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[摘 要]本文主要是对湿陷性黄土地基的几种主要处理方法进行介绍和分析,并结合实际项目施工过程中的一些经验对现场收集的数据进行分析与研究,并对其研究结果进行总结,以供参与。
[关键词]湿陷;黄土;地基;处理;探讨
中图分类号:TU433 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)27-0196-02
路面的平整度在很大程度上会受到路基工程的施工质量的影响,从而对公路行车舒适度与安全性也构成极大的影响。在对高速公路路基的稳定性与变形度沉降监测中,特别是对一些沉降异常的路段要进行全面的监测与分析,这样才能在路堤填筑施工阶段进行指导,以保证能对项目路基科学合理的进行填筑。若某路段的路基大部分为轻微湿陷性黄土路基,这种土质对工程有很大的危险性,在浸水后会产生突然沉陷或不均匀的沉陷的情况,需要我们进行及时的处理。灰土挤密桩、冲击碾压和强夯是对湿陷性黄土路基最主要的处理方法。本文就实际施工过程中收集到的各种数据与施工工艺与施工方法进行介绍和分析,便以同类工程进行合理的参考与使用。
1.湿陷性黄土概述
1.1 湿陷性黄土的概念
湿陷性土质是指在上覆土层在自重应力作用下,或自重应力和附加应力的同时作用下,经过浸水后,使土质结构被破坏,因而发生显著变形的土质,这种土质属于特殊土质,广泛的分布在我国的西北、东北、华中和华东部分地区。现就G213线永东路改建工程为例进行分析研究。
1.2 湿陷性黄土对地基的危害
由于湿陷性黄土容易引起地基的突然沉陷与不规则沉陷,对工程的质量有极大的威胁,所以在施工时应当采取适当的方法对地基进行处理,以避免或减弱地基因湿陷而造成的危害。
1.3 湿陷性黄土工程特点
湿陷性黄土是一种较为特殊的土质,具有土质结构疏松、孔隙较为发达,且质地比较均匀。在没有受水浸蚀的情况下,强度比较高,且压缩性相对较小;受水浸湿后,在一定的压力下,土质结构遭到破坏,产生很大的附加下沉使强度迅速减弱。因此,在湿陷性黄土上进行施工时,必须充分的考虑到建筑物地基受水浸后可能产生的沉陷及在使用期间对不均匀沉降程度的限制规定,对地基采取相应的处理措施,以防止地基因湿陷引起的对建筑的不必要陨伤。
1.4 湿陷性黄土的物质成分
我国的湿陷性黄土主要由粉土颗粒组成,大约占总成份的50%--70%左右,其粉土颗粒主要是0.01—0.05ram的粗粉土颗粒,大约占总重的41%,而小于0.005ram的粘土颗粒则比较少,大约占总重的14%,而大于0.1mm的细砂颗粒大约占总重的5%以下,基本上没有大于0.25mm的砂颗粒。我国的湿陷性黄土由西北往东南颗粒组成逐渐变细,粗颗粒主要包含石英与长石,粘土颗粒主要有中等亲水性的伊利石。另外,水溶盐分布在湿陷性黄土颗粒表面,呈半固态或固态状。
2 强夯施工
2.1 强夯加固机理s
将一定重量的重锤以一定的落距给地基以冲击和振动,在地基的土体上瞬间施加巨大的冲击力,对土体的结构进行破坏或使排水固密、压密、触变恢复等一系列的物理变化,在一定范围内使地基的孔隙挤密、强度提高,从而加大地基的承载能力及压实度,消除湿陷性带来的副作用。
2.2 强夯施工注意事项
2.2.1 夯击能大小必须根据设计要求设定。
根据湿陷性黄土的土质结构及可能造成的沉降度,确定重锤的重量及落距的高度,合理的进行强夯加固。
2.2.2 对单点夯击次数的规定:
(1)对最后两击的平均夯沉量不应大于50mm; (2)对夯坑周围地面要进行控制,使其在施工中不发生过大隆起;(3)夯坑不宜过深以免发生提锤困难。
