论文部分内容阅读
摘要:本文首先介绍了幾种当前我国新建公路施工中软土地基的处理措施,然后又介绍了当前我国新建公路施工中软土地基处理的一些现状。
关键词:新建公路;软土地基;处理措施;现状
中图分类号: TU471.8 文献标识码: A 文章编号:
软土地基的问题一直是我们在施工过程中需要加强注意的主要问题,一旦软土地基的处理出现问题那么必将会对我们今后的施工质量产生严重的影响,甚至可能导致整个工程的失败,或者最终酿成更大的惨剧。
1新建公路施工中软土地基的常见处理措施
1.1 排水固结法
排水固结法地基处理能否满足工程要求,主要取决于地基土层的固结特性、土层厚度、预压荷载和预压时间等因素。如果软土层不太厚或固结系数比较大,不需要很长的时间就可获得较好的预压效果。反之,预压时间可能很长,因此限制了排水固结法的使用。高速铁路对路基沉降变形有严格的控制标准,对一些抗剪强度过低或有机质丰富的饱和软黏土层,即使采用砂井堆载预压法进行地基处理,其工后沉降量和固结时间仍难以满足路基设计要求。工程实践经验表明,采用袋装砂井及塑料排水板处理地基,其工后沉降难以满足高速铁路地基要求,因此,在采用排水加固法处理高速铁路软基时需非常谨慎。
1.2 钢筋混凝土桩网(板)结构
钢筋混凝土桩网(板)结构中的桩通常采用钢筋混凝土现场灌注,桩长一般不受限制,因此当软土层厚度超过 20m,在采用其他复合地基结构无法满足要求时,往往采用钢筋混凝土桩网(板)结构。在日本高速铁路改良线路中,有 72.7%采用网桩工法(桩网复合地基) 。该工法是在软弱地基上打桩,桩底支承在承力层上,桩顶用网眼状钢筋相连结,然后在其上铺设土工布,用以支承填土荷载。工程实践表明,该工法控制沉降十分有效。钢筋混凝土桩网(板)结构的不足之处是成本高,如果其他复合地基能够满足工程要求,一般不予采用。
1.3 水泥土搅拌法
水泥土搅拌法是加固饱和软粘土地基的一种新方法。它利用水泥、石灰等材料作为固化剂,通过特制的深导搅拌机械边钻进边往软土中喷射浆液或雾状粉体,在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌,固化剂和软土之间产生一系列物理化学作用,形成的抗压强度比天然土高得多,且具有整体性、水稳性的水泥加固土桩体。根据施工方法的不同,水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌法和粉体喷射搅拌法,形成的桩体分别习惯称为搅拌桩和粉喷桩。
水泥土搅拌法是一种有效的地基处理方法,具有成桩效率高、成本低、施工占地面积小、施工现场周围无污染,并且施工过程中无振动、无噪音等特点,最适用于加固各种成因的饱和软粘土,尤其是 20 m 深度范围内没有理想持力层的软土地基。目前,国内采用水泥土搅拌法加固的土质有淤泥、淤泥质土、地基承载力标准值不大于 120kPa 的粘性土和粉性土地基。
1.4碎石桩
碎石桩是以碎石(卵石)为主要材料制成的复合地基加固桩。其加固机理在松散砂土与粘性土中有所不同:在松散砂土中,主要是发挥砂石对砂土的挤密作用、排水减压作用和砂基预振效应;而在粘性土中,主要是对软土的置换作用。根据施工工艺不同,碎石桩可以分为振冲碎石桩、干振碎石桩、沉管碎石桩、强夯碎石桩等,主要适用于处理砂土、粉土、粉质粘土等地基。
水泥粉煤灰碎石桩简称 CFG 桩,是在碎石、石屑、砂石和粉煤灰中掺适量的水泥加水拌和,用各种成桩机械在地基中制成强度等级为 C5~C25 的桩。处理方法是通过在碎石桩体中添加以水泥为主的胶结材料,使桩体获得胶结强度,并从散体材料桩转化为具有某些柔性桩特点的高粘结强度桩。CFG 桩适用于处理粘性土、粉土、砂土和淤泥质地基,,既可用于挤密效果好的土,又可用于挤密效果差的土:当 CFG 桩用于前者时,承载力的提高既有挤密作用,又有置换作用;当 CFG 桩用于后者时,承载力的提高只与置换作用有关。
