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摘要:在工程建设时,由于地基中原有的应力会发生变化,那么在荷载的作用下地基土就会发生变形,而软土地基更是公路建设中一个比较常见的问题。它不仅会影响路面的承载能力,同时还会严重影响到公路的运营功能。所以在公路施工时,做好软土地基处理十分必要。本文根据实例就软土地基路基的施工方法进行探讨,以供参考。
关键词:软土路基;处理方法;施工技术
中图分类号:U213文献标识码: A
引言
随着我国公路的迅猛发展,在公路工程中各种软土地基处理技术被广泛运用。特别是在公路的软土地基路段加固、桥头和通道等结构物衔接段的地基处理工程中,已经广泛运用水泥搅拌桩软基处理技术。水泥搅拌桩处理软基的作用机制是,利用特制机械设备把水泥浆打入地下,通过强制搅拌混合地基土从而发生一系列物理、化学反应,形成具有整体性、一定强度的以及水稳定性的固态柱体,将软土地基的承载力大大提高。
一、软土地基的概念和特性
(一)、软土地基的概念
软土即滨海、湖沼、谷地以及河滩沉积的天然含压缩性高、水量高、抗剪强度低、孔隙比大的细粒土,这种软土有着含水量高、压缩性高、孔隙比大、固结系数小、固结时间长、强度低、透水性差、扰动性大、物理力学性质相差较大、土层层状分布复杂的特点,一般情况下,软土地基是由粘土以及粉土等细微颗粒含量多的有机质土、松软土、松散砂和泥炭等构成,稳定性较差,很容易出现沉降。
(二)、软土地基的危害
软土地基具有较大的不可预见性,如果在施工过程中没有做好处理工作,那么待公路建设完成投入使用之后,在车辆压力以及雨水冲刷的作用下,就会出现裂缝、沉降、坍塌等一系列的问题,由于公路具有特殊的性质,车辆在上方是一种行驶的状态,一旦公路出现质量问题,那么很可能出现交通事故,情况严重时就会对人民的生命财产安全造成重大的损失,因此,在软土地基上修建公路,必须要严格的按照相关的规范和标准进行施工。
二、软土地基处理常用方法
目前,随着我国公路水平的不断提高,对于软土地基处理的方法也有很多,以下就介绍几种目前在软土地基处理中比较常见的的方法:
(一)、强夯法
早在上世纪60年代,强夯法就已经在我国开始推广使用,它源于法国,所使用的设备简单、施工效率高,主要分为强夯挤密与置换两种方法。它的主要加固机理在6-40米的高处让重锤进行自由落体夯击土层,在受到强大冲击力时,土层会被压缩,此时夯击点附近出现的裂隙会将土中的水分排出,这样土体就得到了固结,承载力也就提高了。此方法目前已经拥有了非常广泛的使用范围,对于黏性土、湿陷性黄土、杂填土等地基都可以使用该方法,而且它也是目前国内地基处理的主要技术之一,但是它致命硬伤是在施工时会产生巨大的振动以及巨大的噪音,这在密集人口地区和防震要求较高的地方不能使用。
(二)、换土法
换土法就是在软土地基承载力不足时,对该土层进行挖空,将使用可以满足承载力的稳定性材料对其进行填充。这种方法的作用效果非常简单明了。考虑到经济因素的影响,该方法一般会用到软土层厚度不大时。这一方法是目前公路地基处理中使用的最为广泛的一种方法,其在实际施工中的主要步骤为,先将软土层挖掉,然后在层面底部铺设一层碎石,在进行砂或者砂砾填充,这些材料的承载力是比较接近的,作对路基沉降的控制比较平均,该方法不能用于超厚软基层处理。
1、进行工艺试验并选择原材料