2.3.1 夯前试验检测。
(1)夯前应对施工场地的平整度进行检测;(2)对夯锤的重量和锤底的面积进行检测;(3)对施工场地的土做击实试验,对试验区黄土的最佳含水量和最大干密度进行确认;(4)在施工场地设置人工探井,深度为 8m,每个探井在 0.5m~8.0m 段每隔0.5m分别取一原状土样,进行室内常规土工试验和湿陷性试验,取得试验区黄土的各项数据指标;e.在施工场地设置三个位置,进行连续动力触探(标准贯入)试验,试验深度为8m。
2.3.2 在夯击中的试验检测。
(1)夯锤的落距不得低于规定值 16m,落点的误差不得超过25cm;(2)对单位时间内夯击处理面积和夯击的遍数的间歇时间进行控制;(3)最后两击的平均夯沉量不超过 50mm,低能级满夯搭接不得低于1/4 夯锤直径。
2.3.3 对夯后的试验检测。
在强夯后,对夯后的施工场地进行含水量与最大干密度的检测,同时还要对土工与湿陷性进行实验,将检测数据结果与夯前试验检测数据进行对比,以确保处理结果能够满足验标及设计要求。
2.4 在强夯实际施工中常见问题的解决办法
2.4.1 处理的深度不能满足设计要求。
土的含水量偏大或偏小是处理深度不能满足设计要求的主要原因。若含水量偏大则应对表土进行翻晒以达到对含水量的要求;若含水量偏小时则可对施工段进行洒水浸湿,然后后再进行强夯。
2.4.2 对强夯表层的土处理的效果差。
处理效果差的土层大多在表层下1.0m深度左右。在强夯过程中土体容易发生向下的压缩,进而引起侧向挤出,侧向挤出大大降低了夯击效率,并同时降低该处土的密实度。要解决这个问题就必须增加满夯能量。
3 冲击碾压施工
3.1 冲击碾压加固原理
冲击碾压法是采用三边或五边形“梅花轮子”,将其冲击量集中对其地基进行压实处理的一种方法。冲击压实机在重型工业拖车的牵引下以≥12km/h的速度向前碾压,当其一角立于地面,向前碾压时,另一侧轮短半径发重力加速度落至地面,产生巨大的冲击波,导致土的孔隙比发生变化,使土体密实均匀,从而使土的渗透性大大降低。 3.2 对冲击碾压的试验检测
3.2.1 冲击碾压前检测。
(1)对施工现场场地平整情况进行检测;(2)取施工场地的土做击实试验,取得试验区黄土的最佳含水量和最大干密度;(3)在冲击碾压区选三个横断面,分别于线路中线、距离左右边线1m三处设置人工探井,每个探井分别在0.6m、1.1m 处取一原状土样,进行湿陷性试验和室内常规土工试验,取得试验区土的各项试验数据;(4)清表后,在冲击碾压试验区,进行k30 试验和静力触探。
3.2.2 在冲击碾压过程中进行检测。
(1)每遍冲击碾压都要对其速度进行检测;(2)冲击碾压时,按要求对其沉降进行观测并对表层土含水率、压实度进行检测。
3.2.3 冲击碾压后检测。
冲击碾压后,对碾压后的施工场地进行含水量与最大干密度的检测,同时还要对室内常规土工与湿陷性进行实验以及碾压后的静力触探与K30实验,并将检测数据结果与夯前试验检测数据进行对比,以确保处理结果能够满足验标及设计要求。
3.3 在冲击碾压施工中的常见问题与解决方法
3.3.1 地表平整度不够。
地表平整度不够,使冲击压路机的施工速度不得不减慢,这样就使处理的效果受到很大的影响。可采用刮平机对施工路段进行反复的平整办法来解决,以使其达到处理效果。
3.3.2 表层出现“橡皮土”。
地基土中含水量过大会产生“橡皮土”现象。这种情况下一般采用局部翻开晾晒,以使其达到最佳含水量后再开始重新施工。
4 灰土挤密桩的施工
4.1 灰土挤密桩加固原理
