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摘要:高填方填筑施工是斜坡工程施工的关键技术体系,在应用高填方填筑施工技术的同时要注意地基沉降带来的影响。本文首先从斜坡换土工程试验角度说明高填方填筑施工技术的应用路径,随后说明施工中引发的土质沉降特性。
关键词:高填方;填筑施工;地基沉降
引言:伴随着高填方填筑施工技术门类的逐步完善,在斜坡换土施工中的应用空间更为广阔;与此同时要注意与土质有关的地基沉降特性;因此有必要分析高填方填筑施工技术的使用方式以及常见的沉降特性。
一、高填方填筑施工技术
斜坡换土中的高填方填筑施工经过多个步骤,包括排水晾晒、清表处理等准备性步骤,此后进入到碎石桩试验施工步骤,在完成砂砾层施工后处理土工格栅等路基建筑。
在高填方填筑施工阶段需要处理现场环境中干扰施工的各项因素,例如在斜坡环境施工时要注意考虑积水因素,降低积水因素对斜坡路堤的腐蚀性影响,并对现场土地晾晒处理。对于地下水外涌相对严重的位置则需要挖坑、铺设盲沟处理,达到良好的地下水疏通效果。在碎石桩施工阶段包括碎石桩试验、碎石桩施工等多个步骤,在此分别介绍高填方填筑施工的各个步骤。
1.碎石桩试验。有关碎石桩的试验主要在路基外环境中进行,试验中要注意对施工工具、工艺的验证以及对桩体密度的判断;通过碎石桩施工形成的桩体应具备抗打击能力,进而确定合适的桩间距以及碎石用量参数范围。
试验桩完成约三周后开始试验桩检测工作,通过检测确定状态的密实度、承载力等要素,并根据实验结果选择合适的施工工具、工艺;施工工具是振动沉管打桩机,选用填料为工艺。
2.碎石桩施工。施工阶段中需要整体部署规划工程现场,确定合理的碎石桩施工顺序。在确定顺序时要考虑到施工土质,针对软弱土质则采用由右及左的顺序;对于抗剪强度弱的土质则采取间隔处理方式;在此从施工机具、成桩等方面说明。
(1)施工机具选择。高填方填筑施工通常选择振动沉管打桩机,打桩机工作中产生的振动效应是一种垂直效应。振动沉管打桩机下沉时会形成锥形的桩尖,提升打桩机后打开并放出碎石。
(2)成孔。成孔施工的关键在于打桩机处于水平平稳状态,避免由于桩基倾斜影响成成孔结果。评判成孔效果时要综合考虑桩位中心偏差、垂直偏差等因素,桩管下沉操作时要注意控制节奏,保证桩管沉管处于稳定状态。此后要辨别终孔深度,当桩管不再继续下沉时意味着成孔完毕,此时将打桩机逐步抬离地面。
(3)成桩。确定孔深后通过卷扬机向桩管内加入碎石,并通过桩管底端放出碎石。在提升70cm后执行下压处理,最终达到振动压实碎石的效果。该过程需要多次反复进行,其中要注意填料的补充;桩管成功提出地面后形成碎石桩。成桩效果的关键在于速度控制,每分钟桩管提升2m为宜;桩管内的碎石碎料要始终充足,避免由于填料不及时导致断桩现象。在邻近地面的部分要加强冲压力度,确保桩头的碎石始终高于地面,达到理想化的碎石与砂砾层接触效果。一般来讲单位桩长的用料需求量与施工桩长度、施工桩半径等参数相关,并将估算的碎石使用量作为碎石用量标准。因此成桩阶段主要经过桩机就位、振动成孔、向桩管填料、振动提升/下压桩管等步骤,最终完成成桩工作。
(3)砂砾层施工。施工前要检测桩体与桩间土质是否达标,确定达标后进行砂砾层施工。完成场地平整与排水工作后保证地下谁的顺畅外排,砂砾层施工时要注意砂砾层的厚度以及砂砾的直径,兼顾渗水以及填料的双重需求,达到良好的通透性效果。
(4)土工格栅施工。该施工阶段采取分层施工方式,施工前注意铺设砂砾层的层次、高度,保证土工格栅的抗拉强度以及延伸率。
在准备阶段完成场地平整、杂质去除、道路线标识等问题;随后开始铺设土工格栅,铺设过程要注意搭接长度以及反包处理,具体可以对土工格栅折向处理,提升土工格栅以及路堤填料的摩擦性质,避免斜坡因摩擦不足产生滑移现象。土工格栅的施工对平整顺滑要求较高,如果格栅不能做到平顺,意味着土工格栅发生破坏的概率提升;另外还要避免悬空紧绷现象发生。