在填筑施工前,应该先进行室内试验,以取得包括土料的粘粒含量、水泥掺量、膨胀率以及塑性指数在内的弱(中)膨胀土土料详细的物理参数指标。现场的碾压工艺试验应当按照室内试验所获得的具体参数进行,同时要对碾压与压实机械、碾压遍数以及铺土厚度等参数进行确定。在施工中这些参数还要进一步验证,并按照实际的施工情况及时进行调整。
选择原材料的时候要参考试验所得的土料参数和工程实际。在开采不同取土区的土料时应利用室内试验获得的包括天然土料的抗剪强度、含水量、粘粒含量、自由膨胀率、塑性指数、最大干密度以及最优含水率在内的物理力学指标参数,如果在天然的土料中有姜石及砾石,也要对其含量进行测定。
2、碎土工艺
在拌和场内进行碎土工艺可选择液压碎土机。在膨胀土的土料中但凡内粒径在10cm以上的钙质土块或结核都应该进行剔除,确保在碎好的土料中所有的土块的粒径含量是符合技术要求的。进行上料碎土与拢堆工艺可选择轮式装载机,其临时覆盖的工具则可直接使用塑料布。
3、填筑工艺
在进行填筑前,要对基面进行清理与验收。水泥改性土具体的填筑步骤如下:
首先,采用推土机来进行改性土料的摊铺和平整作业。要在铺土边线的水平距离上进行超填以确保碾压机械具体的工作面以及边角压实度。在铺料时要严格根据碾压试验所得参数对铺料厚度进行控制,并用插钎随时进行检测。在进行水泥改性土摊铺的同时,为保证土体结合质量,还要在坡面上用推土机推出高度跟铺土厚度相同的台阶。
(三)、化学加固法
化学加固法就是利用化学材料对软土地基进行固结的处理方法,目前常见的化学加固法包括石灰搅拌桩法、深层水泥加固法等。
1、深层水泥加固法
对软土地基进行加固使用深层水泥加固法在短时间内可以得到需要的地基强度,该种方式加固后的地基使用具有变形小、无公害的优点,已经得到了广泛在日本、北欧、芬兰等国家应用,在我国国内虽然应用时间较短,但是也取得了良好的经济效益和社会效益。
2、石灰搅拌桩法
石灰搅拌桩加固法是应用在不同的地基中会产生不同的加固效果,依靠石灰和土之间的物理反应形成所需的强度,加固的深度可以达到20m。要通过机械搅拌的方式在加固的过程中,在机械钻进时向地基内喷射压缩空气,在钻进要适度的标高后,要将生石灰输送至地基内,将钻头进行反向旋转,进行充分的土体和石灰搅拌,形成具有整体性、水稳性以及一定强度的石灰桩。由于石灰桩具有膨胀挤密的作用,因此,要遵循小桩径和密布桩的原则,在设计石灰桩时应该按照沉降验算和稳定验算来确定桩间距和加固的深度,在验算完成后再进行施工。
(四)、粉喷桩法
对于软土地基的处理比较常用的就是粉喷桩处理技术。水泥粉喷桩对地基的加固在当下非常流行,这是一种常见的复合地基形态,其主要的操作就是在搅拌机的作用下将地基中的土与水泥粉进行拌和,从而使水、水泥以及土发生固化、水化反应,形成具有水稳定性、整体性和一定强度的复合地基桩,实现了对地基的加固。
(五)、排水固结法
排水固结法包括砂垫层处理法和袋装沙井固结法两种,袋装沙井固结法就是在具有透水性的编织袋中装入符合标准要求的砂,将沙袋再利用辅助设备浸入软土地基之中,这种固结的方法在厚度大于5m的软土层中比较适宜用,地基承载力小于路堤建筑自重的情况下,这种方法有着施工费用低、施工效率高、用料少的特点,也是公路软土地基的施工中常见的方法之一。
三、工程概况
