論道路工程軟土地基處理方法
來(lái)源:木樁廠家
【摘 要】在公路和市政道路建設(shè)中,不可避免地會(huì)遇到軟基礎(chǔ)問(wèn)題。軟基礎(chǔ)具有天然孔隙比大、滲透性小、抗剪強(qiáng)度低、黏結(jié)系數(shù)小等不利的工程性質(zhì),導(dǎo)致地基承裁力往往不能滿足工程設(shè)計(jì)的要求,因此,需要對(duì)地基進(jìn)行人工加固處理。處理軟土地基有多種方法,如果處理不當(dāng),就會(huì)直接影響路基失穩(wěn)或道路沉陷,鑒于此,本文對(duì)道路工程軟基礎(chǔ)的處理方法進(jìn)行了探討。
【關(guān)鍵詞】道路工程;軟土地基;施工處理
0.前言
軟土地基是指以靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積的飽和軟弱鼓性土或淤泥為主的地層,含有大量的親水的膠體顆粒,具有海綿狀結(jié)構(gòu),有時(shí)也有少量的腐泥和泥炭層。軟土由于具有含水量高、壓縮性大、透水性差、強(qiáng)度低和變形穩(wěn)定所需時(shí)間長(zhǎng)等工程特性,一般不能直接作為天然地基使用,需經(jīng)過(guò)加固處理以減小道路路基在荷載作用下引起的沉降或不均勻沉降。路基沉降是導(dǎo)致路基變形、破壞的主要原因,因此對(duì)軟土地基處理恰當(dāng)與否,不僅影響工程的投資,而且將直接影響道路的使用性能和工程質(zhì)量。目前軟土地基處理方法很多,而且都在實(shí)踐工程中得到廣泛應(yīng)用,取得了很好的效果,但也存在地基處理方法具有隨意性的問(wèn)題,施工人員在選擇處理方法方面時(shí)往往過(guò)于隨意,任意為之。雖然最后也按期完成了工程任務(wù),但往往由于方法不當(dāng)造成工期的拖延和資金的浪費(fèi)。總之,不管采用何種方法,處理后的地基必須滿足強(qiáng)度、變形、動(dòng)力穩(wěn)定性和透水性要求,從而達(dá)到減小道路路基在荷載作用下引起的沉降或不均勻沉降的目的。
1.市政道路工程軟基礎(chǔ)處理方法
1.1表層處理法
(1)表層排水法。所謂表層排水法是指在填筑路基前,首先在地面開挖水溝,排除地表水,與此同時(shí)降低地基表層的含水量,確保施工機(jī)械的作業(yè)條件,一般情況下,常用透水性良好的砂礫回填。(2)砂墊層法。砂墊層法是指在軟土地基頂面,鋪設(shè)厚度約為0.6-1.0m的砂墊層作為軟土層固結(jié)所需要的上部排水層,加速沉降的發(fā)展、縮短固結(jié)過(guò)程的方法。砂墊層可作為路堤內(nèi)的地下排水層,以降低堤內(nèi)水位,改善施工時(shí)重型機(jī)械的作業(yè)條件。該方法具有施工簡(jiǎn)單,不需要特殊機(jī)具設(shè)備等特點(diǎn)。(3)穩(wěn)固劑表層處治法。穩(wěn)固劑表層處治法是用生石灰、熟石灰、水泥及土壤離子穩(wěn)固劑等穩(wěn)定材料,摻入軟弱的表層地基土中,改善地基的壓縮性和強(qiáng)度特性,保證機(jī)械作業(yè)條件,提高路堤填土的穩(wěn)定及壓實(shí)效果。值得注意的是,在采用平地機(jī)路拌法進(jìn)行施工,首先需將軟土排水晾干,防止機(jī)械陷入土中,要做好防水、防潮準(zhǔn)備。軟土地基表層處理厚度應(yīng)該根據(jù)軟土力學(xué)性質(zhì)而定,大多數(shù)情況下為30~60cm,過(guò)薄的話,處理效果比較差,過(guò)厚則造成一定浪費(fèi)。
1.2換填法
換填土法是將軟弱地基基礎(chǔ)下的軟弱土層部分或全部挖去,再以質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度較高、性能穩(wěn)定、具有抗侵蝕性的砂、卵石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料分層進(jìn)行充填,然后分層壓、夯、振動(dòng),使其達(dá)到要求的密實(shí)度。其加固機(jī)理是根據(jù)土中附加應(yīng)力分布規(guī)律,讓墊層承受上部較大的應(yīng)力,軟弱層承擔(dān)較小的應(yīng)力,以滿足設(shè)計(jì)對(duì)地基的要求。換填法適用于淺層地基處理,包括淤泥、淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土等淺層處理和低洼區(qū)域的填筑和一些地域性特殊土的處理,用于膨脹土地基可消除地基上的脹縮作用,用于濕陷性黃土地基可消除黃土的濕陷性,用于季節(jié)性凍土地基可消除凍脹力和防止凍脹損壞等。其施工比較容易,多數(shù)情況下能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到所要求的目的。從可靠性來(lái)說(shuō),人工挖掘置換較優(yōu)。置換材料應(yīng)采用即使受到水浸也不致降低承載。
