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[摘 要] 增强软土地基对路基危害的认识,了解其性能,提高对其处理的技术水平,保证路基的稳定性,是实现运输安全的重要环节。
[关键词] 软土地基 试验工程 处理方法 施工工艺
一、前言
软土地基在铁路、公路施工中经常遇到,若重视不够,不加以处理,或处理方法不当,会造成路基失稳或过量沉陷,导致道路破坏或不能使用。由于建设者认识到了软土对路基的危害,为了有效而又经济安全的对软土进行处理,多安排部份软土路段进行软土处理“试验工程”。目的,检验设计,解决有关疑难问题,试验新材料、新机具、新工艺,积累经验,指导施工。
二、软土试验工程
(一)试验工程的必要性
通过试验,检验其设计方案是否正确可行、经济合理,设计参数选定是否符合现场实际,从而完善设计进而指导大规模的施工。如有不足,及时弥补,不致发生失误而造成损失浪费,因此,选择一段路或工点作“试验工程”是十分必要的。
(二)试验工程的目的
1、将所采用的各种软基处理方案,通过试验,①了解方案实施效果,以便全面系统分析。②通过实践,进行综合经济比较,以便进行优选。
2、通过小段试验,可以取得各个设计方案的施工试验、工艺流程、操作方法,籍以指导大面积施工。
3、试验工程还可以安排假设疑难问题,寄望通过实践加以解决。也可将新材料、新机具、新仪器、新技术等通过实地使用,观其效果,作出推广采纳与否的判断。
(三)试验场的选定
1、应选在主线上,它能结合当地地址、地基和工程条件,又能将试验工程所确定的项目提前实施且能为今后工程所用。
2、应选在工程地址条件有代表性,主要设计方案在试验场内得以实施、总结且能使不够成熟的方案得以充实、校正、臻于完善。
(四)试验工程的运作
1、做好施工组织设计。严格试验工程设计文件、地质资料的落实。
2、试验工程施工与观测并重。试验工程不同于一般地段软基工程,除完成工程施工外,重点是检查观测各种监测仪器指标,为后续的设计完善及施工提供科学的依据。
3、严格按规范施工。及时整理各种观测资料,提出处理意见。
三、选择软基处理方法应遵循的原则
1、根据土质条件、施工条件和道路条件,对软土地基作稳定性和沉降分析,提出软基处理的理论依据及明确处理后要达到的要求。
2、研究机制,因地制宜,提出可采用的软基处理方法。
3、对能达到处理效果的处理方法进行技术可靠性、施工难易程度、工程造价、工期影响、环境影响等综合评比,确定科学的处理方案。
四、软基处理的几种常用技术
(一)排水固结处理软基
软土路基的处理要综合考虑经济适用,稳妥可靠,施工简便的方法。排水固结处理软地基,是人为的在软堤内造成渗水通道,在路堤土自重载荷预压下,改变原有地基的边界条件,增加孔隙水的排出途径,加快排水固结。提高软地基强度和承载力,以增加作用于土颗粒的有效应力来加速地基固结沉降,达到提高强度的目的。目前,大多采用袋装砂井和塑料排水板配合砂垫层效果较好。
1、袋装砂井
将袋装砂放入套管井内,填充密实,逐节拨出套管,顶面铺设水平砂垫层或排水砂沟。软基中的水分在上部路基填土载荷作用下,通过砂与水平砂垫层或纵横相连通的排水砂沟相通,形成排水通道。软基中的水分排走,从而达到排水固结软基的目的。
袋装砂井施工前要准备合格的材料,由袋用聚丙烯或其實适用的编织材料制成,抗拉强度应保证承受砂袋的自重。装砂后的砂袋渗透系数不得小于砂的渗透系数,一般大于5×10-3㎝/S。砂宜采用中粗砂且大于0.5㎜颗粒的含量应占50%以上。施工中应严格控制砂袋垂直入井,防止砂袋扭结、缩颈、断裂和砂袋被磨损。拨管时垂直起吊,防止带出或损坏砂袋。砂袋保证高出孔口30㎝伸入水平砂垫层,并不得卧倒。
袋装砂井的直径一般采用7㎝,呈正方形布置,井间隔以1.2~1.5M为宜。
袋装砂井的施工工艺流程:
整平原场地→摊铺下层砂垫层→机具定位→打入套管→沉入砂袋→拨出套管→机具移位→埋砂袋头→摊铺上层砂垫层或排水砂沟
2、塑料排水板
塑料排水板是一种常用的软基处理材料,它重量轻,运输方便,可工厂化生产。它的作用机理是采用插板机将塑料排水板插入软基中,在上部预压荷载作用下,地基下空隙水由塑料板排引到上部与铺设的水平砂垫层相结合,由其它地方排出。达到排水固结的作用,其它更适用于软土层较深厚的软基处理。
优点:
1)滤水性好,排水畅通,排水效果有保证;
