程的建设,不仅能够改善区域内的环境质量,还能为社会主义经济的发展提供有效的能源,具有环境、经济和社会的三重效益。但在施工的过程中,以南水北调工程为例,由于工程跨度长,会遇到一些如岩溶地段的特殊地质,以及各种不良的地基情况,如涵洞基础沉降,另外,还存在着水下混凝土的施工问题,这些给施工带来了困难。
一、灌浆技术
灌浆技术是一种利用气压、液压或者电化学的方法将一些能与岩土进行固节的浆液注入到岩土的缝隙内,以使岩土的结构更加稳固的工程施工技术,它实用性很强,在水利、建筑、矿业、铁路等多个行业领域内都有广泛的应用。灌浆技术的注浆方法和种类有很多,按照注浆材料、注浆用途、浆液渗透方式等各有不同的分类,目前我国常用的注浆材料是水泥浆液,在这方面的研制技术也已位于世界的前列。
灌浆工艺应用前,须根据施工的具体实际情况进行注浆设计,计算注浆的压力、浆液扩散半径、浆液浓度和凝胶时间,选择合适的浆液实施工程。灌浆的技术根据施工的条件也各有不同,关键的技术有分层多次高压注浆预应力锚固技术、松散岩土体非套管成孔技术、高压喷射注浆技术、接缝灌浆技术和MJS(Metio Jet System)工法等。
二、灌浆技术在水利工程中的应用
在水利工程的施工中,目前我国国内能满足水利工程专用的地基不多,以南水北调工程为例,其东、中、西三线共跨越了包括苏、皖、鲁、豫、冀、川、青在内的11省市,连接了黄、淮、海河和长江四大江河,工程施工的气候地貌环境复杂,尤其西南典型的岩溶区,地质的构成十分复杂,岩洞、裂缝普遍,岩面倾斜较大,基础地基脆弱。针对这一问题,目前还没有成熟完善的技术,在基础施工的过程中多是凭着多年的经验,参照相同工程技术建设的成果,结合地质的实际情况选择不同的施工技术方法。在对特殊地质,如岩溶地段的基础施工中,一般有两种,即地区有填充物的基础施工和地区无填充物的基础施工。
1、特殊地质有填充物的基础施工
在一些浅层含岩溶地区,可以先将浅岩层的沙土挖掘出来,再使用水泥浆液对挖掘地使用基础灌浆技术进行回灌。
对岩溶深度超过50米的深层岩溶地区实施基础灌浆时,使用普通的灌浆方法对深岩层地区的周围进行灌浆,由于深处的压力较大,水泥浆液被灌入后会因为周围的压力与深层岩溶更紧密地结合在一起。
2、特殊地质无填充物的基础施工
在特殊地质存在裂缝、孔隙等一些情况,或是施工遇到溶洞时,需要对孔缝、溶洞进行填充,为使填充物与周围岩土的结合更加紧密,一般在基础灌浆中使用不冲洗高压水泥灌浆技术。通过施工准备钻孔芯清洗试泵安装注浆管和止浆塞压水试验注浆(注浆管路系统的试运转注浆压力控制)结束注浆封孔的过程,将水泥浆液灌注到孔缝、溶洞中,使基础有更强的抗劈裂能力和更好的稳定性、防水性,巩固基础。
在对孔缝、溶洞进行注浆时,还可以使用高压旋喷灌浆技术,这一技术的优点是能将喷出的水泥灌浆与周围的岩土层形成混合搅拌物,混合搅拌物凝固之后,岩溶地区就会形成一个十分坚固的柱体,地基十分稳固。
三、工程质量控制措施
水利工程的地基施工是整个水利工程施工的基础,其施工质量的好坏直接影响了工程其它环节的施工质量和工程的总质量,因此在工程施工中,必须做好质量控制措施。
施工要求详细的专项控制的制度细则,水利工程地基施工单位和施工人员要有相应的资质和技术水平、从业资格,施工的质量控制队伍人员要有较高的素质,并对施工的工程进度及施工过程中的基础和关键施工环节进行重点审查,确保施工的质量。
施工所使用的材料、机械等基础施工设备要符合相应的质量要求,施工时严格按照施工前设计的图纸进行施工,并做好施工进度的记录。施工完成后,施工质量控制的工程师应对施工过程进行复查,确保无遗漏,之后将相关的材料、文件等一并交与相关部门,由相关部门验收合格后,结束工程的施工。
结语:
在水利工程地基施工过程中,还会遇到一些严重漏水,或吸浆加大的情况,这时可以根据施工条件和环境具体的情况,分别采取模袋灌浆方法、填充级配料,或者灵活地设计灌浆压力等方法来解决这些问题。水利工程施工中正确地选择灌浆技术和方法不仅能取得良好的效果,还能有效地节约成本,因此,在进行水利工程施工时,应根据不同的施工条件灵活选择灌浆技术,因地制宜,从而使这一工艺技术在工程施工中发挥更好的作用,从而更好地保证和提高工程质量。
参考文献:
[1]胡德舜.浅析水利工程灌浆施工技术.[J].中国高新技术企业,2012,(08).