1.3強(qiáng)夯法
強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、粉土、粘性土、雜填土和素填土等地基,它不僅能提高地基的強(qiáng)度、降低其壓縮性、還能改善其抗振動(dòng)液化的能力和消除土的濕陷性。強(qiáng)夯法同其他軟土地基處理技術(shù)一樣,也有其一定的適用范圍和特殊要求。強(qiáng)夯法對(duì)于飽和度較高的粘性土,一般來(lái)說(shuō)處理效果不顯著,尤其是淤泥和淤泥質(zhì)土地基,處理效果更差。因此對(duì)于淤泥質(zhì)土地基應(yīng)謹(jǐn)慎選用或采取其他方法。一般認(rèn)為強(qiáng)夯法目前除了對(duì)厚層淤泥質(zhì)和淤泥不適用外,對(duì)某些類型的軟土強(qiáng)夯效果還是比較好的。采用強(qiáng)夯法處理軟土地基,其加固效果決定于地基土的滲透性,所以必須創(chuàng)造排水通道。因此在強(qiáng)夯時(shí),為了取得更好的效果,可以采用綜合加固方法進(jìn)行:(1)強(qiáng)夯加袋裝砂井(或塑料排水板法),以加速飽和軟粘土的排水固結(jié);(2)強(qiáng)夯擠淤加固法。對(duì)于厚度不太大的淤泥層,采用拋填塊石或礦渣等材料后再夯實(shí),使大石塊強(qiáng)迫落到底層硬土上,同時(shí)將大部分淤泥擠出,這是一種強(qiáng)夯置換法:(3)在飽和軟粘土上加鋪0.5-2m厚的墊層(可用礦渣、鋼渣、碎石或山皮土等),在高能量夯擊作用下,使墊層與軟土層發(fā)生接銜混合,改變軟土的性質(zhì),提高地基土的承載力。
1.4水泥攪拌樁法
水泥攪拌樁法也是軟土地基處理中一種常用的方法,具有處理效率高、質(zhì)量可靠、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。水泥攪拌樁目前有噴漿法和噴粉法之分,均通過(guò)深層攪拌機(jī)械將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌,固化劑采用水泥漿液時(shí),稱為水泥漿攪拌樁法或濕法,固化劑采用水泥粉時(shí),稱為粉體攪拌樁法或干法。一般認(rèn)為濕法水泥劑量容易控制,攪拌均勻,成樁質(zhì)量較為可靠,而干法噴粉量相對(duì)較難控制攪拌質(zhì)量不容易控制,成樁質(zhì)量相對(duì)較差,濕法質(zhì)量有保證的成樁長(zhǎng)度也比干法成樁長(zhǎng)度大,但干法采用粉體作固化劑,不再向地基中附加水分,反而能充分吸收軟土的自由水,因此,加固后地基的初期強(qiáng)度較高,特別是對(duì)高含水量的軟土加固效果顯著,在國(guó)外得到廣泛應(yīng)用。2008年施工的哈爾濱市群力新區(qū)齒輪路四標(biāo)段8+150至8+650之間的舊魚塘段,就是采用深層水泥攪拌樁法加固的軟弱地基。全線有四處魚塘全是用該方法處理的。經(jīng)過(guò)兩年多的實(shí)踐證明效果非常好,用該法加固的區(qū)段均沒(méi)有沉降現(xiàn)象發(fā)生。
1.5拋石擠淤法
混凝土灌注樁是一種直接在現(xiàn)場(chǎng)樁位上就地成孔,然后在孔內(nèi)澆筑混凝土或安放鋼筋籠再澆注混凝土而成的樁。與預(yù)制樁相比,具有施工低噪音、低振動(dòng)、樁長(zhǎng)和直徑可按設(shè)計(jì)要求變化自如、樁端能可靠地進(jìn)入持力層或嵌入巖層、單樁承載力大、擠土影響小、含鋼量低等特點(diǎn)。但成樁工藝較復(fù)雜,成樁速度比預(yù)制打入樁慢,成樁質(zhì)量與施工有密切關(guān)系。按其成孔方法不同,可分為鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、人工挖孔灌注樁、爆擴(kuò)灌注樁等。
