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摘要:滩涂软土地基处理是围垦造地的技术关键,对临港建筑的稳定安全至关重要,软土地基处理方法主要有:置换法、桩基法、爆破处理淤泥法、排水固结法,本文讲述爆破处理淤泥法和桩基法。
滩涂由于其地理特殊性:处于潮间带,受潮汐影响,滩涂有时被水淹没,有时又露出水面,在这样的地质条件下进行围垦造地最主要的技术难点就是软土地基处理。本文针对桩基法和爆破处理淤泥法简述如何进行质量控制。
一、爆破处理淤泥法
分为①爆破挤淤填石法②爆破挤淤法(爆夯法)③堤下爆破挤淤法。其中爆破挤淤填石法和堤下爆破挤淤法因其施工设备和施工工艺复杂、繁琐且施工中爆炸安全难以完全掌控,所以在实际施工中多采用爆破挤淤法(爆夯法)。
爆夯法处理软土地基是通过通过爆炸作用将填料沉入淤泥并将淤泥挤出,使地基达到设计承载力和满足地基在一定时间内的沉降要求的施工工艺。爆破挤淤总固结时间短,见效快,在工程运行阶段比排水固结法处理的地基维护费用少、沉降小,安全可靠。
爆破挤淤的原理:当水中悬置在预先填埋石堆上的炸药包采用导爆索传爆网络,陆上起爆,爆炸动能将淤泥排开,形成爆坑,同时爆炸的振动效应使淤泥受到强烈震荡,强度大为降低,填充石料瞬间塌落,落到特力层上,完成石料对淤泥的置换。在工程应用中,为了降低装药量,提高挤淤效果,关键在于优化施工参数。
施工工艺:
1、施工人员和设备:布药小船一只,船员一名(驾船),爆破员一名
2、材料包括:防水乳化炸药,导爆索,电雷管以及捆绑炸药用细绳和漂浮用泡沫
3、步药参数:根据各个工程实际情况进行计算
4、施工操作:每次爆破前由测量技术人员按照设计要求,在海堤上测量放线,设置标志杆并协助确定海上步药位置和不同深度。为保证工程质量和安全应避开大浪并选择高潮位时间进行。
5、每次爆破作业所需器材和药包要选择在安全地带进行加工,在爆破作业施工期间要清场,无关人员不得靠近。每次爆破作业前要在堤岸边安排相对固定的标记物,记录爆破时间、原地标高和爆夯次数,为爆破效果检查作出参考。爆破作业时陆上人员、设备、船只均撤到安全距离以外。每次爆破施工至少爆夯两遍,并测量爆夯前后标志物标高沉降量,计算沉降率,如果高于10%,则还需继续爆夯直到沉降小于10%,整个爆夯施工完毕继续观测沉降率一个月,以确保施工质量。
二、桩基法
(一)CFG桩复合地基处理。一般滩涂除吹填砂层土,还依次分布有淤泥土质、粗砂粒、残积砂砾粘性土、全风化花岗岩间或分布有孤石,这样的地质条件下CFG桩复合地基处理技术具有显著的优点:
1、CFG桩是复合地基,不仅可以全桩长发挥桩的侧阻作用,桩端落在好土层上也可以很好发挥端阻作用,因此,CFG桩可以以吹填土地基下部的合适土层作为特力层,桩较短;
2、CFG桩采用振动沉管灌注桩法能够挤密吹填土砂层、淤泥质土层,使其强度提高,发挥桩间土的承载作用。
CFG桩在有明显优势的同时在某些地质条件下也存在显著缺陷:
1、饱和软黄土地区采用CFG桩方案处理地基时存在一定风险,风险源自桩身质量缺陷超标,宜慎重采用;
2、塑性指数较低、灵敏度较高的饱和软黄土,在螺旋钻杆周期振动下易产生局部液化现象,范围可达5倍桩径;
3、饱和软黄土地区施工CFG桩时,应遵循快下慢上,快泵送慢提拔、泵送过桩顶、间隔跳打的施工原则,以杜绝质量缺陷;
4、饱和软黄土地基中采用CFG桩易发生桩身质量缺陷,设计时应采用较高强度等级桩身材料;⑤试桩测验时应对全部桩身进行小应变装神质量检测,以利于对施工工艺的判别。
(二)振冲碎石桩地基处理。振冲碎石桩地基处理技术是为了加固高层和重型建筑物地基以及软土地基构筑物而采用的措施之一。加固范围根据建筑物的基础类型、重要性和场地条件确定,通常在基础范围内布桩,加固深度不宜低于4m,对于条形基础,宜在基础底面范围内单排、网格型或梅花形布桩。
施工原理:在地基中借助冲振器成孔,振密填料置换,形成一群碎石桩体,与原地基土一起构成复合地基,使排水性能得到很大改善和加速土层固结,使承载力提高,沉降减少。
施工工艺:使用冲振器完成。冲振器产生高频,同时开动水泵,使高压水通过喷射高速水流冲击孔底,在振冲联合作用下,冲振器沉入预定深度并形成孔洞,经清孔后向孔中逐段填入碎石,当碎石被振冲挤密到要求的密实度后,提起振冲器投入下一段碎石料,重复振密。重复填料直至设计桩顶,形成一根大直径的密实的碎石桩。