该幢楼房属湿陷类型为非自重湿陷性场地,沉陷等级属I(轻微)级。该小高层住宅楼地上11层,地下室1层,型体呈“Y”型,等代基础长度约30m,宽度约20m,剪力墙结构,抗震设防烈度为7度,安全等级为二级。相对标高±0.000等于绝对标高455.950m。地基基础经比较后选用灰土垫层地基、片筏基础。基底压力P =240kPa,基础埋深=3.85m。场地地下潜水19.8m。
四、施工要点及注意事项
(一)、材料要求
(1)土宜先采用地槽中挖出的原土,但不能含有有机杂质,使用前应先过筛,其粒径不得大于15mm,含水量应符合规定。(2)石灰應用块灰或生石灰粉,使用前应充分熟化过筛,不得含有粒径大于5mm的生石灰块,也不得含有过多的水分。
(二)、操作工艺
检验土料石灰粉的质量并过筛→灰土拌合→槽底清理→分层铺灰土→夯打击实→找平验收。
(三)、灰土换填施工要点
(1)对基槽(坑)应先验槽,消除松土,并打两遍底夯,要求平整干净,如有积水、淤泥应晾干;局部有软弱土层或孔洞,应及时挖除后用灰土分层回填夯实。(2)灰土配合比应符合设计规定,一般用3∶7(石灰∶土,体积比)。多用人工翻拌,不少于三遍,使达到均匀,颜色一致,并适当控制含水量,现场以手搓成团,两指轻捏即散为宜,一般最优含水量为14%~18%(质量比)。如含水分过多或过少时,应稍晾干或洒水湿润,如有球团应打碎,要求随拌随用。(3)铺灰应分段分层夯筑,每层虚铺厚度30cm,夯实机具根据工程大小和现场机具条件或机械夯打或碾压,遍数按设计要求的干密度由试夯(或碾压)确定,一般不少于4遍。
五、结束语
通过本文对地基处理、公路施工中软土地基的处理的必要性、软土地基处理原则以及影响因素进行了详细的分析,从而对公路施工中软土地基的处理方法进行了探讨。随着科技的发展,人们对于公路软土基问题其实早已开始着手研究了,本文也就是对其中比较常见的方法进行了介绍。
参考文献:
[1] 赵国卫.软土地基水泥搅拌桩施工[J].交通世界,2006(08).
[2] 李瑞.路基软土地基处理施工技术[J].山西建筑,2007(13).
关键词:软土路基;处理方法;施工技术
中图分类号:U213文献标识码: A
引言
随着我国公路的迅猛发展,在公路工程中各种软土地基处理技术被广泛运用。特别是在公路的软土地基路段加固、桥头和通道等结构物衔接段的地基处理工程中,已经广泛运用水泥搅拌桩软基处理技术。水泥搅拌桩处理软基的作用机制是,利用特制机械设备把水泥浆打入地下,通过强制搅拌混合地基土从而发生一系列物理、化学反应,形成具有整体性、一定强度的以及水稳定性的固态柱体,将软土地基的承载力大大提高。
一、软土地基的概念和特性
(一)、软土地基的概念
软土即滨海、湖沼、谷地以及河滩沉积的天然含压缩性高、水量高、抗剪强度低、孔隙比大的细粒土,这种软土有着含水量高、压缩性高、孔隙比大、固结系数小、固结时间长、强度低、透水性差、扰动性大、物理力学性质相差较大、土层层状分布复杂的特点,一般情况下,软土地基是由粘土以及粉土等细微颗粒含量多的有机质土、松软土、松散砂和泥炭等构成,稳定性较差,很容易出现沉降。
(二)、软土地基的危害
软土地基具有较大的不可预见性,如果在施工过程中没有做好处理工作,那么待公路建设完成投入使用之后,在车辆压力以及雨水冲刷的作用下,就会出现裂缝、沉降、坍塌等一系列的问题,由于公路具有特殊的性质,车辆在上方是一种行驶的状态,一旦公路出现质量问题,那么很可能出现交通事故,情况严重时就会对人民的生命财产安全造成重大的损失,因此,在软土地基上修建公路,必须要严格的按照相关的规范和标准进行施工。