1.6高壓旋噴注漿法
高壓旋注漿法是高壓噴射注漿工藝的3種方法之一,是一種新型注漿方法。它具有加固體強(qiáng)度高、質(zhì)量均勻、形狀可控等特點(diǎn)。其工藝原理是引用高壓水射流技術(shù)對(duì)加固體(地層)進(jìn)行切割,并注入水泥漿而形成設(shè)計(jì)所需的各種形狀的基體(圓柱樁、壩墻等)。它對(duì)于處理淤泥、淤泥質(zhì)黏土、黏性土、沙土、液化帶流砂等軟地基加固有明顯的效果。
2.結(jié)語(yǔ)
軟土地基的處理質(zhì)量直接影響到路基的基礎(chǔ)承載力,也是保證道路建成后安全、高效運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵。軟土地基處理的目的是增加地基穩(wěn)定性,減少施工后的不均勻沉陷, 軟土地基有極大的危害性,如果不處理或處理不當(dāng),就會(huì)造成地基失穩(wěn),使道路沉降過(guò)大或不均勻沉降,對(duì)道路成不同程度的傷害,以上簡(jiǎn)略地介紹了已有的幾種地基加固方法,還有鋼筋混凝土打(壓)入樁、混凝土灌注樁等軟地基處理方法在路基和橋涵工程中得到廣泛的應(yīng)用。有的新技術(shù)如真空預(yù)壓、堆載預(yù)壓、巖溶注漿還在試驗(yàn)研討階段,實(shí)際應(yīng)用得較少。總之,濕軟地基加固規(guī)模大,造價(jià)高,應(yīng)注重技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面的研究。同時(shí),地基加固是路基主體工程的一部分,要結(jié)合路基標(biāo)高、斷面形式等方面綜合處治。
【參考文獻(xiàn)】
[1]李彰明.軟土地基加固的理論、設(shè)計(jì)與施工[M].北京:中國(guó)電力出版社,2006.
[2]蘇建林.公路工程施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2005.
[3]黃興安,等.市政工程質(zhì)量通病防治手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004.
[4]李強(qiáng).河灘相軟土地基處理研究[M].中外公路,2005.
【關(guān)鍵詞】道路工程;軟土地基;施工處理
0.前言
軟土地基是指以靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積的飽和軟弱鼓性土或淤泥為主的地層,含有大量的親水的膠體顆粒,具有海綿狀結(jié)構(gòu),有時(shí)也有少量的腐泥和泥炭層。軟土由于具有含水量高、壓縮性大、透水性差、強(qiáng)度低和變形穩(wěn)定所需時(shí)間長(zhǎng)等工程特性,一般不能直接作為天然地基使用,需經(jīng)過(guò)加固處理以減小道路路基在荷載作用下引起的沉降或不均勻沉降。路基沉降是導(dǎo)致路基變形、破壞的主要原因,因此對(duì)軟土地基處理恰當(dāng)與否,不僅影響工程的投資,而且將直接影響道路的使用性能和工程質(zhì)量。目前軟土地基處理方法很多,而且都在實(shí)踐工程中得到廣泛應(yīng)用,取得了很好的效果,但也存在地基處理方法具有隨意性的問(wèn)題,施工人員在選擇處理方法方面時(shí)往往過(guò)于隨意,任意為之。雖然最后也按期完成了工程任務(wù),但往往由于方法不當(dāng)造成工期的拖延和資金的浪費(fèi)。總之,不管采用何種方法,處理后的地基必須滿足強(qiáng)度、變形、動(dòng)力穩(wěn)定性和透水性要求,從而達(dá)到減小道路路基在荷載作用下引起的沉降或不均勻沉降的目的。
1.市政道路工程軟基礎(chǔ)處理方法
1.1表層處理法
