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【摘要】河道堤防工程在建设过程中,由于一些区域的土质是软土地基,而这种区域内工程的地基承载能力普遍较低,整个工程的场地地基土物理力学性质也相对差一些,文章主要是介绍了堤防工程软土地基处理的原则,并对相关软土地基处理措施进行了分析。
【关键词】堤防工程;地基基础;软土地基处理
1.进行软土地基处理的原则
1.1沉降控制的指标。地基在完工后的沉降控制年限设置一般为15a,对于一般地段的工程在完工后剩余的沉降量不能够超过30cm;而与桥涵等工程相距比较近的路段,其沉降的差距则不应超过10cm;而桥头的地基和一般的地基在过渡的长度上通常不能够低于50m。
1.2施工时间要求。通常进行堤防工程建设总的施工所用的时间2~3a,而对路基的施工时间一般控制在1a之内。所以就需要采取一些必要的处理措施,以减小构筑物的沉降,使尽量在最短的时间内,将完工后的沉降量符合规范中所规定的相关要求。
1.3桥台连接段的地基处理要求。桥台的处理长度一般取填土高度的5~7倍,其进行处理的起点是桥台的中心线;桥前护坡要进行必要的地基处理,桥台的中心线开始进行护坡的宽度大约为2/3左右;其中小型的构造物必须要对过渡段进行考虑,一般进行处理的范围都在10m之内。
1.4选择备用的填料。在进行填料的选择时,因为粉煤灰的原材料比较少,所以尽量对采用粉煤灰来作为填料的方法不进行考虑。而对于进行处理小型的构造物的基底时,例如砂垫层的使用,厚度最好<1.5m。
2.常用的软土地基处理方法
2.1堤身自重挤淤法。堤身自重挤淤法就是通过逐步加高的堤身自重将处于流塑状态的淤泥或淤泥质土外挤,并在堤身自重作用下使淤泥或淤泥质土中的孔隙水应力充分消散和有效应力增加,从而提高地基抗剪强度的方法。其优点可节约投资;缺点是施工期长。此法适合于地基呈流塑状态的淤泥或淤泥质土,且工期不太紧的情况下采用。
2.2抛石挤淤法。抛石挤淤法就是把一定量和粒径的块石抛在需进行处理的淤泥或淤泥质土地基中,将原基础处的淤泥或淤泥质土挤走,从而达到加固地基的目的。一般按以下要求进行:将不易风化的石料(尺寸一般不宜小于30cm)抛填于被处理堤基中,抛填方向根据软土下卧地层横坡而定。横坡平坦时自地基中部渐次向两侧扩展;横坡陡于1∶10时,自高侧向低侧抛填。最后在上面铺设反滤层。这种方法施工技术简单,投资较省,常用于处理流塑态的淤泥或淤泥质土地基。
2.3垫层法。垫层法就是把靠近堤防基底的不能满足设计要求的软土挖除,代以人工回填的砂、碎石、石渣等强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料作为持力层。可以就地取材,价格便宜,施工工艺较为简单,该法在软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地较常采用。
2.4预压砂井法。预压法是在排水系统和加压系统的相互配合作用下,使地基土中的孔隙水排出。常用的排水系统有水平排水垫层、排水砂沟或其它水平排水体和竖直方向的排水砂井或塑料排水板;加压系统有堆载预压、真空预压或降低地下水位等。当堆载预压和真空预压联合使用时又称真空联合堆载预压法。基本做法如下:先将等待加固范围内的植被和表土清除,上铺砂垫层;然后垂直下插塑料排水板,砂垫层中横向布置排水管,用以改善加固地基的排水条件;再在砂垫层上铺设密封膜,用真空泵将密土膜以内的地基气压抽至80kPa以上。该方法往往加固时间过长,抽真空处理范围有限,适用于工期要求较宽的淤泥或淤泥质土地基处理,流变特性很强的软粘土、泥炭土,不宜采用此法。
