第一篇:軟土地基橋臺施工技術控制要點及策略
軟土地基橋臺施工技術控制要點及策略
【摘要】:本文闡述了軟土地基橋臺易出現的施工技術控制要點上的不足,并總結了現有的應對策略。特別是針對軟土地基橋臺的下沉、移動、設計不當問題進行了分析評述。
【關鍵詞】:軟土地基橋臺、技術控制要點、應對策略
一、引言
在修建軟土地基橋臺時,由于地質、施工技術等原因,對建造軟土地基橋臺會有很大的影響。為確保軟土地基橋臺的安全與穩定,施工技術的正確、要點的著重控制、詳盡的應對策略顯得尤為重要。筆者從理論設計、實踐兩個層面對軟土地基橋臺的施工技術控制要點以及相應的解決策略進行了分析研究。
本文就建造軟土地基橋臺過程中易出現的問題,從施工技術控制要點和應對策略兩個方面來進行論述的。
二、修建軟土地基橋臺工程中的四大控制要點
(一)軟土地基橋臺的下沉
不良的地質環境是導致軟土地基橋臺下沉的首要因素。特別是含水量較高的松軟土質對地基橋臺的影響尤為明顯。由于水對基礎穩定性的破壞是巨大的,因此,軟土地基修建橋臺過程中的排水非常重要。此外,橋臺本身的重量過大也會導致軟土地基橋臺下沉,甚至是工后沉降,所以必須注意基礎的形式選取。
(二)軟土地基橋臺的側移
軟土地基中的含水量是導致橋臺側移的主要原因,施工中地基形式的選取是需要著重控制的要點。
(三)軟土地基橋臺的前移
與側移不同的是,導致橋臺前移的重要因素是臺背高度。這是施工建造中的重點。此外仍需注意地基樁形式的要點控制。
(四)橋臺設計不當
精確的前期設計是建造安全穩定建筑的前提。因此在建造軟土地基橋臺之前需要詳細了解基礎和土層間的作用力情況,需要驗算土地承受力,進而正確設計橋臺的外形和重量,并選取合適的基礎結構形式。臺背填土高度也是施工過程中要嚴格控制的要點。
三、針對上述問題采取的措施
(一)防止橋臺下沉策略 1.采用樁基礎
樁基礎可將橋臺重量傳遞到強度高、可壓縮性低的土層上,并分擔橋臺重量,增加軟土地基橋臺的穩定性。
2.加固橋臺地基
1)堆載預壓法:施工前先對土地進行荷載壓制,達到強度要求后卸去荷載。實施此法后,軟土地基不會再有大規模的沉降。該法施工簡單,又可減少成本開支。
2)真空預壓法人工加固橋臺地基:在軟土地基內設塑料排水板或著砂井,之后將砂墊層鋪設于地面上,再覆蓋一層密封膜。用真空裝置抽出砂墊層吸水管道中的空氣,致使密封膜內外出現氣壓差。地基上由此可產生氣壓差轉變的荷載。
3)強夯法:用巨大荷載強夯土地,有效提高地基穩定性,并可有效減緩工后下沉。
4)換填墊層法
(二)防止軟土地基橋臺側移的應對策略 1.軟基處理法
橋臺側移的主要措施為軟基處理。軟基處理是目前預防橋臺傾斜或下沉、提高地基承載能力的主要辦法,也是目前普遍有效的措施。
1)排水固結法:荷載作用可使土壤中水分排出,增強地基土壤強度。可使使用期間的建筑不產生過大的沉降差和沉降,提高地基的承載能力。
2)振密、擠密法 :通過振動、擠壓減小土體孔隙,達到地基土地密實、增加承載力的目的。
3)置換及拌入法 :使用復合地基,或者將水泥、石灰、水泥砂漿等物摻入軟基中,從而達到減小壓縮量、提高地基承受力的目的。
4)加筋法:在土層中設大強度的拉筋、受力構件、土工聚合物等提高地在承載力。
2.塑料排水板地基加固法
