软土地基桥梁工程论文范文

2024-03-18

软土地基桥梁工程论文范文第1篇

摘要:软土的概念是从土粒的孔隙上界定的,指天然孔隙比大于或等1.0,压缩系数不大于0.5MPa且天然含水量大于液限的细粒土。常见的有淤泥、淤质泥土、经常发生泥石流的山体堆积的泥炭以及泥炭质土等。由于软土含水量大的特点,建筑单位施工时常发生塌方的情况。因此,对施工现场进行土质和岩体的勘察是一项十分重要的工作,尤其是软土地基工程的勘察。作为当前岩土工程常见的地基类型,对于软土地基有效而实用的勘察能够提高施工单位建造时的安全系数,极大减少发生安全事故的几率。本文根据工程勘察技术的实际运用,分析了软土地基的理化特点和工程特性,总结出软土勘察时的技术要點,细化了勘察时应注意的问题,为安全施工奠定坚实的基础。

关键词:软土地基;地基工程;勘察技术;力学性质;地面调查

前言

我国经济的飞速发展,建筑业在国民经济中所占的比重越来越大。施工地域的不断扩大和施工技术的不断创新,对于施工地的土质要求也变得越来越严苛。由于软土受力不均匀、压缩强度大、易吸水易变形的物理特性,对于在软土地基上的建筑工程有着超高的施工要求和检验标准。软土的成因类型有滨海相、湖沼相、谷地及河滩冲洪积相沉积几种,以滨海、湖沼沉积为主,其沉积时代主要为第四系更新统和全新统(即)两个时代。施工实践中,时常会遇到物理力学性质差且分布面积较大的第四系软土类区域。所以,针对这些区域进行岩土工程勘查,发现并排除可能给工程单位施工时带来的安全隐患,是地质勘察人员的一个重要任务。

一.软土地基的特性

软土地基的特性主要是有软土的理化特点所决定。

(一) 软土的触变性

软土最大的特点就是触变的特性,在软土出现外力影响的时候,特别是连续的震动或高强度的起伏作用,会造成软土结构的破坏,这会降低软土的结构强度,出现整个软土层的滑动与沉降,直接影响软土地基的稳定性。或者说,当不扰动土受到外界的振动以后,由于不扰动土的上体结构遭到破坏,强度就降低。软土地基受到振动的荷载,容易导致侧向滑动、沉降或基础下土体挤出现象。

(二)软土的流变性

软土中存在大量液态的水分,软土在外力的作用下会产生对水分的作用,这会导致水分的流失和固结,最终影响到软土地基的稳定性,出现软土地基的形变趋势, 产生对地基缓慢徐变的剪切力,进而出现软土地基的剪切变形。

(三)软土的高压缩性

软土地层的土壤中颗粒之间空隙较大,有的甚至有大量水分的充盈,导致在压力的作用下容易出现空间和水分的压缩, 这会在宏观上表现出整个地基的不稳定, 形成建筑物的沉降。如果软土层出现不连续、不均质的问题,那么对建筑物的沉降会产生不同步的影响,进而出现剪切力,严重影响建筑物的稳定和连续。

(四)软土的低强度

软土地层的特点就是没有较大的强度,既不能实现及时排水,又不能实现有效提高抗剪能力。表现在力学特性上出现承载能力的下降,特别在地基边坡上这种低强度的特点表现尤为明显,极容易引起边坡塌方和位移,形成建筑施工的安全隐患。

(五)软土的低透水性

软土本身含水量就很高,这会出现软土对于水分的通透能力不足,不利于地基实现排水固结的目标, 这会延长软土地基工程的实践, 增加软土地基工程的成本。

(六)软土的不均匀性

软土地基的成因复杂,一般由于环境变化和沉积条件不同而出现软土结构上和分布上的均匀性和强度上的问题。在大结构的建筑施工中,地基往往在空间上和距离上有很大的跨度,这会使地基在不同性质的软土中穿越,导致地基出现不稳定的剪切力,不利于地基的功能和稳定目标的实现。

二.软土地基工程勘察技术的要点

(一)地面调查测绘技术

这一阶段技术的要点是软土地基分布地段的地形、地貌进行分析;对软土的形成的成因、分布范围和基底地层的性质进行分析;对软土层内的砂夹层的厚度和颗粒组成及排水性能进行分析;对软土层的埋深和厚度及上下层间的性质进行分析。

(二)勘探点布置和深度

勘探点的间距应设置在30m以内为宜,勘探点的深度,要根据实际的地质条件、建筑物的特点来确定。

(三)软土的力学性质参数的测定

按岩土工程类别及勘察阶段采用一种或多种手段测定土的力学参数, 这些手段包括室内土工试验、原位测试、间接经验推算、原型观测反分析等。试验土样的初始应力状态、应力变化速率、排水条件和应变条件均应尽可能与工程的实际条件相模拟。故对正常固结的软土应在自重应力下预固结后再作不固结不排水三轴剪切试验。增加了对变形参数的测试要求。变形参数包括:先期固结压力、压缩系数、压缩指数、回弹指数。有关固结问题的有固结系数、有经验时也可用快速固结试验(包括等加荷速率、等应变速率、等水力梯度等),以便引进先进试验技术,缩短试验周期。

(四)勘探手段以钻探取样与原位测试相结合为原则

1.钻探。钻探是岩土工程中划分土层最重要的一个环节,在软土的取样中,通常采取薄壁取土器静压法,在取样到试验的过程中必须全程采取保护措施,是样品不受到扰动 变形、水份流失等其它的外界因素影响。

2.原位测试。宜采用静力触探、十字板剪切试验。在软土地区采用原位测试来代替相当数量的钻孔,不仅可以减少钻探取样和试验的工作量,还可以提高勘察的质量。

三.软土地基勘察应注意的主要问题

(一)除土层的一般成因类型、成层条件、分布规律外,尤应查明:

1.对软土的排水固结条件,沉降速率、强度增长等起关键作用的薄层理与夹砂层特征;

2.土层均匀性,具体指厚度、土性等水平向垂直向的变化;

3.可作为浅基础、深基础的持力层——硬土层的埋藏条件;

4.在基础影响范围内基岩的埋藏条件、分布与起伏,基岩上部风化程度等。

(二)确定软土的力学性质

软土地基勘察工作应该查明软土的固结历史,确定是欠固结、正常固结或超固结土,是十分重要的。先期固结压力前后变形特性有很大不同,不同固结历史的软±的应力应变关系有不同特征。要很好确定先期固结压力,必须保证取样的质量。 另外,应注意灵敏性黏土受扰动后,结构破坏对强度变形的影响。

(二) 做好软土地基勘察的其他工作

软土勘察工作最重要的一点是细致和耐心,对于施工地周围的微地貌、沟渠、沼泽等都应查明,这样有利于对土层结构的掌握。施工过程中还应注意力度的控制。防止软土地质的受力性挤压,变形甚至土层断裂等问题。可向有经验的测绘师请教软土地基勘察的具体问题。

四.结语

在新的发展阶段,软土地基工程的勘察工作有了新的重点。在取得原始材料和设计参数的基础上,要加强对于数据可靠性和正确性的检验。另外,勘察技术方式的选择要注意软土的特性,最重要的是因时因地而异。针对不同地区、不同气候选用不同的勘察技术手段。用经济、效率、合理的工作量,来取得正确的勘察结果。需要注意的是,一项建筑工程的完成是多方合作,多种因素共同作用的结果。软土地基的工程勘察对建筑工程的重要性不言而喻,一定要选择高效合理的勘察方法。还应建立一种应急机制,一旦由于勘察工作出现的纰漏给施工单位造成了损失,能够及时的进行补救和解决,避免造成人力、物力上的更大损失,保证建筑单位的正常工作。

五.参考文献

[1]杨丽.浅谈建筑工程中对软土地基的勘察及处理技术[J].科技致富向导,2013.