2.5振动水冲法。振冲法是利用一根类似插入式混凝土振捣器的机具,称为振冲器,有上、下两个喷水口,在振动和冲击荷载的作用下,先在地基中成孔,再在孔内分别填入砂、碎石等材料,并分层振实或夯实,使地基得以加固。用砂桩、碎石桩加固初始强度不能太低,对太软的淤泥或淤泥质土不宜采用。石灰桩、二灰桩是在桩孔中灌人新鲜生石灰,或在生石灰中掺人适量粉煤灰、火山灰。它通过生石灰的高吸水性、膨胀后对桩周土的挤密作用,离子交换作用和空气中的二氧化碳与水发生酸化反应使被加固地基强度提高。
2.6旋喷法。旋喷法是利用旋喷机具造成旋喷桩以提高地基的承载能力,也可以作联锁桩施工或定向喷射成连续墙用于地基防渗。旋喷桩是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深度后提升,喷嘴同时以一定速度旋转,高压喷射水泥固化浆液与土体混合并凝固硬化而成桩。所成桩与被加固土体相比,强度大,压缩性小。适用于冲填土、软粘土和粉细砂地基的加固。对有机质成分较高的地基土加固效果较差,宜慎重对待。而对于塘泥土、泥炭土等有机质成分极高的土层应禁用。
2.7塑料排水板。塑料排水板是一种能够加速软土地基排水固结的垂直排水材料。当它在机械力作用下被插入软土地基后,能以较低的进水阻力聚集从周围土体中排出的孔隙水,并沿垂直排水通道排出,使土体固结,从而提高地基的承载力。塑料排水板具有良好的力学性能、足够的纵向通水能力、较强的滤膜渗透性和隔土性。
2.8混凝土桩。低强度混凝土桩是近年来发展起来的一种新型桩,以低强度混凝土桩为竖向增强体所形成的复合地基一般称为低强度混凝土桩复合地基。由于采用低强度混凝土桩复合地基方法可有效提高地基承载力,减小地基沉降,能处理粘性土、粉砂土及淤泥质土等各种物理力学性质较差的堤防工程软土地基。
2.9深层搅拌。利用水泥或石灰等其它材料作为固化剂的主剂,通过特别的深层搅拌机械,在地基深处将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应,形成坚硬拌和柱体,与原土层一起起到复合地基的作用。其优点是:能有效减少总沉降量、地基加固后无附加荷载、能适用于高含水量地基等;但造价较高且施工质量难以检测,在设计时,应具体情况具体分析,根据不同的地质条件和荷载条件调整配合比、置换率、桩长等,以满足承载力及沉降的要求。
3.施工检测的处理
3.1孔压。可采用钢弦式的孔压计,它的性能可以满足复压条件的相关需要。钻孔进行埋设时,一个孔埋有一只孔压计,钻孔的埋设深度在50cm以上时,通过对钻杆的利用将孔压计压入到淤泥的预定深度,然后利用淤泥将孔进行现场封堵。在进行埋设的时候要对仪器进行保护,同时要保障线缆的链接,做好及时的观测,保证仪器在埋设的过程中能够进行正常的工作。
3.2地表的沉降。在对沉降的埋设位置膜的上面进行两层土工布的铺设,是为了预防沉降的底板将密封膜戳穿,接下来做好对沉降标的安放,用沙袋将底板的四周压好,保证沉降标是牢固的。地表的沉降使用的是水准的测量,在其处理的区域范围以外进行对基准点的设置。
3.3监测频率。真空度的观测:在抽真空的开始阶段,观测的频率要相对密集点,通常为2h/次。等到压力相对稳定的时候,可以延迟为4h/次。
地表沉降的观测:要保证抽空的应力为1.03×σcon=1437MPa。膜下真空度:膜下真空度的侧头应该在密封的膜铺前进行埋设,要注意好对侧头与连接管的保护,防止其发生淤堵与损坏。
结束语
堤防工程的软土地基处理关系到堤防的工程质量与建设速度,所以要处理好软土地基的相关工作尤为重要。但在实际的施工中,堤防工程的软土地基处理不仅要按照相关的规范标准和设计要求与经验进行操作,还需要对具体的问题与条件进行具体的分析处理,最终确保堤防工程的安全性与稳定性。
参考文献
[1]于权.关于水利堤防工程软土地基处理的探讨[J].科技资讯,2013(27).