灰土挤密桩是使用锤击打入或利用振动沉管,使其在土中形成桩孔,然后在桩孔中分层填入符合比例要求的灰土。在成孔和夯实填料时,将原来处于桩孔周围的土全部挤入孔桩外围土体,经过这一挤密过程,使土层发生变化,使土层的湿陷性质发生改变并提高其承载力。其主要工作原理分三部分:
4.1.1 利用机械打桩成孔对土层实现横向加密,以改善土体物理力学的性能。
4.1.2 桩间挤密土与灰土桩挤密在一起,形成复合地基。
4.1.3 利用石灰的胶凝加固和脱水加固的特点,加强地基土的固结、提高地基强度。
4.2 对灰土挤密桩的试验检测
4.2.1 在灰土挤密桩施工前进行的检测。
(1)取施工地段的土做击实试验,取得试验区黄土的最大干密度和最佳含水量;(2)在灰土挤密桩施工地段选取五个断面,分别在线路中线位置设置人工探井,深度为15m,每个探井在 1m~15m段,每隔1m取一原状土样,进行湿陷性试验和室内常规土工试验,取得施工地段黄土的各项试验数据;(3) 在灰土挤密桩施工地段,设置五个位置,对静力触探进行试验。
4.2.2 在灰土挤密桩施工过程中进行检测。
(1)在施工过程中要对石灰土的拌和质量进行检查,以使其满足设计要求;(2)在施工过程中要对冲击成孔后的孔径、孔深及垂直度进行检测;(3)施工过程中对夯击回填灰土层顶高、夯锤落距及夯沉量进行检测。
4.2.3 对灰土挤密桩施工后的检测
(1)在施工后进行湿陷性试验和室内常规土工试验,取得施工地段黄土的各项试验数据;在灰土挤密桩施工地段的五个位置,进行静力触探试验。将取得的数据与处理前的数据进行对比,以确保处理效果达到设计要求。(2) 在施工结束一周后,对灰土挤密桩进行平板荷载试验,以确定复合地基的是否符合承载能力
4.3 在灰土挤密桩段施工中的常见问题与解决方法
4.3.1 挤密成孔相对比较困难,场地容易出现大面积的缩孔、回淤及场地隆起等现象。这种现象形成的主要原因:没有进行仔细的分析研究,场地岩土工程报告提供的地基土的地层结构与物理力学指标,施工场地土的饱和度和含水量等指标数值过高或施工场地中存在软弱层。这种情况的发生说明没有选择科学合理的方案进行处理。
4.3.2灰土挤密桩复合地基或土的承载力较低。这种情况的形成原因主要有:桩心距选取不合理,桩体回填料夯实质量低。天然地基承载力本身过低,地基土含水量超标,挤密的效果差,挤密后桩周土形成的超孔隙水压力消散困难,导致承载力不但没有提高反而出现下降。
湿陷性黄土在我国分布相当广泛,大量的道路施工项目中都包含有湿陷黄土地面的存在,对湿陷性黄土的科学处理已不得不引起施工企业的重视。在对湿陷性黄土处理方案的确定中需要考虑诸多的因素,包括经济、技术、工期、造价、建筑物对承载力的及变形的要求,并结合施工地段土层的特点,进行实验验证,选择最佳方案进行处理。在对湿陷性黄土路基处理方案的优化选择中,要进行多目标的综合分析,进行定量、定性的分析研究。根据定量目标的评价标准,选择其定量的大小;在对湿陷性黄土路基处理方案进行优选时,不仅要注意到定量的计算方式,同时也要听取专家的实践经验与理论分析;还要同时考虑到不确定因素及其他可能因素的影响,使方案更能结合实际。
简单的量化得到的结果必然不能详细的考虑到各方面的影响因素,使得到的评价与实际有出入,必然会造成方案的不合理因素存在。因此,我们须建立一种严格的科学纵使评价数学模型,用以适应工程建设中的实际要求。
参考文献
[1] 周焕云,黄晓明.软土地基沉降预测方法综述[j].交通运输工程学报,2012(4).
[2] 徐军海.公路软土地基沉降反演与预测研究[j].南京:河海大学,20011(09).