[2]蔡鑫.关于水利工程大坝基础灌浆施工技术浅谈.[J]. 建筑学研究前沿,2019,(9).
【关键词】道路桥梁;软土地基;施工技术
在道路桥梁工程建设中,软土基具有很大的危害性,会直接影响着道路桥梁沉降的问题。若施工处理不当,可因为剩余沉降及不均匀沉降导致各种失稳或者破坏现象,发生路基开裂以及塔滑情形,严重时还可发生路基整体坍塌,造成严重的安全事故,因此,采取相应的处理技术加固软土地基有着非常重要的意义。
一、施工前准备
改善工程的地质结构,采用科学的方法进行施工,认真调查道路桥梁工程的现场地质,室内配比的实验和土工的实验要先做好,有了合格报告之后再进行大面积的开展。对软土地基的加固处理过程中,要严格按照道路桥梁工程桩位的设计图,依据室内配比的实验和土工的实验实施,先试桩再对单位喷粉量合理的计算,加固优化软土地基结构。充分检验施工材料的质量水平及和合格性,保证道路桥梁工程施工现场的规整,确保施工的各类机械设备能顺利安全运行,并科学的组装施工的各类机械设备,及时对设备机械调试,保证尽快运行,发挥最大的作用。
二、软土地基处理技术
1、表层处理法
在道路桥梁软土地基施工的过程中,最常见的方式就是强化一些地面表层极软弱的部分,然后再进行施工,通过地质排水强化处理软土的表层,加强材料的设置,提高地表的强度,大大提升组织结构能力,达到加固处理、预防塌陷的目的,对于软土表层质量比较好的,并且含水量较高的软土地基,在道路桥梁施工填土之前,进行排水沟挖掘土地表层,让水分引导留出地基。这种方式可以有效的降低土地表层的含水量,提高土壤的干燥程度,有利于道路桥梁工程施工的顺利进行。开挖沟槽进行排水之后,可以将沙砾石块填埋进去,使地基底座更加强筋,提升透水透气性,软土地的构成材料得到改善,地基架构更坚固,为道路桥梁软土地基施工奠定了坚实的基础,为了调整和改善软土地质的特性,在软土地基施工中,可以在土层中加入一些韧性材料或者沙砾石块垫层,垫层所起到的作用有:①进一步提升了地基的承载力,由于各种垫层的抗剪强度比软弱土层高,因此需要提高土承载力,以免破坏软土地基。②在某种程度上减少了沉降量,如条形基础在基础宽度及深度范围中的沉降量,大约占总沉降量的一半,运用分布严密的垫层取代上部软弱土层,可以大大减少这一部分的沉降量。垫层针对应力具有一定的扩散作用,进而致使下卧层软土的压力变小,这样一来回减少下卧土层的沉降量。③提高软土层排水固结速度,由于垫层材料的透水性很好,当软弱土层受到压制后,垫层能够充当良好的排水面,可以让基础下面的孔隙水压力消散,增强垫层下面弱土层固结的强度,以免出现地基下软土塑性破坏的不良情况,从而使整个道路桥梁工程具有良好的稳定性。上部的地基的软土层较薄,并且含水量较高时,可在软土地基之上铺设一层一米厚度的砂垫层,不仅使软土良好固结,砂垫层还可以用作排水层,合理的调整土层水分。如果软土的表层土壤是粘性非常强的,就可以在软土的表层土壤里加入一些混合添加剂,土层粘接力得到提高,并且有效改善了土层的压缩性,整体的地基性能提高上去,使软土结构更加密实。如果软土地基不均匀,容易造成侧向变位,并且会出现不均匀的局部沉降现象,就必须对材料进行一定的增添和敷垫,利用抗拉力和抗剪力使地基能够均匀支持填土的负荷,尽可能的控制侧向变位和局部沉降现象,施工工程中的机械设备可以安全持续进行施工。
2、爆破和抛石排淤法
爆破和抛石排淤属于新型的加固处理方式,爆破加固技术方式是炸药爆炸之后,利用其张力的作用令泥沼软土地基改善结构,排除松散的土壤和淤泥土质,用强度比较高的材料进行填充,这种软土地基的处理加固方式的操作有很严格的要求,操作者需要有一定的技术水平,并且耗用的成本费用较高,还有一定危险性,如果操作不当就会引起施工环境的严重污染。抛石加固技术方式是将大片石料抛出,利用产生的挤压力进行排淤,比爆破加固技术方式的操作更加方便,成本相对来说低廉,所以这种方式在道路桥梁施工的软土积水洼地地基中被广泛适用。
3、竖向排水法
在本工程中软土层地基厚度大、均匀粘土地质使用竖向排水处理技术,在强粘性的底基层中设置垂直竖向排水柱,短距离排水强化地基固结排水,全面增强综合抗剪性能。通过纸板材料或矿井排水,振动沉桩、袋装打入、水射、螺旋钻入方式等开展良好设置,这种施工方式,是将处理目标放在填土坡面下,全面强化地基从而更加的稳定。比如,在砂井施工的过程中,根据基底沉降程度和稳定性实施计算并合理实施施工方案,挖掘砂井排水的直径和具体的施工面积要确定,施工前要对软土层表面铺设砂层,挖掘排水沟,全面降低地下水位,通过振动、打入、水射、螺旋钻入的施工方式处理桩柱,埋桩的深度不能高于二十米的限度。
4、换填法
在工程中暗沟区域、杂填土区域和低洼水源地区域等软土地基很浅的地区,采用换填法加固地基,利用挖掘方式,把地面下面的软土土层挖掘掉,然后在挖掘空出来的区域填埋土质性能稳定、压缩性很低、高强度和承载能力很好的碎石材料等。在换填土层的时候把每个层面都进行压实操作,目的是保证换填之后的土层可以保持很好的含水量和压实度,使其满足工程建设规定的各项指标数据。
三、结语
在道路桥梁工程中,恰当地处理软土地基十分关键,实践中软土地基的处理方法有很多,每一种软土地基处理方法有一定的使用范围和使用条件,在处理方法和施工工艺的选择上,需要根据软土地基特性、道路建设条件、施工条件等进行施工技术的选择,提高道路施工质量。此外,在处理地基时也应注意对地基的稳定和沉降进行动态观测,以为工程下一步的设计和施工提供指导。
参考文献
[1]高建斌.路桥工程中的软土路基施工处理方法分析[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(24).
