论文部分内容阅读
摘要:
近年来随着高铁的迅猛发展，桥台的建设安全事故频频被曝光。由于我国软土地质广泛存在，在公路、铁路运营期间市场发生桥台侧移、沉降甚至垮塌事件。此类事件造成了，工程费用增加，影响整体建筑的长久使用，更有甚的造成严重人员伤亡。本文针对上述事实结合个人工作经历，通过注浆法简单说明一下如何在事前最大程度避免或减轻此类损失。
关键字：
桥台、注浆法、沉降
Abstract:
In recent years, with the rapid development of high iron, the construction of the abutment safety accident was frequently exposure. Because China's soft soil mass exist widely in highway, railway operation happened during the lateral abutment market, settlement and even collapse events. Such events caused, increase the cost of the project, the influence of the whole building use for a long time, have more very serious injuries. This article in view of the above the facts by personal work experience, through the grouting method is simple explain how to advance the greatest degree avoid or reduce such losses.
Key word:
The abutment, grouting method, the settlement
中图分类号： U443.21文献标识码：A文章编号：
正文：
软土地基广泛分布在我国沿海地区以及内陆平原或山区的河谷滩地。在软土地基区域的高速公路修建、运营过程中, 时常发生桥梁墩台沉降或侧移等情况,这些工程问题虽然得到了妥善的处理, 也不可避免的造成了工程费用的增加, 也影响了桥梁的长久使用。
一、桥台沉降产生的原因分析
桥台的沉降大致可分为以下三种情况：桥梁墩台的沉降；桥台向桥跨的方向倾斜和滑移；桥台基础不均匀沉降。
针对软土地基上采用桩基础的桥台，产生不均匀沉降的原因主要是设计时对桥台所穿透地层的工程力学性质认识失误和对桥台台背填土等附加荷载未予充分考虑, 造成桥台无论是从数量还是桩长两方面均严重不足。由于桥台背填土, 使得地基软土层发生较大的压缩沉降, 土体对桩基产生负摩擦阻力, 若桩尖没有找到较好的持力层, 桥台也会发生沉降。由于地基承载力不足以及下层软土层的高压缩性, 桥台采用重力式扩大基础, 极易造成桥台的整体下沉。桥梁墩台的不均匀沉降,引起上部结构的破坏甚至开裂, 影响结构的耐久性和安全性。桥台台后填土会产生较大的主动土压力作用于台身,桥台除自身结构产生平衡抗力外, 软土地基不能为其提供有效的侧向平衡力, 桥台变形随之产生。随着使用时间的延长, 此类情况最终会导致地基失稳, 桥台发生倾斜和滑移。因此类状况引起桥梁装置破坏, 使伸缩机能部分丧失, 严重时还会发生梁与背墙互相挤压, 导致背墙或梁端破坏、剥落;也时常发生在台背填土施工过程中, 使桥台倾斜或滑移, 导致桥台破坏以及上部构造安装不能在计划位置。
二、注浆法加固原理
有关研究表明, 针对桥台地基承载力低、桥台下沉的问题，采用注浆加固措施处理;即利用液压、气压将水泥浆注入桥台。在注浆压力的作用下, 将粘稠的浆液注入邻近土体所形成的浆泡体, 会使地基中产生极其复杂的应力体系,浆泡面附近的土体虽因受扰动在其密度特征方面没有明显的增加。浆液在桥台基础内发生径向劈裂，浆液沿裂隙压人土体，置换和挤压土体孔隙;浆液以渗流或紊流的方式压人桥台基础土体孔隙并将土体切割成不规则的块体，在块体之间形成互相穿插的胶状水泥结石。土体又受到充填浆液时的压缩，形成一种复合型岩土。其上抬力等于浆泡体的水平投影面积与注浆压力的乘积(据相关试验资料证明，经压注水泥浆液加固后的基础，其承载力可达到400kPa 以上)。根据上述原理, 通过注浆手段, 在桩底及桩的周围形成浆泡体, 能够使桩周及桩尖部位的土体得到有效的加固, 不仅能够有效地使桩底支承面积扩大、增大桩尖端承力, 而且可以使桩周土体摩阻力大大提高, 相应地使桩的承载能力得以增强, 进而达到控制桥台沉降的目的。压浆过程中所产生的上抬力足以将上覆土体或桩体向上抬动。
三、注浆法加固工艺及具体操作
3.1注浆选择工艺分析
桥位工程地质资料是桥梁设计的主要依据, 软土层工程力学参数, 大部分取自于钻探取样原状土室内试验结果, 在实际操作过程中, 难免对灵敏度高的软土原状结构有扰动, 影响试验结果。因此, 软土地基工程地质勘察, 应采取综合勘探手段, 通过原位测试结合原状土室内试验,综合确定软土层的物理力学参数, 才能比较准确地反映土的自然属性及工程属性, 为桥梁桥型、墩台型式、台后填土高度及桥台前后地基处理, 提供可靠的工程地质依据, 从而确定切实可行的设计方案。
