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[摘 要]本文分别对浅层软基处理方法、中层软基处理方法、深层软基处理方法进行了详细的论述。
[关键词]道路工程;软基处理
中图分类号:U416.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)22-0155-01
伴随着科技日新月异,道路工程软基处理方法种类也越来越多,通过各类处理方法能处置的软土深度来划分,将其归类为三种类别,分别为浅层软基处理方法(处置深度0~3m)、中层软基处理方法(处置深度3~15m)、深层软基处理方法(处置深度>15m) .
1.浅层软基处理方法
1.1 常用方法
浅层软基处理方法适用于地基承载力不足的浅层软土路段,以及低填、浅挖路段,为满足路面结构及路基对地基的强度要求,而对浅层软土加以处理。常用的处置方法有换填法、浅层加固法、抛石挤淤法,其中换填法和抛石挤淤法合称置换法。
1.2 方法选用
(1)当地基浅层软土深度小于3.0 m的路段,其软基处理方法可优先采用排水垫层结合换填法或浅层加固法;排水垫层厚度取值范围为30~80cm,一般情况下其设计者为50 cm,材料应该选用透水性能良好的沙砾或碎石;排水垫层铺设的范围可以延伸到路堤坡脚以外50 cm~100cm;
(2)当路基填土高度小于2.0 m及浅挖路段的软土地基,可采用排水垫层结合浅层加固法;排水垫层厚度取值范围为30~80 cm,一般取值50 cm,宜选用透水性能良好的沙砾或碎石,铺设范围为路堤坡脚外延伸50 cm~100 cm;
(3)当路基填土高度较高,浅层软土深度小于等于3.0 m的软土路段可采用全部换填的浅层处理;
(4)对于湖塘、滩地及常年积水的洼地,表层无硬壳层,软土呈流塑状、层厚较薄时,可采用抛石挤淤法。抛石宜采用中一微风化硬质岩,小于30 cm粒径含量不宜大于20% .
2.中层软基处理方法
中层软基处理是相对于浅层软基处理而言的,其处置深度范围一般为3~15 m。中层软基处理方法适用于软土地基相对较厚的路段,在较深的软土地基中,处置效果具备一定的优势。目前由于科技的迅猛发展,适用于中层软基处理的方法有很多如:水泥搅拌桩、袋装砂井法、塑料排水板、强夯置换法、挤密碎石桩。下面对水泥搅拌桩进行简要介绍,
2.1 水泥搅拌桩
.2.1.1一般要求
(1)该方法适用处置的软土地基,通过十字板剪切试验后,其抗剪强度宜不小于10 kPa,且路基填土高度不大于7m的路段;
(2)该方法处理的软基深度一般不大于15 m。当处理的软基路段靠近有较高环保要求的路段时,如城区或村镇,使用之前必须采用相配套的环保手段;
(3)该方法按照水泥固化剂的固液态可分为粉喷法和湿喷法。对于含水率在30%~50%之间的软土地基处理一般采用湿喷法,而当含水率大于50%时,大多采用粉喷法;
(4)一般情况下,湿喷法采用的是单向搅拌施工工艺,为了提高搅拌效果,有条件时应采用双向搅拌施工工艺。
2.1.2设计参数
(1)材料选择:固化剂一般选用强度等级在32.5级及以上的普通硅酸盐水泥;外加剂主要有木质素磺酸钙、石膏、三乙醇胺等,外加剂的选用以及掺量应按照土层地质条件结合试验确定;
(2)应针对现场拟处理的具有代表性的软土,进行水泥土室内配合比实验,选择合适的固化剂、外掺剂及其掺量,提供不同龄期、配合比的强度参数,从而为设计和施工提供可靠合理的参数;
(3)一般水泥掺入比为10%~20%湿喷桩的水泥浆水灰比一般选用0.45~0.55。对于桩径为0.5 m的水泥搅拌桩,当天然含水率不大于50%时,水泥掺入量选取范围为40~45 kg/m3 ;当天然含水率50%~70%时,水泥掺入量选取范围为50~65 kg/m3;当天然含水率不小于70%时,水泥掺入量选取范围为60~70 kg/m3 ;
(4)水泥搅拌桩直径不应小于0.5 m,当采用双向搅拌工艺时不应小于0.7 m,桩体平面一般按照正方形或者等边三角形布置,相邻桩体的净距不宜大于4倍桩径;
(5)桩体抗压强度应按照90 d龄期无侧限抗压强度进行设计,现场检测可在成桩28 d后进行,并要求其平均无侧限抗压强度值不小于0.6 Mpa.