土工格栅铺设完成后进入到铺设上层材料环节,具体来讲使用土质填料作为上层填料材料,将土质材料运输到场地后,在工程现场铺设运输材料道路并完成材料的终端运输。运输土质填料时需要注意设备的选择,避免重型设备对临时铺设道路的减压破坏作用;参与运输的机械需要加装填料保护装置。
上层材料铺设完毕后压实处理,通常情况下选择20t级别压路机对路面进行静压处理,压路机碾压后的效果应当满足设计阶段的压实标准要求。在填筑30cm后即可以开始碾压,直到填筑60cm后则开始新层次的土工格栅施工。
二、软土地基沉降特性
软土是高填方填筑施工中的关键要素,软土本质上是在水下沉积形成,具有有机质类型丰富、含水量高等特征其中軟土中的有机质主要分布在软塑与流塑缝隙之间。软土的分类取决于土质中有机质的含量;如果有机质含量超过50%,则将该类软土定义为泥炭;一般将有机质含量低于10%的软土定义为淤泥质软土;有机质含量在此之间则定义为泥炭质软土。软土本身具有抗剪强度偏弱的特性,主要分布在沉积、沼泽、谷地等位置。沉降现象是软土地基的重要特征,由于软土抗地面荷载的影响力偏弱,在附加应力的影响会造成显著的沉降现象,而且沉降现象维持的时间相对偏长。塑性破坏造成的压缩与沉降现象都体现出竖向影响的特征,具体可以归纳为瞬时、固结与此固结三类特征,软土地基沉降是指上述三种沉降的总和,在此分别说明上述三种沉降现象。
1.瞬时沉降。瞬时沉降主要发生在施工前期阶段,由于施工前期产生的加载效应引发沉降现象。以饱和粘性土为主要土质的地基,在受到外力加载后意味着较高的应力以及空隙压力;由于粘性土的渗透性能偏弱,排水表现并发生剪切破坏。如果加载行为并非在大面积范围同时产生,意味着侧向边缘区范围内流动效应偏强,此时瞬时沉降效应也会特别明显。针对未处于饱和状态以及其他状态下的细粒土,产生的瞬时沉降现象取决于没有排水状态下体积的变形状况。
2.固结沉降。荷载状态下,饱和土质地基产生一定强度的压力;由于这种压力超出孔隙承载上限而且具备一定压力梯度,最终使孔隙中的水产生渗出效应,由此引发的体积压缩现象导致固结沉降效应。对于处于非饱和状态下的土质同样会产生压缩从沉降效应,根本原因在于附加应力作用,颗粒靠拢的同时由于水分、空气等因素的排出效应引发沉降现象,土质的抗剪抗压能力由此增强,从中体现固结沉降的本质。在诸多资料中提及的压缩沉降、主沉降概念本质上就是固结沉降,也是各种沉降现象中最常见的类型。高填方填筑施工中需要充分考虑到固结沉降因素,土质取样后判定固结沉降的影响,另外可以做预留预压处理。
3.次固结沉降。固结沉降发生较长时间后,超静孔隙内的水压力逐步减小,与此同时应力没有发生明显变化,这种发生在固结沉降后期的现象定义为次固结沉降。次固结沉降状态下粘粒骨架则会重新调整,这种变化整体来讲是非常缓慢的,对软土的总沉降效应贡献较小,通过简单的线路调整应对沉降影响。
结束语:本文中结合实际施工场景探讨了高填方填筑施工技术的应用过程,总结了三种土质地基沉降特性以及应对沉降的方式,为开展斜坡换土施工提供经验借鉴。
参考文献
[1]温皇立,李晨鹏,吴吉朋. 高填方路基施工技术与质量控制[J]. 交通世界,2020,(36):139-140.
[2]周涌泉. 高填方路基施工关键技术研究[J]. 公路交通科技(应用技术版),2020,16(11):5-8.
[3]姚运军,李宁. 溶洞丘陵地貌土石方高填方施工技术研究[J]. 工程技术研究,2020,5(21):89-90.
[4]倪先栋. 桩体特性对软土地区复合地基沉降特性影响及优化设计研究[J]. 工程建设与设计,2020,(21):60-62.