[2]路通.软土地基工程勘察技术要点及勘察中需注意的问题[J].科技与企业,2012(16).

[3] 汪优,王星华,刘建华,蔡君君. 软土地层桥梁群桩基础沉降模型[J]. 中南大学学报(自然科学版). 2012(03)

软土地基桥梁工程论文范文第2篇

摘要:近年来,随着科学技术领域的创新,我国的岩土工程勘察工作取得了实质性的突破,软土地基作为其中最基础的内容,成为业内人士广泛关注的焦点。针对此,本文围绕软土地基岩土工程勘察的要点,展开深入剖析和探讨,旨在促进我国软土地基岩土工程的快速进步。

关键词:软土地基;岩土工程;勘察要点;

1简述软土地基特征

1.1外力作用易发生形变

软土地基具有触变性的特征,简要理解这种特性就是,软土地基在外力作用下,特别是在工程施工建设环节,受到机械振动或挤压,造成其基础结构发生形变,进而导致不规则沉降,甚至是整体滑坡,影响地基的安全稳定性。

1.2水分含量大,流动性强

软土地基的土壤颗粒密度低,并且含有大量的水分。这种特性导致软土会随着水分结构的变化而改变。在外力的作用下,水分的无规律变化会导致其出现过度粘结或分散的现象。这在一定程度上,会促使地基出现强度差异较大的剪切力,以致软土地基发生剪切形变。

1.3干压缩性加剧形变

与其它土质层相比,软土地基的结构强度较差,水分含量较大。因此,在受力条件下,极易发生结构形变,进而降低其安全稳定性。如果不采取防护措施,将使软土地基在持续受力作业下,加剧其形变程度,造成地基上方的建筑物出现不规则沉降,对公众财产安全构成威胁。

1.4结构强度差,安全稳定性低

一般来说,建筑物对地基稳定性都具有较高的标准要求,必须采取必要的措施,提高其承载负荷力,保证整体建筑物的质量安全。然而,由于软土地基自身存在的缺陷,加之没有有效的技术手段能够提高软土地基的抗剪能力,使得软土地基的强度下降,且承载负荷力和安全稳定性不符合实际需求,无法达到现代化建设标准。所以在此类地基上开展施工,将会出现边坡移位或塌方问题,给工程造成较大的安全隐患。

1.5内部结构不均匀

软土层的内部结构相对复杂,且缺乏规律性。所以此种特性使得软土层的强度出现不规律分布的情况。针对基础结构较大的工程类型来说,由于建筑物的空间跨度较大,地基穿越不同性质条件的软土层,加剧了剪切力的不稳定因素,进而加大了整个地基风险系数。

2软土地基岩土工程勘察的技术要点

2.1具体勘察流程

2.1.1地面调查测绘技术要点

地面调查测绘的技术要点是,综合分析软土地基分布区域的地理位置、地形地貌和地质结构条件,以及软土的形成原因、结构类型、埋藏情况、分布规律等内容。此外,研究对象还包括软土层的砂夹层厚度和颗粒组成,衡量砂夹层的排水性能。

2.1.2地质结构勘探、取样

通常,勘探工作应用较为广泛的技术主要包括物探、钻探和坑探。从勘探的专业角度来说,坑探和钻探又被称之为勘探工程。在软土地基工程地质勘探领域中,钻探是最具代表性的勘探手段,在对软土地层进行钻孔施工时,最适宜的策略就是干法钻进,针对多年处于地下水位的饱和性黏土来说,可以采用泥浆护壁钻进法。且在地质结构条件不明确的情况下,开展钻探工程,采用坑探方法最为恰当。与上两种勘探方法相比,物探则属于间接勘探手段,如果传统的原位检测手段无法充分满足勘测需求,并且需要采用物理技术,勘测工程所在区域的实际情况,则采用物探方法可以达到既定目标。

另外施工人员需要根据前期工程的工作量,确定取样的数量,并制定切实可行的工作流程,确保试验的充分性,且明确具体的时间限定,为后续工程的开展提供有价值的参考数据和理论基础。

2.1.3原位测试的实际目的

进行原位测试与室内试验的目的是,及时且准确的获取分析评价岩土工程的技术参数,如岩土物理特性指标、凝结形变参数及应力与时间的实际变化关系等。

其中原位测试技术保证了土层的天然状态和应力状态,其测定结果具有代表性,能够起到与室内土工试验相互补充的作用。

在完成地基实际采样后,便可为室内土工试验提供具有实际效益的物理指标和力学数据。土工试验具体包括软土的物理、化学性质,其中,软土力学结构形式是最基本且最重要的检测指标。通常应用较为广泛的地基检测手段包括固结和直剪试验。

2.2具体工作流程

1)深入勘察地质结构条件,根据勘察数据确定等级分化。具体的勘察内容包括:软土的结构类型、埋藏情况、分布规律及层理特性等。而工程等级的划分还需要综合考量施工现场的实际情况、地基设计的难度标准、施工具体要求及工程自体特征等内容。

2)明确阶段性工程任务量,采取必要的勘察措施。在正式勘察之前,首先要明确基本的工作任务量,并汇总基本采用的数量,然后设置初期勘察点位,根據勘察策划方案,选择恰当的勘察手段,且按照既定的勘察流程,从根本上强化勘察质量。

3)确定获取样品的数量。根据基本工程任务量,确定获取样品的数量,并按照合理的工序流程,高质量的完成勘察试验,为后续施工提供有参考价值的数据信息,同时选择恰当的取样点位,在规定时间内完成检测工作,避免由于资源短缺或过度浪费影响试验结果。

4)通过对工程地形、地貌特征等的差异进行勘察,判断工程的水文情况。具体包括河道走势、支流分布情况、地下水埋藏深度等,与此同时评价软土区域的地下水径流、排泄等情况,避免由于地下水波动影响勘察的结果。

2.3集中处理勘察数据

1)统一处理试验数据。通常软土地基岩土工程应用最为频繁的就是土木试验法,综合分析岩土类型和工程性质,根据工程计算实际要求,从而选择恰当的数据处理措施,判断软土的性质。

2)集中处理原位测量数据。根据底层基本情况,确定各项原位测量数据参数,并确保所提供试验指标的准确性,按照试验标准规范,统一归纳和分析原位测量数据,进而制定完善的数据统计表,获取有参考价值的分析结果。

3)优化处理水文数据。将工程所在区域的水文情况规划到勘察数据处理环节,且结合地下水分析报告,履行岩土工程勘察标准规范,进而确定出环境水的类型等内容,另外还要详细判定地下水是否能够对混凝土及钢结构造成腐蚀作用。

3结语

综合上文内容可知,要想进一步强化工程质量,就应对软土地基岩土工程进行深入且全面的勘察,且按照总体规划方案和标准规范,采取科学合理的措施,严格把控勘察要点,大力推动地基勘察工程的进步。

参考文献

[1]岩土工程勘察中常见问题分析和解决对策[J].杨再彬.西部资源.2018(03)

[2]岩土工程勘察技术分析及应用探讨[J].黄喜成.河南建材.2018(04)

[3]分析岩土工程勘察中出现的问题及解决措施[J].何同.河南建材.2018(04)

[4]岩溶地基岩土工程勘察及地基处理分析[J].陈俊.河南建材. 2018(04)