近年来 CFG 桩在我国公路施工软基处理中广为应用,该桩型的处理深度可达 20 m。研究表明,与水泥搅拌桩(搅拌桩、粉喷桩)复合地基相比,CFG 桩复合地基的桩土应力比要大,而且一般而言 CFG 桩的桩身质量也比水泥搅拌桩更易得到保证。但研究表明,水泥搅拌桩和 CFG 桩为“悬浮桩”时,下卧层的加固沉降仍较大,应用这种桩型时一般应谨慎采用“悬浮桩”。
1.5组合复合地基法
在柔性复合地基中,袋装砂井优势较为突出,迄今为止,已在软基处理工程中得到了大量的实践。在工期允许的条件下,它不仅施工较为简单。而且最重要的是造价低廉,具有排水、迅速消散孔隙水压力的特点。其主要的缺点是路基沉降较大,还必须配合预压工程,需要较长的工期。袋装砂井所组成的复合地基,是传统单一的复合地基,属于柔性复合地基。x 型薄壁管桩是一种新型的一种软基处理方式,它结合了Y 型沉管灌注桩和薄壁管桩的优点,属于刚性复合地基。其主要优点为路基沉降较小,能迅速提高软土地基的承载力,对桩周土具有挤密作用,但排水较差,对袋装砂井而言,成本相对偏高。由袋装砂井所构成的柔性复合地基、x 型薄壁管桩所构成的刚性复合地基和垫层共同作用构成半刚性复合地基,能充分利用相互的优点,克服相互的缺点是一种较为理想的软土地基处理方式。工程中要充分利用 x 型薄壁管桩的侧摩阻作用,可以将其作为纯摩擦桩,亦可为间于端承桩和纯摩擦桩两者之间的摩擦桩。在设计其长度的时候,考虑到造价及其相互作用机理的情况下,袋装砂井的长度一般要长于 x 型薄壁管桩的长度。x 型薄壁管桩可视具体工况来决定是否将其置于持力层上,但袋装砂井一定要穿过软土层,放置于持力层中,这样才能完全发挥袋装砂井的作用。
2软土地基处理的现状
为了降低软土地基处理的控制成本,提高路基路面的经济效益,许多国家大力发展预防性控制技术,提高软土地基的处理施工控制水平。预防性控制措施的种类较多,不同地区、不同管理部门、不同承包方针对不同的路况所用的预防性控制措施不尽相同。但是,一个完整的预防性控制计划应该包括整个软土地基处理施工的全过程。总之,在公路工程的施工过程中,当路基路面出现了工程质量问题以后再来进行修复性的控制工作,虽然也是有效的,但是毕竟就落了下乘,而且也是治标不治本的控制方法,只有在其施工的全过程中进行严格的预防性控制措施,才是对路基路面施工进行科学控制的根本所在。此外,公路施工中还应该遵循因地制宜的原则。公路施工中,施工当地的地质特点决定了施工所要采用的方法。因此在选用软土地基处理方法的时候要考虑施工地的条件,不能盲目施工。
施工机械的发展水平影响了技术实施的效果,近二十几年来,我国公路地基处理施工机械发展很快,许多已形成系列化产品。但这些与我国公路工程建设的需要相比较,差距还很大。以深层搅拌法为例,不能很好保证公路施工质量不仅与施工单位素质有关,也与目前应用的施工机械水平有关。简陋的机械要保持稳定良好的施工质量是困难的。施工质量控制严格程度影响了技术实施运用的效果,公路施工工程,事关重大,因此施工质量是不能忽视的重要问题。而在几年前由上海市建委首先发起,各地建委也纷纷发文规定在施工中禁止使用粉喷深层搅拌法。这种举措不是在否定深层搅拌法本身在公路地基处理过程中的不成熟,而是一种保护公路工程施工质量的举措。因为有些施工单位在粉喷深层搅拌施工过程中质量控制不严以及施工机械方面存在的一些问题,再加之偶尔一些单位偷工减料现象的发生,使得很多类似的相关技术手段得不到良好的实施。
结语
综上所述,在公路施工当中遇到软土地基处理时我们可以选用的软土地基处理方法有很多,具体到实际情况中如何选择还需要我们根据具体情况进行必要的选择。针对目前我国的公路软土地基现状加强管理和施工技术,做好软土地基的处理工作。
参考文献
[1]JTJ017-96,公路路基施工技术规范[S].
[2]王晓谋,袁怀宇,贾其军,等.路堤下河滩相软土地基变形研究[J].中国公路学报, 2003, 16(2): 22-26.
[3]姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社, 2002:24-26.
