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软土地基泛指那些由淤泥及具有淤泥性质的“软土”构成的地基,由于其内部含有较多的水分,导致存在较多空隙,表现出承载能力弱、凝固性差、容易变形等问题,整体表现为牢固度差;由于需要对软土地基进行必要的科学处理,严重影响与阻碍水利工程的建设施工质量和进度,为水利工程埋下了安全隐患。以陕北地区常见的湿陷性黄土软土地基为例,其广泛分布在陕北及关中两个区,厚度一般大于10米,地基湿陷等级一般为Ⅱ级到Ⅳ级,有较为敏感的湿陷性,该类软土地基一般埋藏比较深,这样湿陷发生可能较为迟缓,其会随着承受荷载变化出现局部地基破坏或者地基整体滑动现象;也可能导致在开挖深基坑过程中出现基坑隆起、坑壁失稳等问题。因此,必须使用夯实、换填、排水、挤密、加筋和胶结等技术方法加固地基,旨在改良软土地基的工程特性、降低地基压缩性变化、提高地基抗剪强度以及改善地基动力特性和透水特性。
2水利工程中有效的软土地基处理方法
2.1置换填土法置换填土法不失为一种较好的软土地基处理方法,处理效果较为明显持久,但由于对客观条件要求较高,实际操作起来难度较大。具体操作方法是利用灰土、水泥等硬度较高的土质、材料取代软土,操作过程中注意做到均匀散落于地基之上,目的是保证洒落后土质有更高的承载能力,使其满足进一步的水利工程施工要求。该种软土地基处理方法,存在的问题在于其工程量较大,成本较高,不够经济,操作实施过程中为了有效控制工程成本,尽量就地取材。为了提高工程地基的防渗透性和地基承载能力,需要对替换后的填土进行再次夯实处理,必要时可以采用分层夯实方法。
2.2排水固结法软土地基处理,主要是通过各种技术方法来降低地基土质中的水分含量,达到增强土体强度的目的,可以尝试使用排水固结法处理。通过引入专门的排水设备(如塑料水管、沙井)排出软土地基内部的水分,以此来减小软土地基的土孔隙率,促使地基固结发生变形,从而有效提高地基牢固度。排水固结法较适用于那些饱和、软弱土层;如果是渗透性较低的泥炭土,由于可能导致最终的排水效果较差,应当慎重使用该方法。
2.3夯锤强夯法软土地基处理方法选择与地基内部土体性质密切相关,如果是沙土、黄土构成的软土地基,可以考虑使用夯锤来对软土进行夯实处理。一般情况下,用于夯实土体夯锤的夯力要求在80kN及以上,以此保证土体牢固,从而保证软土地基较高的牢固度和稳定性。以南水北调中线一期工程中某河段施工为例,该河段渠道地基为黏砂多层结构,且半挖半填,挖方深度为7.0~10.5m;渠道底板土质为细砂、重砂壤土和中壤土,渠坡由细砂、重砂壤土和中壤土构成,且重砂壤土、细砂土质分布不均,具有中等偏弱的透水性,而重砂壤土有明显的地震液化潜势。面对该特点的软土地基,在水利工程施工过程中可以考虑使用强夯法处理,单击夯击能3000kN•m时击四遍;其中前三遍夯锤落距可以保持在15m,第四遍满夯过程中落距可以降为5m。使用该技术方法处理完成后,需要对强夯区进行必要的标贯检测、土样室内化验分析,一般情况下都能够明显消除重砂壤土的地震液化问题,使处理后质量能够满足工程设计要求。如果由于地下水位较高,导致强夯后软土地基仍然不合格,可以考虑进行垫土辅助处理。
2.4水泥旋喷法水泥旋喷法是一种通过专用旋喷设备形成水泥旋喷桩来提高软土地基承载能力的方法。该方法较适用于冲填土、软黏土等土质软土地基加固。该方法的基本原理是通过在旋喷桩上设置一个能够发挥特别功能的注浆管,将这个注浆管放入到一定深度的软土层中,然后缓慢向上提升,这时喷嘴会以一定速度转动,而注浆管会在强压力作用下喷出水泥浆液,其与土体接触融合,在水泥浆液凝固后形成所谓的旋喷桩,达到牢固软土地基、防止渗水的目的。旋喷桩的强度、牢固度较高,且不容易被压缩,能够起到很好的土质改良作用。但是水泥旋喷方法也不是万能的,在使用该方法之前需要准确核查土体的成分,如果土体中含有较多的有机质成分,如塘泥土、泥炭土,建议不要使用该方法。
2.5管桩桩基法桩基法是当前水利工程施工建设中应用较为广泛的软土地基加固方法。由于其具有良好的牢固性质,被广泛应用于含水量较大的软土地基处理,其中以钢筋混凝土管桩和预应力管桩使用居多。仍然以前边所述的南水北调中线一期工程某河段为例,鉴于该河段地基土质,经研究后决定采用挤密砂石桩方法处理渠道地基;挤密砂石桩桩位布置为三角形,桩距为200cm、桩径为60cm。挤密桩施工前,先复核每根桩的桩位放线,成桩后再次检查桩位位置是否有偏差,如果发现存在偏差或者漏桩现象要及时纠偏和进行补桩。施工过程中挤密砂石桩跳打进行,由两侧向中间方向试验成桩,均匀分布、逐步加密,及时进行夯填。如果施工是在既有建筑物附近,该桩位是背离建筑物方向。
2.6高压灌浆法高压灌浆法是水利工程软土地基处理的主要方法之一,一般采用液压或者气压的方式,向软土地基内部灌入有凝固功能的浆液,或使用注浆管将水泥浆液均匀注入到软土层中,目的是赶走原有软土层中的水分、空气,促使软土层发生变形。浆液的凝固作用在于使原有软土层中的松散颗粒、裂隙进一步胶结成新的结合体,从而提高原有软土层的承载力、压缩模量,起到加固软土地基的作用。灌注浆液一般选择水泥浆、黏土浆等。
2.7材料加筋加固法该方法是将软土地基的填土用土工布垫隔,通过移动限制保护软土地基不发生偏向位置移动,减少软土地基应力水平,从而有效提高软土地基硬度,保证其稳定性;加筋加固则是将原本浩大的工程重量均分到加固材料和地基基础上,即使软土地基上面的工程发生滑动,也能利用摩擦力防止其发生脱离,以此达到更加牢固地基的目的。这里需要注意的是,施工过程中本着节能环保原则,应尽量减少由于软土地基处理对地下水体造成的危害。
关键词:道路改造;软土路基;处理方法
一、软土路基成因
路基强度及稳定性与路基干湿状态密切相关。路基干湿状态是由土中含水量的高低决定的,而含水量的高低取决于各种湿源的作用和延续时间。由于路面宽、路基低、排水设施不全或失效,使得雨水和生活污水向路基内渗透、地下水位升高,路基长期处于潮湿状态,加上土的水稳定性差等原因,导致路基软化。
二、软土路基判别
(一)测定方法
所谓软土,比规范[1]中的定义广泛,包括强度达不到设计要求的湿粘土。对软土路基的测定可以采用弯沉测定:
将相对完好的砼板块逐一编号。采用两台5.4m贝克曼梁及一台BZZ-100标准车,按每车道双向往返检测。选取位于横缝、断缝附近的板角等荷载最不利位置作为检测点,测点分主点(受荷板)、副点(未受荷板),主点位于板横缝前10cm,副点在横缝后10cm,分别测定主点弯沉和副点弯沉。[2]