[5岩土工程勘察与设计的关系分析[J].刘琦.世界有色金属.2018(10)

软土地基桥梁工程论文范文第3篇

摘要:水利工程在我国经济运营中占有重要的比重,近几年,水利工程的建设速度逐渐提高。水利工程中比较常见的是软土地基,做好软土地基处理的工作,有利于提高水利工程的质量水平,避免在水利工程地基中引起沉降或变形的问题,维护水利工程的稳定性。因此,本文以水利工程为研究背景,分析软土地基的处理工艺。

关键词:水利工程;软土地基;处理工艺

软土地基处理工艺,决定了水利工程的施工效益,保障水利工程的安全、稳定。软土地基对水利工程的影响比较大,很容易引起工程事故。针对水利工程中软土地基,合理设计软土地基的处理工艺,强调软土地基处理工艺的重要性,规避水利工程中潜在的软土风险,促使其可满足现代水利事业的发展需求,体现软土地基处理工艺的优势。

一、水利工程中的软土地基分析

软土地基影响了水利工程的施工进度,不利于水利工程的稳定性控制,重点分析水利工程中的软土地基。

首先软土地基的稳定性差,不能保障水利工程的地基强度,无法支持水利工程的载荷,同时破坏了水利工程地基的整体性,如果软土地基处理不当,即会引发严重的工程风险,如:地基坍塌、工程位移等,干预了水利工程的建设与运营。

然后是透水性差,水利工程软土地基的土质比较特殊,含有大量抑制排水的土质,促使水分长期淤积在软土地基内,形成了积水问题,进而增加了软土地基的含水率,直接降低了地基的强度和承载能力。

最后是土质分布不均,在水利工程内的同一个软土地基内,出现了独立存在的土质,而且各个土质不能相互融合,潜在排斥的问题,因而干预了水利工程软土地基的受力,在水利工程内形成了很大的安全风险,促使地基较容易出现安全事故。

二、水利工程中的软土地基处理工艺

水利工程中的软土地基处理工艺,具有非常高的实践性,遵循相关的工艺原则,落实软土地基处理工艺在水利工程中的应用。

1、评估地基稳定

水利工程单位应该在施工现场内,准确的规划出软土地基的范围,观察软土地基的实际情况,评估软土地基的稳定性,以便设计软土地基的处理技术。评估地基稳定是软土地基处理的首要工艺,反馈水利工程地基的实际情况,确保水利工程单位能够全面掌握软土地基的稳定性,降低软土地基处理的难度,同时为软土地基处理提供可靠的信息[1]。水利工程软土地基与普通建筑软基相比,含水量比较高,而且稳定性极差,主要是受到水利工程周围环境的影响,由此必须在软土地基处理前期,安排地基稳定性评估工作,明确软土地基的情况。

2、软土地基处理技术

结合水利工程的施工建设,分析软土地基处理工艺中最为常用的处理技术,如下:

2.1 强夯加固技术

强夯加固是水利工程普遍应用的一类技术,其对软土构成有一定的要求。此项技术在强夯的作用下密实水利工程的软土地基,强夯外力加快软土的排水速度,有利于软土地基的稳固性[2]。我国南水北调工程建设中的部分河段,通过强夯加固技术处理软土地基,强夯能量=3000kN·m,强夯4次,1-3次重击距离=15m,4次下降到5m,同时安排地基检测工作,检测强夯的效果。

2.2 排水固结技术

排水固结在水利工程中,是一项基础的软土地基处理技术,在根本上解决软土内含水过多的问题,达到固结的效果。水利工程中的排水固结技术,需要在现场安排专业的排水设施,如:沙井,主动排除地基内残留的水分,一般在土质饱和的水利工程中比较常用,如果水利工程的土质不足,在排水后很难实现固结,还能引起塌陷的问题,无法合理的弥补水分占据的空间。

2.3 水泥旋喷技术

水泥旋喷技术的专业性强,其在软土地基中占有很大的应用比重。根据水利工程软土地基的性质,设计水泥旋喷技术的应用。在软土地基内设置注浆管,需要安排到深度足够的地基内,施工人员主动提升注浆管,因为其连接了旋喷桩,所以上升的过程中会转动,注浆管吸出浆液,软土地基失水后土体逐渐相互融合,增加了软土地基的密实性。水泥旋喷桩技术应用的过程中,需要重点考虑水利工程的土地,一般应用到冲填土、粘土中,改良软土土质,不能应用在有机物含量较高的软土地基内。

2.4 管桩桩基技术

管桩桩基技术是现代水利工程中较为常用的技术,其在强度、稳定性方面具有优质性[3]。管桩桩基技术的核心是管桩,适用于大面积的软土地基内。管桩桩基技术在水利工程中,应该合理布设管桩的位置,同时设计桩基在软土地基内的分布,增强软土地基的密实度。管桩桩基技术处理软土地基的过程中,还要预防桩位偏差,杜绝出现偏位问题,以免影响软土地基处理的效果。

3、沉降检测

软土地基处理技术应用后期,水利工程单位对地基实行沉降检测,确保软土地基处理技术的效益。水利工程单位在软土地基内选择水准基点,按照水准基点的位置,选择观测点,两点之间的距离不能过大,在观测点设置标记,便于观察软土地基的状态。

三、软土地基处理在水利工程中的质量控制

为了保障软土地基处理工艺的水平,水利工程单位提出了质量控制的措施,用于规范软土地基处理的工艺。

第一,严格监督软土地基处理中的材料,审核材料的性能、规格,尤其是水泥、砂浆,以免因为材料不达标而引起工艺缺陷,还要控制各项材料的用电,配合软土地基处理技术的应用,科学设计材料的用量,保障软土地基处理工艺的准确性,消除工艺中潜在的材料缺陷。

第二,完善地基处理工艺中的排水措施。排水是软土地基处理中一项重要的工艺,用于排净软土内残留的水分,促进软土密实[4]。排水工艺需要按照水利工程的规范要求安排,不能随意设计排水的工艺,还要注重排水设施的应用质量,维持正常排水的状态。

第三,维护软土地基施工现场的清洁,排除影响软土地基处理工艺的因素。水利工程施工现场的规模比较大,很容易影响软土地基处理工艺,而且现场的杂物较多,必须做好现场清洁的工作,合理归纳现场的物件、设备等,营造安全、有序的施工环境。

第四,规范软土地基处理装置、设备的應用,满足水利工程软土地基的工艺需求。不同的软土地基处理技术,涉及的装置、设备均不同,综合考虑软土地基处理工艺的需求,规范装置、设备的实践应用,按照规范的使用方法操作,一方面规避装置、设备中潜在的风险,另一方面加强装置、设备的控制性。

结束语:

软土地基处理工艺解决了水利工程中的软土问题,规避了软土地基中的风险隐患。由于软土地基对水利工程的影响比较大,所以还需要采取质量控制的方法,加强软土地基的控制力度,提高软土地基处理的水平,达到水利工程的基本要求。水利工程根据软土地基的实际分布,规范处理工艺的应用,强化水利工程中的地基强度。

参考文献:

[1] 韦统轩.浅议水利施工中软土地基处理技术[J].科技创新与应用,2015,04:128.

[2] 肖璐.水泥搅拌桩技术在水利工程软地基处理中的应用[J].环球人文地理,2014,12:91-92.

[3] 陈柱辉.水利施工中软土地基处理技术处理探讨[J].门窗,2013,09:159+161.

[4] 李轩.论水利工程中软土地基双向水泥搅拌桩的技术处理[J].中国西部科技,2011,04:45-46+23.