[2]常宏.道路桥梁软土地基处理技术分析[J].房地产导刊,2013,(7):37-37.
Abstract: The common methods of unfavorable geology base treatment and reinforcement and construction technique are stressed.
关键词:不良地基土;处理方法;施工工艺
Key words: unfavorable geology base;treatment;construction technique
中图分类号:TU47 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)09-0131-01
0引言
根据设计及施工的经验、相关规范规程的规定,对于不良地基土的处理加固及施工,总结整理了以下内容。
1置换法
1.1 换填法就是将表层不良地基土挖除,然后回填有较好压密特性的土进行压实或夯实,形成良好的持力层。从而改变地基的承载力特性,提高抗变形和稳定能力。
施工要点:将要转换的土层挖尽、注意坑边稳定;保证填料的质量;填料应分层夯实。
1.2 振冲置换法利用专门的振冲机具,在高压水射流下边振边冲,在地基中成孔,再在孔中分批填入碎石或卵石等粗粒料形成桩体。该桩体与原地基土组成复合地基,达到提高地基承载力减小压缩性的目的。
施工注意事项:碎石桩的承载力和沉降量很大程度取决于原地基土对其的侧向约束作用,该约束作用越弱,碎石桩的作用效果越差,因而该方法用于强度很低的软粘土地基时必须慎重行事。
1.3 夯(挤)置换法利用沉管或夯锤的办法将管(锤)置入土中,使土体向侧边挤开,并在管内(或夯坑)放入碎石或砂等填料。该桩体与原地基土组成复合地基,由于挤、夯使土体侧向挤压,地面隆起,土体超静孔隙水压力提高,当超静孔隙水压力消散后土体强度也有相应的提高。
施工注意事项:当填料为透水性好的砂及碎石料时,是良好的竖向排水通道。
2预压法
2.1 堆载预压法在建造建筑物之前,用临时堆载(砂石料、土料、其他建筑材料、货物等)的方法对地基施加荷载,给予一定的预压期。使地基预先压缩完成大部分沉降并使地基承载力得到提高后,卸除荷载再建造建筑物。施工工艺与要点:①预压荷载一般宜取等于或大于设计荷载;②大面积堆载可采用自卸汽车与推土机联合作业,对超软土地基的第一级堆载用轻型机械或人工作业;③堆载的顶面宽度应小于建筑物的底面宽度,底面应适当放大;④作用于地基上的荷载不得超过地基的极限荷载。
2.2 真空预压法在软粘土地基表面铺设砂垫层,用土工薄膜覆盖且周围密封。用真空泵对砂垫层抽气,使薄膜下的地基形成负压。随着地基中气和水的抽出,地基土得到固结。为了加速固结,也可采用打砂井或插塑料排水板的方法,即在铺设砂垫层和土工薄膜之前打砂井或插排水板,达到缩短排水距离的目的。
施工要点:先设置竖向排水系统,水平分布的滤管埋设宜采用条形或鱼刺形,砂垫层上的密封膜采用2~3层的聚氯乙烯薄膜,按先后顺序同时铺设。面积大时宜分区预压;做好真空度、地面沉降量,深层沉降、水平位移等观测;预压结束后,应清除砂槽和腐植土层。应注意对周边环境的影响。
2.3 降水法降低地下水位可减少地基的孔隙水压力增加上覆土自重应力,使有效应力增加,从而使地基得到预压。这实际上是通过降低地下水位,靠地基土自重来实现预压目的。
施工要点:一般采用轻型井点、喷射井点或深井井点;当土层为饱和粘土、粉土、淤泥和淤泥质粘性土时,此时宜辅以电极相结合。
2.4 电渗法在地基中插入金属电极并通以直流电,在直流电场作用下,土中水将从阳极流向阴极形成电渗。不让水在阳极补充而从阴极的井点用真空抽水,这样就使地下水位降低,土中含水量减少。从而地基得到固结压密,强度提高。电渗法还可以配合堆载预压用于加速饱和粘性土地基的固结。
3压实与夯实法
3.1 表层压实法采用人工夯,低能夯实机械、碾压或振动碾压机械对比较疏松的表层土进行压实。也可对分层填筑土进行压实。当表层土含水量较高时或填筑土层含水量较高时可分层铺垫石灰、水泥进行压实,使土体得到加固。
3.2 重锤夯实法重锤夯实就是利用重锤自由下落所产生的较大夯击能来夯实浅层地基,使其表面形成一层较为均匀的硬壳层,获得一定厚度的持力层。施工要点:施工前应试夯,确定有关技术参数,如夯锤的重量、底面直径及落距、最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量;夯实前槽、坑底面的标高应高出设计标高;夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围内;大面积夯实时应按顺序;基底标高不同时应先深后浅;冬季施工时,土已冻结时,应将冻土层挖去或通过烧热法将土层融解;结束后,应及时将夯松的表土清除或将浮土在接近1m的落距夯实至设计标高。