[5]张沛,石雨恒,费康. 能量桩群桩基础沉降特性分析[J]. 土木与环境工程学报(中英文),,:1-13.
关键词:高填方;填筑施工;地基沉降
引言:伴随着高填方填筑施工技术门类的逐步完善,在斜坡换土施工中的应用空间更为广阔;与此同时要注意与土质有关的地基沉降特性;因此有必要分析高填方填筑施工技术的使用方式以及常见的沉降特性。
一、高填方填筑施工技术
斜坡换土中的高填方填筑施工经过多个步骤,包括排水晾晒、清表处理等准备性步骤,此后进入到碎石桩试验施工步骤,在完成砂砾层施工后处理土工格栅等路基建筑。
在高填方填筑施工阶段需要处理现场环境中干扰施工的各项因素,例如在斜坡环境施工时要注意考虑积水因素,降低积水因素对斜坡路堤的腐蚀性影响,并对现场土地晾晒处理。对于地下水外涌相对严重的位置则需要挖坑、铺设盲沟处理,达到良好的地下水疏通效果。在碎石桩施工阶段包括碎石桩试验、碎石桩施工等多个步骤,在此分别介绍高填方填筑施工的各个步骤。
1.碎石桩试验。有关碎石桩的试验主要在路基外环境中进行,试验中要注意对施工工具、工艺的验证以及对桩体密度的判断;通过碎石桩施工形成的桩体应具备抗打击能力,进而确定合适的桩间距以及碎石用量参数范围。
试验桩完成约三周后开始试验桩检测工作,通过检测确定状态的密实度、承载力等要素,并根据实验结果选择合适的施工工具、工艺;施工工具是振动沉管打桩机,选用填料为工艺。
2.碎石桩施工。施工阶段中需要整体部署规划工程现场,确定合理的碎石桩施工顺序。在确定顺序时要考虑到施工土质,针对软弱土质则采用由右及左的顺序;对于抗剪强度弱的土质则采取间隔处理方式;在此从施工机具、成桩等方面说明。
(1)施工机具选择。高填方填筑施工通常选择振动沉管打桩机,打桩机工作中产生的振动效应是一种垂直效应。振动沉管打桩机下沉时会形成锥形的桩尖,提升打桩机后打开并放出碎石。
(2)成孔。成孔施工的关键在于打桩机处于水平平稳状态,避免由于桩基倾斜影响成成孔结果。评判成孔效果时要综合考虑桩位中心偏差、垂直偏差等因素,桩管下沉操作时要注意控制节奏,保证桩管沉管处于稳定状态。此后要辨别终孔深度,当桩管不再继续下沉时意味着成孔完毕,此时将打桩机逐步抬离地面。
(3)成桩。确定孔深后通过卷扬机向桩管内加入碎石,并通过桩管底端放出碎石。在提升70cm后执行下压处理,最终达到振动压实碎石的效果。该过程需要多次反复进行,其中要注意填料的补充;桩管成功提出地面后形成碎石桩。成桩效果的关键在于速度控制,每分钟桩管提升2m为宜;桩管内的碎石碎料要始终充足,避免由于填料不及时导致断桩现象。在邻近地面的部分要加强冲压力度,确保桩头的碎石始终高于地面,达到理想化的碎石与砂砾层接触效果。一般来讲单位桩长的用料需求量与施工桩长度、施工桩半径等参数相关,并将估算的碎石使用量作为碎石用量标准。因此成桩阶段主要经过桩机就位、振动成孔、向桩管填料、振动提升/下压桩管等步骤,最终完成成桩工作。
(3)砂砾层施工。施工前要检测桩体与桩间土质是否达标,确定达标后进行砂砾层施工。完成场地平整与排水工作后保证地下谁的顺畅外排,砂砾层施工时要注意砂砾层的厚度以及砂砾的直径,兼顾渗水以及填料的双重需求,达到良好的通透性效果。
(4)土工格栅施工。该施工阶段采取分层施工方式,施工前注意铺设砂砾层的层次、高度,保证土工格栅的抗拉强度以及延伸率。
在准备阶段完成场地平整、杂质去除、道路线标识等问题;随后开始铺设土工格栅,铺设过程要注意搭接长度以及反包处理,具体可以对土工格栅折向处理,提升土工格栅以及路堤填料的摩擦性质,避免斜坡因摩擦不足产生滑移现象。土工格栅的施工对平整顺滑要求较高,如果格栅不能做到平顺,意味着土工格栅发生破坏的概率提升;另外还要避免悬空紧绷现象发生。