软土地基桥梁工程论文范文第4篇

1 公路桥梁施工中的软土地基概述

软土地是指土地是由淤泥、充填土、杂填土等土质所形成的。而软土地基是一种具有高压缩性的土质。根据力学上的来说, 它的工程力学比较特殊化, 是因为它本身的土质具有特殊性。这种软土地基的缺点很多, 它的抗剪度能力十分低, 含水量相对较大, 天然的间隙十分大而且渗透的系数特别小。因此在施工时, 软土地基一旦受到外部力量的撞击或是作用之下, 便会产生不均匀的形变, 而它的稳定时间却较长。在进行公路桥梁的建设中, 如果遇到软土地基那么往往会造成路基不稳或是沉降的状况, 这种现象会给桥梁的运行带来极大的影响, 同时给人们的出行、生命安全、财产都会造成较大的损失。

2 软土地基施工技术在公路桥梁施工中的使用策略

2.1 换填垫层方法

在公路桥梁施工中, 一旦遇到疏松的软土, 那么必须经过相应的措施将地基的硬度加强, 这样通常会将整个的基层土替换。如果遇到的软土厚度在2.1米以下的时候, 便可以将整地换填, 其在换填的过程中操作程序并不复杂, 但是必须要有大的资金投入。而且路堤位于极限高度的2倍以下时, 软土属于薄弱的状态, 填充的十分不利的, 尤其再遇到雨季施工时其效果差强人意。遇到这种情况必须采取用砂砾来进行垫层, 在施工时将填土和基底之间设置一排水面, 当地基受到填土的承重时可以将孔隙的水一点一点的排出, 进而加快固结, 提高地基承载力的情况下还可以有效的防止沉降, 避免了地基局部剪切变形。在实际施工中, 填土的速度要科学的掌握, 粗砂粒的含泥量要在5%以内, 或是选用4.85m以下的天然级配的砂砾。

2.2 抛石挤淤技术

在实际施工中, 如果遇到的软土或是沼泽土在水的下面, 施工的难度会更加的不易, 软土的厚芳大于4米时, 其表层是没有硬壳的, 底部的含水量已然超过液限、路堤自重可以挤出的软土之上, 排水无益时, 即可使用抛片石挤淤的方式。这种施工技术主要是通过地基的失稳来实现置换的目的, 以加强地基的稳定性能和承载的力度。通过这种方式不需要抽水、不需要挖淤泥, 而且施工的速度特别快, 相对造价低廉。但是这种方式也存在着一定的缺点, 那就是承载能力相对较低, 沉降量比较大。一般由中部开始抛石施工, 向两边的延伸, 逐步挤出淤泥, 从而达到高强度的地基效果。抛石挤淤法施工工艺流程如下:施工准备→抛石→平整→碾压→质量检测→填筑反滤层。

2.3 强夯技术

在多种施工软土技术中, 比较简单的技术方法就是强夯技术, 此种方法是利用外的力量对整体的软土地基进行捶打, 加快软土发生物理的结构变化。但是强夯技术也会受到限制, 比如在施工前要对软土进行检测, 测量出所含水质和空气进行检测。大多情况下, 软土壤的水质以及空气蕴含量在39%以下, 便可以运用强夯技术来进行施工, 但是如果不符合这些参数那便不可以运用。如果水质和空气都满足的情况下, 其操作流程为:开始的碾压使用略轻的车辆进行, 半小时后再使用较重的机械重复进行碾压。重型碾压间隔一会再使用更重的机械车辆再进行重复碾压, 这样可以使得含在土壤中水分以及气体能够逐步的排出, 反复的碾压后, 使得水分与气体几乎看不到即可结束。

2.4 化学加固方法

化学加固的方法在一般情况中需要运用的概率十分低, 它会给土壤造成大面积的影响, 破坏土壤结构的同时还给环境带来了伤害, 化学加固技术方法有多个种类, 比如粉喷桩、注浆、旋喷桩、硅化法等。其加固的具体过程是:将浓度小、粘滞性也小的硅酸钠溶液渗入到软土空隙里;其次溶液和土之间通过凝结起到了粘结的效果。这种方法可以把软土壤进行凝固, 一般适用于地下深度大多不超过4m的软土地基。

2.5 真空预压技术

真空预压技术是在需加固软土地基里竖向插入排水的管道, 在上面铺一层砂垫层, 然后再加上不透气的薄膜。通过对膜下进行抽真空所形成的负压, 这些负压沿着管道向下延伸, 而土体与管道的不等压向土体进行传播, 通过这些作业, 将孔隙中的水通过管道而排出, 这样便可达到了土体排水固结、增大强度。在实际的施工中, 真空预压技术属于当前软土地基加固的最新技术, 它的优点是工期短, 且对于环境不会造成任务污染, 资金投入量小, 最重要的一点就是施工安全。这些特点使得其在公路、桥梁、各种建筑等工程中广泛的应用。运用真空预压技术进行加固时, 软土地基施工中的土体会发生沉降, 而且还会在另一个面形成负压源的水平位移。但是此项技术在运用时会波及周围其它的建筑物, 会给上部的结构带来严重影响。真空预压法施工流程如下:测量放线→铺设主支滤排水管→铺设上层砂垫层→砂面整平→铺设聚氯乙烯薄膜→施工密封沟→设置测量标志→安装真空泵→抽真空预压固结土层。

结束语:

综上所述, 在公路桥梁的施工中, 软土的地基在处理的时是工程施工中特别重要的一部分。所以, 必须要全面加强对此环节的重视, 要通过不同的方式方法来保证施工的质量, 尤其是技术方法上不断的努力, 才能促使软土地基的施工水平, 为公路桥梁的发展奠定基础。

摘要:伴随着社会的进步, 我国的经济得到了快速的发展, 尤其是公路桥梁数量成倍的增长, 因此公路桥梁的施工技术要求也在不断的提高。本文根据公路桥梁施工中的软土地基概述, 进一步分析了软土地基施工技术在公路桥梁施工中的使用策略, 通过分析得出了当前软土地基所需要的施工技术施工类型, 通过技术确认更加切实的解决软土地基的问题, 全面加强公路桥梁的施工质量以及延长其寿命, 最终的目的还是在于确保人民群众的出行安全。

关键词:公路桥梁,软土地基

参考文献

[1] 黄志弟, 徐双全.公路桥梁施工中软土地基施工技术[J].交通世界, 2016 (29) :62-63.

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[4] 肖明钧.对公路桥梁施工中软土地基施工技术的分析[J].黑龙江交通科技, 2016, 39 (09) :41-43.