在非不利季节检测时,弯沉值根据经验进行季节影响修正。实际取其系数=1.1~1.2。
(二)判别方法
平均弯沉值反映了原结构的承载能力,而弯沉差则反映了加铺后沥青路面反射裂缝出现的机率和严重程度。造成原结构承载力不足的原因有板底脱空、基层强度低和软土路基。采用排除法通过值来判别软土路基。当45≥≥20时,进行压浆处理;>45时,先将砼板打裂压实,使其与基层紧密结合;再次检测,仍然有>45,表明基层强度严重不足或有软土路基;挖除路面结构后,通过路基顶面弯沉的检测,或者通过路基土的干密度、天然含水量综合判定。
三、软土路基处理方法的比选和优化
(一)做一个模拟软土路基方案其具体条件和基本要求
1.公路自然区划为Ⅳ3,路基干湿类型为潮湿,但不加高路基,不增设地下排水设施,只对地面排水设施进行修复;
2.软土路基处理最小面积=4.2×5.0m,即一块砼板的面积,属于局部软土路基;
3.大部分软土路基为稠度=0.5~0.9的湿粘土,不易破碎晾干;
4.软土路基深度<2m,其中上部为路基工作区,对强度和稳定性的要求高;
5.软土路基处理不能对原路基的强度和稳定性带来不利影响,处理后应达到强度与原路基基本一致、工后沉降为零、水稳定性好的要求;
6.雨季施工,行车干扰大,工期三个月。
(二)比选
软土路基处理方法按处理深度分为浅层处理和深层处理。浅层处理的深度≤3m,因此拟处理的软土路基属于浅层处理的范围。
浅层处理施工工艺简单,投资少,是施工中经常采用的方法。浅层处理一般有换填法、晾晒法、垫层法、动力固结法、加筋法、灌浆法、排石挤淤法和爆炸排淤法。
分析后认为,晾晒法等七种方法不符合上述条件或要求。换填法通常用于软土路基分布范围较小,深度≤2m的情况,换填料可视具体情况用砂、砂砾、改良土或其他适宜材料,因此初步决定采用开挖换填法处理。
(三)优化
原路基为粘土填筑,若采用砂、砂砾等材料换填,虽然保证了自身的强度和稳定性,但此类材料具有透水性,其内部的干湿变化,会引起四周路基土的软化或二次固结,导致路面的不均匀沉降等病害。若采用风化石换填,存在着风化石粒径、强度、土石比例的问题,粒径大、强度低、石含量多,施工时不易压碎压实,除存在与透水性材料相同的问题以外,其自身的强度和稳定性也难以保证。若采用粘土换填,由于施工面小、地下管线多,填土难以压实,浸水后自身的强度和稳定性同样无法保证。
土经改良后不但强度提高,还能呈现出板体性和一定的水稳定性,弥补了上述材料的不足。为使换填部分的物理力学性质与原路基基本一致,选用了与原路基土质相近,<40%,<18,含水量适宜的低液限粘土(CL)进行改良。
改良土常用的改良剂有石灰和水泥,由于水泥改良土工序少、早期强度高,适用于春融期、多雨季节、地下水位高、工期紧迫地段。最后确定采用水泥改良土换填的处理方法。
四、软土路基施工工艺
(一)换填深度
开挖过程中可以观测到,随着深度的增加,坑壁四周路基土的密实度逐渐降低,含水量逐渐增大,上部1.0~1.2m范围内的密实度高含水量小,并且有明显的分界线。表明路基工作区深度为1.0~1.2m。
当软土路基较薄,有硬底时,清除后直接换填。当软土路基较厚,应挖到坑底土与四周路基相同土层的密实度一致时的深度,一般为1.0~1.2m;当坑底土过湿时,下挖到保证上部回填压实时不出现“弹簧”的深度,一般为0.4~0.5m,总的换填深度=1.4~1.7m。
(二)水泥掺量
换填土的强度过高或过低,都会使其内部及四周结构产生附加应力和变形,造成路面病害,因此应与原路基保持基本一致。
由于难以准确检测原路基土的无侧限抗压强度,水泥掺量无法按常规试验确定。路基的回弹模量不但是路面设计的基本参数,更是衡量路基质量的基本指标,并且设计值已知,因此水泥掺量通过回弹模量室内试验确定。由路基设计弯沉值=200,计算出路基回弹模量设计值=47MPa,再根据公式[3]反算得到室内试验回弹模量标准值=135MPa。水泥掺量不宜小于3%,实际控制在3~4%,否则难以拌和均匀。为提高下部改良土的早期强度,使上部工作区能尽早换填,上下部采用相同的水泥掺量。
(三)压实
压实功愈大、分层愈多愈容易出现弹簧。由于对工作区以下密实度的要求相对较低,故采用挖掘机铲斗击打配合双向振动平板夯(工作重量123kg)压实。待具有一定强度后再进行工作区范围内的换填,尽可能采用胶轮压路机碾压,边角用双向振动平板夯压实,压实度≥95%。
五、结语
1.与沥青路面的承载能力检测不同,水泥砼路面的检测有主、副点之分,必须配备两台贝克曼梁。用一台贝克曼梁只能检测出、,混淆与、与两者的概念会造成误判。采用双向往返法检测,贝克曼梁的支点和主测点不在同一块砼板上,消除了支点变形对测点弯沉值的影响;测完后检测车驶离受荷板,消除了后轴落点对主点弯沉值的影响。贝克曼梁法检测的是回弹弯沉,自动弯沉仪法检测的是总弯沉,落锤式弯沉仪检测的是动态总弯沉。贝克曼梁法是规范规定的标准方法,采用其它方法必须进行标定换算。同样,现场承载板法是路基回弹模量的标准检测方法,采用其它方法也必须进行标定换算。测定弯沉和模量时,都应将季节因素考虑在内。
2.与公路不同,道路由于两侧人行道和建筑物地基高于行车道,加上排水设施不完善等因素的影响,路基长期处于潮湿状态,容易产生病害。
3.与新建道路不同,改建工程是对道路功能的恢复和提高,应遵循一切服从于老路,一切有利于老路的原则,达到新旧一体,路基稳定、密实、均质,为路面提供均匀的支承。经过几十年地运营,绝大部分路基已经稳定,已适应了所处的水文地质环境,应充分利用。
4.与地基中的大面积软土路基不同,路基中的软土路基一般都属于局部浅层软土路基,处理后要求工后沉降为零,并具有较高地强度和良好地稳定性。尤其是路基工作区,对保证路面强度与稳定性、满足行车要求极为重要。
每一种软土路基处理方法均有其针对性、适用范围以及局限性,必须根据具体条件选择符合设计要求的软土路基处理方法,才能取得理想的处治效果。对能达到处理效果的方法进行使用阶段技术可靠性、施工难易程度、工程造价、工期、对周围环境影响等方面的综合评比,确定最合理的软土路基处理方案,并不在于技术的先进与否。
【参考文献】
[1]中华人民共和国行业标准.JTGD30-2004公路路基设计规范[S].北京:人民交通出版社,2004.