在軟土地基上放置塑料板,并在其上放置一層排水砂礫,之后填土預壓,排出軟基中原有水分,提高地基土質強度,增強軟土地基橋臺中地基的抗滑性。排水固結一樣可以提高軟土地基臺后的強度、減小附加水平力在樁上的作用。但是總會有附加水平力傳遞作用過來并且作用在樁上,所以可以通過設置斜樁的方法來消除水平作用力。
3.臺后樁承式箱涵法
在臺后采取樁承式箱涵的方法,此種方法優點為利用箱涵來取代路基填土,減小了自重,并把箱涵與線路設備重量的一部分交由土地深層承受,從而減輕軟土縱向承載的壓應力,使橋臺 路基邊坡穩定性增加。
但是此方法存在不足之處。第一:負摩力、附加水平壓力仍要由箱涵樁基來承受;第二:箱涵底部對軟士的豎直壓力仍可能會導致橋臺的側向移動。因此可用塑料排水板填土來固結預壓,或者在橋臺、箱涵樁基中設置排兩斜樁。如此可擁有更大安全儲備,提高橋臺安全穩定性。
4.臺后錨拉式鉆孔咬合樁法
1)鉆孔咬合樁法將臺后軟土層完全隔開,阻擋軟土流向橋臺基礎。2)借助錨碇板和錨桿消除水平力。該方法的好處是負摩擦力和橋臺樁基不會受到水平力影響。
(三)防止橋臺前移策略 1.降低橋臺臺背填土高度法
臺背填土不宜采用吸水膨脹性強的土壤,應用水穩性質好的石碴、砂性土、輕質材料。
2.采用樁柱式、肋板式、框架式等形式夯實基礎
調查發現,實體式橋臺多易發生前移現象。而在樁基礎、肋板式基礎、框架基礎中幾乎不發生前移現象。
除上述兩種方法之外,防止橋臺前移的方法還有減輕荷載法、人工地基改良法、延長橋孔的方法、控制順橋方向的橋臺長度法等。
(四)根據軟土地基的實際情況對橋臺進行設計 1.在施工前應對土質強度、地基穩定性、地基變形的精確測算。如若測算結果顯示橋臺有可能傾斜,就應立即采取相應輔助措施,并重新計算直至確保橋臺不會傾斜。對于軟土地基來說,臺背填土高度是設計施工中的控制要點。臺背填土過高將會導致橋臺地基發生塑性的流動。最終導致橋臺傾斜或產生位移。實際施工中的預壓荷載可稍大于設計數據,以加速地基下沉固結。
2.由于橋臺連接橋跨與路基,并且整個橋臺起著支撐梁以及臺頂荷載的作用,所以要合理選用橋臺型式和基礎型式。宜選用體積輕巧、自重較小的輕型橋臺,如樁柱式、框架式和肋板式橋臺等。
3.合理的安排施工順序。將臺背填土放到橋臺完工后,或者待臺帽下的土壤填筑完畢后再填充填臺背土壤。這樣做的好處是可以根據橋臺的實際變形情況進行填土。減輕土壤重量對橋臺安全性的影響。除此之外還需注意臺背填土的速度,避免施工過快造成地基固結的不穩定。
四、結束語
在實際建設中,出現較多的是由于橋臺前移或下沉導致的破壞事故。其直接原因是在設計和施工之初沒有對橋臺的前移或下沉進行預測算。為了防止軟土地基橋臺的下沉或位移,首先要對軟基進行最大限度的密實處理,增加軟土地基橋臺的穩定性和安全系數。其次,橋臺設計要做到科學合理。
參考文獻:
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第二篇:軟土地基處理技術
軟土地基處理技術
摘要:軟土地基的處理質量是保證建筑物安全、高效運營的關鍵,也直接影響到地基的基礎承栽力。目前在國內較為常用的地基處理方法有:墊層法、強夯法、和灰土擠密樁、石灰樁、砂樁、碎石樁、深層攪拌法和高壓旋噴注漿法等。不同的軟土地基應該結合工程的實際采取有效經濟的處理辦法。關鍵詞:軟土地基處理 主要類型 危害 地基承載力 地基土 變形