[3] 张玉梅.软土路基处理方法的分析[j].山西建筑,20013(06).
[关键词]湿陷;黄土;地基;处理;探讨
中图分类号:TU433 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)27-0196-02
路面的平整度在很大程度上会受到路基工程的施工质量的影响,从而对公路行车舒适度与安全性也构成极大的影响。在对高速公路路基的稳定性与变形度沉降监测中,特别是对一些沉降异常的路段要进行全面的监测与分析,这样才能在路堤填筑施工阶段进行指导,以保证能对项目路基科学合理的进行填筑。若某路段的路基大部分为轻微湿陷性黄土路基,这种土质对工程有很大的危险性,在浸水后会产生突然沉陷或不均匀的沉陷的情况,需要我们进行及时的处理。灰土挤密桩、冲击碾压和强夯是对湿陷性黄土路基最主要的处理方法。本文就实际施工过程中收集到的各种数据与施工工艺与施工方法进行介绍和分析,便以同类工程进行合理的参考与使用。
1.湿陷性黄土概述
1.1 湿陷性黄土的概念
湿陷性土质是指在上覆土层在自重应力作用下,或自重应力和附加应力的同时作用下,经过浸水后,使土质结构被破坏,因而发生显著变形的土质,这种土质属于特殊土质,广泛的分布在我国的西北、东北、华中和华东部分地区。现就G213线永东路改建工程为例进行分析研究。
1.2 湿陷性黄土对地基的危害
由于湿陷性黄土容易引起地基的突然沉陷与不规则沉陷,对工程的质量有极大的威胁,所以在施工时应当采取适当的方法对地基进行处理,以避免或减弱地基因湿陷而造成的危害。
1.3 湿陷性黄土工程特点
湿陷性黄土是一种较为特殊的土质,具有土质结构疏松、孔隙较为发达,且质地比较均匀。在没有受水浸蚀的情况下,强度比较高,且压缩性相对较小;受水浸湿后,在一定的压力下,土质结构遭到破坏,产生很大的附加下沉使强度迅速减弱。因此,在湿陷性黄土上进行施工时,必须充分的考虑到建筑物地基受水浸后可能产生的沉陷及在使用期间对不均匀沉降程度的限制规定,对地基采取相应的处理措施,以防止地基因湿陷引起的对建筑的不必要陨伤。
1.4 湿陷性黄土的物质成分
我国的湿陷性黄土主要由粉土颗粒组成,大约占总成份的50%--70%左右,其粉土颗粒主要是0.01—0.05ram的粗粉土颗粒,大约占总重的41%,而小于0.005ram的粘土颗粒则比较少,大约占总重的14%,而大于0.1mm的细砂颗粒大约占总重的5%以下,基本上没有大于0.25mm的砂颗粒。我国的湿陷性黄土由西北往东南颗粒组成逐渐变细,粗颗粒主要包含石英与长石,粘土颗粒主要有中等亲水性的伊利石。另外,水溶盐分布在湿陷性黄土颗粒表面,呈半固态或固态状。
2 强夯施工
2.1 强夯加固机理s
将一定重量的重锤以一定的落距给地基以冲击和振动,在地基的土体上瞬间施加巨大的冲击力,对土体的结构进行破坏或使排水固密、压密、触变恢复等一系列的物理变化,在一定范围内使地基的孔隙挤密、强度提高,从而加大地基的承载能力及压实度,消除湿陷性带来的副作用。
2.2 强夯施工注意事项
2.2.1 夯击能大小必须根据设计要求设定。
根据湿陷性黄土的土质结构及可能造成的沉降度,确定重锤的重量及落距的高度,合理的进行强夯加固。
2.2.2 对单点夯击次数的规定:
(1)对最后两击的平均夯沉量不应大于50mm; (2)对夯坑周围地面要进行控制,使其在施工中不发生过大隆起;(3)夯坑不宜过深以免发生提锤困难。
2.3.1 夯前试验检测。