【关键词】堤防工程;地基基础;软土地基处理
1.进行软土地基处理的原则
1.1沉降控制的指标。地基在完工后的沉降控制年限设置一般为15a,对于一般地段的工程在完工后剩余的沉降量不能够超过30cm;而与桥涵等工程相距比较近的路段,其沉降的差距则不应超过10cm;而桥头的地基和一般的地基在过渡的长度上通常不能够低于50m。
1.2施工时间要求。通常进行堤防工程建设总的施工所用的时间2~3a,而对路基的施工时间一般控制在1a之内。所以就需要采取一些必要的处理措施,以减小构筑物的沉降,使尽量在最短的时间内,将完工后的沉降量符合规范中所规定的相关要求。
1.3桥台连接段的地基处理要求。桥台的处理长度一般取填土高度的5~7倍,其进行处理的起点是桥台的中心线;桥前护坡要进行必要的地基处理,桥台的中心线开始进行护坡的宽度大约为2/3左右;其中小型的构造物必须要对过渡段进行考虑,一般进行处理的范围都在10m之内。
1.4选择备用的填料。在进行填料的选择时,因为粉煤灰的原材料比较少,所以尽量对采用粉煤灰来作为填料的方法不进行考虑。而对于进行处理小型的构造物的基底时,例如砂垫层的使用,厚度最好<1.5m。
2.常用的软土地基处理方法
2.1堤身自重挤淤法。堤身自重挤淤法就是通过逐步加高的堤身自重将处于流塑状态的淤泥或淤泥质土外挤,并在堤身自重作用下使淤泥或淤泥质土中的孔隙水应力充分消散和有效应力增加,从而提高地基抗剪强度的方法。其优点可节约投资;缺点是施工期长。此法适合于地基呈流塑状态的淤泥或淤泥质土,且工期不太紧的情况下采用。
2.2抛石挤淤法。抛石挤淤法就是把一定量和粒径的块石抛在需进行处理的淤泥或淤泥质土地基中,将原基础处的淤泥或淤泥质土挤走,从而达到加固地基的目的。一般按以下要求进行:将不易风化的石料(尺寸一般不宜小于30cm)抛填于被处理堤基中,抛填方向根据软土下卧地层横坡而定。横坡平坦时自地基中部渐次向两侧扩展;横坡陡于1∶10时,自高侧向低侧抛填。最后在上面铺设反滤层。这种方法施工技术简单,投资较省,常用于处理流塑态的淤泥或淤泥质土地基。
2.3垫层法。垫层法就是把靠近堤防基底的不能满足设计要求的软土挖除,代以人工回填的砂、碎石、石渣等强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料作为持力层。可以就地取材,价格便宜,施工工艺较为简单,该法在软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地较常采用。
2.4预压砂井法。预压法是在排水系统和加压系统的相互配合作用下,使地基土中的孔隙水排出。常用的排水系统有水平排水垫层、排水砂沟或其它水平排水体和竖直方向的排水砂井或塑料排水板;加压系统有堆载预压、真空预压或降低地下水位等。当堆载预压和真空预压联合使用时又称真空联合堆载预压法。基本做法如下:先将等待加固范围内的植被和表土清除,上铺砂垫层;然后垂直下插塑料排水板,砂垫层中横向布置排水管,用以改善加固地基的排水条件;再在砂垫层上铺设密封膜,用真空泵将密土膜以内的地基气压抽至80kPa以上。该方法往往加固时间过长,抽真空处理范围有限,适用于工期要求较宽的淤泥或淤泥质土地基处理,流变特性很强的软粘土、泥炭土,不宜采用此法。
2.5振动水冲法。振冲法是利用一根类似插入式混凝土振捣器的机具,称为振冲器,有上、下两个喷水口,在振动和冲击荷载的作用下,先在地基中成孔,再在孔内分别填入砂、碎石等材料,并分层振实或夯实,使地基得以加固。用砂桩、碎石桩加固初始强度不能太低,对太软的淤泥或淤泥质土不宜采用。石灰桩、二灰桩是在桩孔中灌人新鲜生石灰,或在生石灰中掺人适量粉煤灰、火山灰。它通过生石灰的高吸水性、膨胀后对桩周土的挤密作用,离子交换作用和空气中的二氧化碳与水发生酸化反应使被加固地基强度提高。