一、緒論
1、什么是軟土
研究工程的軟土地基處理,首先我們需要去了解什么是軟土。具體該如何定義軟土,各行業部門如建筑、鐵路、公路等,根據行業特點和習慣,給出的定義或判定條件不盡相同。
例如,在建筑工程中認為:軟(弱)土是指淤泥、淤泥質土、充填土、雜填土或其他高壓縮性土。其中淤泥是在靜水或緩慢流水環境中沉積并經生物化學作用而形成,為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的粘性土或粉土稱為淤泥質土。[1] 此外公路工程中認為:軟土為天然含水量大、壓縮性高、承載力低的一種軟塑到流塑狀的粘性土,如淤泥、淤泥質土,以及其他高壓縮性飽和粘性土、粉土等。淤泥和淤泥質土的特征解釋為,在靜水或緩慢流水環境中沉積,經生物化學作用而形成的飽和粘性土,含有機質,天然含水量大于液限。當孔隙比大于1.5時稱為淤泥;天然孔隙比小于1.5而大于1.0時稱為淤 泥質土。當土的燒失量大于5%時,稱有機質土;大于60%時稱為泥炭。[2] 關于軟土定義,除以上所述的兩點觀點外還有一些,但大同小異。總而言之,工程界通常口語稱呼的軟土指天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、承載力低的土。
一般而言,軟土是指近代水下沉積的飽和粘性土,是淤泥、淤泥質粘土、泥質粉土、泥炭、泥炭質土等一類土體的簡稱。軟土廣泛分布在我國沿海內陸平原或間盆地。不同地域軟土的成因、結構和形態各不相同,但都具有基本相同的物理力學特征:天然含水量高、天然孔隙比大、滲透系數小、壓縮性高、強度低,可呈靈敏性結構。如果軟土作為工程建筑的地基,由于其承載力低、往往就會產生不同程度的坍滑或沉降。所以當一個工程在遇到地基土為軟土時,如何做到正確且經濟的處理就顯得尤為重要。
2、軟土地基的特性
軟土的性質與地基土的成層構造、沉積年代、成因類型有密切關系。不同年代和成因的軟土,其物理性質指標盡管可能相近,但作為地基,工程性質卻可能相差很大,其大概特點總結如下:
1.含水量較高。因為軟土的成分主要是由粘土粒組和粉土粒組組成,并含少量的有機質。粘粒的礦物萬分之二為蒙脫石、高嶺石和伊利石。這些礦物晶粒很細,呈薄片狀,表面帶負電荷,它與周圍介質的水和陽離子相互作用,形成偶極水分子,并吸附于表面形成水膜,在不同的地質環境下沉積形成各種絮狀結構。因此這類土的含水量比較高。
2.透水性差。軟土的滲透系數一般在1×10-6~1×10-8cm/s之間,所以在荷載作用下固結速度很慢。當地基中有機質含量較大時,土中可能產生氣泡,堵塞滲流通道而降低其滲透性。所以在軟土層上的建筑物基礎的沉降拖延很長時間才能穩定,同樣在荷載作用下地基土的強度增長也是很緩慢的。
3.壓縮性較高。一般正常固結的軟土層的壓縮系數約為0.5~1.5Mpa-1,最大可達到4.5Mpa-1;壓縮指數約為0.35~0.75。天然狀態的軟土層大多數屬于正常固結狀態,但也有部分是屬于超固結狀態,近代海岸灘涂沉積為欠固結狀態。欠固結狀態土在荷重作用下產 1 生較大沉降。超固結狀態土,當應力未超過先期固結壓力時,地基的沉降很小。