对于建成桥梁下沉处治，目前国内尚无成熟的经验。般有两种方法:一是对桥台基础压注水泥浆液加固，固化基础，提高基础地基承载力;二是采用旋喷桩(高压喷射注浆)体与桩间土加上其上的垫层构成复合地基。就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层预定深度后，以20---40MPa 压力把水泥浆从喷嘴中喷射出来，形成喷射流冲切破坏土层，当能量大，速度快和脈动状的射流，其动压大于土层结构强度时，土颗粒便从土层中剥落下来，一部分细颗粒随浆液或水冒出地面下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小，有规律地重新排列，浆液凝固后，便在土层形成一个固结体，当喷射流作360。旋转时，固结体呈圆柱形，达到提高地基承载力的目的。经上述方法利弊分析、比较，第二种方法对基础局部原状土层颗粒将产生冲切破坏，有可能加速桥台沉降;其施工需专用机械、设备，投资较大。因此，经常施工采用第一种方案进行加固。
3.2注浆材料的选择
注浆材料的选择主要从三个方面考虑:一是适应快速修补的需要，凝结固化时间短，早期强度要来得快;其次是要满足压力注浆设备的需要，操作简捷，有较好的流动性;三是从经济指标分析，具有可适用价值。注浆材料可利用早强水泥浆，采用超早强水泥浆液进行施工。采用现场搅拌，并在出浆口设置筛网过滤颗粒杂质，以利压浆能顺利进行。材料凝结时间可以调控，材料混合后，凝结时间可控制在半小时左右。试验表明:混合料与土颗粒发生固化反应后，混合料凝固过程及凝固以后不产生收缩，可形成较高强度，以满足桥台承载力要求。
3.3施工步骤
(1)采用按图示间距呈梅花型布设钻孔，首先对桥台基础的四周边缘设置钻孔进行钻孔和压浆，待四周压浆液体固化后，再由外向内逐孔位进行钻孔和压浆。
(2)砂浆拌和在注浆前应进行室内配比试验和现场注浆试验。严格按照配合比将一定数量的水泥、粉煤灰、早强减水剂加入强制式砂浆拌和机内先行干拌后，再加人一定数量的水，水泥浆水灰比可取0.5-1，拌和时间不少于3分钟；水泥浆试块强度大于M20 。
(3) 将拌好的水泥浆液通过压浆机从密封的注浆口压人水泥浆液，浆液体在压力作用下会快速压人土体空隙部位，注浆压力0-5MPa。单个注浆孔结束标准注浆压力逐步升高，达到设计终压，水泥浆液注人且结束时的进浆量在20-30L/min 以下，并继续注浆10min以上。施工时根据实际情况合理调整施工参数。在注浆范围内，注浆顺序由外往内进行，即先注桥台四周外边的土体，将桥台基础四边形成一个封闭圈，再注圈内土体。注浆压力由小到大依次施加，避免一开始就采用大注浆压力。
四、注浆法操作的注意事项
首先要充分准备，要有施工组织设计及技术措施。粉煤灰要事先过筛运到现场。水泥采用P042.5普通硅酸盐水泥为宜。各种设备的性能保证完好。注浆必须密封这样压浆时才能形成压力，水泥浆液体才能压入填充到每一个空隙。在注浆过程中要有专人负责检查，是否存在跑浆漏浆现象。混合料需要有一定的和易性，以方便施工。严格控制配比，以保证注浆的混合料结硬后不能有多余水分，保证混合料有一定的膨胀性。注浆压力匀速、缓慢，以免压力过大浆液冒出地面。
参考文献：
[1] 基础灌浆工艺在桥台沉降处置中的应用 膝部探矿工程
[2] 旋喷桩法加固软土地基技术铁道建筑技术
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
近年来随着高铁的迅猛发展，桥台的建设安全事故频频被曝光。由于我国软土地质广泛存在，在公路、铁路运营期间市场发生桥台侧移、沉降甚至垮塌事件。此类事件造成了，工程费用增加，影响整体建筑的长久使用，更有甚的造成严重人员伤亡。本文针对上述事实结合个人工作经历，通过注浆法简单说明一下如何在事前最大程度避免或减轻此类损失。
关键字：
桥台、注浆法、沉降
Abstract:
In recent years, with the rapid development of high iron, the construction of the abutment safety accident was frequently exposure. Because China's soft soil mass exist widely in highway, railway operation happened during the lateral abutment market, settlement and even collapse events. Such events caused, increase the cost of the project, the influence of the whole building use for a long time, have more very serious injuries. This article in view of the above the facts by personal work experience, through the grouting method is simple explain how to advance the greatest degree avoid or reduce such losses.