关键词:高速公路;软土地基;特点;处理方法
中图分类号:U412.36+6 文献标识码:A 文章编号:
在高速公路建设的过程中,由于软土地基具有孔隙大、承载能力差等特点,这就给高速公路施工带来了很大的危害。因此,采取切实可行的处理方法来加以防治,有利于提高高速公路的施工质量。
一、高速公路软土地基的危害
(一)影响道路的使用寿命
软土是指强度低、压缩性高的软弱土层,主要分为软粘性土、淤泥质土、淤泥等。软土地基质量的好与坏,直接影响高速公路的使用寿命。当行驶的车辆在软土地基上施加一定的力,很可能会出现翻浆的现象,降低地基的强度,对路面的结构造成破坏。
(二)出现质量事故
由于软土地基是因地、因层而异,具有不可预见性。因此,在进行设计和施工的过程中,如果不能结合软土地基的性质,那么很可能会出现质量事故,例如,会引起路面塌方,不均匀的沉降,使路面出现开裂、倾斜等问题,严重的时候会引发交通事故。这些质量事故会直接影响到整个施工工程的经济效益和社会效益。
(三)在设计中存在问题
由于设计部门对软土地基的设计不够准确,没有真实的将高速公路软土地基所分布的情况反映出来,应该对软土地基进行处理的没有进行及时处理,在设计中不能从高速公路的实际出发,没有从软土地基对桩基础的承载力会产生影响的方面进行分析,从而导致高速公路出现了倾斜、裂缝、路堤失稳以及沉降等危害。
二、高速公路软土地基的特点
高速公路软土主要是由淤泥和软粘土组成的,里面含有一些有机质,软土中的含水量比较高,其孔隙很大,而且压缩性比较高,强度低,其渗透性比较差,有较高的灵敏度,在荷载的作用下,抗剪强度比较低,同时,具有流变性显著等特点。
三、高速公路软土地基处理方法
(一)表层处理法
对于浅表层软弱土的处理可以采用表层处理法,其适用范围是粘性土和粉土。在通常情况下,主要是对深度在一米的软土进行处理。这种方法主要是在地表排水的情况下,在地表铺砂土或者铺土工布等材料,并且运用高效添加剂,这对地表层的含水率可以起到很好的改善效果,同时使得土体的结构、地基土承载力得到改善,从而有利于保证施工机械的正常使用。表层处理法是非常简单的,在采购材料时比较方便,而且价格低。因此这种方法是高速公路软土地基处理最经济、又可靠的方法,在使用表层处理法时,可以根据施工场地的实际情况,以便达到最佳的处理效果。
(二)换填法
该方法主要是将高速公路软土换成优质土,以保障填土的稳定性,并且使土的沉降量减少,这种方法的适用范围是砂、碎石等填筑材料抗剪强度较软弱土层。在具体施工时可以利用人工挖土进行换土,同时也可以采用爆炸法,将软土挤出,然后强制性的将软土进行置换。这两种施工方法都比较简单,能够在很短的时间里完成置换的任务。从可靠性来进行分析,通过人工进行挖掘的方法最可靠。其中需要注意的是置换材料必须选择具有很强承载力的粗粒土,必须对粗粒土进行压实。
(三)加载法
加载法主要是为了增加高速公路软土地基的强度,以防止在填土内的构造物发生有害沉降现象,对路面结构造成损坏,这种方法的适用范围是软土地基。促进软土地基沉降的方法主要有:(1)增加地基上的压力,以减少土中的水含量(2)利用填土加载法,在地表上面铺砂,使用不透水膜,依据大气压力的基本原理,来促进软土地基的处理。在使用填土加载法过程中,必须要充分考虑地基是否稳定。利用大气加压的方法不会对地基带来破坏,但是要注意的是这种方法可能会受到地基适应性的影响和限制,而且使用的工程费用比较多,在一般情况下不推荐使用这种方法。
(四)排水固结法
在通常情况下,排水固结法是一种比较常见的高速公路软土地基处理方法,主要是利用长度和间距不同的袋装砂和砂垫层进行相互间的结合,其适用范围是砂土。虽然这种方法比较普通,但是十分经济实惠。
(五)深层处理法
深层处理法的适用范围是复合地基。对于高填方路基和桥头路基,可以从路基的厚度、所含数量来进行分析,然后可以使用粉喷桩的方式对软土地基进行处理,进行深层处理后体现出来的效果通常很明显。
(六)轻质路堤法
这种方法主要适用范围是软土地基粉细砂路堤。该方法在很大程度上减轻路堤自重,使软土地基上面的附加应力减小,从而达到减少沉降的目的,同时它是一种非常节约填料的软土地基处理方法。
(七)真空预压法
这种方法的适用范围是淤泥黏土层。对软土地基的快速沉降起到很大的作用,同时能够增加软土地基的承载力,应用效果非常明显。
由此可见,高速公路软土地基处理方法有很多种,被广泛应用于各种工程实例中。例如,在2012年的四月,某高速公路路基发生垮塌,导致公路交通中断,近150多台车辆,400余人受阻。通过对事故发生原因进行分析,利用换填法,向事故现场运大量石块,将石块填埋路基中,经过抢修使地基稳定下来,处理效果十分明显,快速恢复了高速公路的正常运行。
总结:
综上所述,在高速公路的建设和发展中,常常存在软土地基处理不当等问题,可能会引发很多病害。那么,如何采取切实可行的软土地基处理方法,保障公路施工质量,保障高速公路的运营安全,应该得到高度重视和切实解决。只有根据高速公路软土地基的性质和实际情况进行分析,然后采取有针对性的措施,不断的引进新技术、新方法、新材料,在具体的施工中对施工技术进行严格控制,才能有效提高施工质量。
参考文献:
[1]刘辉.浅谈高速公路软土地基处理技术[J].公路交通科技(应用技术版),2011(3).
[2]陈丽.高速公路软土地基处理对策研究[J].黑龙江科技信息,2011(3).