4.流變性強。在荷載的作用下,軟土承受剪應力的作用產生緩慢的剪切變形,并可能導致抗剪強度的衰減,在主固結沉降完畢之后還可能繼續產生可觀的次固結沉降。
3、軟土地基的危害
軟土地基的危害是承載力低,變形大,特別是不均勻變形大,而且變形穩定時間很長,幾年甚至幾十年。往往造成建筑物沉降大且不均勻,造成建筑物開裂,傾斜等。
例1:2009年6月27日上海閔行區“蓮花河畔景苑”一在建13層住宅樓于清晨連根“臥倒”的事件。事后專家分析,最有可能是地基出現問題,因為蓮花河畔景苑所在的區域屬于上海流沙比較嚴重的區域,其地基是屬于我們常說的軟土地基,如果地基不經過加固處理,很容易引起房屋傾斜。專家認為由于是對土芯取樣出現問題,導致設計存在偏差;或者是打樁不深、水泥標號等存在問題。因為地樁的水泥有高標要求,如果沒有達到會發生斷裂。
例2:2010年8月,福建正得房地產開發有限公司開發的格林蘭景3號樓地基塌陷一事,以及各地不斷傳來的“樓薄薄”、“樓脆脆”、“樓歪歪”等新聞,如此多的房屋出現質量問題,已經讓老百姓不寒而栗。
例3:2004年4月4日下午4點左右,福建羅長高速公路馬尾到琯頭段長柄高架橋往北500米處發生大面積塌方,塌方路段長度約70米,塌陷落差達15米左右。陷下去的公路上有一輛小轎車。駕駛員心有余悸地告訴記者,當時的感覺就像乘電梯往下掉,所幸人車都沒有受損。據福建省高速公路公司負責人介紹,造成事故的主要原因是路基軟、土質差,淤泥又深又厚,雨季來臨使地下淤泥產生流動。
根據以上三個例子可見,工程中軟土地基處理的重要性和必要性。
二、軟土地基處理目的和意義以及發展現狀和存在問題
1、軟土地基處理的目的和意義
意義:眾所周知,地基與建(構)筑物的關系極為密切,建(構)筑物的安全與正常使用,地基基礎起著非常重要的作用。據調查統計,世界各國各種土建,水利、交通等類的工程事故中,因地基問題造成的工程事故的比例最大。軟基處理恰當與否,關系到整個工程質量、投資和進度,其重要性已越來越多的被人們所認識。
目的是:利用換填、夯實、擠密、排水、膠結、加筋和熱學等方法對地基土進行加固,2 用以改良地基土的工程特性。
1、提高地基的抗剪強度
2、降低地基的壓縮性
3、改善地基的透水特性
4、改善地基的動力特性
5、改善特殊土的不良地質特性
2、軟土地基處理技術的發展現狀和存在的問題 2.1發展現狀
近40年來,國外的地基處理技術發展的十分迅速,老方法得到改進,新方法不斷涌現。在20世紀60年代中期,從如何提高土的抗拉性質這一思路上,發展到土的加筋法;從如何有利于土的排水和排水固結這一基本觀點出發,發展到了土工合成材料、砂井預壓和塑料排水帶;從如何進行深層密實處理的方法考慮,采用加大擊實工的措施,發展到了強夯法和振動水沖法等。另外,國外現代工業的發展,對地基工程提供了強大的生產手段,如能制造重達幾十噸的強夯起重機械;潛水電機的出現,帶來了振動水沖法中振動器等施工機械;真空泵的問世,建立真空預壓法,生產了大于20MPa氣壓的空氣壓縮機,從而產生了高壓噴射注漿法。通過不斷的發展使得如今對軟土地基處理變得更加簡單快捷。
2.2現有軟土地基處理方法所存在的問題
為什么在世界各國各種土建,水利、交通等類的工程事故中地基問題造成的工程事故的比例最大,現有的處理方法中存在哪些問題?