(1)夯前应对施工场地的平整度进行检测;(2)对夯锤的重量和锤底的面积进行检测;(3)对施工场地的土做击实试验,对试验区黄土的最佳含水量和最大干密度进行确认;(4)在施工场地设置人工探井,深度为 8m,每个探井在 0.5m~8.0m 段每隔0.5m分别取一原状土样,进行室内常规土工试验和湿陷性试验,取得试验区黄土的各项数据指标;e.在施工场地设置三个位置,进行连续动力触探(标准贯入)试验,试验深度为8m。
2.3.2 在夯击中的试验检测。
(1)夯锤的落距不得低于规定值 16m,落点的误差不得超过25cm;(2)对单位时间内夯击处理面积和夯击的遍数的间歇时间进行控制;(3)最后两击的平均夯沉量不超过 50mm,低能级满夯搭接不得低于1/4 夯锤直径。
2.3.3 对夯后的试验检测。
在强夯后,对夯后的施工场地进行含水量与最大干密度的检测,同时还要对土工与湿陷性进行实验,将检测数据结果与夯前试验检测数据进行对比,以确保处理结果能够满足验标及设计要求。
2.4 在强夯实际施工中常见问题的解决办法
2.4.1 处理的深度不能满足设计要求。
土的含水量偏大或偏小是处理深度不能满足设计要求的主要原因。若含水量偏大则应对表土进行翻晒以达到对含水量的要求;若含水量偏小时则可对施工段进行洒水浸湿,然后后再进行强夯。
2.4.2 对强夯表层的土处理的效果差。
处理效果差的土层大多在表层下1.0m深度左右。在强夯过程中土体容易发生向下的压缩,进而引起侧向挤出,侧向挤出大大降低了夯击效率,并同时降低该处土的密实度。要解决这个问题就必须增加满夯能量。
3 冲击碾压施工
3.1 冲击碾压加固原理
冲击碾压法是采用三边或五边形“梅花轮子”,将其冲击量集中对其地基进行压实处理的一种方法。冲击压实机在重型工业拖车的牵引下以≥12km/h的速度向前碾压,当其一角立于地面,向前碾压时,另一侧轮短半径发重力加速度落至地面,产生巨大的冲击波,导致土的孔隙比发生变化,使土体密实均匀,从而使土的渗透性大大降低。 3.2 对冲击碾压的试验检测
3.2.1 冲击碾压前检测。
(1)对施工现场场地平整情况进行检测;(2)取施工场地的土做击实试验,取得试验区黄土的最佳含水量和最大干密度;(3)在冲击碾压区选三个横断面,分别于线路中线、距离左右边线1m三处设置人工探井,每个探井分别在0.6m、1.1m 处取一原状土样,进行湿陷性试验和室内常规土工试验,取得试验区土的各项试验数据;(4)清表后,在冲击碾压试验区,进行k30 试验和静力触探。
3.2.2 在冲击碾压过程中进行检测。
(1)每遍冲击碾压都要对其速度进行检测;(2)冲击碾压时,按要求对其沉降进行观测并对表层土含水率、压实度进行检测。
3.2.3 冲击碾压后检测。
冲击碾压后,对碾压后的施工场地进行含水量与最大干密度的检测,同时还要对室内常规土工与湿陷性进行实验以及碾压后的静力触探与K30实验,并将检测数据结果与夯前试验检测数据进行对比,以确保处理结果能够满足验标及设计要求。
3.3 在冲击碾压施工中的常见问题与解决方法
3.3.1 地表平整度不够。
地表平整度不够,使冲击压路机的施工速度不得不减慢,这样就使处理的效果受到很大的影响。可采用刮平机对施工路段进行反复的平整办法来解决,以使其达到处理效果。
3.3.2 表层出现“橡皮土”。
地基土中含水量过大会产生“橡皮土”现象。这种情况下一般采用局部翻开晾晒,以使其达到最佳含水量后再开始重新施工。
4 灰土挤密桩的施工
4.1 灰土挤密桩加固原理