施工要点:
1、准备:①布设桩位:根据软土加固要求,按编号标示出现场桩位,避免漏打,重打;②供水及排水处理:布置供水管用于冲振时高压水的供应,布置泥浆排放沟进入净化池,防止污染环境;③试验桩:通过若干根试验桩验证设计参数,确定桩体密实电流、留振电流和填料等施工工艺参数;④施工顺序:软土处理成桩的顺序一般为“由内向外”或“由一边到另一边”
2、成孔:冲振器产生高频振动,配合高压水泵喷出的高速水流按设计速度打出合适孔洞,保持垂直,记载电流、电压、水压、了解地质情况。当电流升高时,其最大值不得超过电机额定值;当电流超过电机的额定值时,减慢振冲器的下沉速度,甚至停止下沉或提起振冲器,让高压水冲松土层后再继续下沉。电流的变化可以定性的反映出该孔的土质情况。
3、表层处理:桩体顶部1m左右另作碎石垫层或用机械碾压。
质量控制:
1、桩长:在振冲器导杆上焊有刻度,振冲器贯入地下的深度可由上读出,当造孔达到设计深度时,孔口指挥予以记录,自孔底加密到孔口成桩,造孔深度即为桩长;
2、桩位偏移:桩位偏移不得超过(1/5-2/5)D,施工中精确操作,偏差不得大于3cm;
3、加密电流、留振时间:不能把振冲器刚接触到填料的瞬间电流作为密实电流。只有振冲器在固定深度上振动一定时间,而电流稳定在某一数字,这一稳定电流才能代表填料的密实程度,当这个稳定电流超过规定的加密电流时,该段桩体才算密实完毕;
4、填料量:采用连续填料工艺,下料不宜过猛,孔底加密时,填料量可能超过正常值。
5、加密段长度:加密段长度严格控制在30-50cm,过长填料过多易造成漏振,密实度不够。
三、结语
围垦工程是沿海地区扩大可用土地资源广泛开展的工程,其软土地基处理一直是相关水利工作者研究的一个重点。只要根据工程实际土质情况制定合理的施工工艺和质量控制方案措施,就能满足工程设计或相关规范要求,保证整个施工过程高效稳定的进行。
参考文献:
[1]SL285—2003,水利水电工程进水口设计规范[S].
[2]滩涂治理工程技术规范 中华人民共和国水利部
[3]马兆荣 爆破挤淤法在防波堤工程地基处理的应用 岩土工程
[4]白伟国 软土地基中CFG桩基质量事故分析和处理实录 西北水电 2006.4
滩涂由于其地理特殊性:处于潮间带,受潮汐影响,滩涂有时被水淹没,有时又露出水面,在这样的地质条件下进行围垦造地最主要的技术难点就是软土地基处理。本文针对桩基法和爆破处理淤泥法简述如何进行质量控制。
一、爆破处理淤泥法
分为①爆破挤淤填石法②爆破挤淤法(爆夯法)③堤下爆破挤淤法。其中爆破挤淤填石法和堤下爆破挤淤法因其施工设备和施工工艺复杂、繁琐且施工中爆炸安全难以完全掌控,所以在实际施工中多采用爆破挤淤法(爆夯法)。
爆夯法处理软土地基是通过通过爆炸作用将填料沉入淤泥并将淤泥挤出,使地基达到设计承载力和满足地基在一定时间内的沉降要求的施工工艺。爆破挤淤总固结时间短,见效快,在工程运行阶段比排水固结法处理的地基维护费用少、沉降小,安全可靠。
爆破挤淤的原理:当水中悬置在预先填埋石堆上的炸药包采用导爆索传爆网络,陆上起爆,爆炸动能将淤泥排开,形成爆坑,同时爆炸的振动效应使淤泥受到强烈震荡,强度大为降低,填充石料瞬间塌落,落到特力层上,完成石料对淤泥的置换。在工程应用中,为了降低装药量,提高挤淤效果,关键在于优化施工参数。
施工工艺:
1、施工人员和设备:布药小船一只,船员一名(驾船),爆破员一名
2、材料包括:防水乳化炸药,导爆索,电雷管以及捆绑炸药用细绳和漂浮用泡沫
3、步药参数:根据各个工程实际情况进行计算
4、施工操作:每次爆破前由测量技术人员按照设计要求,在海堤上测量放线,设置标志杆并协助确定海上步药位置和不同深度。为保证工程质量和安全应避开大浪并选择高潮位时间进行。
5、每次爆破作业所需器材和药包要选择在安全地带进行加工,在爆破作业施工期间要清场,无关人员不得靠近。每次爆破作业前要在堤岸边安排相对固定的标记物,记录爆破时间、原地标高和爆夯次数,为爆破效果检查作出参考。爆破作业时陆上人员、设备、船只均撤到安全距离以外。每次爆破施工至少爆夯两遍,并测量爆夯前后标志物标高沉降量,计算沉降率,如果高于10%,则还需继续爆夯直到沉降小于10%,整个爆夯施工完毕继续观测沉降率一个月,以确保施工质量。