软土地基桥梁工程论文范文第5篇

摘 要:道路桥梁工程施工的过程中会面临软弱地基的问题,软弱地基中的软土含水量较高,土层的稳定性较差,难以满足施工标准要求。若在此基础上进行道路桥梁的建设,道路桥梁工程的质量就会受到影响,给后续的使用带来一定的麻烦。因而在道路桥梁工程遇到软弱地基的时候,需要采取措施对地基进行处理,提升软弱地基的性能,使其满足施工要求,进而保证道路桥梁的施工质量。基于此,本文将简单阐述道路桥梁软弱地基的相关内容,然后分析道路桥梁软弱地基施工中可以应用的几种方法。

关键词:道路桥梁;软弱地基;施工处理

引言:当前我国的道路桥梁建设需求仍然很多,道路桥梁建设是我国基础建设的重要部分,其建设质量关乎着人们的正常生活。道路桥梁工程建设施工中常常会遇到软弱地基问题,软弱地基处理不好就会威胁到道路桥梁的施工质量,导致道路桥梁存在安全隐患,使用过程中可能会发生安全事故。当前对于软弱地基问题存在一些处理方法,施工方可以使用这些方法处理软弱地基问题。

1 关于道路桥梁软弱地基

1.1道路桥梁软弱地基的特征

道路桥梁软弱地基的形成主要是因为其中的软土成分。软土含水量较高,含水量高的主要原因是渗水能力较差,渗水能力较差反过来又导致了土壤的含水量变高。这种土壤特征导致了软土的塑性较强,具有一定的流动性。在塑性较强并具有流动性的软弱地基上进行道路桥梁建设具有一定的难度,并且桥梁的质量也会受到影响。软土较强的塑性使得软弱地基的稳定性较差,稳定性较差使得地基的承载力也较差,因而,软弱地基上不适合直接建造道路桥梁。如果要在软弱地基上进行道路桥梁施工,就需要采取适当的方法对地基进行处理,以保证地基的稳定。

1.2软弱地基对道路桥梁施工的影响

软弱地基不利于道路桥梁施工,如果需要在软弱地基上施工,就需要处理好地基,保证地基的稳定性和承载能力。如果道路桥梁施工中涉及到软弱地基,却没有处理好地基,就有可能對整个道路桥梁工程的施工过程和工程质量产生巨大的影响。首先,对于施工过程而言,如果施工前期没有处理好软弱地基部分,就会导致道路桥梁工程地基的稳定性不一,地基的承载性能存在差异。这种情况会使施工过程存在一定的风险,施工中有可能会出现地基失稳,甚至出现部分地基沉降的现象,进而影响施工质量,并使施工过程面临一定的安全风险。其次,对于整个工程的质量而言,没有处理好的软弱地基,即使在施工过程中没有出现问题,也不能保证工程的质量就没有问题。经过长时间的使用之后,没有处理好的软弱地基上建设的道路桥梁可能会出现局部下沉,甚至塌陷的情况[1]。

2 道路桥梁软弱地基施工处理的主要方法

2.1土层换填处理

道路桥梁施工中遇到的软弱地基一般都存在土质问题,软弱地基中的软土含水量高,排水性能差,稳定性较低。含有这种土质的软弱地基达不到道路桥梁的施工要求,因此,在道路桥梁施工中可以对软弱地基进行土层换填处理,使地基满足施工要求。对软弱地基进行土层换填处理的时候,首先,需要开挖软弱地基,在开挖处填充符合道路桥梁施工要求的材料,诸如砂石、炉渣等,这些材料往往稳定性较强,具有一定的承载能力。其次,填充足够的材料之后,应该对地基进行夯实,保证地基具有一定的密度和稳定性,同时,促使地基的承载能力更强。

2.2密实加固处理

道路桥梁施工中还可以对软弱地基进行密实加固处理。密实加固处理是一类处理方法,具体可以细分为几类。其一是排水密实加固的处理方法,这种处理方法主要是通过一定的方式将软弱地基中的水分吸出或者排走。软弱地基中的水分被吸出或者排走之后,地基土层中的含水量会变少,地基的稳定性和坚实度就会提高,进而满足道路桥梁的施工要求。使用排水密实加固方法的软弱地基中往往含水较多,常见沼泽、湖泊等地带。其二是地基深层密实加固处理方法,这种处理方法需要对软弱地基的底层进行处理,通过爆破或者挤压底层地基来实现地基加固。其三是动力加固处理方法,这种地基加固处理方法在软弱基地施工中使用较多。其主要是通过强夯的形式让重锤从高处落下击打地基,使地基更加密实,提高软弱地基的稳定性。其四是利用水泥土混合的形式对软弱地基进行加固处理。软弱地基自身的土质含水量高,稳定性较差,在施工的时候将一些建筑材料加入地基中,这些建筑材料可以选用砂石、水泥等,这类材料具有一定的稳定性和吸水能力,将其加入到软弱地基中,有助于提升软土的稳定性。加入建筑材料之后,需要对混合的地基进行搅拌处理,让软土和加入的建筑材料混合均匀,进一步提升加固处理的效果[2]。

2.3注浆处理

道路桥梁工程软弱地基施工时可以对软弱地基进行注浆处理。注浆处理方法主要是按照施工标准要求选择一定的材料,将这些材料混合均匀,使混合后的材料呈现流动浆液的形式,施工中使用压力设备将浆液喷射向软弱地基。这种混合后的浆液喷射于软土地基后,可以流动扩散,有助于浆液均匀分布于软弱地基中,均匀分布的浆液凝固之后,可以增强软弱地基整体的稳定性。注浆处理法具体还可以进行细分,其一是压密注浆法,在这种处理方法中通过浆泡挤压地基中的土体实现对地基的加固处理。其二是劈裂注浆的地基加固处理方法,这种处理方法主要是在地表存在裂缝或者地基的土层劈裂的时候,利用专业的注浆设备将浆液注入地基中,以加固地基。进行注浆操作的时候需要注意严格按照操作要求进行,保证注浆质量。其三是渗透注浆处理方法,这种注浆处理方法主要是将浆液注入软弱地基的土层间隙,以增强地基的稳固性。

2.4管桩加固处理

管桩加固处理方法可以使用水泥、碎石、混凝土等材料,根据使用材料的不同可以进行细分为水泥管桩加固处理法、碎石管桩处理方法和混凝土管桩处理方法。这种方法主要是利用搅拌机将所选的材料和土壤搅拌均匀,搅拌均匀的混合物会被打成柱状,这个过程使用打桩机进行操作。柱状混合物与地基结构紧密结合,能够提高地基的稳固性,一方面是因为所选材料本身具有一定的强度,另一方面是因为柱状混合物强度较高。具体施工的过程中需要注意材料的配比,应严格按照施工要求选用合适的比例混合材料,施工搅拌的时候需要注意搅拌充分,使材料混合均匀,以最大程度上实现管桩加固的效果[3]。

2.5孔内深层强夯处理

道路桥梁工程施工中遇到地基内存在空隙的软弱地基的时候,可以使用孔内深层强夯的处理方法进行处理。施工时首先需要根据施工条件和施工要求选择合适易得的地基材料,然后将所选的地基材料逐层地填入软弱地基的缝隙中,最后,使用强夯技术夯实地基,改善软弱地基的性能,提升地基的稳固性。强夯处理方法在软弱地基中的使用较多,一方面是因为强夯处理方法简单易操作,并且所需的费用较低,这些优势使得这种处理方法更易实现;另一方面是因为强夯处理施工周期较短,处理效率较高。

3 结语

总体而言,道路桥梁施工中软弱地基问题的存在会影响施工的质量,施工方需要根据地基的具体条件和施工的要求选择合适的软弱地基处理方法,对软弱地基进行合理地处理,提升地基稳定性和承载能力,保证施工质量,进而保证道路桥梁工程的质量。道路桥梁行业仍在发展,技术也在不断革新,对于软弱地基的处理也应该与时俱进,不断完善。

参考文献:

[1]董树英.道路桥梁的软弱地基施工处理[J].交通世界(上旬刊), 2017, 421(07):59-60.

[2]代玉环, 楚东斌.道路桥梁建筑施工中的软弱地基处理方法硏究[J].汽车世界, 2020, 000(002):P.1-1.

[3]张黎杰.关于道路桥梁施工中软弱地基处理的几点思考[J].建筑工程技术与设计, 2016, 000(018):1170.