关键字:软土地基 地基处理 施工方法
Abstract: in the modern architectural design, the soft soil foundation treatment problems have attracted wide attention. Although the soft soil foundation with high water content, but between the hole and the hole slot, leading to poor permeability, low strength, and usually produce uneven settlement and subsidence phenomenon, based on this will be under the action of an external force, we must find out the corresponding strategy, improve the foundation deformation and stability conditions, reduce the soft soil the pore, improve the soft soil density, enabling better together between soil particles. This paper discusses several methods of soft soil foundation treatment.
Keywords: soft soil foundation treatment construction method
中图分类号:TU471.8文献标识码:A 文章编号:
在现代道路设计中,软土地基因其自身特点:含水量高,孔缝隙大,导致渗透性差,强度低,于是在外力的作用下通常会产生不均匀沉降或沉陷等现象,因此,软土地基处理问题已受到各界的广泛关注。
1.1软土地区的概念
软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细颗粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高、透水性差、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、各层之间物理力学性质相差较大等特点。
软土地基上的建筑通常沉降量较大且沉降稳定需要的时间较长,所以处理是否合理,将关系到工程质量、进度。因此,科学、合理、有效地选择合适的地基处理方法对工程建设具有重要的意义。
1.2软土地基处理的意义
在过去的一段时间里,公路经过软土地区时,由于线路等级标准不高,路基宽度窄、立交少、纵坡要求不严,且低路堤多,因此对路基大部分地段处理工程少,仅重视桥头高路堤部位的处理。出现高速公路之后,因要求全立交、桥涵通道多,路堤高度多超过软土填土极限高度。加之软土中含有大量亲水胶体微粒,土体多呈海棉状结构,因其孔与孔的缝隙大、含水量多、透水性差、抗剪强度低、压缩性强在路堤高填土的自重作用下,要经过较长时间才能趋于压密稳定,因此其沉降稳定要花费较长时间。此外软土结构在超负荷交通量的作用下,路基容易产生侧向膨胀挤出滑动,基底沉降现象也会更严重。为了增强压密稳定力度和较短时间达到最终沉降,消除侧向滑动位移,以免路堤向两侧膨胀挤出,确保路基及其外侧建筑物安全,因此必须对软基进行处理。
1.3软土地基处理主要工程特性
软土工程的特性主要有以下几点:
不稳定性。当软土受到扰动时会变成稀释流动状态;
b、高压缩及不均匀沉降。由于软土的压缩系数很大,当垂直压力达到一定值时,软土会发生压缩变形,导致道路沉降量较大及沉降不均匀;
c、低渗漏性。软土渗透系数小,固结所需时间较长;
d、沉降速度快。
软土地基有极大的危害性,如果不处理或处理不当,就会造成地基失稳,使构造物沉降过大或不均匀沉降,对构造物造成不同程度的危害。接下来了解软土地基处理常用的几种方法。
软土地基处理方法
2.1排水固结法
排水固结法是目前我国公路软土地基处理的首选方法之一。排水固结法不仅施工简便,而且经济适用、可行性强。软土地基处理排水固结法,主要是通过在软土地基中设置竖向排水体,使原有地基的边界条件发生改变,孔隙水的排除途径增加,如此一来,在很大程度上缩短了固结时间。一般情况下,为了达到上述目的,常采用袋装砂井和塑料排水板配合砂垫层。
2.2粉体搅拌法
粉体搅拌法(简称粉喷法),是用特制的设备和机具,将加固剂粉体材料(水泥或石灰)通过压缩空气的传送,与地基土强行拌和,使之产生充分的物理、化学反应后,形成一定强度的桩体(简称粉喷桩)。粉体搅拌法是一种改善土质,提高地基强度的软土地基加固方法,可以广泛地适用于淤泥质土,杂填土,软粘土等地基加固。
2.3添加剂法
添加剂法是在软土层处理过程中加入生石灰、水泥等等物料以改良土壤的结构成分。使软土变为可凝固土或者是高强度土,最终加固路基的整体强度。在这个阶段中最主要的掌握好添加剂的成分和与土壤的配比度,不能使土壤过于干燥也不能是土壤里的水分含量太高否则将起不到最初的设想效果。此外对于混合土的搅拌过程和凝结的时间上也应该进行很好的把握。
2.4强夯法
强夯法主要是针对软土地基的强度问题。通过将重锤升到一定高度,使其自由落下,靠冲力夯击地基,如此反复,以提高地基的强度、降低地基压缩性。因此,软土地基处理强夯法更适用于处理碎石土、砂土、粉土、杂填土和素填土等地基,除了能达到提高地基的强度、降低地基压缩性的目的之外,还能有效提高软土地基抗振动液化的能力、消除软土的湿陷性。
这里需要指出的是,强夯法在处理饱和度较高的粘性土时,处理效果并不显著,尤其是对淤泥和淤泥质土地基的处理效果更差。因此,为了取得更好的效果,在采用强夯法时,我们要充分结合软土的物理力学性质,与综合加固方法同时进行,但是这种方法费用较高。
2.5加筋法
加筋法也是处理软土地基常用方法之一。加筋法主要是针对软土地基整体变形问题。通过将抗拉能力很强的土人工合成材料埋置于土层中,利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力,使土与加筋材料形成整体,减少整体变形和增强整体稳定。
2.6碎石桩法
碎石桩法是对软土采取震动钻孔的形式然后在孔内注入碎石块,已形成碎石桩网络分布的形式,从而加固路基的过程。这种方法由于有了震动装置的广泛应用以及机械化的操作已经被推广开来而应用的比较广泛,同时这种操作方法只是置换小部分的软土就能达到坚固路基的作用。在高等级公路的施工中经常被采用。况且它还有一个主要的优点就是较少受地下水位的影响,相较高架桥的方式又节省了不少的资源和劳力。
三、加强和改善软土路基施工技术的措施以及建议
3.1创建自己的理论知识体系作为明确的指导
要加强和改善软土路基施工技术,首先要创建自己的理论知识体系作为明确的指导。这就要求我们根据我国的公路建设基本国情来制定公路软土地基建设的理论框架和知识体系,成为指导软土地基处理技术的有力措施和重要方法。
3.2公路工程施工中现代化设备的购进与研发
改善软土路基施工技术就要求我们提高公路工程施工的专业性和技术性,要求我们必须加强施工中的现代化机器设备的使用。主要途径可以从购买和研发新设备两个方面着手。
3.3严格控制施工质量
施工质量是可以人为控制的工程指标。加强对工程施工的监管是有效的防止因为施工错误或者是疏忽给软基处理技术造成效果下降的现象。因此在施工过程中,要指派专业人员常驻工地监督每道工序的质量,可委托监理单位负责该项工作。
四、结束语
综上所述,软土地基的处理质量直接影响到我国路基的基础承载能力,也是保证道路安全、高效运营的关键,我们必须给予高度重视。在选择软土地基处理方法时,由于方法很多,我国各地区的环境,土质皆有不同,我们一定要结合实际情况,力求用简单经济的施工方法完成任务!