3.3 强夯强夯是强力夯实的简称。将很重的锤从高处自由下落,对地基施加很高的冲击能,反复多次夯击地面,地基土中的颗粒结构发生调整,土体变为密实,从而能较大限度地提高地基强度和降低压缩性。其施工工艺流程:①平整场地;②铺级配碎石垫层;③强夯置换设置碎石墩;④平整并填级配碎石垫层;⑤满夯一遍;⑥找平,并铺土工布;⑦回填风化石渣垫层,用振动碾碾压八遍。
一般在大型强夯施土前,都应选择面积不大于400m2的场地进行典型试验,以便取得数据,指导设计与施工。
4加筋法
4.1 土工合成材料土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它以人工合成的聚合物,如塑料、化纤、合成橡胶等为原料,制成各种类型的产品,置于土体内部、表面或各层土体之间,发挥加强或保护土体的作用。土工合成材料可分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料等类型。
关键词:地基处理 施工工艺
一、置换法
(1)换填法
就是将表层不良地基土挖除,然后回填有较好压密特性的土进行压实或夯实,形成良好的持力层。从而改变地基的承载力特性,提高抗变形和稳定能力。
施工要点:将要转换的土层挖尽、注意坑边稳定;保证填料的质量;填料应分层夯实。
(2)振冲置换法
利用专门的振冲机具,在高压水射流下边振边冲,在地基中成孔,再在孔中分批填入碎石或卵石等粗粒料形成桩体。该桩体与原地基土组成复合地基,达到提高地基承载力减小压缩性的目的。
施工注意事项:碎石桩的承载力和沉降量很大程度取决于原地基土对其的侧向约束作用,该约束作用越弱,碎石桩的作用效果越差,因而该方法用于强度很低的软粘土地基时必须慎重行事。
(3)夯(挤)置换法
利用沉管或夯锤的办法将管(锤)置入土中,使土体向侧边挤开,并在管内(或夯坑)放人碎石或砂等填料。该桩体与原地基土组成复合地基,由于挤、夯使土体侧向挤压,地面隆起,土体超静孔隙水压力提高,当超静孔隙水压力消散后土体强度也有相应的提高。
施工注意事项:当填料为透水性好的砂及碎石料时,是良好的竖向排水通道。
二、预压法
(1)堆载预压法
在建造建筑物之前,用临时堆载(砂石料、土料、其他建筑材料、货物等)的方法对地基施加荷载,给予一定的预压期。使地基预先压缩完成大部分沉降并使地基承载力得到提高后,卸除荷载再建造建筑物。
施工工艺与要点:
a、预压荷载一般宜取等于或大于设计荷载;
b、大面积堆载可采用自卸汽车与推土机联合作业,对超软土地基的第一级堆载用轻型机械或人工作业;
c、堆载的顶面宽度应小于建筑物的底面宽度,底面应适当放大;
d、作用于地基上的荷载不得超过地基的极限荷载。
(2)真空预压法
在软粘土地基表面铺设砂垫层,用土工薄膜覆盖且周围密封。用真空泵对砂垫层抽气,使薄膜下的地基形成负压。随着地基中气和水的抽出,地基土得到固结。为了加速固结,也可采用打砂井或插塑料排水板的方法,即在铺设砂垫层和土工薄膜之前打砂井或插排水板,达到缩短排水距离的目的。
施工要点:
先设置竖向排水系统,水平分布的滤管埋设宜采用条形或鱼刺形,砂垫层上的密封膜采用2-3层的聚氯乙烯薄膜,按先后顺序同时铺设。面积大时宜分区预压;做好真空度、地面沉降量,深层沉降、水平位移等观测;预压结束后,应清除砂槽和腐植土层。应注意对周边环境的影响。
(3)降水法
降低地下水位可减少地基的孔隙水压力增加上覆土自重应力,使有效应力增加,从而使地基得到预压。这实际上是通过降低地下水位,靠地基土自重来实现预压目的。
施工要点:一般采用轻型井点、喷射井点或深井井点;当土层为饱和粘土、粉土、淤泥和淤泥质粘性土时,此时宜辅以电极相结合。
(4)电渗法
在地基中插入金属电极并通以直流电,在直流电场作用下,土中水将从阳极流向阴极形成电渗。不让水在阳极补充而从阴极的井点用真空抽水,这样就使地下水位降低,土中含水量减少。从而地基得到固结压密,强度提高。电渗法还可以配合堆载预压用于加速饱和粘性土地基的固结。
三、压实与夯实法
1、表层压实法
采用人工夯,低能夯实机械、碾压或振动碾压机械对比较疏松的表层土进行压实。也可对分层填筑土进行压实。当表层土含水量较高时或填筑土层含水量较高时可分层铺垫石灰、水泥进行压实,使土体得到加固。
2、重锤夯实法
重锤夯实就是利用重锤自由下落所产生的较大夯击能来夯实浅层地基,使其表面形成一层较为均匀的硬壳层,获得一定厚度的持力层。