土工格栅铺设完成后进入到铺设上层材料环节,具体来讲使用土质填料作为上层填料材料,将土质材料运输到场地后,在工程现场铺设运输材料道路并完成材料的终端运输。运输土质填料时需要注意设备的选择,避免重型设备对临时铺设道路的减压破坏作用;参与运输的机械需要加装填料保护装置。
上层材料铺设完毕后压实处理,通常情况下选择20t级别压路机对路面进行静压处理,压路机碾压后的效果应当满足设计阶段的压实标准要求。在填筑30cm后即可以开始碾压,直到填筑60cm后则开始新层次的土工格栅施工。
二、软土地基沉降特性
软土是高填方填筑施工中的关键要素,软土本质上是在水下沉积形成,具有有机质类型丰富、含水量高等特征其中軟土中的有机质主要分布在软塑与流塑缝隙之间。软土的分类取决于土质中有机质的含量;如果有机质含量超过50%,则将该类软土定义为泥炭;一般将有机质含量低于10%的软土定义为淤泥质软土;有机质含量在此之间则定义为泥炭质软土。软土本身具有抗剪强度偏弱的特性,主要分布在沉积、沼泽、谷地等位置。沉降现象是软土地基的重要特征,由于软土抗地面荷载的影响力偏弱,在附加应力的影响会造成显著的沉降现象,而且沉降现象维持的时间相对偏长。塑性破坏造成的压缩与沉降现象都体现出竖向影响的特征,具体可以归纳为瞬时、固结与此固结三类特征,软土地基沉降是指上述三种沉降的总和,在此分别说明上述三种沉降现象。
1.瞬时沉降。瞬时沉降主要发生在施工前期阶段,由于施工前期产生的加载效应引发沉降现象。以饱和粘性土为主要土质的地基,在受到外力加载后意味着较高的应力以及空隙压力;由于粘性土的渗透性能偏弱,排水表现并发生剪切破坏。如果加载行为并非在大面积范围同时产生,意味着侧向边缘区范围内流动效应偏强,此时瞬时沉降效应也会特别明显。针对未处于饱和状态以及其他状态下的细粒土,产生的瞬时沉降现象取决于没有排水状态下体积的变形状况。
2.固结沉降。荷载状态下,饱和土质地基产生一定强度的压力;由于这种压力超出孔隙承载上限而且具备一定压力梯度,最终使孔隙中的水产生渗出效应,由此引发的体积压缩现象导致固结沉降效应。对于处于非饱和状态下的土质同样会产生压缩从沉降效应,根本原因在于附加应力作用,颗粒靠拢的同时由于水分、空气等因素的排出效应引发沉降现象,土质的抗剪抗压能力由此增强,从中体现固结沉降的本质。在诸多资料中提及的压缩沉降、主沉降概念本质上就是固结沉降,也是各种沉降现象中最常见的类型。高填方填筑施工中需要充分考虑到固结沉降因素,土质取样后判定固结沉降的影响,另外可以做预留预压处理。
3.次固结沉降。固结沉降发生较长时间后,超静孔隙内的水压力逐步减小,与此同时应力没有发生明显变化,这种发生在固结沉降后期的现象定义为次固结沉降。次固结沉降状态下粘粒骨架则会重新调整,这种变化整体来讲是非常缓慢的,对软土的总沉降效应贡献较小,通过简单的线路调整应对沉降影响。
结束语:本文中结合实际施工场景探讨了高填方填筑施工技术的应用过程,总结了三种土质地基沉降特性以及应对沉降的方式,为开展斜坡换土施工提供经验借鉴。
参考文献
[1]温皇立,李晨鹏,吴吉朋. 高填方路基施工技术与质量控制[J]. 交通世界,2020,(36):139-140.
[2]周涌泉. 高填方路基施工关键技术研究[J]. 公路交通科技(应用技术版),2020,16(11):5-8.
[3]姚运军,李宁. 溶洞丘陵地貌土石方高填方施工技术研究[J]. 工程技术研究,2020,5(21):89-90.
[4]倪先栋. 桩体特性对软土地区复合地基沉降特性影响及优化设计研究[J]. 工程建设与设计,2020,(21):60-62.
[5]张沛,石雨恒,费康. 能量桩群桩基础沉降特性分析[J]. 土木与环境工程学报(中英文),,:1-13.