(1)未能因地制宜合理選用處理方法。在合理選用地基處理方法方面有時存在一定的盲目性。例如飽和軟粘土地基不適宜采用振密、擠密法加固。根據工程地質條件和地基加固原理,因地制宜合理選用處理方法特別重要。在這方面,現在的問題是對幾個技術上可行方案進行比較、優化不夠。采用的不是較好的方法,更不是最好的方法。有時工程問題是解決了,但造價高和工期長。
(2)不能正確評價每種地基處理方法的適用性。人人都承認每種地基處理方法都有一定的適用范圍,但遇到具體問題就會盲目擴大其應用范圍,對這種情況施工單位更應注意。
(3)施工單位素質差影響地基處理質量。這方面最典型的例子是攪拌樁施工。幾年前上海市建委發文禁用粉噴深層攪拌法,接著不少地區也采取類似措施。深層攪拌法不能滿足地基處理要求并不是深層攪拌法工法本身不成熟,也不是深層攪拌法加固地基設計方法不對。影響施工質量主要是施工單位素質和施工機械兩方面問題。先分析施工單位素質存在的問題。前些年,地基處理施工隊伍的快速膨脹,造成絕大多數施工隊伍缺乏必要的技術培訓,熟練技術工人缺乏是普遍現象。除此之外,還存在偷工減料現象。其它地基處理方或輕或重也存在類似問題。
(4)施工機械簡陋影響地基處理水平和質量。近二十幾年來,我國地基處理施工機械發展很快,許多已形成系列化產品。但應看到與我國工程建設需要相比較,差距還很大。還以深層攪拌法為例,不能很好保證施工質量不僅與施工單位素質有關,也與目前應用的施工機械水平有關。簡陋的機械要保持穩定良好的施工質量是困難的。
(5)地基處理理論落后于實踐。從實踐一理論一再實踐的角度看,實踐先于理論是一般規律,對土木工程更是如此。但重視理論研究,用理論指導實踐也是很重要的。對地基處理各種工法及一般理論缺乏深入系統的研究也是發展中存在的問題之一。
(6)不少工法缺乏完善的質量檢驗手段。完善的質量檢驗手段是保證施工質量的重要措施。目前不少工法缺乏完善的質量檢驗手段。
三、簡要介紹常用的軟土地基處理方法及其原理
隨著現代工程技術的發展進步以及新的加固技術、新型材料的不斷研發,使得軟土地基處理技術日趨完善。(1)換土墊層法
換土墊層法的原理是:將基礎底面以下不太深的一定范圍內的軟弱土或不良土挖去,以質地堅硬、強度較高、性能穩定、壓縮性較小、具有抗侵蝕性的砂、礫、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料分層充填,并同時以人工或機械方法分層壓、夯、振動,使之達到要求的密實度,形成良好的人工地基。墊層能有效擴散基底壓力,提高地基承載力、減少沉降、加速軟弱土層的排水固結、防止凍脹、消除膨脹土的脹縮作用等。適用于各種軟弱土及山地不良地基的淺層處理。使用的主要材料:砂、礫石、石渣、粉煤灰、礦渣等。使用的主要機械設備:人工挖土或機械挖土、墊層材料運輸、壓實或夯實機械。
(2)擠淤置換法
擠淤置換法的原理是:依靠換填材料的自重以及借助于其他外力,如壓載、振動、爆炸、強夯或卸荷等,使軟弱層遭受破壞后被強制擠出而進行的換填處理。適用于厚度較小的淤泥地基。
(3)強夯置換法
強夯置換法是一種普遍運用的方法,其原理是采用邊填碎石邊強夯的強夯置換法在地基中形成碎石墩體,由碎石墩、墩間土以及碎石墊層形成復合地基,以提高地基承載力、減少沉降。適用于人工填土、砂土、粘性土和黃土、淤泥和淤泥土地基。使用的主要材料:碎石、礦渣等。使用的主要機械設備:夯錘、起重設備、脫鉤裝置及運輸裝卸機械。
(4)碎石樁(置換)法
原理是在軟粘土地基中采用沉管法或其它方法設置密實的砂樁或碎石樁,以置換同體積的粘性土形成砂石樁復合地基,以提高地基承載力。同時砂石樁還可以同砂井一樣起排水作用,以加速地基土固結。適用于軟粘土地基。使用的主要材料:砂或碎石、礫石。使用的主要機械設備:打樁機。
(5)振沖置換法