施工要点:施工前应试夯,确定有关技术参数,如夯锤的重量、底面直径及落距、最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量;夯实前槽、坑底面的标高应高出设计标高;夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围内;大面积夯时应按顺序;基底标高不同时应先深后浅;冬季施工时,对土已冻结时,应将冻土层挖去或通过烧热法将土层融解;结束后,应及时将夯松的表土清除或将浮土在接近1m的落距夯实至设计标高。
3、强夯
强夯是强力夯实的简称。将很重的锤从高处自由下落,对地基施加很高的冲击能,反复多次夯击地面,地基土中的颗粒结构发生调整,土体变为密实,从而能较大限度提高地基强度和降低压缩性。
其施工工艺流程:
1)平整场地;
2)铺级配碎石垫层;
3)强夯置换设置碎石墩;
4)平整并填级配碎石垫层;
5)满夯一遍;
6)找平,并铺土工布;
7)回填风化石渣垫层,用振动碾碾压八遍。
一般在大型强夯施土前,都应选择面积不大于400m2的场地进行典型试验,以便取得数据,指导设计与施工。
四、挤密法
1、振冲密实法
利用专门的振冲器械产生的重复水平振动和侧向挤压作用,使土体的结构逐步破坏,孔隙水压力迅速增大。由于结构破坏,土粒有可能向低势能位置转移,这样土体由松变密。
施工工艺:
(1)平整施工场地,布置桩位;
(2)施工车就位,振冲器对准桩位;
(3)启动振冲器,使之徐徐沉人土层,直至加固深度以上30~50cm,记录振冲器经过各深度的电流值和时间,
提升振冲器至孔口。再重复以上步骤1~2次,使孔内泥浆变稀。
(4)向孔内倒人一批填料,将振冲器沉人填料中进行振实并扩大桩径。重复这一步骤直至该深度电流达到规定的密实电流为止,并记录填料量。
(5)将振冲器提出孔口,继续施工上节桩段,一直完成整个桩体振动施工,再将振冲器及机具移至另一桩位。
(6)在制桩过程中,各段桩体均应符合密实电流、填料量和留振时间等三方面的要求,基本参数应通过现场制桩试验确定。
(7)施工场地应预先开设排泥水沟系,将制桩过程中产生的泥水集中引入沉淀池,池底部厚泥浆可定期挖出送至预先安排的存放地点,沉淀池上部比较清的水可重复使用。
(8)最后应挖去桩顶部lm厚的桩体,或用碾压、强夯(遍夯)等方法压实、夯实,铺设并压实垫层。
2、沉管砂石桩(碎石桩、灰土桩、OG桩、低标号桩等)
利用沉管制桩机械在地基中锤击、振动沉管成孔或静压沉管成孔后,在管内投料,边投料边上提(振动)沉管形成密实桩体,与原地基组成复合地基。
3、夯击碎石桩(块石墩)
利用重锤夯击或者强夯方法将碎石(块石)夯人地基,在夯坑里逐步填人碎石(块石)反复夯击以形成碎石桩或块石墩。
转贴于 五、拌和法
1、高压喷射注浆法(高压旋喷法)
以高压力使水泥浆液通过管路从喷射孔喷出,直接切割破坏土体的同时与土拌和并起部分置换作用。凝固后成为拌和桩(柱)体,这种桩(柱)体与地基一起形成复合地基。 也可以用这种方法形成挡土结构或防渗结构。
2、深层搅拌法
深层搅拌法主要用于加固饱和软粘土。它利用水泥浆体、水泥(或石灰粉体)作为主固化剂,应用特制的深层搅拌机械将固化剂送人地基土中与土强制搅拌,形成水泥(石灰)土的桩(柱)体,与原地基组成复合地基。水泥土桩(柱)的物理力学性质取决于固 化剂与土之间所产生的一系列物理-化学反应。固化剂的掺人量及搅拌均匀性和土的性质是影响水泥土桩(柱)性质以至复合地基强度和压缩性的主要因素。
施工工艺:
①定位
②浆液配制
③送浆
④钻进喷浆搅拌
⑤提升搅拌喷浆
⑥重复钻进喷浆搅拌
⑦重复提升搅拌
⑧当搅拌轴钻进、提升速度为0.65-1.Om/min时,应重复搅拌一次。
⑨成桩完毕,清理搅拌叶片上包裹的土块及喷浆口,桩机移至另一桩位施工。
六、加筋法
(1)土工合成材料
土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它以人工合成的聚合物,如塑料、化纤、合成橡胶等为原料,制成各种类型的产品,置于土体内部、表面或各层土体之间,发挥加强或保护土体的作用。土工合成材料可分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料等类型。
(2)土钉墙技术
土钉一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置,但也有通过直接打人较粗的钢筋和型钢、钢管形成土钉。土钉沿通长与周围土体接触,依靠接触界面上的粘结摩阻力,与其周围土体形成复合土体,土钉在土体发生变形的条件下被动受力。并主要通过其受剪工作对土体进行加固,土钉一般与平面形成一定的角度,故称之为斜向加固体。土钉适用于地下水位以上或经降水后的人工填土、粘性土、弱胶结砂土的基坑支护和边坡加固。
