市政工程软土地基处理

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  [摘 要]软土地基力学性质较差,无法承载较大的外力作用,在市政工程建设中较为常见,会引发沉降量问题和涌土问题,对于工程进展及质量都有着较大的影响。真空联合堆载预压法是一种常用的软土地基处理技术,通过在软土地基中设置竖向排水通道设置,在地面上铺设水平排水层并覆盖土工密封膜,应用真空装置抽气即可在膜内外产生气压差,使软土地基固结。在技术应用过程中,施工单位应根据工程基本信息合理设计施工方案,合理控制技术实施成本,加强技术管理,确保技术应用效果。真空联合堆载预压法会对周围环境造成一定的影响,包括周边的建筑物和高压电线杠,在施工时应该加大对于技术实施影响的监管力度,确保施工安全。
  [关键词]市政工程;软土地基处理;真空联合堆载预压法
  中图分类号:TU884 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)42-0374-02
  软土地基是指由淤泥或具有相似性质土壤组成的土层结构,在沿海城市,土壤由于长期处于缺氧水饱和的状态,会形成软土,并不断沉积,分布于滨海地区、入海口或者是与水流相接的区域。在市政工程施工建设的过程中,常常会遇到软土地基,由于软土的土层力学性质较差,难以正常施工,常出现沉降量问题和涌土问题,影响到施工进程的稳步推进,而且处理不好将引起工程质量问题。对软土地基的基本特性进行深入的研究,找到合适的解决方法,创建有效的软土地基施工技术,比如说真空联合堆载预压法,解决软土带来的地基不稳问题,是保障市政工程建设工作顺利开展的基础策略。
  1.真空联合堆载预压设计
  1.1 工程概况
  工程建设区域内水系发达,区域内江河、池塘密布,沿线分布地层由种填土层、冲积层、残积层及海陆交互相沉积层等组成,淤泥及淤泥质土难以处理。此次软土地基处理工程的施工内容包括排水预压、堆载预压及预压土卸载,以砂井或塑料排水板作为竖向排水通道,以砂砾垫层作为水平排水层,采用真空联合堆载预压法进行治理。
  1.2 真空联合堆载预压系统组成
  真空联合堆载预压法是一种常用的软土地基处理技术,其技术系统由以下三个部分组成:①排水系统。由竖向排水通道和横向排水通道组成,组成物质多为含泥量小于5%的砂砾垫层,其厚度一般控制在40至70cm为宜,垫层表面铺设平整,同时必须保证其密封性能;②真空系统。由密封膜及地基中的滤水管和真空泵组成,其中土工密封膜铺设在软土地基上,滤水管呈网状分布于砂垫层中,与真空泵相连接,真空泵可以实现连续性的抽水、抽气,形成60至80KPa的负压,并在滤水管的作用下迅速扩散分布在软土地基中,使得地基中的水、气迅速输送出去;③加压系统。分阶段填土堆载,能够有效保障处理后的软土地基的稳定性,同时,为了进一步降低处理后地基沉降量,可以采用超载预压的方式,让填土高度超过正常地基高度,在地基沉降量达标后再行卸荷。
  1.3 设计原理
  真空联合堆载预压法的作用原理,是由真空泵抽气、抽水形成负压,由滤水管将负压均匀扩散到地基中,在密封膜构建的密封体系中,产生膜内外气压差,使得地基在水、气排出过程中逐步固结。采用这一地基处理方式,堆载过程产生的侧向挤出变形会与真空荷载作用产生的侧向收缩变形抵消,使得软土地基在真空荷载的作用下逐渐固结,强度不断增加,既能够保持较快的堆载速度,同时又能够有效保证地基的稳定状态。在制定施工方案时,首先需要明确施工后地基的沉降量及其允许范围,采用e-p曲线分层总和法,根据相关固结理论计算真空泵预压,合理设计施工方案。
  2.真空联合堆载预压施工方案
  2.1 排水预压
  排水预压是真空联合堆载预压施工的第一步,其具体施工流程为:①清理场地。对施工场地进行清理、修正,设置排水沟,回填地基中的坑洞,将种植土、草皮以及淤泥等用合格的土壤替換,从建设地中心线向两侧修整为1%至2%的横坡;②袋装砂井施工准备工作。填筑砂砾垫层,准备好袋装砂井,开始施工。③打入套管。施工时需要应用导管式振动打桩机及灌沙袋架、成空套管等配套设施,完成测量放线工作后,设定好井位桩的位置,并在该位置挖一个深度为10至15cm的坑,稳组管尖,将导向架固定好,将套管放下后将桩帽带上,初始桩锤高度为1.5m,在打入土层2m后再将桩锤高度提升至3.0m,钻孔深度达标后,将桩锤往上提10cm,以消除孔洞内负压;④埋入砂袋。使用编织袋将底部扎紧,打入套管中,上端固定在灌砂漏斗口上,往袋中填充砂砾直至与袋口齐平。与此同时,向管内加压,将套管上提,装砂完毕后将机械设备移开;⑤压实。对填筑砂砾垫层的湿密度、孔隙比等物理力学指标进行检测,根据软土地基土层性质,判断各项参数是否达标,达标后再进行压实。