(1)表層排水法。所謂表層排水法是指在填筑路基前,首先在地面開挖水溝,排除地表水,與此同時(shí)降低地基表層的含水量,確保施工機(jī)械的作業(yè)條件,一般情況下,常用透水性良好的砂礫回填。(2)砂墊層法。砂墊層法是指在軟土地基頂面,鋪設(shè)厚度約為0.6-1.0m的砂墊層作為軟土層固結(jié)所需要的上部排水層,加速沉降的發(fā)展、縮短固結(jié)過(guò)程的方法。砂墊層可作為路堤內(nèi)的地下排水層,以降低堤內(nèi)水位,改善施工時(shí)重型機(jī)械的作業(yè)條件。該方法具有施工簡(jiǎn)單,不需要特殊機(jī)具設(shè)備等特點(diǎn)。(3)穩(wěn)固劑表層處治法。穩(wěn)固劑表層處治法是用生石灰、熟石灰、水泥及土壤離子穩(wěn)固劑等穩(wěn)定材料,摻入軟弱的表層地基土中,改善地基的壓縮性和強(qiáng)度特性,保證機(jī)械作業(yè)條件,提高路堤填土的穩(wěn)定及壓實(shí)效果。值得注意的是,在采用平地機(jī)路拌法進(jìn)行施工,首先需將軟土排水晾干,防止機(jī)械陷入土中,要做好防水、防潮準(zhǔn)備。軟土地基表層處理厚度應(yīng)該根據(jù)軟土力學(xué)性質(zhì)而定,大多數(shù)情況下為30~60cm,過(guò)薄的話,處理效果比較差,過(guò)厚則造成一定浪費(fèi)。
1.2換填法
換填土法是將軟弱地基基礎(chǔ)下的軟弱土層部分或全部挖去,再以質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度較高、性能穩(wěn)定、具有抗侵蝕性的砂、卵石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料分層進(jìn)行充填,然后分層壓、夯、振動(dòng),使其達(dá)到要求的密實(shí)度。其加固機(jī)理是根據(jù)土中附加應(yīng)力分布規(guī)律,讓墊層承受上部較大的應(yīng)力,軟弱層承擔(dān)較小的應(yīng)力,以滿足設(shè)計(jì)對(duì)地基的要求。換填法適用于淺層地基處理,包括淤泥、淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土等淺層處理和低洼區(qū)域的填筑和一些地域性特殊土的處理,用于膨脹土地基可消除地基上的脹縮作用,用于濕陷性黃土地基可消除黃土的濕陷性,用于季節(jié)性凍土地基可消除凍脹力和防止凍脹損壞等。其施工比較容易,多數(shù)情況下能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到所要求的目的。從可靠性來(lái)說(shuō),人工挖掘置換較優(yōu)。置換材料應(yīng)采用即使受到水浸也不致降低承載。
1.3強(qiáng)夯法
強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、粉土、粘性土、雜填土和素填土等地基,它不僅能提高地基的強(qiáng)度、降低其壓縮性、還能改善其抗振動(dòng)液化的能力和消除土的濕陷性。強(qiáng)夯法同其他軟土地基處理技術(shù)一樣,也有其一定的適用范圍和特殊要求。強(qiáng)夯法對(duì)于飽和度較高的粘性土,一般來(lái)說(shuō)處理效果不顯著,尤其是淤泥和淤泥質(zhì)土地基,處理效果更差。因此對(duì)于淤泥質(zhì)土地基應(yīng)謹(jǐn)慎選用或采取其他方法。一般認(rèn)為強(qiáng)夯法目前除了對(duì)厚層淤泥質(zhì)和淤泥不適用外,對(duì)某些類型的軟土強(qiáng)夯效果還是比較好的。采用強(qiáng)夯法處理軟土地基,其加固效果決定于地基土的滲透性,所以必須創(chuàng)造排水通道。因此在強(qiáng)夯時(shí),為了取得更好的效果,可以采用綜合加固方法進(jìn)行:(1)強(qiáng)夯加袋裝砂井(或塑料排水板法),以加速飽和軟粘土的排水固結(jié);(2)強(qiáng)夯擠淤加固法。對(duì)于厚度不太大的淤泥層,采用拋填塊石或礦渣等材料后再夯實(shí),使大石塊強(qiáng)迫落到底層硬土上,同時(shí)將大部分淤泥擠出,這是一種強(qiáng)夯置換法:(3)在飽和軟粘土上加鋪0.5-2m厚的墊層(可用礦渣、鋼渣、碎石或山皮土等),在高能量夯擊作用下,使墊層與軟土層發(fā)生接銜混合,改變軟土的性質(zhì),提高地基土的承載力。
1.4水泥攪拌樁法