(3)加筋土
加筋土是将抗拉能力很强的拉筋埋置于土层中,利用土颗粒位移与拉筋产生的摩擦力使土与加筋材料形成整体,减少整体变形和增强整体稳定。拉筋是一种水平向增强体。一般使用抗拉能力强、摩擦系数大而耐腐蚀的条带状、网状、丝状材料,例如,镀锌钢片;铝合金、合成材料等。
七、灌浆法
是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆的浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆、石灰浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。根据灌浆的目的可分为防渗灌浆、堵漏灌浆、加固灌浆和结构纠倾灌浆等。按灌浆方法可分为压密灌浆、渗入灌浆、劈裂灌浆和电化学灌浆。灌浆法在水利、建筑、道桥及各种工程领域有着广泛的应用。
八、常见不良地基土及其特点
1.软粘土
软粘土也称软土,是软弱粘性土的简称。它形成于第四纪晚期,属于海相、泻湖相、河谷相、湖沼相、溺谷相、三角洲相等的粘性沉积物或河流冲积物。多分布于沿海、河流中下游或湖泊附近地区。常见的软弱粘性土是淤泥和淤泥质土。软土的物理力学性质包括如下几个方面:
(1)物理性质
粘粒含量较多,塑性指数Ip一般大于17,属粘性土。软粘土多呈深灰、暗绿色,有臭味,含有机质,含水量较高、一般大于40%,而淤泥也有大于80%的情况。孔隙比一般为1.0-2.0,其中孔隙比为1.0~1.5称为淤泥质粘土,孔隙比大于1.5时称为淤泥。由于其高粘粒含量、高含水量、大孔隙比,因而其力学性质也就呈现与之对应的特点---低强度、高压缩性、低渗透性、高灵敏度。
(2)力学性质
软粘土的强度极低,不排水强度通常仅为5~30kPa,表现为承载力基本值很低,一般不超过70kPa,有的甚至只有20kPa。软粘土尤其是淤泥灵敏度较高,这也是区别于一般粘土的重要指标。
软粘土的压缩性很大。压缩系数大于0.5MPa-1,最大可达45MPa-1,压缩指数约为0.35-0.75。通常情况下,软粘土层属于正常固结土或微超固结土,但有些土层特别是新近沉积的土层有可能属于欠固结土。
渗透系数很小是软粘土的又一重要特点,一般在10-5-10-8cm/s之间,渗透系数小则固结速率就很慢,有效应力增长缓慢,从而沉降稳定慢,地基强度增长也十分缓慢。这一特点是严重制约地基处理方法和处理效果的重要方面。
(3)工程特性
软粘土地基承载力低,强度增长缓慢;加荷后易变形且不均匀;变形速率大且稳定时间长;具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。常用的地基处理方法有预压法、置换法、搅拌法等。
2.杂填土
杂填土主要出现在一些老的居民区和工矿区内,是人们的生活和生产活动所遗留或堆放的垃圾土。这些垃圾土一般分为三类:即建筑垃圾土、生活垃圾土和工业生产垃圾土。不同类型的垃圾土、不同时间堆放的垃圾土很难用统一的强度指标、压缩指标、渗透性指标加以描述。
杂填土的主要特点是无规划堆积、成分复杂、性质各异、厚薄不均、规律性差。因而同一场地表现为压缩性和强度的明显差异,极易造成不均匀沉降,通常都需要进行地基处理。
3.冲填土
冲填土是人为的用水力冲填方式而沉积的土。近年来多用于沿海滩涂开发及河漫滩造地。西北地区常见的水坠坝(也称冲填坝)即是冲填土堆筑的坝。冲填土形成的地基可视为天然地基的一种,它的工程性质主要取决于冲填土的性质。冲填土地基一般具有如下一些重要特点。
(1)颗粒沉积分选性明显,在入泥口附近,粗颗粒较先沉积,远离入泥口处,所沉积的颗粒变细;同时在深度方向上存在明显的层理。
(2)冲填土的含水量较高,一般大于液限,呈流动状态。停止冲填后,表面自然蒸发后常呈龟裂状,含水量明显降低,但下部冲填土当排水条件较差时仍呈流动状态,冲填土颗粒愈细,这种现象愈明显。
(3)冲填土地基早期强度很低,压缩性较高,这是因冲填土处于欠固结状态。冲填土地基随静置时间的增长逐渐达到正常固结状态。其工程性质取决于颗粒组成、均匀性、排水固结条件以及冲填后静置时间。
4,饱和松散砂土
粉砂或细砂地基在静荷载作用下常具有较高的强度。但是当振动荷载(地震、机械振 动等)作用时,饱和松散砂土地基则有可能产生液化或大量震陷变形,甚至丧失承载力。这是因为土颗粒松散排列并在外部动力作用下使颗粒的位置产生错位,以达到新的平衡,瞬间产生较高的超静孔隙水压力,有效应力迅速降低。对这种地基进行处理的月的就是使它变得较为密实,消除在动荷载作用下产生液化的可能性。常用的处理方法有挤出法、振冲法等。
5.湿陷性黄土
