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摘要:在我国长三角、珠三角等沿海地区工程建设中面临大量的深厚饱和淤泥地质,为了加快淤泥固结速度和增强路基主体稳定性,通过采用排水固结联合复合地基综合处理的实践,加速地基土的抗剪强度的增长,从而提高地基的承载力和稳定性,减少路基不均匀沉降和工后沉降。
关键词:塑料排水板;CFG桩;排水固结;复合地基;堆载预压
引言
面对深厚淤泥软弱土层,往往采用的是以施打刚性桩为代表的复合地基处理的方式,但是若淤泥层厚度大,含水量大,刚性桩需穿过淤泥层进入持力层,造成工程量增大,造价指标升高等特点。采用先排水固结,后复合地基的处理方法,解决了地基加固的同时,更具有一定的经济型。通过实践及试验表明,地基处理取得了良好的加固效果。
1.工艺原理
在深厚饱和软土地基中先排水固结,将塑料排水板打设至淤泥中,通过堆载预压,将土体中的孔隙水利用塑料排水板通道排出,加速土体固结速率。使得淤泥中的水份有效排除,然后利用 水泥粉煤灰碎石桩(CFG灌注桩)加固“失水”后的淤泥,使得桩身与“干淤泥”摩擦力增大,从而提高复合地基承载力和稳定性,减少了施工后地基的不均匀沉降。
2.施工工艺操作要点
2.1塑料排水板施工
1、插板前标定套管长度,管内无杂物,安设套管时,套管顶端要有便于起吊的吊环,并在套管上划出控制高程的刻度线,控制排水板的打设深度。
2、排水板端部安装桩靴,防止拔管时脱离,将塑料板带出。打设塑料排水板机械依据从低处往高处打设的原则进行。
3、塑料排水板打入到设计深度后即可拔管,拔管时要连续缓慢进行,拔管时若塑料排水板被带起长度大于 0.5m,则应重新沉管插板。塑料排水板拔出后剪断外露的塑料排水板,将插板机从插打板位移至下一板位。
2.2堆载预压
排水板施工完毕后,及时进行土方堆载预压,堆载按照路基填筑要求逐层进行,堆载过程中每天进行路基沉降观测及砂垫层出水量监测,判断淤泥层潜在变化情况。
2.3卸载堆载预压
路基填筑至设计的预定高程后,复合地基处理区域应尽量保证 6 个月的预压期,对于沉降量很小的(不超过 60cm 左右)复合地基段,预压期可调整为≥3 个月,在满足连续 3 个月≤5mm/月的沉降速率时方可卸载。
2.4 CFG桩施工
1、开钻前,先将混凝土泵的料斗及管线用清水湿润(润滑管道,防止堵管),然后搅拌一定的水泥砂浆进行泵送,并将所有砂浆泵出管外。封住钻头阀门,使钻杆向下移动至钻头触及地面时,开动钻机旋动钻头。
2、钻头到达设计标高后,钻杆停止钻动,开始泵送混合料,泵送量达到钻杆芯管一定高度后,方可提钻(禁止先提钻再泵料)。提钻速率控制必须与泵送量相匹配,保证钻头始终埋在桩混合料液面以下,以避免进水、夹泥等质量缺陷的发生。
2.5褥垫层施工
1、碎石垫层应采用级配良好的且未风化的干净砾石或碎石,其最大粒径不得大于3cm,含泥量不得超过10%,且不含草根、垃圾等杂物。
2、填筑时,由自卸汽车将碎石卸在施工边界上配合小型挖机翻运,再由平地机推进,摊铺。
3、碾压结束后测定标高、压实系数、地基系数等,并量测填筑宽度。经监理工程师检测合格,满足设计要求后,铺设第二层土工格栅后方可进行下道工序施工。
2.6技术及工艺参数
1、塑料排水板施工
排水板的施打过程要采用静力压入的方法,不允许重锤夯塑料排水板,板位布置与设计图纸误差不得大于5cm,垂直度偏差控制在1.5%以内,排水垫层材料选取中粗砂及以上粒料级配材料,渗透系数不小于5*10-3cm/s,含泥量不大于5%,便于及时排除淤泥中水份。
2、CFG桩施工
钻机就位后,钻头应对准桩位,钻头与桩位点的偏差应为20mm,钻机塔身应保持垂直,垂直度的允许偏差应为0.5%,混凝土压灌过程中,混凝土坍落度180~220mm。
3、复合地基承载力
该工艺处理深厚软土地基,旨在提高地基承载能力,减少工后不均匀沉降,将沉降提前发生在施工及堆载预压期间,该工艺处理复合地基承载力,就本项目而言,处理后的复合地基承载力大于120Kpa。
3.质量控制
3.1塑料排水板施工
1、进场塑料排水板及砂垫层材料必须经过有资质的试验检测机构进行检测,合格后方可使用。
2、施工过程中严格控制排水板打设深度以及回带长度等指標,上道工序完成后通知现场监理到场会同检验,检验合格后验证认可,方能进行下道工序。
3、塑料排水板所用所有机械设备材料必须符合标准,并有出厂合格证,严格进行验收。
3.2堆载预压阶段