(江苏宿迁交通工程建设有限公司,江苏 宿迁 223800)

软土地基桥梁工程论文范文第6篇

一、绪论

1、什么是软土

研究工程的软土地基处理,首先我们需要去了解什么是软土。具体该如何定义软土,各行业部门如建筑、铁路、公路等,根据行业特点和习惯,给出的定义或判定条件不尽相同。

例如,在建筑工程中认为:软(弱)土是指淤泥、淤泥质土、充填土、杂填土或其他高压缩性土。其中淤泥是在静水或缓慢流水环境中沉积并经生物化学作用而形成,为天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土;天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5、但大于或等于1.0的粘性土或粉土称为淤泥质土。[1] 此外公路工程中认为:软土为天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软塑到流塑状的粘性土,如淤泥、淤泥质土,以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土等。淤泥和淤泥质土的特征解释为,在静水或缓慢流水环境中沉积,经生物化学作用而形成的饱和粘性土,含有机质,天然含水量大于液限。当孔隙比大于1.5时称为淤泥;天然孔隙比小于1.5而大于1.0时称为淤 泥质土。当土的烧失量大于5%时,称有机质土;大于60%时称为泥炭。[2] 关于软土定义,除以上所述的两点观点外还有一些,但大同小异。总而言之,工程界通常口语称呼的软土指天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低的土。

一般而言,软土是指近代水下沉积的饱和粘性土,是淤泥、淤泥质粘土、泥质粉土、泥炭、泥炭质土等一类土体的简称。软土广泛分布在我国沿海内陆平原或间盆地。不同地域软土的成因、结构和形态各不相同,但都具有基本相同的物理力学特征:天然含水量高、天然孔隙比大、渗透系数小、压缩性高、强度低,可呈灵敏性结构。如果软土作为工程建筑的地基,由于其承载力低、往往就会产生不同程度的坍滑或沉降。所以当一个工程在遇到地基土为软土时,如何做到正确且经济的处理就显得尤为重要。

2、 软土地基的特性

软土的性质与地基土的成层构造、沉积年代、成因类型有密切关系。不同年代和成因的软土,其物理性质指标尽管可能相近,但作为地基,工程性质却可能相差很大,其大概特点总结如下:

1.含水量较高。因为软土的成分主要是由粘土粒组和粉土粒组组成,并含少量的有机质。粘粒的矿物万分之二为蒙脱石、高岭石和伊利石。这些矿物晶粒很细,呈薄片状,表面带负电荷,它与周围介质的水和阳离子相互作用,形成偶极水分子,并吸附于表面形成水膜,在不同的地质环境下沉积形成各种絮状结构。因此这类土的含水量比较高。

2.透水性差。软土的渗透系数一般在1×10-6~1×10-8cm/s之间,所以在荷载作用下固结速度很慢。当地基中有机质含量较大时,土中可能产生气泡,堵塞渗流通道而降低其渗透性。所以在软土层上的建筑物基础的沉降拖延很长时间才能稳定,同样在荷载作用下地基土的强度增长也是很缓慢的。

3.压缩性较高。一般正常固结的软土层的压缩系数约为0.5~1.5Mpa-1,最大可达到4.5Mpa-1;压缩指数约为0.35~0.75。天然状态的软土层大多数属于正常固结状态,但也有部分是属于超固结状态,近代海岸滩涂沉积为欠固结状态。欠固结状态土在荷重作用下产 1 生较大沉降。超固结状态土,当应力未超过先期固结压力时,地基的沉降很小。

4.流变性强。在荷载的作用下,软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形,并可能导致抗剪强度的衰减,在主固结沉降完毕之后还可能继续产生可观的次固结沉降。

3、软土地基的危害

软土地基的危害是承载力低,变形大,特别是不均匀变形大,而且变形稳定时间很长,几年甚至几十年。往往造成建筑物沉降大且不均匀,造成建筑物开裂,倾斜等。

例1:2009年6月27日上海闵行区“莲花河畔景苑”一在建13层住宅楼于清晨连根“卧倒”的事件。事后专家分析,最有可能是地基出现问题,因为莲花河畔景苑所在的区域属于上海流沙比较严重的区域,其地基是属于我们常说的软土地基,如果地基不经过加固处理,很容易引起房屋倾斜。专家认为由于是对土芯取样出现问题,导致设计存在偏差;或者是打桩不深、水泥标号等存在问题。因为地桩的水泥有高标要求,如果没有达到会发生断裂。

例2:2010年8月,福建正得房地产开发有限公司开发的格林兰景3号楼地基塌陷一事,以及各地不断传来的“楼薄薄”、“楼脆脆”、“楼歪歪”等新闻,如此多的房屋出现质量问题,已经让老百姓不寒而栗。

例3:2004年4月4日下午4点左右,福建罗长高速公路马尾到琯头段长柄高架桥往北500米处发生大面积塌方,塌方路段长度约70米,塌陷落差达15米左右。陷下去的公路上有一辆小轿车。驾驶员心有余悸地告诉记者,当时的感觉就像乘电梯往下掉,所幸人车都没有受损。据福建省高速公路公司负责人介绍,造成事故的主要原因是路基软、土质差,淤泥又深又厚,雨季来临使地下淤泥产生流动。

根据以上三个例子可见,工程中软土地基处理的重要性和必要性。

二、软土地基处理目的和意义以及发展现状和存在问题

1、软土地基处理的目的和意义

意义:众所周知,地基与建(构)筑物的关系极为密切,建(构)筑物的安全与正常使用,地基基础起着非常重要的作用。据调查统计,世界各国各种土建,水利、交通等类的工程事故中,因地基问题造成的工程事故的比例最大。软基处理恰当与否,关系到整个工程质量、投资和进度,其重要性已越来越多的被人们所认识。

目的是:利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固, 2 用以改良地基土的工程特性。

1、提高地基的抗剪强度

2、降低地基的压缩性

3、改善地基的透水特性

4、改善地基的动力特性

5、改善特殊土的不良地质特性

2、软土地基处理技术的发展现状和存在的问题 2.1发展现状

近40年来,国外的地基处理技术发展的十分迅速,老方法得到改进,新方法不断涌现。在20世纪60年代中期,从如何提高土的抗拉性质这一思路上,发展到土的加筋法;从如何有利于土的排水和排水固结这一基本观点出发,发展到了土工合成材料、砂井预压和塑料排水带;从如何进行深层密实处理的方法考虑,采用加大击实工的措施,发展到了强夯法和振动水冲法等。另外,国外现代工业的发展,对地基工程提供了强大的生产手段,如能制造重达几十吨的强夯起重机械;潜水电机的出现,带来了振动水冲法中振动器等施工机械;真空泵的问世,建立真空预压法,生产了大于20MPa气压的空气压缩机,从而产生了高压喷射注浆法。通过不断的发展使得如今对软土地基处理变得更加简单快捷。

2.2现有软土地基处理方法所存在的问题

为什么在世界各国各种土建,水利、交通等类的工程事故中地基问题造成的工程事故的比例最大,现有的处理方法中存在哪些问题?