Key word:
The abutment, grouting method, the settlement
中图分类号： U443.21文献标识码：A文章编号：
正文：
软土地基广泛分布在我国沿海地区以及内陆平原或山区的河谷滩地。在软土地基区域的高速公路修建、运营过程中, 时常发生桥梁墩台沉降或侧移等情况,这些工程问题虽然得到了妥善的处理, 也不可避免的造成了工程费用的增加, 也影响了桥梁的长久使用。
一、桥台沉降产生的原因分析
桥台的沉降大致可分为以下三种情况：桥梁墩台的沉降；桥台向桥跨的方向倾斜和滑移；桥台基础不均匀沉降。
针对软土地基上采用桩基础的桥台，产生不均匀沉降的原因主要是设计时对桥台所穿透地层的工程力学性质认识失误和对桥台台背填土等附加荷载未予充分考虑, 造成桥台无论是从数量还是桩长两方面均严重不足。由于桥台背填土, 使得地基软土层发生较大的压缩沉降, 土体对桩基产生负摩擦阻力, 若桩尖没有找到较好的持力层, 桥台也会发生沉降。由于地基承载力不足以及下层软土层的高压缩性, 桥台采用重力式扩大基础, 极易造成桥台的整体下沉。桥梁墩台的不均匀沉降,引起上部结构的破坏甚至开裂, 影响结构的耐久性和安全性。桥台台后填土会产生较大的主动土压力作用于台身,桥台除自身结构产生平衡抗力外, 软土地基不能为其提供有效的侧向平衡力, 桥台变形随之产生。随着使用时间的延长, 此类情况最终会导致地基失稳, 桥台发生倾斜和滑移。因此类状况引起桥梁装置破坏, 使伸缩机能部分丧失, 严重时还会发生梁与背墙互相挤压, 导致背墙或梁端破坏、剥落;也时常发生在台背填土施工过程中, 使桥台倾斜或滑移, 导致桥台破坏以及上部构造安装不能在计划位置。
二、注浆法加固原理
有关研究表明, 针对桥台地基承载力低、桥台下沉的问题，采用注浆加固措施处理;即利用液压、气压将水泥浆注入桥台。在注浆压力的作用下, 将粘稠的浆液注入邻近土体所形成的浆泡体, 会使地基中产生极其复杂的应力体系,浆泡面附近的土体虽因受扰动在其密度特征方面没有明显的增加。浆液在桥台基础内发生径向劈裂，浆液沿裂隙压人土体，置换和挤压土体孔隙;浆液以渗流或紊流的方式压人桥台基础土体孔隙并将土体切割成不规则的块体，在块体之间形成互相穿插的胶状水泥结石。土体又受到充填浆液时的压缩，形成一种复合型岩土。其上抬力等于浆泡体的水平投影面积与注浆压力的乘积(据相关试验资料证明，经压注水泥浆液加固后的基础，其承载力可达到400kPa 以上)。根据上述原理, 通过注浆手段, 在桩底及桩的周围形成浆泡体, 能够使桩周及桩尖部位的土体得到有效的加固, 不仅能够有效地使桩底支承面积扩大、增大桩尖端承力, 而且可以使桩周土体摩阻力大大提高, 相应地使桩的承载能力得以增强, 进而达到控制桥台沉降的目的。压浆过程中所产生的上抬力足以将上覆土体或桩体向上抬动。
三、注浆法加固工艺及具体操作
3.1注浆选择工艺分析
桥位工程地质资料是桥梁设计的主要依据, 软土层工程力学参数, 大部分取自于钻探取样原状土室内试验结果, 在实际操作过程中, 难免对灵敏度高的软土原状结构有扰动, 影响试验结果。因此, 软土地基工程地质勘察, 应采取综合勘探手段, 通过原位测试结合原状土室内试验,综合确定软土层的物理力学参数, 才能比较准确地反映土的自然属性及工程属性, 为桥梁桥型、墩台型式、台后填土高度及桥台前后地基处理, 提供可靠的工程地质依据, 从而确定切实可行的设计方案。