2.6旋喷法。旋喷法是利用旋喷机具造成旋喷桩以提高地基的承载能力,也可以作联锁桩施工或定向喷射成连续墙用于地基防渗。旋喷桩是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深度后提升,喷嘴同时以一定速度旋转,高压喷射水泥固化浆液与土体混合并凝固硬化而成桩。所成桩与被加固土体相比,强度大,压缩性小。适用于冲填土、软粘土和粉细砂地基的加固。对有机质成分较高的地基土加固效果较差,宜慎重对待。而对于塘泥土、泥炭土等有机质成分极高的土层应禁用。
2.7塑料排水板。塑料排水板是一种能够加速软土地基排水固结的垂直排水材料。当它在机械力作用下被插入软土地基后,能以较低的进水阻力聚集从周围土体中排出的孔隙水,并沿垂直排水通道排出,使土体固结,从而提高地基的承载力。塑料排水板具有良好的力学性能、足够的纵向通水能力、较强的滤膜渗透性和隔土性。
2.8混凝土桩。低强度混凝土桩是近年来发展起来的一种新型桩,以低强度混凝土桩为竖向增强体所形成的复合地基一般称为低强度混凝土桩复合地基。由于采用低强度混凝土桩复合地基方法可有效提高地基承载力,减小地基沉降,能处理粘性土、粉砂土及淤泥质土等各种物理力学性质较差的堤防工程软土地基。
2.9深层搅拌。利用水泥或石灰等其它材料作为固化剂的主剂,通过特别的深层搅拌机械,在地基深处将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应,形成坚硬拌和柱体,与原土层一起起到复合地基的作用。其优点是:能有效减少总沉降量、地基加固后无附加荷载、能适用于高含水量地基等;但造价较高且施工质量难以检测,在设计时,应具体情况具体分析,根据不同的地质条件和荷载条件调整配合比、置换率、桩长等,以满足承载力及沉降的要求。
3.施工检测的处理
3.1孔压。可采用钢弦式的孔压计,它的性能可以满足复压条件的相关需要。钻孔进行埋设时,一个孔埋有一只孔压计,钻孔的埋设深度在50cm以上时,通过对钻杆的利用将孔压计压入到淤泥的预定深度,然后利用淤泥将孔进行现场封堵。在进行埋设的时候要对仪器进行保护,同时要保障线缆的链接,做好及时的观测,保证仪器在埋设的过程中能够进行正常的工作。
3.2地表的沉降。在对沉降的埋设位置膜的上面进行两层土工布的铺设,是为了预防沉降的底板将密封膜戳穿,接下来做好对沉降标的安放,用沙袋将底板的四周压好,保证沉降标是牢固的。地表的沉降使用的是水准的测量,在其处理的区域范围以外进行对基准点的设置。
3.3监测频率。真空度的观测:在抽真空的开始阶段,观测的频率要相对密集点,通常为2h/次。等到压力相对稳定的时候,可以延迟为4h/次。
地表沉降的观测:要保证抽空的应力为1.03×σcon=1437MPa。膜下真空度:膜下真空度的侧头应该在密封的膜铺前进行埋设,要注意好对侧头与连接管的保护,防止其发生淤堵与损坏。
结束语
堤防工程的软土地基处理关系到堤防的工程质量与建设速度,所以要处理好软土地基的相关工作尤为重要。但在实际的施工中,堤防工程的软土地基处理不仅要按照相关的规范标准和设计要求与经验进行操作,还需要对具体的问题与条件进行具体的分析处理,最终确保堤防工程的安全性与稳定性。
参考文献
[1]于权.关于水利堤防工程软土地基处理的探讨[J].科技资讯,2013(27).