2.1.3施工要求
(1)水泥搅拌桩大面积施工前应进行工艺性的成桩试验,试验桩数不应小于2根。成桩试验应能够提供满足设计掺入量的各种技术参数(机械钻进、提升、搅拌速度等)、水泥浆液的灌入量、配合比、水灰比等参数;
(2)应利用深层搅拌机械或粉喷机械,将水泥和软土进行充分均匀的搅拌,以保证水泥加固土的强度。水泥搅拌桩施工可以采用“四搅两喷”或“两搅一喷’,的工序进行,也可以由两种方法进行衍生发展,如“六搅六喷”或“三搅四喷”,且进行全桩长复搅。
2.1.4质量检测
水泥搅拌桩的检测方法主要有钻探取芯、静载试验法、直接开挖检测等方法,为了全方位了解成桩情况,这些方法往往会配合使用。
3.深层软基处理方法
深层软土地基处理是相对于浅层、中层软土地基处理而言的,其处置深度一般大于15m。深层软土地基处理方法适合使用于软土地基厚度大的路段,在深软土地基中,处置效果具备一定的优势。随着科技手段的不断丰富,不断有新的软土地基处理方法被應用于深层软土地基处理中,如CFG桩、PHC管桩、钉形水泥土双向搅拌桩,下面选取CFG桩处理方法进行简述。
3.1 水泥粉煤灰碎石桩
3.1.1一般要求
(1)对于主骨料碎石粒径,其取值范围一般为5~25 mm;水泥一般采用普通硅酸盐水泥,强度等级为32.5;粉煤灰一般采用II级或III级袋装粉煤灰,当粉煤灰来源困难时,可以选用砂代替;石屑粒径取值范围宜为2.5~10 mm,混合料中石屑率宜控制在0.25~0.33 ; (2)当采用长螺旋钻孔泵压混合料施工时,混合料坍落度一般为160~200 mm .
(3)当桩径为0.5 m时,混合料宜参照C15混凝土配比;当桩径为0.4 m时,混合料宜参照C20混凝土配比.
3.1.2设计参数
CFG桩软基处理方法的主要设计参数,包括桩长L、桩径d、桩间距S、桩体强度和褥垫层.
(1)桩长L:根据实际工程地质条件(工程地质勘察报告),初步确定CFG桩的桩长,桩端持力层最好落在较好的下卧土层上,以较好地发挥CFG桩的端承力作用,一般进入工程性质较好的下卧层约1 ~2 m为宜;
(2)桩径d: CFG桩径根据所使用的施工机械来确定,一般情况下,CFG桩径的取值范围为350~600 mm;
(3)桩间距S:桩间距应根据所设计的复合地基承载力、变形要求、土性条件、施工机具进行综合分析来确定,一般可取桩间距3~5倍。桩体排列方式为正方形或正三角形;
(4)桩体强度:桩体配合比按照桩体强度控制,标准养护的试块强度应不小于单桩承载力强度的3倍;
5)褥垫层:一般褥垫层厚度取值范围为150~300 mm,当桩径和桩间距过大时,应结合土层性质,褥垫层厚度可适当加大。褥垫层材料可选用粗砂、中砂、碎石、級配砂石。
3.1.3施工要求
CFG桩常用的施工工艺,主要有振动沉管灌注成桩法和长螺旋钻孔泵压混合料成桩法两种。在进行CFG桩复合地基施工时,应根据工程实际情况,选择适用的施工工艺。施工机械一般包括长螺旋钻机或振动沉管机、混凝土泵、200 kW发电机、混凝土输送车等。
3.1.4质量检测
对CFG桩进行质量检测,内容主要有桩身浇注质量、桩身的完整性检验、单桩承载力及复合地基承载力等。
4.结语:
我国幅员辽阔,地质情况多样性,再者就是当前道路工程软基处理方法多,因此为了保证软土地基处理达到使用要求且处理方案满足最优选择,对软土地基处理方法选择进行研究,具有重要的理论意义和重大的实用价值。
参考文献:
[1]鲍燕妮.双向水泥搅拌桩法在软基处理中的工程实践[J].公路工程,2012。
[2]程宏生.CFG桩复合地基设计理论研究与应用[D].长沙:中南大学,2013。
[关键词]道路工程;软基处理
中图分类号:U416.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)22-0155-01
伴随着科技日新月异,道路工程软基处理方法种类也越来越多,通过各类处理方法能处置的软土深度来划分,将其归类为三种类别,分别为浅层软基处理方法(处置深度0~3m)、中层软基处理方法(处置深度3~15m)、深层软基处理方法(处置深度>15m) .