振沖置換法的原理是利用振沖器在高壓水流作用下邊振邊沖在地基中成孔,在孔內填入碎石、卵石等粗粒料且振密成碎石樁。碎石樁與樁土間形成復合地基,以提高承載力,減小沉降。適用于不排水抗剪強度不小于20kPa的粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土等地基。使用的主要材料:碎石、礫石。使用的主要機械設備:振沖器、起重機或施工專用平臺和水泵。
(6)加載預壓法
原理是在建造建筑物之前,天然地基在預壓荷載作用下壓密、固結,地基產生變形,地基土強度提高,卸去預壓荷載后再建造建筑物,完工后沉降小,地基承載力也得到提高。堆載預壓有時也利用建筑物自重進行。當天然地基土滲透性較小時,為了縮短土體排水固結的排水距離,加速土體固結,在地基中設置豎向排水通道,常用形式有普通砂井、袋裝砂井、塑料排水板等。當采用豎向排水通道時,也分別稱為袋裝井法、袋裝砂井法或塑料排水帶法等。[7]適用于軟粘土、粉土、雜填土、沖填土、泥炭土地基等。使用的主要材料:堆載用料可用土石方或其他填料;墊層材料用滲透系數大于10-3 m/s、含泥量小于3%、級配較好的中粗砂;豎向排水通道之砂井法需用同墊層材料要求相同的砂,袋裝砂井法還需聚丙烯機織土工物,塑料排水帶法需塑料排水帶。使用的主要機械設備:堆載用料的運輸、裝卸機械,也可用人工運輸,靜壓沉管機械、錘擊沉管機械,動力螺旋鉆機,袋裝砂井專用打設機,塑料排水帶插板機。
(7)降低地下水位法
原理是通過降低地下水位,改變地基土受力狀態,其效果如堆載預壓,使地基土固結。在基坑開挖圍護設計中可減小作用在圍護結構上的土壓力。適用于砂性土或透水性較好的軟粘土層。
4(8)石灰樁法
原理是通過機械或人工成孔,在軟弱地基中填入生石灰或生石灰塊加其他摻合料,通過石灰的吸水膨脹、放熱以及離子交換作用改善樁周土的物理力學性質,并形成石灰樁復合地基,可提高地基承載力、減少沉降。適用于雜填土、軟粘土地基。使用的主要材料:生石灰。使用的主要機械設備:打樁機或洛陽鏟成孔。
(9)深層攪拌法
原理是利用深層攪拌機將水泥或石灰和地基土原位攪拌形成圓柱狀、格柵狀或連續墻水泥土增強體,形成復合地基以提高地基承載力,減小沉降。深層攪拌法分為噴漿攪拌法和噴粉攪拌法兩種,也可用它形成防滲帷幕。適用于淤泥、淤泥質土和含水量較高、地基承載力不大于120KPa的粘性土、粉土等軟土地基。用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時宜通過試驗確定其適用性。使用的主要材料:水泥。使用的主要機械設備:深層攪拌機,按攪拌軸分為單軸和雙軸兩種,按噴射方式分為漿液噴射和粉體噴射兩種。配套設備:漿液噴射主要有灰漿攪拌機、灰漿泵,粉體噴射主要有粉體發送器、空氣壓縮機以及計量器等。
(10)高壓旋噴注漿法
原理是利用鉆機將帶有噴嘴的注漿管鉆進預定位置,然后用20Mpa左右的漿液或水的高壓流沖切土體,形成水泥土增強體。有單管法、二重管法、三重管法。在噴射漿液的同時通過旋轉、提升形成定噴、擺噴和旋噴。可形成復合地基以提高承載力,減少沉降,也常用它形成防滲帷幕。適用于淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基。當土中含有較多的大塊石,或有機質含量較高時應通過試驗確定其適用性。使用的主要材料:水泥。使用的主要機械設備:鉆機、高壓泵、泥漿泵、空氣壓縮機、注漿管、噴嘴、流量計、輸漿管、制漿機等。
以上論述的幾種軟土地基處理方法,僅僅是眾多處理方法中較具代表性的,在各個不同的工程建設過程中,建設人員要針對不同的地質條件、技術條件、設備條件、資金力度等因地制宜的采用一種最為經濟合理,施工方便的地基處理技術。本文將要重點介紹的噴粉樁加固地基處理技術,就是一種具有加固工藝合理、施工簡單、技術可靠、成本低廉、進度快、無振動、無噪音、工期短、占地面積小等優點的處理技術。