在上覆土层自重应力作用下,或者在自重应力和附加应力共同作用下,因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土称为湿陷性土,属于特殊土。有些杂填土也具有湿陷性。广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。(这里所说的黄土泛指黄土和黄土状土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土,也有的老黄土不具湿陷性)。在湿陷性黄土地基上进行工程建设时,必须考虑因地基湿陷引起附加沉降对工程可能造成的危害,选择适宜的地基处理方法,避免或消除地基的湿陷或因少量湿陷所造成的危害。
6.膨胀土
膨胀土的矿物成分圭要是蒙脱石,它具有很强的亲水性,吸水时体积膨胀,失水时体积收缩。这种胀缩变形肚往很大,极易对建筑物造成损坏。膨胀土在我国的分布范围很广,如广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有不同范围的分布。膨胀土是特殊土的一种,常用的地基处理方法有换土、土性改良、预浸水,以及防止地基土含水量变化等工程措施。
7.含有机质土和泥炭土
当土中含有不同的有机质时,将形成不同的有机质土,在有机质含量超过一定含量时就形成泥炭土,它具有不同的工程特性,有机质的含量越高,对土质的影响越大,主要表现为强度低、压缩性大,并且对不同工程材料的掺入有不同影响等,对直接工程建设或地基处理构成不利的影响。
8.山区地基土
山区地基土的地质条件较为复杂,主要表现在地基的不均匀性和场地稳定性两个方面。由于自然环境和地基土的生成条件影响,场地中可能存在大孤石,场地环境也可能存在滑坡、泥石流、边坡崩塌等不良地质现象。它们会给建筑物造成直接的或潜在的威胁。在山区地基建造建筑物时要特别注意场地环境因素及不良地质现象,必要时对地基进行处理。
关键词:道路施工;软土地基;粉喷桩技术;监测方法;
0、工程概况
我市某路工程总长7.8公里,路基宽64m,横向布置为2×22m行车道+2×9m人行道。路线所经地区地表大多为鱼塘、耕地、河涌等。在地表下25米内土质均为淤泥质土,地表的淤泥采用机械清表后换填的方法处理。并采用袋装砂井和粉喷桩处理软土地基,即以水泥作为加固剂,利用深层搅拌机械将水泥与原位软土进行强制搅拌、压缩,并吸收周围水分,经过一系列物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度,较好变形特征和水稳性的混合柱状体,它对提高软土地基承载能力,减少地基的沉降量及保证桥头高填土路基稳定性具有明显的效果,以下结合实际工程对粉喷桩处理道路软土地基施工工艺与监测方法进行探讨。
一、软土地基处理方案的设计
本工程的土层分布情况及有关参数见下表:
土 层 层 厚
(m) L;DF 密 度
P(g/cm3) 含水量
粉喷桩设计桩径为50cm,间距为1.5m,按梅花型布置,桩长以穿透软流塑层进入硬塑层不少于50cm为原则,通常为16m长,用于粉喷桩的水泥(42.5井普通硅酸盐水泥)为干粉。根据地基含水量的大小,采用水泥喷入量为50kg/m;设计要求水泥土28天无侧限抗压强度≥1.0Mpa,单桩承载力为150 Kpa。
二、施工准备
粉喷桩施工前应准备下列资料:施工场地的工程地质报告、土工试验报告、室内配比试验报告、粉喷桩设计桩位图、原地面高程数据表、加固深度与停灰面高程以及测量资料等,并于施工前完善以下工作:
1、场地平整、清除障碍。如场地低洼,应回填粘性土;施工场地不能满足机械行走要求时,应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软,则应采取防止机械失稳措施。
2、 施工机具准备,进行机械组装和试运转。
(1)每台桩机必须配置可以控制桩身每米喷粉量的记录器,且记录器上的任何一个可操作的按钮和开关不得用于设定或操作时间,深度、喷粉重量、桩位编号、复搅深度、复搅次数等参数,便于施工记录。
(2)桩机上的气压表、转速表、电流表、电子称必须经过标定,不合格的仪表必须更换。
(3)每台桩机钻架相互垂直两面上分别设置两个0.5kg重的吊线锤,并画上垂直线。
(4)在每台桩机的钻架上画上钻进刻度线,标写醒目的深度。
(5)钻头直径的磨损量不得大于2cm。
3、试桩:粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩为5根,通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。
4、水泥的质量控制
(1) 粉喷桩所用的水泥(4 2 .5普通硅酸盐水泥)应符合设计要求、并有产品