二、软土地基处理常用方法
目前,随着我国公路水平的不断提高,对于软土地基处理的方法也有很多,以下就介绍几种目前在软土地基处理中比较常见的的方法:
(一)、强夯法
早在上世纪60年代,强夯法就已经在我国开始推广使用,它源于法国,所使用的设备简单、施工效率高,主要分为强夯挤密与置换两种方法。它的主要加固机理在6-40米的高处让重锤进行自由落体夯击土层,在受到强大冲击力时,土层会被压缩,此时夯击点附近出现的裂隙会将土中的水分排出,这样土体就得到了固结,承载力也就提高了。此方法目前已经拥有了非常广泛的使用范围,对于黏性土、湿陷性黄土、杂填土等地基都可以使用该方法,而且它也是目前国内地基处理的主要技术之一,但是它致命硬伤是在施工时会产生巨大的振动以及巨大的噪音,这在密集人口地区和防震要求较高的地方不能使用。
(二)、换土法
换土法就是在软土地基承载力不足时,对该土层进行挖空,将使用可以满足承载力的稳定性材料对其进行填充。这种方法的作用效果非常简单明了。考虑到经济因素的影响,该方法一般会用到软土层厚度不大时。这一方法是目前公路地基处理中使用的最为广泛的一种方法,其在实际施工中的主要步骤为,先将软土层挖掉,然后在层面底部铺设一层碎石,在进行砂或者砂砾填充,这些材料的承载力是比较接近的,作对路基沉降的控制比较平均,该方法不能用于超厚软基层处理。
1、进行工艺试验并选择原材料
在填筑施工前,应该先进行室内试验,以取得包括土料的粘粒含量、水泥掺量、膨胀率以及塑性指数在内的弱(中)膨胀土土料详细的物理参数指标。现场的碾压工艺试验应当按照室内试验所获得的具体参数进行,同时要对碾压与压实机械、碾压遍数以及铺土厚度等参数进行确定。在施工中这些参数还要进一步验证,并按照实际的施工情况及时进行调整。
选择原材料的时候要参考试验所得的土料参数和工程实际。在开采不同取土区的土料时应利用室内试验获得的包括天然土料的抗剪强度、含水量、粘粒含量、自由膨胀率、塑性指数、最大干密度以及最优含水率在内的物理力学指标参数,如果在天然的土料中有姜石及砾石,也要对其含量进行测定。
2、碎土工艺
在拌和场内进行碎土工艺可选择液压碎土机。在膨胀土的土料中但凡内粒径在10cm以上的钙质土块或结核都应该进行剔除,确保在碎好的土料中所有的土块的粒径含量是符合技术要求的。进行上料碎土与拢堆工艺可选择轮式装载机,其临时覆盖的工具则可直接使用塑料布。
3、填筑工艺
在进行填筑前,要对基面进行清理与验收。水泥改性土具体的填筑步骤如下:
首先,采用推土机来进行改性土料的摊铺和平整作业。要在铺土边线的水平距离上进行超填以确保碾压机械具体的工作面以及边角压实度。在铺料时要严格根据碾压试验所得参数对铺料厚度进行控制,并用插钎随时进行检测。在进行水泥改性土摊铺的同时,为保证土体结合质量,还要在坡面上用推土机推出高度跟铺土厚度相同的台阶。
(三)、化学加固法
化学加固法就是利用化学材料对软土地基进行固结的处理方法,目前常见的化学加固法包括石灰搅拌桩法、深层水泥加固法等。
1、深层水泥加固法
对软土地基进行加固使用深层水泥加固法在短时间内可以得到需要的地基强度,该种方式加固后的地基使用具有变形小、无公害的优点,已经得到了广泛在日本、北欧、芬兰等国家应用,在我国国内虽然应用时间较短,但是也取得了良好的经济效益和社会效益。
2、石灰搅拌桩法