灰土挤密桩是使用锤击打入或利用振动沉管,使其在土中形成桩孔,然后在桩孔中分层填入符合比例要求的灰土。在成孔和夯实填料时,将原来处于桩孔周围的土全部挤入孔桩外围土体,经过这一挤密过程,使土层发生变化,使土层的湿陷性质发生改变并提高其承载力。其主要工作原理分三部分:
4.1.1 利用机械打桩成孔对土层实现横向加密,以改善土体物理力学的性能。
4.1.2 桩间挤密土与灰土桩挤密在一起,形成复合地基。
4.1.3 利用石灰的胶凝加固和脱水加固的特点,加强地基土的固结、提高地基强度。
4.2 对灰土挤密桩的试验检测
4.2.1 在灰土挤密桩施工前进行的检测。
(1)取施工地段的土做击实试验,取得试验区黄土的最大干密度和最佳含水量;(2)在灰土挤密桩施工地段选取五个断面,分别在线路中线位置设置人工探井,深度为15m,每个探井在 1m~15m段,每隔1m取一原状土样,进行湿陷性试验和室内常规土工试验,取得施工地段黄土的各项试验数据;(3) 在灰土挤密桩施工地段,设置五个位置,对静力触探进行试验。
4.2.2 在灰土挤密桩施工过程中进行检测。
(1)在施工过程中要对石灰土的拌和质量进行检查,以使其满足设计要求;(2)在施工过程中要对冲击成孔后的孔径、孔深及垂直度进行检测;(3)施工过程中对夯击回填灰土层顶高、夯锤落距及夯沉量进行检测。
4.2.3 对灰土挤密桩施工后的检测
(1)在施工后进行湿陷性试验和室内常规土工试验,取得施工地段黄土的各项试验数据;在灰土挤密桩施工地段的五个位置,进行静力触探试验。将取得的数据与处理前的数据进行对比,以确保处理效果达到设计要求。(2) 在施工结束一周后,对灰土挤密桩进行平板荷载试验,以确定复合地基的是否符合承载能力
4.3 在灰土挤密桩段施工中的常见问题与解决方法
4.3.1 挤密成孔相对比较困难,场地容易出现大面积的缩孔、回淤及场地隆起等现象。这种现象形成的主要原因:没有进行仔细的分析研究,场地岩土工程报告提供的地基土的地层结构与物理力学指标,施工场地土的饱和度和含水量等指标数值过高或施工场地中存在软弱层。这种情况的发生说明没有选择科学合理的方案进行处理。
4.3.2灰土挤密桩复合地基或土的承载力较低。这种情况的形成原因主要有:桩心距选取不合理,桩体回填料夯实质量低。天然地基承载力本身过低,地基土含水量超标,挤密的效果差,挤密后桩周土形成的超孔隙水压力消散困难,导致承载力不但没有提高反而出现下降。
湿陷性黄土在我国分布相当广泛,大量的道路施工项目中都包含有湿陷黄土地面的存在,对湿陷性黄土的科学处理已不得不引起施工企业的重视。在对湿陷性黄土处理方案的确定中需要考虑诸多的因素,包括经济、技术、工期、造价、建筑物对承载力的及变形的要求,并结合施工地段土层的特点,进行实验验证,选择最佳方案进行处理。在对湿陷性黄土路基处理方案的优化选择中,要进行多目标的综合分析,进行定量、定性的分析研究。根据定量目标的评价标准,选择其定量的大小;在对湿陷性黄土路基处理方案进行优选时,不仅要注意到定量的计算方式,同时也要听取专家的实践经验与理论分析;还要同时考虑到不确定因素及其他可能因素的影响,使方案更能结合实际。
简单的量化得到的结果必然不能详细的考虑到各方面的影响因素,使得到的评价与实际有出入,必然会造成方案的不合理因素存在。因此,我们须建立一种严格的科学纵使评价数学模型,用以适应工程建设中的实际要求。
参考文献
[1] 周焕云,黄晓明.软土地基沉降预测方法综述[j].交通运输工程学报,2012(4).
[2] 徐军海.公路软土地基沉降反演与预测研究[j].南京:河海大学,20011(09).
[3] 张玉梅.软土路基处理方法的分析[j].山西建筑,20013(06).