参考文献:
[1]李俊平. 浅析高速公路软土路基的施工处理[J]. 科技资讯. 2010.(03)
[2]石振明;鹿存亮;软土路基沉降有限元分析[A];第八届全国工程地质大会论文集[C];2008年
关键词:路桥施工 软土路基 处理
中图分类号: TU471 文献标识码: A 文章编号:
我国地质构造复杂多变:有处于青藏高原的常年冻土;有位于滨海平原的软土等等。针对不同的土质在道路施工上也就有着不同的要求,这是对我国土木工程的一项巨大的考验。本文针对软土路基的处理,做出如下分析:
一 软土与软土路基的概念
(一)软土的概念
软土,即淤泥和淤泥质土的总称,主要是由天然含水量高,承载力低,压缩性高的淤泥沉积物与腐殖质组成。这类土质主要分布于沿海城市,珠江三角洲等含水量较大的地区。这种土质孔隙大,压缩性强,土里往往沉积大量天然水。这类土质如不好好治理,会严重影响路基的坚固。
(二)什么是软土路基?
软土路基是指强度低,压缩量较高的软弱土层.多数含有一定的有机物质。这类地基每层之间的物理力学性质差别较大,土层层状分布也相对复杂。对于这种路基的处理,需要针对每层土壤的不同特性找出合理化的解决方案。
二 软土路基处理的一般原则
软土路基的处理通常有两种办法:一种自然沉降;另一种是采用相应的技术方式对地基进行处理。自然沉降在这两种方式中是比较经济的一种,但是其本身的实施度要困难得多。自然沉降的方法仅限用于工程量较大的、工期较长的项目。然而采用相应的技术这种处理方法可以在工程有限制时确保工程的质量与安全性,从而被更广泛的应用。
三 路桥施工中软土路基的处理
(一)填换法
填换法是针对浅层土壤而言的,首先要将土层较浅位置的土挖出去,继而用一些强度较高的、抗腐蚀性的、质地坚硬的石头、砂砾等重新分层填充。再用人工或者机械等手段去夯实、压实,将材料充分混合,从而达到道路路基坚实的要求。
(二)垫层法
垫层法有两种,一种是在地基表面铺设一定厚度的垫层使路基达到应有的强度。另一种是把表面部分软弱土层挖去,置换成强度较大的砂石素土等。垫层的最终目的是:提高路基的承载力;加速土质的固结;防止路基冻胀;使路基的刚度均匀化。垫层的材料一般有砂垫层材料,粉质粘土垫层材料等。在垫层施工中常用的为砂石垫层材料,即用各种砂石混合良好,且不能含有垃圾或者植物残体等影响稳固的物质存在,铺设的厚度一定要适中,不要影响上层的排水效果,从而确保路基的稳定性与强度。
(三)压实法
压实法是通过挤压或夯实将土壤的孔隙变小,多半是通过物理方法或者化学原理将其实现。孔隙变小了,路基的强度也就相对变高。
1 灰土挤密桩对路基的处理
灰土挤密桩对于黄土路基的处理还是比较奏效的。其原理在于生石灰吸水后膨胀,使桩间的土脱水,膨胀后的生石灰挤压路基上的土壤,从而使土壤间的密实度增大,继而增强了路基的强度,这种方法试用与路基中含水较多的土壤,如:湿陷性黄土、素填土、杂填土等。这种处理方式的好处在于:生石灰可以就地取材,材料不难找到;工程的难度不是很大,可以在时间上缩短工期。
2 强夯法
顾名思义,强夯法就是利用重锤提升到一定高度并使其自由下落,达到夯实路基的效果。这种夯实是为了提高路基的强度,降低压缩性。夯实法被广泛使用在我国沿海城市。当然,夯实法也有不适用的土质,它不适用于较厚的淤泥质与淤泥土壤。因为强夯法的加固效果取决于路基的渗透程度,所以必须要有良好的排水通道。
(四)排水固结法
排水固结法是针对天然地基,或先在地基中设置砂井等竖向排水体,然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载;或在建筑物建造前在场地上先行加载预压,使土体中的孔隙水排出,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐步提高的方法。排水固结法分为堆载预压法、真空预压法、降水预压法、电渗排水法。需要针对不同的软土土质选用不同的排水固结法。
(五)化学固结法
1搅拌桩法
是指利用特质的搅拌机械,用水泥或其他材料作为固化剂,在深层进行搅拌。将软土与固化剂进行强制的搅拌,通过一系列的物理化学性质的变化,形成坚实的桩体并与原来的地基融为一体。从而起到复合地基的作用。
2灌浆法
灌浆法是将某些固化的浆液注入土壤路基的孔隙中。这些浆液通常是利用液压、气压等因素被注入的。从而改善路基的物理性质,增强路基的抗压性等。
(六)土工合成材料加固法
土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。这种材料是人工合成的,放置在路基上能使各种材料良好的融合在一起,不论是从表层还是深层,都起着加固的作用。具备防渗,排水,加固,过滤等多种特性,是一种新型的岩土工程材料。
四 对软土路基处理的一些意见与建议
综上所述,我国对软土路基的处理与研究已经达到一定的水平并初具规模。但是从现状来看,仍有一些不足的地方需要关注,根据软土路基的现状,提出以下几点意见与建议。
深入研究路桥软土的基本特点
根据我国不同地区的不同地质,分析出该段路基软土的具体特性:并以此作为模板,找到加强路基稳固的最适宜的方式方法;并从工程角度出发,分析着重研究影响工程进度的因素,从而更好的应付突发事件。
深入开展软土路基沉降计算方法的研究
路基沉降的计算方法是处理路基沉降的核心内容之一,开展软土路基沉降计算方法的研究就刻不容缓。
加强路桥软土路基处理的系统化研究
近年来,针对软土路基处理的系统化的研究的论文并不少见,我们所要做的就是对这些论文进行具体的、系统化的分析与研究,这对软土路基的处理不论是理论上还是实际施工上都有很好的帮助。
提高路桥软土路基处理的智能化研究
在工程领域,很难找到一个最好的答案,那么,换一种思路,“退而求其次”不失为一种明智的选择。人工智能方法是解决软土路基处理智能化的最好的办法之一,也是最有效的方式之一。
我国路桥软土路基处理的研究还会继续不断深化,这就需要我们土木人将全部的热忱投入其中,尽力弥补路基处理的不足,争取完善路桥软土路基的处理。
总结:
在路桥施工中,不注重软土路基的处理是很危险的。作为技术人员,一定要充分的掌握其特性与相应的应对措施,还要加强技术理论的学习,从理论与实际两方面共同保障软土路基的安全问题。从而让我国公路建设更有保障性与安全性。
参考文献:
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关键词:软土路基 沉降观测 孔隙水压力
中图分类号:U213.157 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)02(a)-0 042-01