对于建成桥梁下沉处治，目前国内尚无成熟的经验。般有两种方法:一是对桥台基础压注水泥浆液加固，固化基础，提高基础地基承载力;二是采用旋喷桩(高压喷射注浆)体与桩间土加上其上的垫层构成复合地基。就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层预定深度后，以20---40MPa 压力把水泥浆从喷嘴中喷射出来，形成喷射流冲切破坏土层，当能量大，速度快和脈动状的射流，其动压大于土层结构强度时，土颗粒便从土层中剥落下来，一部分细颗粒随浆液或水冒出地面下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小，有规律地重新排列，浆液凝固后，便在土层形成一个固结体，当喷射流作360。旋转时，固结体呈圆柱形，达到提高地基承载力的目的。经上述方法利弊分析、比较，第二种方法对基础局部原状土层颗粒将产生冲切破坏，有可能加速桥台沉降;其施工需专用机械、设备，投资较大。因此，经常施工采用第一种方案进行加固。
3.2注浆材料的选择
注浆材料的选择主要从三个方面考虑:一是适应快速修补的需要，凝结固化时间短，早期强度要来得快;其次是要满足压力注浆设备的需要，操作简捷，有较好的流动性;三是从经济指标分析，具有可适用价值。注浆材料可利用早强水泥浆，采用超早强水泥浆液进行施工。采用现场搅拌，并在出浆口设置筛网过滤颗粒杂质，以利压浆能顺利进行。材料凝结时间可以调控，材料混合后，凝结时间可控制在半小时左右。试验表明:混合料与土颗粒发生固化反应后，混合料凝固过程及凝固以后不产生收缩，可形成较高强度，以满足桥台承载力要求。
3.3施工步骤
(1)采用按图示间距呈梅花型布设钻孔，首先对桥台基础的四周边缘设置钻孔进行钻孔和压浆，待四周压浆液体固化后，再由外向内逐孔位进行钻孔和压浆。
(2)砂浆拌和在注浆前应进行室内配比试验和现场注浆试验。严格按照配合比将一定数量的水泥、粉煤灰、早强减水剂加入强制式砂浆拌和机内先行干拌后，再加人一定数量的水，水泥浆水灰比可取0.5-1，拌和时间不少于3分钟；水泥浆试块强度大于M20 。
(3) 将拌好的水泥浆液通过压浆机从密封的注浆口压人水泥浆液，浆液体在压力作用下会快速压人土体空隙部位，注浆压力0-5MPa。单个注浆孔结束标准注浆压力逐步升高，达到设计终压，水泥浆液注人且结束时的进浆量在20-30L/min 以下，并继续注浆10min以上。施工时根据实际情况合理调整施工参数。在注浆范围内，注浆顺序由外往内进行，即先注桥台四周外边的土体，将桥台基础四边形成一个封闭圈，再注圈内土体。注浆压力由小到大依次施加，避免一开始就采用大注浆压力。
四、注浆法操作的注意事项
首先要充分准备，要有施工组织设计及技术措施。粉煤灰要事先过筛运到现场。水泥采用P042.5普通硅酸盐水泥为宜。各种设备的性能保证完好。注浆必须密封这样压浆时才能形成压力，水泥浆液体才能压入填充到每一个空隙。在注浆过程中要有专人负责检查，是否存在跑浆漏浆现象。混合料需要有一定的和易性，以方便施工。严格控制配比，以保证注浆的混合料结硬后不能有多余水分，保证混合料有一定的膨胀性。注浆压力匀速、缓慢，以免压力过大浆液冒出地面。
参考文献：
[1] 基础灌浆工艺在桥台沉降处置中的应用 膝部探矿工程
[2] 旋喷桩法加固软土地基技术铁道建筑技术
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。