(1)未能因地制宜合理选用处理方法。在合理选用地基处理方法方面有时存在一定的盲目性。例如饱和软粘土地基不适宜采用振密、挤密法加固。根据工程地质条件和地基加固原理,因地制宜合理选用处理方法特别重要。在这方面,现在的问题是对几个技术上可行方案进行比较、优化不够。采用的不是较好的方法,更不是最好的方法。有时工程问题是解决了,但造价高和工期长。

(2)不能正确评价每种地基处理方法的适用性。人人都承认每种地基处理方法都有一定的适用范围,但遇到具体问题就会盲目扩大其应用范围,对这种情况施工单位更应注意。

(3)施工单位素质差影响地基处理质量。这方面最典型的例子是搅拌桩施工。几年前上海市建委发文禁用粉喷深层搅拌法,接着不少地区也采取类似措施。深层搅拌法不能满足地基处理要求并不是深层搅拌法工法本身不成熟,也不是深层搅拌法加固地基设计方法不对。影响施工质量主要是施工单位素质和施工机械两方面问题。先分析施工单位素质存在的问题。前些年,地基处理施工队伍的快速膨胀,造成绝大多数施工队伍缺乏必要的技术培训,熟练技术工人缺乏是普遍现象。除此之外,还存在偷工减料现象。其它地基处理方或轻或重也存在类似问题。

(4)施工机械简陋影响地基处理水平和质量。近二十几年来,我国地基处理施工机械发展很快,许多已形成系列化产品。但应看到与我国工程建设需要相比较,差距还很大。还以深层搅拌法为例,不能很好保证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。

(5)地基处理理论落后于实践。从实践一理论一再实践的角度看,实践先于理论是一般规律,对土木工程更是如此。但重视理论研究,用理论指导实践也是很重要的。对地基处理各种工法及一般理论缺乏深入系统的研究也是发展中存在的问题之一。

(6)不少工法缺乏完善的质量检验手段。完善的质量检验手段是保证施工质量的重要措施。目前不少工法缺乏完善的质量检验手段。

三、简要介绍常用的软土地基处理方法及其原理

随着现代工程技术的发展进步以及新的加固技术、新型材料的不断研发,使得软土地基处理技术日趋完善。

3 (1)换土垫层法

换土垫层法的原理是:将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土或不良土挖去,以质地坚硬、强度较高、性能稳定、压缩性较小、具有抗侵蚀性的砂、砾、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填,并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动,使之达到要求的密实度,形成良好的人工地基。垫层能有效扩散基底压力,提高地基承载力、减少沉降、加速软弱土层的排水固结、防止冻胀、消除膨胀土的胀缩作用等。 适用于各种软弱土及山地不良地基的浅层处理。 使用的主要材料:砂、砾石、石渣、粉煤灰、矿渣等。 使用的主要机械设备:人工挖土或机械挖土、垫层材料运输、压实或夯实机械。

(2)挤淤置换法

挤淤置换法的原理是:依靠换填材料的自重以及借助于其他外力,如压载、振动、爆炸、强夯或卸荷等,使软弱层遭受破坏后被强制挤出而进行的换填处理。 适用于厚度较小的淤泥地基。

(3)强夯置换法

强夯置换法是一种普遍运用的方法,其原理是采用边填碎石边强夯的强夯置换法在地基中形成碎石墩体,由碎石墩、墩间土以及碎石垫层形成复合地基,以提高地基承载力、减少沉降。 适用于人工填土、砂土、粘性土和黄土、淤泥和淤泥土地基。 使用的主要材料:碎石、矿渣等。 使用的主要机械设备:夯锤、起重设备、脱钩装置及运输装卸机械。

(4)碎石桩(置换)法

原理是在软粘土地基中采用沉管法或其它方法设置密实的砂桩或碎石桩,以置换同体积的粘性土形成砂石桩复合地基,以提高地基承载力。同时砂石桩还可以同砂井一样起排水作用,以加速地基土固结。 适用于软粘土地基。 使用的主要材料:砂或碎石、砾石。 使用的主要机械设备:打桩机。

(5)振冲置换法

振冲置换法的原理是利用振冲器在高压水流作用下边振边冲在地基中成孔,在孔内填入碎石、卵石等粗粒料且振密成碎石桩。碎石桩与桩土间形成复合地基,以提高承载力,减小沉降。 适用于不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。 使用的主要材料:碎石、砾石。 使用的主要机械设备:振冲器、起重机或施工专用平台和水泵。

(6)加载预压法

原理是在建造建筑物之前,天然地基在预压荷载作用下压密、固结,地基产生变形,地基土强度提高,卸去预压荷载后再建造建筑物,完工后沉降小,地基承载力也得到提高。堆载预压有时也利用建筑物自重进行。当天然地基土渗透性较小时,为了缩短土体排水固结的排水距离,加速土体固结,在地基中设置竖向排水通道,常用形式有普通砂井、袋装砂井、塑料排水板等。当采用竖向排水通道时,也分别称为袋装井法、袋装砂井法或塑料排水带法等。[7]适用于软粘土、粉土、杂填土、冲填土、泥炭土地基等。 使用的主要材料:堆载用料可用土石方或其他填料;垫层材料用渗透系数大于10-3 m/s、含泥量小于3%、级配较好的中粗砂;竖向排水通道之砂井法需用同垫层材料要求相同的砂,袋装砂井法还需聚丙烯机织土工物,塑料排水带法需塑料排水带。 使用的主要机械设备:堆载用料的运输、装卸机械,也可用人工运输,静压沉管机械、锤击沉管机械,动力螺旋钻机,袋装砂井专用打设机,塑料排水带插板机。

(7)降低地下水位法

原理是通过降低地下水位,改变地基土受力状态,其效果如堆载预压,使地基土固结。在基坑开挖围护设计中可减小作用在围护结构上的土压力。 适用于砂性土或透水性较好的软粘土层。

4 (8)石灰桩法

原理是通过机械或人工成孔,在软弱地基中填入生石灰或生石灰块加其他掺合料,通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩周土的物理力学性质,并形成石灰桩复合地基,可提高地基承载力、减少沉降。适用于杂填土、软粘土地基。 使用的主要材料:生石灰。 使用的主要机械设备:打桩机或洛阳铲成孔。

(9)深层搅拌法

原理是利用深层搅拌机将水泥或石灰和地基土原位搅拌形成圆柱状、格栅状或连续墙水泥土增强体,形成复合地基以提高地基承载力,减小沉降。深层搅拌法分为喷浆搅拌法和喷粉搅拌法两种,也可用它形成防渗帷幕。 适用于淤泥、淤泥质土和含水量较高、地基承载力不大于120KPa的粘性土、粉土等软土地基。用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时宜通过试验确定其适用性。 使用的主要材料:水泥。 使用的主要机械设备:深层搅拌机,按搅拌轴分为单轴和双轴两种,按喷射方式分为浆液喷射和粉体喷射两种。配套设备:浆液喷射主要有灰浆搅拌机、灰浆泵,粉体喷射主要有粉体发送器、空气压缩机以及计量器等。

(10)高压旋喷注浆法

原理是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进预定位置,然后用20Mpa左右的浆液或水的高压流冲切土体,形成水泥土增强体。有单管法、二重管法、三重管法。在喷射浆液的同时通过旋转、提升形成定喷、摆喷和旋喷。可形成复合地基以提高承载力,减少沉降,也常用它形成防渗帷幕。 适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。当土中含有较多的大块石,或有机质含量较高时应通过试验确定其适用性。 使用的主要材料:水泥。 使用的主要机械设备:钻机、高压泵、泥浆泵、空气压缩机、注浆管、喷嘴、流量计、输浆管、制浆机等。

以上论述的几种软土地基处理方法,仅仅是众多处理方法中较具代表性的,在各个不同的工程建设过程中,建设人员要针对不同的地质条件、技术条件、设备条件、资金力度等因地制宜的采用一种最为经济合理,施工方便的地基处理技术。本文将要重点介绍的喷粉桩加固地基处理技术,就是一种具有加固工艺合理、施工简单、技术可靠、成本低廉、进度快、无振动、无噪音、工期短、占地面积小等优点的处理技术。