1、严格控制堆载预压填土分层厚度及填土速率,防止填土速度过快荷载骤然增大导致堆载部分出现不均匀沉降。
2、开始堆载前,在路基横断面安装沉降观测板、孔压计和测斜管,对收集的数据进行整理分析后做出合理的判别来控制填上速率以保证路基施工过程中的稳定性。观测稳定标准:中心沉降小1.5cm/d,侧向位移0.5cm/d,孔压系数小于0.6。堆载期间注意对沉降观测装置的保护。
3.3 CFG桩施工阶段
1、施工准备阶段
选择长螺旋钻机,而非振动沉管机械。长螺旋钻机为非挤土原理,采用混凝土置换淤泥,若采用振动沉管产生挤土效应,造成原地面隆起,影响排水效果。
2、严格控制拔管速率
控制混合料输送量与拔管速度相匹配,不得停输待料。拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩,而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀,桩顶浮浆过多,桩身强度不足和形成混合料离析现象,导致桩身强度不足。
4.应用实例
高要区江滨新城七通一平东区路网(一期)工程位于广东省肇庆市高要区莲塘镇,道路填方高度10-13m,填方区域位于既有鱼塘中,鱼塘淤泥层厚度12-15m。淤泥呈黑色,饱和流塑状态。由于部分路段处于填挖交交界处,对工后沉降有着严格的要求,为加快本段土体固结速率、提高路基稳定性、减少路基不均匀沉降,路基采用塑料排水板联合CFG 桩堆载预压施工。
实践表明,通过实际应用,该方法取得了较好的地基加固处理效果,从地质勘查报告报告揭露的信息中体现到,地下淤泥及淤泥质土的含水量最高84.1%~85.2%,压缩模量0.98~1.25Mpa,经过塑料排水板的排水固结后,长螺旋钻出的淤泥呈现黑褐色,经过对钻渣试验分析,钻渣含水量在37%~45%,有效的降低了淤泥的含水率,从而增加了桩与桩间土的摩擦力,更好的达到了软土地基处理的效果塑料排水板联合CFG 桩堆载预压提高了复合地基承载力,减少了施工后地基不均匀沉降。具有施工简单、质量容易控制、软基固结周期缩短和处理效果明显,节约了工期。证明了该施工工艺的正确性和适用性,为今后同类型施工提供了可借鉴的方法和经验。
参考文献
[1]杨建怀 塑料排水板联合 CFG 桩堆载预压在软基中的应用,施工技术2019年6月,第48卷。
[2]王伟 塑料排水板联合 CFG 桩在处理公路软基中的应用,北方交通2015年,第十一期。
关键词:塑料排水板;CFG桩;排水固结;复合地基;堆载预压
引言
面对深厚淤泥软弱土层,往往采用的是以施打刚性桩为代表的复合地基处理的方式,但是若淤泥层厚度大,含水量大,刚性桩需穿过淤泥层进入持力层,造成工程量增大,造价指标升高等特点。采用先排水固结,后复合地基的处理方法,解决了地基加固的同时,更具有一定的经济型。通过实践及试验表明,地基处理取得了良好的加固效果。
1.工艺原理
在深厚饱和软土地基中先排水固结,将塑料排水板打设至淤泥中,通过堆载预压,将土体中的孔隙水利用塑料排水板通道排出,加速土体固结速率。使得淤泥中的水份有效排除,然后利用 水泥粉煤灰碎石桩(CFG灌注桩)加固“失水”后的淤泥,使得桩身与“干淤泥”摩擦力增大,从而提高复合地基承载力和稳定性,减少了施工后地基的不均匀沉降。
2.施工工艺操作要点
2.1塑料排水板施工
1、插板前标定套管长度,管内无杂物,安设套管时,套管顶端要有便于起吊的吊环,并在套管上划出控制高程的刻度线,控制排水板的打设深度。
2、排水板端部安装桩靴,防止拔管时脱离,将塑料板带出。打设塑料排水板机械依据从低处往高处打设的原则进行。
3、塑料排水板打入到设计深度后即可拔管,拔管时要连续缓慢进行,拔管时若塑料排水板被带起长度大于 0.5m,则应重新沉管插板。塑料排水板拔出后剪断外露的塑料排水板,将插板机从插打板位移至下一板位。
2.2堆载预压
排水板施工完毕后,及时进行土方堆载预压,堆载按照路基填筑要求逐层进行,堆载过程中每天进行路基沉降观测及砂垫层出水量监测,判断淤泥层潜在变化情况。
2.3卸载堆载预压
路基填筑至设计的预定高程后,复合地基处理区域应尽量保证 6 个月的预压期,对于沉降量很小的(不超过 60cm 左右)复合地基段,预压期可调整为≥3 个月,在满足连续 3 个月≤5mm/月的沉降速率时方可卸载。
2.4 CFG桩施工
1、开钻前,先将混凝土泵的料斗及管线用清水湿润(润滑管道,防止堵管),然后搅拌一定的水泥砂浆进行泵送,并将所有砂浆泵出管外。封住钻头阀门,使钻杆向下移动至钻头触及地面时,开动钻机旋动钻头。