我国东南沿海和内陆广泛分布有含水量大、压缩性高的淤泥质软粘土,在荷载作用下容易产生沉降而影响建筑物的正常使用。对于软土地基上的建设公路、铁路、房屋建筑等工程,地基沉降观测和分析常被认为工程成败的关键。文章通过湖南某公路的沉降观测实验,阐述了沉降观测中的仪器布置要点,对沉降观测的孔隙水压力进行了分析。
1 仪器布置及分析要点
该公路某断面淤泥厚度3.6m~5m,塑料排水板超载预压处理软土路基,塑料排水板间距1.2m,处理深度9m,预压填土高度6.3m,土工格栅两层,设计要求预压期6个月。根据试验路段的地质条件、路基设计情况及试验目的试验监控仪器布置见图l。
观测的目的是探讨不同工程条件下软土地基内、填土路堤内各点的表面沉降、分层沉降、侧向位移、孔隙水压力与时间发展的关系和规律。
表面沉降:是地基变形和固结的直观反映,可以判断地基是否稳定、控制填土速率以及预测地基的固结情况。为了提高沉降观测精度必须做到“三同一固定”,即采用相同的观测路线和监测方法,使用同一仪器,在基本相同的环境和条件下工作,固定测站、转点和监测人员。
孔隙水压力:是地基土体应力变化的重要指标,可以了解地基土体内应力的转化情况,反映地基土体的固结快慢,判断地基强度增长情况。掌握孔压变化规律对指导路堤填筑速率有十分重要的意义。
侧向位移:是判断地基是否处于稳定状态的重要指标之一。土体的深层位移常利用测斜仪测得,测斜管采用膜量与土体相近的材料做成,当土体产生侧向变形时,测斜管也随之移动,利用测斜仪可测出这种变化,直接反映不同深度的地基土体侧向位移大小。
分层沉降:是不同深度处地基土体变形和固结的直观反映,通过分层可以分析不同深度处地基土体变形趋势。
2 孔隙水压力观测结果分析
为了了解目前土体的固结程度和土体的最终沉降量,需对沉降监测成果进行整理和分析。由于篇幅有限本文仅对孔隙水压力的变化进行分析。
孔隙水压力随时间变化的过程一般从一次加载到下一次加载孔隙水压力都经历了增长一消散一增长一消散的过程,说明附加总应力在不断向土体有效应力转化。孔压开始消散时消散速率较快,随时间的推移孔压的消散速率减慢,在后期孔压趋于稳定。
另外,监测过程中发现孔压值受降雨影响也较为明显,在填土荷载不变的前提下,雨后测得的孔压值明显大于雨前而不加载不降雨情况下孔压变化一般规律是随时间逐渐消散减小。这种变化是因为降雨相当于增大了地基的附加荷载,从而使孔庄值变大。但孔压增加值与降雨间更为精确的关系还难以数量化,有待于进一步研究。
利用监测数据整理绘出∑u与∑P曲线图如图2所示,由图中可知,各断面∑u~∑P曲线在填土初期曲线呈直线,后期地基固结度增加,地基强度增长,地基趋于稳定。在图2中,第一次转点位置发生在第四级填土荷载处(对应的填土高度为3.84m),也就是说,在填土至3.84m时,∑Au~∑P曲线还基本上是直线,待再填下一级荷载(对应填土高度为3.84m)时,∑u~∑P曲线出现向上弯折,斜率变大,根据前面土体的弹塑性理论分析可知,在填土高度大至3.84m时,土体的性质发生了变化,即进入了塑性变形阶段。因此该断面土体由弹性向塑性阶段转化对应的填土高度可取为3.84m左右,此填土高度与理论计算的极限填土高度相近。以上分析说明,在极限填土高度内,∑u~∑AP曲线呈直线,地基土体处于弹性阶段,此时可快速加载,超过极限填土高度后,∑u~∑P曲线出现向上拐点,地基土体处于塑性变形阶段,此时应放慢加载速度,待其达到所需固结度后方可继续加载;当加载过程中,∑Au~∑AP曲线出现向上转点即曲线斜率变大时,地基可能面临失稳,应采取停载或卸载措施。因此,可根据∑Au~∑P曲线的斜率变化判断地基是否稳定,以指导填土速率。
3 结语
阐述了沉降观测的主要观测指标及作用,通过实际工程应用着重对孔隙水压力的变化过程进行了分析。从一次加载到下一次加载孔隙水压力都经历了一个增长一消散一增长一消散的过程,说明附加总应力在不断向土体有效应力转化。孔压开始消散时消散速率较快,随时间的推移孔压的消散速率减慢,在后期孔压趋于稳定。∑u与∑P曲线能反映地基的加载状况及稳定性,通过曲线斜率的变化可判断地基是否稳定,指导路基加载填土速率。
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准.建筑地基处理技术规范(JGJ79-91)[S].北京:中国计划出版社,1992:9~11
[2]戴济群.深厚软基高等级公路的路基沉降实用计算方法研究及其工程应用[D].河海大学硕士学位论文,1997:33~39
论文关键词:软土地基基础 设计 处理方法
论文摘要:防止地基不均匀沉降对建筑物的危害,是软土地基房屋设计的一个十分重要的问题。软土地基础设计实用方法与要点结合工程实践,对存在软土地基时的基础设计时应采取的措施和注意事项进行了分析。结合工程实践,对存在软土地基时的基础形式、设计时应采取的措施和注意事项进行了分析。
引言
软土地基一般是指抗剪强度较低、压缩性较高以及具有其它不良性质的地基土,如天然的淤泥与淤泥质土。软土地基上的房屋及其地基基础设计,应充分考虑软土地基的变形特征,防止其对建筑物的危害。过大的均匀沉降虽然也会严重影响建筑物的使用和外观,但从结构安全的角度看不致有什么影响,而不均匀沉必将使建筑物发生裂缝、扭曲或倾斜。影响其使用和安全,严童时甚至倒塌破坏。
近十几年来,我国基本建设规模不断扩大,其建设规模从速度前所未有,因而在诸如建筑、水利、国防、交通和铁道等土木工程建设中,愈来愈多地遇到大量而复杂的不良地基及地基处理问题,地基处理日益得到人们重视。地基基础设计与施工是否恰当关系到整个工程质量、进度和投资,合理地选择地基设计方法,做好基础施工中的质量控制是降低造价的重要途径之一。
1、基本设计原则与要求
1.1基本技术要求
软土工程设计应以最少的投资,最短的工期,达到设计基准期内安全运行,并满足所有的预定功能要求,即包括三个方面:(1)预定功能要求;(2)安全性和耐久件要求;(3)投资和工期的经济性要求。
1.2注意场地条件,防治灾害应充分搜集场地的地形、地质、水文、水文地质等资料,作为设计的依据。场地可能的自然灾害,如暴雨、洪水、地震、滑坡、泥石流等;由于工程建设引起的灾害,如采空塌陷、抽水塌陷、边坡失稳、管涌、交水等;均应在堪察、预测和评价的基础上,采取有效防治措施。