四、喷粉桩加固地基的处理方法

1、喷粉桩加固地基处理技术的概述

粉喷桩是粉体喷射深层搅拌桩加固软土技术的简称。国外定名为DJM工法( Dry Jet Mixing Method )喷粉桩最早是由瑞典和日本于20世纪60年代后期提出的加固地基的技术工艺。80年代初,国内开始研究, 1984年7月在广东省云浮硫铁矿铁路专用线上用石灰搅拌桩加固单孔4.5m盖板箱涵软土地基获得成功,1985年4月通过铁道部部级技术鉴定。此后,很多设计单位将喷粉桩技术进行了推广应用,特别是地下水位较高的地区。

2、该技术的工作原理

通过喷射搅拌机将粉状加固料如水泥、石灰粉等用压缩空气喷入地基深部凭借搅拌机的回转钻头叶片使加固料与原位软土混合就地搅拌形成具有整体性、水稳性及一定强度的桩体。桩体中的加固料与软土产生一系列物理化学反应使软土硬结从而使桩体与桩间土一起组成复合地基起到加固地基的目的。

2.1喷粉桩所采用固化剂的分类

当前在实际工程中喷粉桩所用的固化剂主要是水泥或石灰两钟,喷拌成水泥土桩或石灰土桩。

采用水泥作为固化剂时,水泥的水化与其在混凝土中的变化机理不同,混凝土的硬化是水泥在粗骨料中进行,而水泥土硬化是水泥在具有活性的粘土介质中进行,作用缓慢而复 5 杂。 采用生石灰作固化剂时,石灰在土层中吸水、膨胀、发热和进行复杂的离子交换,土微粒凝聚、火山灰、 碳酸钙、固结等一系列物理化学反应,生成复杂的化合物,这些化合物在水和空气中逐渐硬化、使土粒得到牢固结合和加强,促使周边土体固结,从而形成较高强度的石灰土。

3、喷粉桩处理的特性

喷粉桩是由水泥或石灰作固化剂而形成的灰土桩,因为它既不能掺入高强度的粗石骨料,也不能通过用配置钢筋的方法来提高自身的承载力,所以喷粉桩仅考虑竖直荷载的作用,不象砼桩那样,承受竖向力的同时还能承受水平力。喷粉桩自身性质介于刚性桩(钢筋混凝土灌注桩、钢筋混凝土预制桩、木桩、钢管桩等)与柔性桩(碎石桩、砂桩、土桩等)之间的一种桩型,它的刚度、抗压强度和抗侧向压力作用均小于刚性桩而大于柔性桩。由于喷粉桩所用的固化剂是在钻孔过程中、通过钻杆喷入土层中的,桩载面中心的钻杆占去一定的空间,钻头叶片距端头越近搅拌力矩越大,使灰土搅拌愈均匀;因此桩身截面的强度是不均匀的,中心轴处强度最低,沿截面经向由中心轴向外边缘强度逐渐增强,在喷粉桩施工过程中应空杆复钻一次,以便提高混合土的均匀性是非常必要的。喷粉桩的轴向应力分布是不均匀的,从桩顶自上而下轴向力逐渐减小,最大轴向力位于桩顶3-5倍桩径范围内,再往下轴向力收敛很快,所以,喷粉桩的破坏机理是,以浅层桩向纵向压缩变形增长,外荷载继续增加,桩向达到抗裂极限状态,而使桩体失去传力功能。

4、喷粉桩在工程施工中的应用

1、提高基础地耐力:喷粉桩适用于加固软土地基,增强软土地基的承载力,使之提高建筑物的基础地耐力。

2、加固软土边坡:当此次工程进行建筑物基坑开挖时,我们遇到地面宽度不够使放坡受到限制,开挖边坡的稳定性不够等问题。由于喷粉桩可用于加固软土边坡,所以采用单个喷粉桩互相搭接而形成竖壁状墙体作护岸结构,这样比起砼连续墙、预制钢筋砼桩、钢板桩等护岸方案,不但施工简便,而且经济效益可观。

3、基坑的施工:采用水泥作固化剂制成的喷粉桩,由于水泥与原位土混合后,原位土变成较密实的水泥土,大大降低软土的渗透系数,可有效地起到阻水作用,避免坑壁流砂发生。同时,由于喷粉桩下端入土深度校长,切断了地下水的渗透途径,使得基坑降水漏斗变陡,减小了由于降水量大对周围环境的危害,从而使基坑排水作业简便化,有利于基坑的施工。

具有的优点:

加固工艺合理、施工简单、技术可靠、成本低廉、进度快、无振动、无噪音、工期短、占地面积小、对环境无污染、对周围建筑物无影响、加固效果好等,更引人注意的还有:

(1)可以直接在含有地下水的地层中施工成型。

(2)虽然负温下固化料与土的反应减弱,但温度回升后,反应可继续进行,故在地温为-10℃以上的情况下进行施工,毫不影响桩的质量。

(3)施工过程中只向土层中喷射固化料干粉,无需向地层中注入附加水分,不但减少了施工污染,而且使固化料能充分吸收软土中的水分,从而增强加固效果。

(4)施工原料除原位软土外,仅掺入少量固化剂,因此施工工艺简单,施工成本低。

5喷粉桩施工程序:

1、平整场地,整套设备根据实际地形安装就位。

2、喷粉桩机自动纵横向移动,钻头对准孔位。

3、启动搅拌机,钻头正向旋转,实施钻进作业。为了不至堵塞钻头上的喷射口,钻进过程中不喷固化料,只喷射压缩空气,即确保顺利钻进,又减小负载扭矩。随着钻进,使 6 被加固的软土体在原位受到搅动。

4、钻至设计孔底标高后停钻。

5、再次启动搅拌机,反向旋转提升钻头,同时打开发送器前面的控制阀,按需要量向被搅动的疏松土体中喷射固化料——水泥粉(或石灰粉),边提升边喷射边搅拌,尽量达到搅拌均匀,使软土与固化料充分混合,喷射量与控制阀的开放大小成正比,与钻头的提升速度成反比。

6、当钻头提升至高出桩顶40cm~50cm时,发送器停止向孔内喷射粉料,桩柱已形成,将钻头提出地面。

7、为了确保固化剂与土体充分混合或感到某一根桩喷粉质量欠佳时,对原孔应复钻一次,以达到图纸设计要求。

8、实践证明:在喷粉过程中,当钻头提升到最后阶段时应注意控制,使钻头距地表面≥50cm时停止喷粉,不然粉体被带出地面而向空中飞散污染环境。

 6.1喷粉桩施工程序图

a. 钻机定位 b.喷气钻井 c.终孔停钻 d.喷粉提升 e.成桩、钻头提至地面

1.喷钻机 2.钻架 3.钻杆 4.钻头 5.钻孔 6.成桩

结束语:

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。软土地基的处理方法很多,但是结合实际情况,我国各地区的环境,土质皆有不同。前辈们的工程实践经验很宝贵,值得我们借鉴,但在实际工程中需要我们勇于探索,力求用最简单、 最经济的施工方法完成任务。

参考文献:

[1]中国建筑科学研究院.《建筑地基基础设计规范》.北京:中国建筑工业出版社,2002 [2]交通部第一公路勘察设计院.《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》.北京:人民交通出版社,1996 [3]铁道第一勘察设计院.《铁路工程地质手册》[M].北京:中国铁道出版社,1999 [4]铁道第三勘察设计院.铁路工程设计手册:《桥梁地基和基础》[M].北京:中国铁道出版社,2002 [5]建设部综合勘察研究设计院.《岩土工程勘察规范》.北京:中国建筑工业出版社,2001

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