[4]周晓龙,廖红.高压旋喷桩桩身强度统计计算与载荷试验分析[J].徐州建筑职业技术学院学报,2005,(1)
关键词:新建公路;软土地基;处理措施;现状
中图分类号: TU471.8 文献标识码: A 文章编号:
软土地基的问题一直是我们在施工过程中需要加强注意的主要问题,一旦软土地基的处理出现问题那么必将会对我们今后的施工质量产生严重的影响,甚至可能导致整个工程的失败,或者最终酿成更大的惨剧。
1新建公路施工中软土地基的常见处理措施
1.1 排水固结法
排水固结法地基处理能否满足工程要求,主要取决于地基土层的固结特性、土层厚度、预压荷载和预压时间等因素。如果软土层不太厚或固结系数比较大,不需要很长的时间就可获得较好的预压效果。反之,预压时间可能很长,因此限制了排水固结法的使用。高速铁路对路基沉降变形有严格的控制标准,对一些抗剪强度过低或有机质丰富的饱和软黏土层,即使采用砂井堆载预压法进行地基处理,其工后沉降量和固结时间仍难以满足路基设计要求。工程实践经验表明,采用袋装砂井及塑料排水板处理地基,其工后沉降难以满足高速铁路地基要求,因此,在采用排水加固法处理高速铁路软基时需非常谨慎。
1.2 钢筋混凝土桩网(板)结构
钢筋混凝土桩网(板)结构中的桩通常采用钢筋混凝土现场灌注,桩长一般不受限制,因此当软土层厚度超过 20m,在采用其他复合地基结构无法满足要求时,往往采用钢筋混凝土桩网(板)结构。在日本高速铁路改良线路中,有 72.7%采用网桩工法(桩网复合地基) 。该工法是在软弱地基上打桩,桩底支承在承力层上,桩顶用网眼状钢筋相连结,然后在其上铺设土工布,用以支承填土荷载。工程实践表明,该工法控制沉降十分有效。钢筋混凝土桩网(板)结构的不足之处是成本高,如果其他复合地基能够满足工程要求,一般不予采用。
1.3 水泥土搅拌法
水泥土搅拌法是加固饱和软粘土地基的一种新方法。它利用水泥、石灰等材料作为固化剂,通过特制的深导搅拌机械边钻进边往软土中喷射浆液或雾状粉体,在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌,固化剂和软土之间产生一系列物理化学作用,形成的抗压强度比天然土高得多,且具有整体性、水稳性的水泥加固土桩体。根据施工方法的不同,水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌法和粉体喷射搅拌法,形成的桩体分别习惯称为搅拌桩和粉喷桩。
水泥土搅拌法是一种有效的地基处理方法,具有成桩效率高、成本低、施工占地面积小、施工现场周围无污染,并且施工过程中无振动、无噪音等特点,最适用于加固各种成因的饱和软粘土,尤其是 20 m 深度范围内没有理想持力层的软土地基。目前,国内采用水泥土搅拌法加固的土质有淤泥、淤泥质土、地基承载力标准值不大于 120kPa 的粘性土和粉性土地基。
1.4碎石桩
碎石桩是以碎石(卵石)为主要材料制成的复合地基加固桩。其加固机理在松散砂土与粘性土中有所不同:在松散砂土中,主要是发挥砂石对砂土的挤密作用、排水减压作用和砂基预振效应;而在粘性土中,主要是对软土的置换作用。根据施工工艺不同,碎石桩可以分为振冲碎石桩、干振碎石桩、沉管碎石桩、强夯碎石桩等,主要适用于处理砂土、粉土、粉质粘土等地基。
水泥粉煤灰碎石桩简称 CFG 桩,是在碎石、石屑、砂石和粉煤灰中掺适量的水泥加水拌和,用各种成桩机械在地基中制成强度等级为 C5~C25 的桩。处理方法是通过在碎石桩体中添加以水泥为主的胶结材料,使桩体获得胶结强度,并从散体材料桩转化为具有某些柔性桩特点的高粘结强度桩。CFG 桩适用于处理粘性土、粉土、砂土和淤泥质地基,,既可用于挤密效果好的土,又可用于挤密效果差的土:当 CFG 桩用于前者时,承载力的提高既有挤密作用,又有置换作用;当 CFG 桩用于后者时,承载力的提高只与置换作用有关。