1.3合理选用岩土参数选用岩土参数时,应注意其非均质性与参数测定方法、测定条件与工程原型之间的差异、参数随时间和环境的改变,以及出于工程建设而可能产生的变化等。由于土体参数是随机变量与模糊量,故在划分工程地质单元的基础上,应进行统计分析,算出各项参数的平均值、标准差、变异系数;确定其特征值和设计值。在选定测试方法时,应注意其适用性。
1.4定性分析与定量分析结合定性分析是岩土工程分析的首要步骤和定量分析的基础。对于下列问题一般只作定性分析:(1)工程选址和场地适宜件评价;(2)场地地质背景和地质稳定性评价;(3)土体性质的直观鉴定。定量分析可采用解析法、图解法或数值法性。考虑安全储备时,可用定值法或概率法。都应有足够的安全储备以保证工程的可靠定性分析和定量分析,都市在详细占有资料的基础上,运用较为成熟的理论和类似工程的经验,进行论证,并宜提出多个方案进行比较。
2、软土地基的设计常用处理方法
2.1强夯法处理。强夯法是利用重锤自由落下的巨大冲力能所产生地冲击波反复夯击地基土,将夯面以下一定深度地土层夯实,以提高地基的承载力和土体的稳定性,降低压缩性。强夯置换和强夯挤密在加固机理上是不同的,应用范围也不相同。强夯挤密法常用来加固碎石土、砂土、低饱和度的新性土、素填土、杂填土、湿陷性黄土等各类地基。对于饱和度较高的粘性土等地基,如有工程经验或试验证明采用强夯法有加固效果的也可采用。通常认为强夯挤密法只适用于塑性指数小于10的土。对于设置有竖向排水系统的软粘土地基,是否适用强夯法处理目前尚有不同看法。强夯置换施工前,应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区,进行试夯或试验性施工。试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建筑规模及建筑类型确定。对于一般的软土地基加固有着良好的效果。现在常用的强夯技术加固软土地基的方法有:挤密碎石桩加夯法、砂桩加夯法、真空/堆载预压加强夯、强夯碎石墩。
2.2粉煤灰应用法。
粉煤灰具有容量小,渗透性好,有较高的静力抗剪强度,较低的压缩性,与石灰等碱性物质产生水化反应后产生凝硬性。根据软土地基存在的弱点,利用粉煤灰可处理软土地基。粉煤灰应用的主要有二灰桩,粉煤灰混凝土桩,粉煤灰固结桩等,与土体形成复合地基加固深层软土地基。
2.2.1二灰桩法。(1)以粉煤灰为主的二灰桩,主要是对软土地基产生挤密和置换作用。用于软土地基加固时,使复合地基承载力较天然地基承载力提高了142%,桩间土承载力提高了46%。(2)以石灰为主的石灰—粉煤灰桩,配比为粉煤灰:生石灰=3:7-1:9,主要对地基产生置换,成孔挤密,膨胀挤密,脱水挤密和胶凝作用。
2.2.2粉煤灰固结桩。在软土地基中采用粉煤灰固结桩,具有成型可靠,形状任意选择,造价低廉,改良地基的效果好,抗变形能力强,桩体密实度高等优点。粉煤灰固结桩由粉煤灰,石膏,水泥加水而成,加压注入尼龙袋中,挤密周围土体,必要注浆管可上下反复二次压浆,尼龙袋具有模板,过滤脱水,加压和增强等作用,由于灌注加压排水措施,尼龙袋微孔在灰浆向外渗出的过程中,水只能向外渗,并被隔离在袋外,形成固结硬化均匀的桩体。
2.2.3粉煤灰混凝土桩。粉煤灰混凝土桩由粉煤灰,碎石,中粗砂和水泥组成,在软土地区采用钻孔压浆工艺施工粉煤灰混凝土桩时,必须使混凝土的塌落度达到140-180mm,且碎石最大粒径为1-3cm,为保证桩身强度和降低成本,掺入35%-45%中粗砂作为细骨料。粉煤灰桩和桩间土一起通过铺设在其上的褥垫层形成复合地基,其承载力的提高具有很大的可调性,沉降变形小,造价低。加入粉煤灰后,使桩体具有明显的后期强度。根据其桩身强度较高的特点,在软土地基中采用就可得到更高的承载力。
2.3、水泥土粉喷桩法。粉喷桩与周围的土体形成复合地基,与土体结合紧密,承载能力较大,其桩体上存在应力集中现象,大部分荷载由桩体承担,桩间土上的应力相应的减少,使复合地基承载力较原土层有所提高,沉降量有所降低。采用该法加固软土地基时,水泥粉具有较大的吸水,发热和膨胀作用,对桩间土起到一定的加固作用,同样提高复合地基的强度。
在利用水泥土粉喷桩加固软土地基时,需考虑各种因素对加固强度的影响:①要以水泥粉为加固料,其强度最高;②搅拌时间为2min时就可以达到最佳的搅拌效果,若搅拌时间太长,强度会有所降低,若搅拌的时间未达到2min时,强度会很低;③置换率越高,强度越高,而随着龄期的增加,强度大致呈线性增加;④当含水量为某值时,桩体的强度达到最高,一般桩体的需水量为4kg/m。
2.4、渣土桩法。在加固过程中,由于重锤的冲击能造成一系列压缩波,使土体内出现排水网络,土的渗透性骤然增大,孔隙水迅速排出,孔隙压力很快消散,从而产生瞬时沉降,使土体压密,强度提高;同时重锤的冲击作用使填料向夯击方向和侧向挤密,从而对其周围的土体产生挤密加固作用,形成一个自内向外的挤密圈。在挤密过程中,周围土体的孔隙水压力随之增高,形成超静孔隙水压力。根据巴伦固结原理因为固结时间与排水距离的平方成正比,所以,增加排水途径,缩短排水距离,才能加速软土固结,提高地基承载力。加固柱体本身与软基有不同强度,它既是软土固结的排水体,又是基础的渣土桩。渣土桩和挤密后的地基同组成复合地基,从而提高地基强度并减小地基变形。
2.5、排水固结法。排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的* 排水系统通常有普通砂并、袋装砂井和塑料排水带等;加压系统通常有堆载预压法、真空预压法、降低地下水位法、电渗法和联合法。近几年来,排水系统采用塑料排水带和袋装砂井较多,加压系统采用堆载预压和真空须压法较多,也有采用真空加堆载联合顶压法,以及利用建筑自重加载法。
2.6、复合地基处理法。复合地基是用专门机械将固化剂、水泥、石灰或掺加粉煤灰单一的或混合物喷出后,在地基深处就地与软土强制搅拌,利用固化剂和软土间发生的一系列物理化学作用,在原地基中形成强度、刚度较大的加固桩体,同时也使桩周土体性质得到改善,使桩体与桩间土体形成复合地基共同承担外部荷载,可实现稳定条件下的快速填土。这些加固土桩,不考虑加固土桩加快地基的排水固结速度和对地基的挤密作用,仅考虑桩的置换作用、应力集中效应,进而减少总沉降量。加固土桩按施工划分有拌和法和粉喷法。
3、结束语
毫无疑问,任何一个建筑物都需要好的地基基础,尤其是建在软弱地基上的建筑物。设计是优质地基基础的主线,而施工则是其设计目标能否实现的关键阶段,只有做好统筹规划与施工管理,才能做到事半功倍,确保建设质量和效果。
参考文献
[1]叶书麟.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.