水泥攪拌樁法也是軟土地基處理中一種常用的方法,具有處理效率高、質(zhì)量可靠、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。水泥攪拌樁目前有噴漿法和噴粉法之分,均通過(guò)深層攪拌機(jī)械將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌,固化劑采用水泥漿液時(shí),稱為水泥漿攪拌樁法或濕法,固化劑采用水泥粉時(shí),稱為粉體攪拌樁法或干法。一般認(rèn)為濕法水泥劑量容易控制,攪拌均勻,成樁質(zhì)量較為可靠,而干法噴粉量相對(duì)較難控制攪拌質(zhì)量不容易控制,成樁質(zhì)量相對(duì)較差,濕法質(zhì)量有保證的成樁長(zhǎng)度也比干法成樁長(zhǎng)度大,但干法采用粉體作固化劑,不再向地基中附加水分,反而能充分吸收軟土的自由水,因此,加固后地基的初期強(qiáng)度較高,特別是對(duì)高含水量的軟土加固效果顯著,在國(guó)外得到廣泛應(yīng)用。2008年施工的哈爾濱市群力新區(qū)齒輪路四標(biāo)段8+150至8+650之間的舊魚塘段,就是采用深層水泥攪拌樁法加固的軟弱地基。全線有四處魚塘全是用該方法處理的。經(jīng)過(guò)兩年多的實(shí)踐證明效果非常好,用該法加固的區(qū)段均沒(méi)有沉降現(xiàn)象發(fā)生。
1.5拋石擠淤法
混凝土灌注樁是一種直接在現(xiàn)場(chǎng)樁位上就地成孔,然后在孔內(nèi)澆筑混凝土或安放鋼筋籠再澆注混凝土而成的樁。與預(yù)制樁相比,具有施工低噪音、低振動(dòng)、樁長(zhǎng)和直徑可按設(shè)計(jì)要求變化自如、樁端能可靠地進(jìn)入持力層或嵌入巖層、單樁承載力大、擠土影響小、含鋼量低等特點(diǎn)。但成樁工藝較復(fù)雜,成樁速度比預(yù)制打入樁慢,成樁質(zhì)量與施工有密切關(guān)系。按其成孔方法不同,可分為鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、人工挖孔灌注樁、爆擴(kuò)灌注樁等。
1.6高壓旋噴注漿法
高壓旋注漿法是高壓噴射注漿工藝的3種方法之一,是一種新型注漿方法。它具有加固體強(qiáng)度高、質(zhì)量均勻、形狀可控等特點(diǎn)。其工藝原理是引用高壓水射流技術(shù)對(duì)加固體(地層)進(jìn)行切割,并注入水泥漿而形成設(shè)計(jì)所需的各種形狀的基體(圓柱樁、壩墻等)。它對(duì)于處理淤泥、淤泥質(zhì)黏土、黏性土、沙土、液化帶流砂等軟地基加固有明顯的效果。
2.結(jié)語(yǔ)
軟土地基的處理質(zhì)量直接影響到路基的基礎(chǔ)承載力,也是保證道路建成后安全、高效運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵。軟土地基處理的目的是增加地基穩(wěn)定性,減少施工后的不均勻沉陷, 軟土地基有極大的危害性,如果不處理或處理不當(dāng),就會(huì)造成地基失穩(wěn),使道路沉降過(guò)大或不均勻沉降,對(duì)道路成不同程度的傷害,以上簡(jiǎn)略地介紹了已有的幾種地基加固方法,還有鋼筋混凝土打(壓)入樁、混凝土灌注樁等軟地基處理方法在路基和橋涵工程中得到廣泛的應(yīng)用。有的新技術(shù)如真空預(yù)壓、堆載預(yù)壓、巖溶注漿還在試驗(yàn)研討階段,實(shí)際應(yīng)用得較少。總之,濕軟地基加固規(guī)模大,造價(jià)高,應(yīng)注重技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面的研究。同時(shí),地基加固是路基主體工程的一部分,要結(jié)合路基標(biāo)高、斷面形式等方面綜合處治。
【參考文獻(xiàn)】
[1]李彰明.軟土地基加固的理論、設(shè)計(jì)與施工[M].北京:中國(guó)電力出版社,2006.
[2]蘇建林.公路工程施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2005.
[3]黃興安,等.市政工程質(zhì)量通病防治手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004.
[4]李強(qiáng).河灘相軟土地基處理研究[M].中外公路,2005.
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