1.浅层软基处理方法
1.1 常用方法
浅层软基处理方法适用于地基承载力不足的浅层软土路段,以及低填、浅挖路段,为满足路面结构及路基对地基的强度要求,而对浅层软土加以处理。常用的处置方法有换填法、浅层加固法、抛石挤淤法,其中换填法和抛石挤淤法合称置换法。
1.2 方法选用
(1)当地基浅层软土深度小于3.0 m的路段,其软基处理方法可优先采用排水垫层结合换填法或浅层加固法;排水垫层厚度取值范围为30~80cm,一般情况下其设计者为50 cm,材料应该选用透水性能良好的沙砾或碎石;排水垫层铺设的范围可以延伸到路堤坡脚以外50 cm~100cm;
(2)当路基填土高度小于2.0 m及浅挖路段的软土地基,可采用排水垫层结合浅层加固法;排水垫层厚度取值范围为30~80 cm,一般取值50 cm,宜选用透水性能良好的沙砾或碎石,铺设范围为路堤坡脚外延伸50 cm~100 cm;
(3)当路基填土高度较高,浅层软土深度小于等于3.0 m的软土路段可采用全部换填的浅层处理;
(4)对于湖塘、滩地及常年积水的洼地,表层无硬壳层,软土呈流塑状、层厚较薄时,可采用抛石挤淤法。抛石宜采用中一微风化硬质岩,小于30 cm粒径含量不宜大于20% .
2.中层软基处理方法
中层软基处理是相对于浅层软基处理而言的,其处置深度范围一般为3~15 m。中层软基处理方法适用于软土地基相对较厚的路段,在较深的软土地基中,处置效果具备一定的优势。目前由于科技的迅猛发展,适用于中层软基处理的方法有很多如:水泥搅拌桩、袋装砂井法、塑料排水板、强夯置换法、挤密碎石桩。下面对水泥搅拌桩进行简要介绍,
2.1 水泥搅拌桩
.2.1.1一般要求
(1)该方法适用处置的软土地基,通过十字板剪切试验后,其抗剪强度宜不小于10 kPa,且路基填土高度不大于7m的路段;
(2)该方法处理的软基深度一般不大于15 m。当处理的软基路段靠近有较高环保要求的路段时,如城区或村镇,使用之前必须采用相配套的环保手段;
(3)该方法按照水泥固化剂的固液态可分为粉喷法和湿喷法。对于含水率在30%~50%之间的软土地基处理一般采用湿喷法,而当含水率大于50%时,大多采用粉喷法;
(4)一般情况下,湿喷法采用的是单向搅拌施工工艺,为了提高搅拌效果,有条件时应采用双向搅拌施工工艺。
2.1.2设计参数
(1)材料选择:固化剂一般选用强度等级在32.5级及以上的普通硅酸盐水泥;外加剂主要有木质素磺酸钙、石膏、三乙醇胺等,外加剂的选用以及掺量应按照土层地质条件结合试验确定;
(2)应针对现场拟处理的具有代表性的软土,进行水泥土室内配合比实验,选择合适的固化剂、外掺剂及其掺量,提供不同龄期、配合比的强度参数,从而为设计和施工提供可靠合理的参数;
(3)一般水泥掺入比为10%~20%湿喷桩的水泥浆水灰比一般选用0.45~0.55。对于桩径为0.5 m的水泥搅拌桩,当天然含水率不大于50%时,水泥掺入量选取范围为40~45 kg/m3 ;当天然含水率50%~70%时,水泥掺入量选取范围为50~65 kg/m3;当天然含水率不小于70%时,水泥掺入量选取范围为60~70 kg/m3 ;
(4)水泥搅拌桩直径不应小于0.5 m,当采用双向搅拌工艺时不应小于0.7 m,桩体平面一般按照正方形或者等边三角形布置,相邻桩体的净距不宜大于4倍桩径;
(5)桩体抗压强度应按照90 d龄期无侧限抗压强度进行设计,现场检测可在成桩28 d后进行,并要求其平均无侧限抗压强度值不小于0.6 Mpa.