  2.2 堆载预压
  在堆载预压前,同样需要做好施工准备工作,清除建设所在地地面上的积水、杂物等,同时将草皮、树根、淤泥土等全部挖出,替换为砂砾及中粗砾组成的土壤。
  准备工作完成后,严格按照设计进行放线测量工作,布设好边线、中心线及高程控制桩,开展堆载预压工作,具体工作流程为:①铺设砂砾垫层。严格控制砂砾垫层的厚度及宽度,一般情况下,最佳厚度为50cm,而宽度则需根据地基宽度来定,确保碾压过程中地基边缘压实充足;②填筑预压土。检测土壤含水量是否达标,根据铺设的宽度和厚度,严格控制卸土量,采用分层纵向水平填筑的方式,虚铺厚度通常不可超过30cm,将土壤铺筑在地基外侧35cm处,用推土机初步推平,再用平地机进一步整平,确保填筑层厚度均匀,表面平整。摊铺过程中,铁锹挖洞检测松铺土层厚度,在沉降观测桩周围1m出采用人工的方式填筑整平;③碾压。填筑预压土并检测相关指标后,使用振动压路机进行碾压,碾压机械数量及路线设计应以软土地基工程实情为依据,避免漏压;④压实检测。一般情况下,填层需经过三次碾压,碾压后在使用平板载荷仪、EVd及湿度仪等对地基系数江西检测,并采用灌水法进行做平行对比试验,保证测试数据的准确性,确保检测结果的真实性,在堆载预压时间及沉降量达标后,由施工单位联合设计部门等制定处理方案,确定预压土卸载时间。   2.3 预压土卸载
  通常情况下,预压时间达到3个月,即可进行地基沉降与分析,并且采用回归分析法预测卸载时间,或者说根据检测结果进一步调整处理方案,对预压高度进行调整,当然这一决策需要在建设单位、施工单位、设计部门及监理部门的联合探讨下通过方可实施。在预压达6个月后,若观测数据达到设计要求后,就可以开展分层i写在工作,并且在施工完成后进行基床表层施工。
  3.真空联合堆载预压法的影响
  整体上来说,真空联合堆载预压法是一种可操作性强且效果明显的软土地基处理方式,地基经处理后通常沉降观测数据都可达到设计要求,真空预压效果较为理想。
  3.1 对高压电线杆的影响
  在软土地基工程周边,分布有一定量的高压电线杠,真空联合堆载预压法会对电线杆的倾角产生影响。电力部门明文规定,高压电线杠的倾角不可超过1.5%,在进行软土地基处理是,若电线杆倾角超过1.5%,应加强观测管理,启动应急预案,调整施工方案;对于倾角不超过0.5%其无增大趋势的电线杆,可以持续进行施工。此次工程中,少部分高压电线杠的倾角超出规定要求,但是施工并未受阻,可见真空联合堆载预压法对于高线电线杆等高耸结构物的影响还是较小的。
  3.2 对周边环境的影响
  在应用真空联合堆载预压法进行市政工程软土地基处理是,会对工程所在地周围的地质造成一定的影响,导致周围农田局部下沉,靠近工程所在地的结构物出现轻微裂缝,外墙剥离。这些现象都是在真空联合堆载预压施工时必须重视的要点,通过施工方案的进一步优化,降低这些负面影响的发生风险,在发生上述现象时对损伤进行鉴定并予以赔偿。
  3.3 对工程造价的影响
  真空联合堆载预压法是一种经济高效的地基处理方式,每平米地基处理单价介于堆载预压法及复合地基处理法之间,但是施工工期短于堆载预压法,在考虑到综合成本的基础上,真空联合堆载预压法的经济效益最大。目前,真空联合堆载预压法在我国市政工程尤其是高速公路建设项目中得到了广泛的应用,其经济效益和社会效益已经得到了各个施工单位的认可。
  4.结语
  随着社会的不断发展,我国的综合国力不断提升,人们的生活水平也在不断提高,为了满足人们的生活需求,在城市建设的过程中,需要建设大量的公共基础设施。市政工程是政府基于行政部门的责任与义务在管辖范围内建设的一项工程,包括建筑物与公共设施等,这些工程关乎到一个城市的发展,影响着居民的日常生活,因此其工程建设的质量要求和形象要求都比较高。软土地基是市政工程施工建设过程中常常遇到的一种地质问题,会给施工带来极大的不便,而且会影响到过工程的质量,合理应用真空联合堆载预压法,对软土地基进行处理,对于提高市政工程建設水平具有积极意义。
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