近年来 CFG 桩在我国公路施工软基处理中广为应用,该桩型的处理深度可达 20 m。研究表明,与水泥搅拌桩(搅拌桩、粉喷桩)复合地基相比,CFG 桩复合地基的桩土应力比要大,而且一般而言 CFG 桩的桩身质量也比水泥搅拌桩更易得到保证。但研究表明,水泥搅拌桩和 CFG 桩为“悬浮桩”时,下卧层的加固沉降仍较大,应用这种桩型时一般应谨慎采用“悬浮桩”。
1.5组合复合地基法
在柔性复合地基中,袋装砂井优势较为突出,迄今为止,已在软基处理工程中得到了大量的实践。在工期允许的条件下,它不仅施工较为简单。而且最重要的是造价低廉,具有排水、迅速消散孔隙水压力的特点。其主要的缺点是路基沉降较大,还必须配合预压工程,需要较长的工期。袋装砂井所组成的复合地基,是传统单一的复合地基,属于柔性复合地基。x 型薄壁管桩是一种新型的一种软基处理方式,它结合了Y 型沉管灌注桩和薄壁管桩的优点,属于刚性复合地基。其主要优点为路基沉降较小,能迅速提高软土地基的承载力,对桩周土具有挤密作用,但排水较差,对袋装砂井而言,成本相对偏高。由袋装砂井所构成的柔性复合地基、x 型薄壁管桩所构成的刚性复合地基和垫层共同作用构成半刚性复合地基,能充分利用相互的优点,克服相互的缺点是一种较为理想的软土地基处理方式。工程中要充分利用 x 型薄壁管桩的侧摩阻作用,可以将其作为纯摩擦桩,亦可为间于端承桩和纯摩擦桩两者之间的摩擦桩。在设计其长度的时候,考虑到造价及其相互作用机理的情况下,袋装砂井的长度一般要长于 x 型薄壁管桩的长度。x 型薄壁管桩可视具体工况来决定是否将其置于持力层上,但袋装砂井一定要穿过软土层,放置于持力层中,这样才能完全发挥袋装砂井的作用。
2软土地基处理的现状
为了降低软土地基处理的控制成本,提高路基路面的经济效益,许多国家大力发展预防性控制技术,提高软土地基的处理施工控制水平。预防性控制措施的种类较多,不同地区、不同管理部门、不同承包方针对不同的路况所用的预防性控制措施不尽相同。但是,一个完整的预防性控制计划应该包括整个软土地基处理施工的全过程。总之,在公路工程的施工过程中,当路基路面出现了工程质量问题以后再来进行修复性的控制工作,虽然也是有效的,但是毕竟就落了下乘,而且也是治标不治本的控制方法,只有在其施工的全过程中进行严格的预防性控制措施,才是对路基路面施工进行科学控制的根本所在。此外,公路施工中还应该遵循因地制宜的原则。公路施工中,施工当地的地质特点决定了施工所要采用的方法。因此在选用软土地基处理方法的时候要考虑施工地的条件,不能盲目施工。
施工机械的发展水平影响了技术实施的效果,近二十几年来,我国公路地基处理施工机械发展很快,许多已形成系列化产品。但这些与我国公路工程建设的需要相比较,差距还很大。以深层搅拌法为例,不能很好保证公路施工质量不仅与施工单位素质有关,也与目前应用的施工机械水平有关。简陋的机械要保持稳定良好的施工质量是困难的。施工质量控制严格程度影响了技术实施运用的效果,公路施工工程,事关重大,因此施工质量是不能忽视的重要问题。而在几年前由上海市建委首先发起,各地建委也纷纷发文规定在施工中禁止使用粉喷深层搅拌法。这种举措不是在否定深层搅拌法本身在公路地基处理过程中的不成熟,而是一种保护公路工程施工质量的举措。因为有些施工单位在粉喷深层搅拌施工过程中质量控制不严以及施工机械方面存在的一些问题,再加之偶尔一些单位偷工减料现象的发生,使得很多类似的相关技术手段得不到良好的实施。
结语
综上所述,在公路施工当中遇到软土地基处理时我们可以选用的软土地基处理方法有很多,具体到实际情况中如何选择还需要我们根据具体情况进行必要的选择。针对目前我国的公路软土地基现状加强管理和施工技术,做好软土地基的处理工作。
参考文献
[1]JTJ017-96,公路路基施工技术规范[S].
[2]王晓谋,袁怀宇,贾其军,等.路堤下河滩相软土地基变形研究[J].中国公路学报, 2003, 16(2): 22-26.
[3]姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社, 2002:24-26.
[4]周晓龙,廖红.高压旋喷桩桩身强度统计计算与载荷试验分析[J].徐州建筑职业技术学院学报,2005,(1)