2)材料有良好的强度和延展性,能适合地基变形能力而不影响排水性能;
3)可在超软地基上进行插板施工;
对于深厚的软土地基,采用排水板固结法进行加固时,从技术和经济上考虑其应是几乎唯一经济、有效、可行的方法。
塑料排水板打设间隔一般为1~1.5M。
塑料排水板的施工工艺流程:
整平原场地→摊铺下层砂垫层→机具定位→塑料排水板穿靴→插入套管→拨出套管→割断塑料排水板→机具移位→摊铺上层砂垫层或排水砂沟
3、两种方法采用的间距和深度
两种方法设置的间距一般以1.2~1.5M为宜,过密不易施工,反之降低强度。而加固长度考虑压缩层深度问题,一般软土层较浅可穿越此层,达到硬层。当软土层过厚时,一般采用15~20M长即可。
(二)复合地基处理软基
复合地基是使用专用机械将固化剂,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、刚度较大的加固体,同时也使桩周土体性质得到改善。使桩体与桩体之间土体形成复合地基共同承担外部荷载,实现稳定条件下的快速填土。
1)材料及其制品
加固土桩所使用的固化材料可用石灰浆、水泥浆等,也可用粉状》生石灰、干水泥、干固化剂等。加固土桩固化材料的用量,应以试验室配比为准,常规经验配比为水泥用量与软土天然重之比不大于10%。
2)桩的直径、间距、长度和加固宽度
加固土桩普遍采用的直径为50㎝,桩净间距不应大于桩径的4倍,桩的深度如软土层厚度不大,可穿透软土层,如软土层较厚,也可采用悬挂式,深度应保证15M以上。
对于悬挂桩,因复合地基承载力与加固土桩长度有关,即桩越长地基承载力越高,所以桩深必须保证在15M以上深度。
五、结束语
软基处理的方法较多,但均有其各自的针对性、适用范围和局限性。我国国土幅员辽阔,各地软土的物理力学、化学成分差别较大,因此必须选择适合实际的软基处理方法,并加以综合运用,定能收到好的效果。在道路施工中,软基处理是基础中的基础工作,只有对软基处理工作精心组织,认真操作,严格质量关,才能达到预期目的,从而为保证道路和施工打下坚实的基础。
参 考 文 献
1.《建筑地基处理技术规范JGJ79-91》
2.《铁路特殊路基设计规范TB-10035-2002》
3.《公路软土地基路堤设计与施工技术规范JTJ017-1996》■
[关键词] 软土地基 试验工程 处理方法 施工工艺
一、前言
软土地基在铁路、公路施工中经常遇到,若重视不够,不加以处理,或处理方法不当,会造成路基失稳或过量沉陷,导致道路破坏或不能使用。由于建设者认识到了软土对路基的危害,为了有效而又经济安全的对软土进行处理,多安排部份软土路段进行软土处理“试验工程”。目的,检验设计,解决有关疑难问题,试验新材料、新机具、新工艺,积累经验,指导施工。
二、软土试验工程
(一)试验工程的必要性
通过试验,检验其设计方案是否正确可行、经济合理,设计参数选定是否符合现场实际,从而完善设计进而指导大规模的施工。如有不足,及时弥补,不致发生失误而造成损失浪费,因此,选择一段路或工点作“试验工程”是十分必要的。
(二)试验工程的目的
1、将所采用的各种软基处理方案,通过试验,①了解方案实施效果,以便全面系统分析。②通过实践,进行综合经济比较,以便进行优选。
2、通过小段试验,可以取得各个设计方案的施工试验、工艺流程、操作方法,籍以指导大面积施工。
3、试验工程还可以安排假设疑难问题,寄望通过实践加以解决。也可将新材料、新机具、新仪器、新技术等通过实地使用,观其效果,作出推广采纳与否的判断。
(三)试验场的选定
1、应选在主线上,它能结合当地地址、地基和工程条件,又能将试验工程所确定的项目提前实施且能为今后工程所用。
2、应选在工程地址条件有代表性,主要设计方案在试验场内得以实施、总结且能使不够成熟的方案得以充实、校正、臻于完善。
(四)试验工程的运作
1、做好施工组织设计。严格试验工程设计文件、地质资料的落实。
2、试验工程施工与观测并重。试验工程不同于一般地段软基工程,除完成工程施工外,重点是检查观测各种监测仪器指标,为后续的设计完善及施工提供科学的依据。
3、严格按规范施工。及时整理各种观测资料,提出处理意见。
三、选择软基处理方法应遵循的原则
1、根据土质条件、施工条件和道路条件,对软土地基作稳定性和沉降分析,提出软基处理的理论依据及明确处理后要达到的要求。