二、桩基法
(一)CFG桩复合地基处理。一般滩涂除吹填砂层土,还依次分布有淤泥土质、粗砂粒、残积砂砾粘性土、全风化花岗岩间或分布有孤石,这样的地质条件下CFG桩复合地基处理技术具有显著的优点:
1、CFG桩是复合地基,不仅可以全桩长发挥桩的侧阻作用,桩端落在好土层上也可以很好发挥端阻作用,因此,CFG桩可以以吹填土地基下部的合适土层作为特力层,桩较短;
2、CFG桩采用振动沉管灌注桩法能够挤密吹填土砂层、淤泥质土层,使其强度提高,发挥桩间土的承载作用。
CFG桩在有明显优势的同时在某些地质条件下也存在显著缺陷:
1、饱和软黄土地区采用CFG桩方案处理地基时存在一定风险,风险源自桩身质量缺陷超标,宜慎重采用;
2、塑性指数较低、灵敏度较高的饱和软黄土,在螺旋钻杆周期振动下易产生局部液化现象,范围可达5倍桩径;
3、饱和软黄土地区施工CFG桩时,应遵循快下慢上,快泵送慢提拔、泵送过桩顶、间隔跳打的施工原则,以杜绝质量缺陷;
4、饱和软黄土地基中采用CFG桩易发生桩身质量缺陷,设计时应采用较高强度等级桩身材料;⑤试桩测验时应对全部桩身进行小应变装神质量检测,以利于对施工工艺的判别。
(二)振冲碎石桩地基处理。振冲碎石桩地基处理技术是为了加固高层和重型建筑物地基以及软土地基构筑物而采用的措施之一。加固范围根据建筑物的基础类型、重要性和场地条件确定,通常在基础范围内布桩,加固深度不宜低于4m,对于条形基础,宜在基础底面范围内单排、网格型或梅花形布桩。
施工原理:在地基中借助冲振器成孔,振密填料置换,形成一群碎石桩体,与原地基土一起构成复合地基,使排水性能得到很大改善和加速土层固结,使承载力提高,沉降减少。
施工工艺:使用冲振器完成。冲振器产生高频,同时开动水泵,使高压水通过喷射高速水流冲击孔底,在振冲联合作用下,冲振器沉入预定深度并形成孔洞,经清孔后向孔中逐段填入碎石,当碎石被振冲挤密到要求的密实度后,提起振冲器投入下一段碎石料,重复振密。重复填料直至设计桩顶,形成一根大直径的密实的碎石桩。
施工要点:
1、准备:①布设桩位:根据软土加固要求,按编号标示出现场桩位,避免漏打,重打;②供水及排水处理:布置供水管用于冲振时高压水的供应,布置泥浆排放沟进入净化池,防止污染环境;③试验桩:通过若干根试验桩验证设计参数,确定桩体密实电流、留振电流和填料等施工工艺参数;④施工顺序:软土处理成桩的顺序一般为“由内向外”或“由一边到另一边”
2、成孔:冲振器产生高频振动,配合高压水泵喷出的高速水流按设计速度打出合适孔洞,保持垂直,记载电流、电压、水压、了解地质情况。当电流升高时,其最大值不得超过电机额定值;当电流超过电机的额定值时,减慢振冲器的下沉速度,甚至停止下沉或提起振冲器,让高压水冲松土层后再继续下沉。电流的变化可以定性的反映出该孔的土质情况。
3、表层处理:桩体顶部1m左右另作碎石垫层或用机械碾压。
质量控制:
1、桩长:在振冲器导杆上焊有刻度,振冲器贯入地下的深度可由上读出,当造孔达到设计深度时,孔口指挥予以记录,自孔底加密到孔口成桩,造孔深度即为桩长;
2、桩位偏移:桩位偏移不得超过(1/5-2/5)D,施工中精确操作,偏差不得大于3cm;
3、加密电流、留振时间:不能把振冲器刚接触到填料的瞬间电流作为密实电流。只有振冲器在固定深度上振动一定时间,而电流稳定在某一数字,这一稳定电流才能代表填料的密实程度,当这个稳定电流超过规定的加密电流时,该段桩体才算密实完毕;
4、填料量:采用连续填料工艺,下料不宜过猛,孔底加密时,填料量可能超过正常值。
5、加密段长度:加密段长度严格控制在30-50cm,过长填料过多易造成漏振,密实度不够。
三、结语
围垦工程是沿海地区扩大可用土地资源广泛开展的工程,其软土地基处理一直是相关水利工作者研究的一个重点。只要根据工程实际土质情况制定合理的施工工艺和质量控制方案措施,就能满足工程设计或相关规范要求,保证整个施工过程高效稳定的进行。
参考文献:
[1]SL285—2003,水利水电工程进水口设计规范[S].
[2]滩涂治理工程技术规范 中华人民共和国水利部
[3]马兆荣 爆破挤淤法在防波堤工程地基处理的应用 岩土工程
[4]白伟国 软土地基中CFG桩基质量事故分析和处理实录 西北水电 2006.4