2、钻头到达设计标高后,钻杆停止钻动,开始泵送混合料,泵送量达到钻杆芯管一定高度后,方可提钻(禁止先提钻再泵料)。提钻速率控制必须与泵送量相匹配,保证钻头始终埋在桩混合料液面以下,以避免进水、夹泥等质量缺陷的发生。
2.5褥垫层施工
1、碎石垫层应采用级配良好的且未风化的干净砾石或碎石,其最大粒径不得大于3cm,含泥量不得超过10%,且不含草根、垃圾等杂物。
2、填筑时,由自卸汽车将碎石卸在施工边界上配合小型挖机翻运,再由平地机推进,摊铺。
3、碾压结束后测定标高、压实系数、地基系数等,并量测填筑宽度。经监理工程师检测合格,满足设计要求后,铺设第二层土工格栅后方可进行下道工序施工。
2.6技术及工艺参数
1、塑料排水板施工
排水板的施打过程要采用静力压入的方法,不允许重锤夯塑料排水板,板位布置与设计图纸误差不得大于5cm,垂直度偏差控制在1.5%以内,排水垫层材料选取中粗砂及以上粒料级配材料,渗透系数不小于5*10-3cm/s,含泥量不大于5%,便于及时排除淤泥中水份。
2、CFG桩施工
钻机就位后,钻头应对准桩位,钻头与桩位点的偏差应为20mm,钻机塔身应保持垂直,垂直度的允许偏差应为0.5%,混凝土压灌过程中,混凝土坍落度180~220mm。
3、复合地基承载力
该工艺处理深厚软土地基,旨在提高地基承载能力,减少工后不均匀沉降,将沉降提前发生在施工及堆载预压期间,该工艺处理复合地基承载力,就本项目而言,处理后的复合地基承载力大于120Kpa。
3.质量控制
3.1塑料排水板施工
1、进场塑料排水板及砂垫层材料必须经过有资质的试验检测机构进行检测,合格后方可使用。
2、施工过程中严格控制排水板打设深度以及回带长度等指標,上道工序完成后通知现场监理到场会同检验,检验合格后验证认可,方能进行下道工序。
3、塑料排水板所用所有机械设备材料必须符合标准,并有出厂合格证,严格进行验收。
3.2堆载预压阶段
1、严格控制堆载预压填土分层厚度及填土速率,防止填土速度过快荷载骤然增大导致堆载部分出现不均匀沉降。
2、开始堆载前,在路基横断面安装沉降观测板、孔压计和测斜管,对收集的数据进行整理分析后做出合理的判别来控制填上速率以保证路基施工过程中的稳定性。观测稳定标准:中心沉降小1.5cm/d,侧向位移0.5cm/d,孔压系数小于0.6。堆载期间注意对沉降观测装置的保护。
3.3 CFG桩施工阶段
1、施工准备阶段
选择长螺旋钻机,而非振动沉管机械。长螺旋钻机为非挤土原理,采用混凝土置换淤泥,若采用振动沉管产生挤土效应,造成原地面隆起,影响排水效果。
2、严格控制拔管速率
控制混合料输送量与拔管速度相匹配,不得停输待料。拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩,而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀,桩顶浮浆过多,桩身强度不足和形成混合料离析现象,导致桩身强度不足。
4.应用实例
高要区江滨新城七通一平东区路网(一期)工程位于广东省肇庆市高要区莲塘镇,道路填方高度10-13m,填方区域位于既有鱼塘中,鱼塘淤泥层厚度12-15m。淤泥呈黑色,饱和流塑状态。由于部分路段处于填挖交交界处,对工后沉降有着严格的要求,为加快本段土体固结速率、提高路基稳定性、减少路基不均匀沉降,路基采用塑料排水板联合CFG 桩堆载预压施工。
实践表明,通过实际应用,该方法取得了较好的地基加固处理效果,从地质勘查报告报告揭露的信息中体现到,地下淤泥及淤泥质土的含水量最高84.1%~85.2%,压缩模量0.98~1.25Mpa,经过塑料排水板的排水固结后,长螺旋钻出的淤泥呈现黑褐色,经过对钻渣试验分析,钻渣含水量在37%~45%,有效的降低了淤泥的含水率,从而增加了桩与桩间土的摩擦力,更好的达到了软土地基处理的效果塑料排水板联合CFG 桩堆载预压提高了复合地基承载力,减少了施工后地基不均匀沉降。具有施工简单、质量容易控制、软基固结周期缩短和处理效果明显,节约了工期。证明了该施工工艺的正确性和适用性,为今后同类型施工提供了可借鉴的方法和经验。
参考文献
[1]杨建怀 塑料排水板联合 CFG 桩堆载预压在软基中的应用,施工技术2019年6月,第48卷。
[2]王伟 塑料排水板联合 CFG 桩在处理公路软基中的应用,北方交通2015年,第十一期。