石灰搅拌桩加固法是应用在不同的地基中会产生不同的加固效果,依靠石灰和土之间的物理反应形成所需的强度,加固的深度可以达到20m。要通过机械搅拌的方式在加固的过程中,在机械钻进时向地基内喷射压缩空气,在钻进要适度的标高后,要将生石灰输送至地基内,将钻头进行反向旋转,进行充分的土体和石灰搅拌,形成具有整体性、水稳性以及一定强度的石灰桩。由于石灰桩具有膨胀挤密的作用,因此,要遵循小桩径和密布桩的原则,在设计石灰桩时应该按照沉降验算和稳定验算来确定桩间距和加固的深度,在验算完成后再进行施工。
(四)、粉喷桩法
对于软土地基的处理比较常用的就是粉喷桩处理技术。水泥粉喷桩对地基的加固在当下非常流行,这是一种常见的复合地基形态,其主要的操作就是在搅拌机的作用下将地基中的土与水泥粉进行拌和,从而使水、水泥以及土发生固化、水化反应,形成具有水稳定性、整体性和一定强度的复合地基桩,实现了对地基的加固。
(五)、排水固结法
排水固结法包括砂垫层处理法和袋装沙井固结法两种,袋装沙井固结法就是在具有透水性的编织袋中装入符合标准要求的砂,将沙袋再利用辅助设备浸入软土地基之中,这种固结的方法在厚度大于5m的软土层中比较适宜用,地基承载力小于路堤建筑自重的情况下,这种方法有着施工费用低、施工效率高、用料少的特点,也是公路软土地基的施工中常见的方法之一。
三、工程概况
该幢楼房属湿陷类型为非自重湿陷性场地,沉陷等级属I(轻微)级。该小高层住宅楼地上11层,地下室1层,型体呈“Y”型,等代基础长度约30m,宽度约20m,剪力墙结构,抗震设防烈度为7度,安全等级为二级。相对标高±0.000等于绝对标高455.950m。地基基础经比较后选用灰土垫层地基、片筏基础。基底压力P =240kPa,基础埋深=3.85m。场地地下潜水19.8m。
四、施工要点及注意事项
(一)、材料要求
(1)土宜先采用地槽中挖出的原土,但不能含有有机杂质,使用前应先过筛,其粒径不得大于15mm,含水量应符合规定。(2)石灰應用块灰或生石灰粉,使用前应充分熟化过筛,不得含有粒径大于5mm的生石灰块,也不得含有过多的水分。
(二)、操作工艺
检验土料石灰粉的质量并过筛→灰土拌合→槽底清理→分层铺灰土→夯打击实→找平验收。
(三)、灰土换填施工要点
(1)对基槽(坑)应先验槽,消除松土,并打两遍底夯,要求平整干净,如有积水、淤泥应晾干;局部有软弱土层或孔洞,应及时挖除后用灰土分层回填夯实。(2)灰土配合比应符合设计规定,一般用3∶7(石灰∶土,体积比)。多用人工翻拌,不少于三遍,使达到均匀,颜色一致,并适当控制含水量,现场以手搓成团,两指轻捏即散为宜,一般最优含水量为14%~18%(质量比)。如含水分过多或过少时,应稍晾干或洒水湿润,如有球团应打碎,要求随拌随用。(3)铺灰应分段分层夯筑,每层虚铺厚度30cm,夯实机具根据工程大小和现场机具条件或机械夯打或碾压,遍数按设计要求的干密度由试夯(或碾压)确定,一般不少于4遍。
五、结束语
通过本文对地基处理、公路施工中软土地基的处理的必要性、软土地基处理原则以及影响因素进行了详细的分析,从而对公路施工中软土地基的处理方法进行了探讨。随着科技的发展,人们对于公路软土基问题其实早已开始着手研究了,本文也就是对其中比较常见的方法进行了介绍。
参考文献:
[1] 赵国卫.软土地基水泥搅拌桩施工[J].交通世界,2006(08).
[2] 李瑞.路基软土地基处理施工技术[J].山西建筑,2007(13).