2、研究机制,因地制宜,提出可采用的软基处理方法。
3、对能达到处理效果的处理方法进行技术可靠性、施工难易程度、工程造价、工期影响、环境影响等综合评比,确定科学的处理方案。
四、软基处理的几种常用技术
(一)排水固结处理软基
软土路基的处理要综合考虑经济适用,稳妥可靠,施工简便的方法。排水固结处理软地基,是人为的在软堤内造成渗水通道,在路堤土自重载荷预压下,改变原有地基的边界条件,增加孔隙水的排出途径,加快排水固结。提高软地基强度和承载力,以增加作用于土颗粒的有效应力来加速地基固结沉降,达到提高强度的目的。目前,大多采用袋装砂井和塑料排水板配合砂垫层效果较好。
1、袋装砂井
将袋装砂放入套管井内,填充密实,逐节拨出套管,顶面铺设水平砂垫层或排水砂沟。软基中的水分在上部路基填土载荷作用下,通过砂与水平砂垫层或纵横相连通的排水砂沟相通,形成排水通道。软基中的水分排走,从而达到排水固结软基的目的。
袋装砂井施工前要准备合格的材料,由袋用聚丙烯或其實适用的编织材料制成,抗拉强度应保证承受砂袋的自重。装砂后的砂袋渗透系数不得小于砂的渗透系数,一般大于5×10-3㎝/S。砂宜采用中粗砂且大于0.5㎜颗粒的含量应占50%以上。施工中应严格控制砂袋垂直入井,防止砂袋扭结、缩颈、断裂和砂袋被磨损。拨管时垂直起吊,防止带出或损坏砂袋。砂袋保证高出孔口30㎝伸入水平砂垫层,并不得卧倒。
袋装砂井的直径一般采用7㎝,呈正方形布置,井间隔以1.2~1.5M为宜。
袋装砂井的施工工艺流程:
整平原场地→摊铺下层砂垫层→机具定位→打入套管→沉入砂袋→拨出套管→机具移位→埋砂袋头→摊铺上层砂垫层或排水砂沟
2、塑料排水板
塑料排水板是一种常用的软基处理材料,它重量轻,运输方便,可工厂化生产。它的作用机理是采用插板机将塑料排水板插入软基中,在上部预压荷载作用下,地基下空隙水由塑料板排引到上部与铺设的水平砂垫层相结合,由其它地方排出。达到排水固结的作用,其它更适用于软土层较深厚的软基处理。
优点:
1)滤水性好,排水畅通,排水效果有保证;
2)材料有良好的强度和延展性,能适合地基变形能力而不影响排水性能;
3)可在超软地基上进行插板施工;
对于深厚的软土地基,采用排水板固结法进行加固时,从技术和经济上考虑其应是几乎唯一经济、有效、可行的方法。
塑料排水板打设间隔一般为1~1.5M。
塑料排水板的施工工艺流程:
整平原场地→摊铺下层砂垫层→机具定位→塑料排水板穿靴→插入套管→拨出套管→割断塑料排水板→机具移位→摊铺上层砂垫层或排水砂沟
3、两种方法采用的间距和深度
两种方法设置的间距一般以1.2~1.5M为宜,过密不易施工,反之降低强度。而加固长度考虑压缩层深度问题,一般软土层较浅可穿越此层,达到硬层。当软土层过厚时,一般采用15~20M长即可。
(二)复合地基处理软基
复合地基是使用专用机械将固化剂,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、刚度较大的加固体,同时也使桩周土体性质得到改善。使桩体与桩体之间土体形成复合地基共同承担外部荷载,实现稳定条件下的快速填土。
1)材料及其制品
加固土桩所使用的固化材料可用石灰浆、水泥浆等,也可用粉状》生石灰、干水泥、干固化剂等。加固土桩固化材料的用量,应以试验室配比为准,常规经验配比为水泥用量与软土天然重之比不大于10%。
2)桩的直径、间距、长度和加固宽度
加固土桩普遍采用的直径为50㎝,桩净间距不应大于桩径的4倍,桩的深度如软土层厚度不大,可穿透软土层,如软土层较厚,也可采用悬挂式,深度应保证15M以上。
对于悬挂桩,因复合地基承载力与加固土桩长度有关,即桩越长地基承载力越高,所以桩深必须保证在15M以上深度。
五、结束语
软基处理的方法较多,但均有其各自的针对性、适用范围和局限性。我国国土幅员辽阔,各地软土的物理力学、化学成分差别较大,因此必须选择适合实际的软基处理方法,并加以综合运用,定能收到好的效果。在道路施工中,软基处理是基础中的基础工作,只有对软基处理工作精心组织,认真操作,严格质量关,才能达到预期目的,从而为保证道路和施工打下坚实的基础。
参 考 文 献
1.《建筑地基处理技术规范JGJ79-91》
2.《铁路特殊路基设计规范TB-10035-2002》
3.《公路软土地基路堤设计与施工技术规范JTJ017-1996》■