2.1.3施工要求
(1)水泥搅拌桩大面积施工前应进行工艺性的成桩试验,试验桩数不应小于2根。成桩试验应能够提供满足设计掺入量的各种技术参数(机械钻进、提升、搅拌速度等)、水泥浆液的灌入量、配合比、水灰比等参数;
(2)应利用深层搅拌机械或粉喷机械,将水泥和软土进行充分均匀的搅拌,以保证水泥加固土的强度。水泥搅拌桩施工可以采用“四搅两喷”或“两搅一喷’,的工序进行,也可以由两种方法进行衍生发展,如“六搅六喷”或“三搅四喷”,且进行全桩长复搅。
2.1.4质量检测
水泥搅拌桩的检测方法主要有钻探取芯、静载试验法、直接开挖检测等方法,为了全方位了解成桩情况,这些方法往往会配合使用。
3.深层软基处理方法
深层软土地基处理是相对于浅层、中层软土地基处理而言的,其处置深度一般大于15m。深层软土地基处理方法适合使用于软土地基厚度大的路段,在深软土地基中,处置效果具备一定的优势。随着科技手段的不断丰富,不断有新的软土地基处理方法被應用于深层软土地基处理中,如CFG桩、PHC管桩、钉形水泥土双向搅拌桩,下面选取CFG桩处理方法进行简述。
3.1 水泥粉煤灰碎石桩
3.1.1一般要求
(1)对于主骨料碎石粒径,其取值范围一般为5~25 mm;水泥一般采用普通硅酸盐水泥,强度等级为32.5;粉煤灰一般采用II级或III级袋装粉煤灰,当粉煤灰来源困难时,可以选用砂代替;石屑粒径取值范围宜为2.5~10 mm,混合料中石屑率宜控制在0.25~0.33 ; (2)当采用长螺旋钻孔泵压混合料施工时,混合料坍落度一般为160~200 mm .
(3)当桩径为0.5 m时,混合料宜参照C15混凝土配比;当桩径为0.4 m时,混合料宜参照C20混凝土配比.
3.1.2设计参数
CFG桩软基处理方法的主要设计参数,包括桩长L、桩径d、桩间距S、桩体强度和褥垫层.
(1)桩长L:根据实际工程地质条件(工程地质勘察报告),初步确定CFG桩的桩长,桩端持力层最好落在较好的下卧土层上,以较好地发挥CFG桩的端承力作用,一般进入工程性质较好的下卧层约1 ~2 m为宜;
(2)桩径d: CFG桩径根据所使用的施工机械来确定,一般情况下,CFG桩径的取值范围为350~600 mm;
(3)桩间距S:桩间距应根据所设计的复合地基承载力、变形要求、土性条件、施工机具进行综合分析来确定,一般可取桩间距3~5倍。桩体排列方式为正方形或正三角形;
(4)桩体强度:桩体配合比按照桩体强度控制,标准养护的试块强度应不小于单桩承载力强度的3倍;
5)褥垫层:一般褥垫层厚度取值范围为150~300 mm,当桩径和桩间距过大时,应结合土层性质,褥垫层厚度可适当加大。褥垫层材料可选用粗砂、中砂、碎石、級配砂石。
3.1.3施工要求
CFG桩常用的施工工艺,主要有振动沉管灌注成桩法和长螺旋钻孔泵压混合料成桩法两种。在进行CFG桩复合地基施工时,应根据工程实际情况,选择适用的施工工艺。施工机械一般包括长螺旋钻机或振动沉管机、混凝土泵、200 kW发电机、混凝土输送车等。
3.1.4质量检测
对CFG桩进行质量检测,内容主要有桩身浇注质量、桩身的完整性检验、单桩承载力及复合地基承载力等。
4.结语:
我国幅员辽阔,地质情况多样性,再者就是当前道路工程软基处理方法多,因此为了保证软土地基处理达到使用要求且处理方案满足最优选择,对软土地基处理方法选择进行研究,具有重要的理论意义和重大的实用价值。
参考文献:
[1]鲍燕妮.双向水泥搅拌桩法在软基处理中的工程实践[J].公路工程,2012。
[2]程宏生.CFG桩复合地基设计理论研究与应用[D].长沙:中南大学,2013。