合格证,必须经过实验室抽检,满足规范的要求.并尽量不要采用那些产量较小、质量不稳定的小水泥厂生产的水泥。
(2) 水泥的堆放应该符合防雨、防潮的要求,严禁使用过期、受潮、结
块、变质的水泥。
三、施工工艺流程
粉喷桩处理软土地基的操作步骤为:
1、深层搅拌机械就位。
2、预搅下沉(至设计标高)。
3、搅拌提升,同时喷干水泥粉至地面以下0.5m处(设计桩顶)。
4、整桩长度范围内重复搅拌一次。
5、重复搅拌提升,直到离地面下0.5m,上部回填5%灰土(或水泥土)并压实
6、关闭搅拌机械移位至下一桩位。
四、水泥粉的计量控制
粉喷桩的质量好坏与水泥掺入量的多少及喷粉的均匀性有直接的关系,因此,如何来计量粉体是控制的关键。目前一般较为常用的是电子称重法与钻机深度相结合的计量装置,它能在记录上反映深度、相对应每延米的喷粉量、总灰量等。粉体计量控制主要应注意以下两点:
1、 要保证喷粉的均匀性,关键是掌握好钻头的提升速度。因水泥喷入为人工控制,必须避免出现为满足每米喷粉量的要求,施工人员根据记录器显示凑数字,而人为导致的喷粉不均匀现象。对于直径一定的粉喷桩来说,粉体发送器单位时间内水泥的喷出量Q与搅拌轴提升速度可由以下公式来确定:
Q=πD2/4*R*S*V 其中:D:钻头直径(m),,R:软土的容量(t/m3 ),,S:水泥掺入比;V:钻头提升速度(m/min)
2 、从开始喷灰到钻头处出灰有一定时间,钻机钻至桩底后,必须预喷停留一段时间,方可提钻。停留时间由管道长度等确定。喷灰时,水泥在管道内的输送速度大约为1m/s,如管道长40米,钻至桩底后即喷粉提钻,则桩底实际少灰长度接近了1米,反而搅动破坏了桩底原状软土,使沉降量加大。
五、施工注意事项
1、钻机下钻深度、喷粉高程及停灰面,确保粉喷桩长度。
2、严禁没有粉体计量装置的喷粉机投入使用。
3、定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度,对使用的钻头定期复核检查,其直径磨耗量不得大于2cm。
4、当钻头提升至地面以下0.5m时,喷粉机应停止喷粉。
5、当喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉,在第二次喷粉接桩时,喷粉重叠长度不得小于1m。
6、粉喷桩施工时,泵送水泥必须持续,固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录,其用量误差不得大于±1%。
7、为保证搅拌机的垂直度,应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度,每工作班检查不少于2次,使垂直度偏差不超过1%.
8、搅拌机喷粉提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求,搅拌机每次下沉或提升的时间应有专人记录,深度应达到设计要求,时间误差不得大于5秒,施工前应丈量钻杆长度,并标上明显标志,以便掌握钻入深度,复搅深度.施工中出现问题应及时解决、做好记录.
9、储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg,如储量不足时,不得对下一根桩开钻施工.
10、粉喷桩必须根据试验确定的技术参数进行施工,操作人员应如实记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度、钻入深度及每根桩的钻进时间等,监理人员应随时检查记录情况.
六 粉喷桩检测及监测情况
粉喷桩施工完成后,共完成10万余米桩,包括2号、3号、4号箱涵及路面,经钻孔抽芯法及复合地基承载力检测(其中抽芯率为0.5‰),粉喷桩全部合格,复合地基承载力满足设计及规范要求。部分路段通车两、三个月后,沉降观测最大沉降量仅为18mm,满足设计及规范要求。经工程实践证明,采用粉喷桩方法加固软土地基有效地减少地基的总沉降量,与排水固结法相比总沉降量能减少25%-49%,这对控制道路的工后沉降和解决桥头“跳车”具有明显的效果,具体表现在地基加固深度内沉降量的大幅度减少。
七 结语
1、粉喷桩属地下隐蔽工程,施工质量受机具、施工工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响,因而其质量控制要贯穿于施工的全过程,并坚持全方位的施工监理。
2、采用粉喷桩方法加固软土地基能有效地减少地基的总沉降量,对控制道路的工后沉降和解决桥头“跳车”具有明显的效果。
3、粉喷桩加固软土地基能快速填筑施工,与堆载预压法相比,有效地缩短了工期,并减少了大量的土砂方运输。