【关键字】软土地基; 混凝土面板;石坝
【 abstract 】 for building for, the foundation is very important. Foundation processing is appropriate, not only affects the cost of building, and directly affect the safety of the building. After 10 years of development, China's concrete face rockfill dam technology mature gradually. However, in soft soil foundation is built on the concrete face rockfill dam is a new technology, it needs further research. This paper from the soft soil foundation, concrete face rockfill dam foundation of knowledge, and then simple introduced in soft soil foundation processing technology development, and finally in soft soil foundation to build on the concrete slabs of stone puts forward relevant solutions.
【 keywords 】 soft soil foundation; Concrete panel; dam
中图分类号:TU471.8文献标识码:A文章编号:
1.基础知识介绍
1.1软土地基
软土,即软弱土层,一般具有含水量高、强度低、压缩性高、天然孔隙比较大、抗剪强度较低、透水性差、扰动性大等特点,我们通常把淤泥、淤泥质土以及软粘性土统称为软土。堤防工程中所说的软土,主要是指由天然孔隙比在1.5左右的亚粘土和粘土所组成的淤泥以及天然孔隙比在1.0~1.5之间的粘土所组成的淤泥质粘土[1]。
在日本高等级公路设计规范中,软土地基是指由粘土、粉土等细微颗粒较多的松软土和孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成的地基。而我国目前在公路行业规范中尚未对软土地基做出定义。值得注意的是,由于施工状况和填方形状存在一定差异,软土地基不能简单地按照地基的条件进行判定,而应当先对填方与构造物的形式、种类和地基特点等进行充分研究后再做出判断。
1.2混凝土面板堆石坝简介
19世纪50年代,面板堆石坝技术首先被美国加利福尼亚州内华达山脉的矿区所应用,不过当时的堆石坝采用木面板防渗。经过了150多年的发展,该技术日臻成熟,现多为混凝土面板堆石坝。混凝土面板堆石坝具有施工方便、资金投入少、工期短、安全、抗震性好等诸多优点,并具有较强的适应能力。因此,这项技术成为了坝型的首要选择。
1985年,我国引进了现代筑坝技术,用来建设混凝土面板堆石坝。经过不断实践与总结,我国在面板堆石坝建设方面取得了一定成就,共有约170座坝高30 m以上的混凝土面板堆石坝,其中最具代表性的是水布垭混凝土面板堆石坝,位于湖北省巴东县水布垭境内。
2.我国软土地基处理技术的发展
在公路工程建设过程中,偶尔遇到工程地质条件不良的软土地基是不可避免的。而要想保证道路的质量和使用功能,就得保证其路基具有相应的承载能力和稳定性,这就要求对软土地基进行一定的处理。
近二十年来,大量公路工程的实践对我国软土地基处理技术的迅速发展起了重要的促进作用,使得这项技术不断完善。目前,我国处理高等级公路的软土地基的主要方法有:粉喷桩法、砂垫层法、碎石桩法、竖向排水法、砂桩法和加铺土工织物法等,其中砂垫层法和袋装砂井(或者塑料排水板)土工布法是最常用的处理方法。
2.1 CFG桩长螺旋成孔技术
所谓CGF桩,指的是水泥粉煤灰碎石桩,它是在水泥中加粉煤灰、石屑、碎石、砂和加水,然后拌和,再用成桩机械做成的强度可变桩。这种技术是采用长螺旋钻孔芯管泵输送混合料,并进行灌注桩的施工方法,故通常用于粉土和粘性土 ,以及对泥浆污染、噪声等要求相对严格的地方,它便能起到成孔效率高、、没有污染和噪声、质量好等优点。
2.2爆夯法软土地基处理技术
经过多年的发展,强夯法技术已经比较成熟,只是处理软土地基时深度受限;爆夯法是新技术,方兴未艾,该技术具有不受处理深度限制、费用低工期又短等优点。爆炸法、强夯法均是动力固结的,都通过动载荷的方式作用在软土地基上,继而产生排水固结沉降上的形变,以起到加固软土地基的作用[2]。
2.3双向拌桩技术
双向拌桩技术是改良目前水泥土搅拌桩机的动力传动系统,并采用一心两轴钻杆技术,也就是说在内钻钻杆上装正旋叶片,外钻钻杆上装反旋叶片,通过外钻钻杆叶片反旋的压浆力使水泥浆不上冒,而上下搅拌叶片分别进行正反旋转,从而达到均匀搅拌,高质量成桩的目的。
2.4 Y形灌注桩技术
这种技术是我国借鉴国外(最早出现在法国)的Y形桩灌桩设计的理念开创的,它融合了我国经典的沉管灌注桩技术。
其实,这种技术也采用普通沉管桩技术,只是还将原圆管形桩的模变成Y形。它既具备沉管灌注桩价格低、施工快的亮点,又包含升高摩阻力之优点,在同等工程量的情况下能大大提升桩基承载力。
3.在软土地基上建混凝土面板堆石坝的方法
我国疆土广阔,地形复杂,软土的分布很广,软土地基的处理便成了我国土木工程的工作者重点研究课题。近年来,随着武广高铁、沪宁高铁等一大批重点工程的顺利完工,我国工程人员在对软土地基的处理方面应用了大量的新理论和新技术,并取得了良好的效果[3]。
面板堆石坝建于江、河、湖边,地基以软土为主。综合软土地基处理技术的发展和混凝土面板堆石坝的总体建设情况,得出,要做好在软土地基上建混凝土面板堆石坝的工程可从以下几方面着手:
3.1覆盖层全挖法
开挖将整个软基全部清除,使坝体置于基岩上,增加了坝体的安全可靠性。但此方法所需开挖施工面大,以解决出渣问题。大量弃渣需另设渣场堆放,环保水保措施较为复杂。基础开挖形成后,将形成一个较大较深的基坑,施工排水困难,基坑的护壁加固风险大。坝基基础开挖量和坝体回填量大,使得枯水期施工压力大,度汛风险较大。