四、噴粉樁加固地基的處理方法
1、噴粉樁加固地基處理技術的概述
粉噴樁是粉體噴射深層攪拌樁加固軟土技術的簡稱。國外定名為DJM工法(Dry Jet Mixing Method)噴粉樁最早是由瑞典和日本于20世紀60年代后期提出的加固地基的技術工藝。80年代初,國內開始研究,1984年7月在廣東省云浮硫鐵礦鐵路專用線上用石灰攪拌樁加固單孔4.5m蓋板箱涵軟土地基獲得成功,1985年4月通過鐵道部部級技術鑒定。此后,很多設計單位將噴粉樁技術進行了推廣應用,特別是地下水位較高的地區。
2、該技術的工作原理
通過噴射攪拌機將粉狀加固料如水泥、石灰粉等用壓縮空氣噴入地基深部憑借攪拌機的回轉鉆頭葉片使加固料與原位軟土混合就地攪拌形成具有整體性、水穩性及一定強度的樁體。樁體中的加固料與軟土產生一系列物理化學反應使軟土硬結從而使樁體與樁間土一起組成復合地基起到加固地基的目的。
2.1噴粉樁所采用固化劑的分類
當前在實際工程中噴粉樁所用的固化劑主要是水泥或石灰兩鐘,噴拌成水泥土樁或石灰土樁。
采用水泥作為固化劑時,水泥的水化與其在混凝土中的變化機理不同,混凝土的硬化是水泥在粗骨料中進行,而水泥土硬化是水泥在具有活性的粘土介質中進行,作用緩慢而復 5 雜。采用生石灰作固化劑時,石灰在土層中吸水、膨脹、發熱和進行復雜的離子交換,土微粒凝聚、火山灰、碳酸鈣、固結等一系列物理化學反應,生成復雜的化合物,這些化合物在水和空氣中逐漸硬化、使土粒得到牢固結合和加強,促使周邊土體固結,從而形成較高強度的石灰土。
3、噴粉樁處理的特性
噴粉樁是由水泥或石灰作固化劑而形成的灰土樁,因為它既不能摻入高強度的粗石骨料,也不能通過用配置鋼筋的方法來提高自身的承載力,所以噴粉樁僅考慮豎直荷載的作用,不象砼樁那樣,承受豎向力的同時還能承受水平力。噴粉樁自身性質介于剛性樁(鋼筋混凝土灌注樁、鋼筋混凝土預制樁、木樁、鋼管樁等)與柔性樁(碎石樁、砂樁、土樁等)之間的一種樁型,它的剛度、抗壓強度和抗側向壓力作用均小于剛性樁而大于柔性樁。由于噴粉樁所用的固化劑是在鉆孔過程中、通過鉆桿噴入土層中的,樁載面中心的鉆桿占去一定的空間,鉆頭葉片距端頭越近攪拌力矩越大,使灰土攪拌愈均勻;因此樁身截面的強度是不均勻的,中心軸處強度最低,沿截面經向由中心軸向外邊緣強度逐漸增強,在噴粉樁施工過程中應空桿復鉆一次,以便提高混合土的均勻性是非常必要的。噴粉樁的軸向應力分布是不均勻的,從樁頂自上而下軸向力逐漸減小,最大軸向力位于樁頂3-5倍樁徑范圍內,再往下軸向力收斂很快,所以,噴粉樁的破壞機理是,以淺層樁向縱向壓縮變形增長,外荷載繼續增加,樁向達到抗裂極限狀態,而使樁體失去傳力功能。
4、噴粉樁在工程施工中的應用
1、提高基礎地耐力:噴粉樁適用于加固軟土地基,增強軟土地基的承載力,使之提高建筑物的基礎地耐力。
2、加固軟土邊坡:當此次工程進行建筑物基坑開挖時,我們遇到地面寬度不夠使放坡受到限制,開挖邊坡的穩定性不夠等問題。由于噴粉樁可用于加固軟土邊坡,所以采用單個噴粉樁互相搭接而形成豎壁狀墻體作護岸結構,這樣比起砼連續墻、預制鋼筋砼樁、鋼板樁等護岸方案,不但施工簡便,而且經濟效益可觀。
3、基坑的施工:采用水泥作固化劑制成的噴粉樁,由于水泥與原位土混合后,原位土變成較密實的水泥土,大大降低軟土的滲透系數,可有效地起到阻水作用,避免坑壁流砂發生。同時,由于噴粉樁下端入土深度校長,切斷了地下水的滲透途徑,使得基坑降水漏斗變陡,減小了由于降水量大對周圍環境的危害,從而使基坑排水作業簡便化,有利于基坑的施工。
具有的優點:
加固工藝合理、施工簡單、技術可靠、成本低廉、進度快、無振動、無噪音、工期短、占地面積小、對環境無污染、對周圍建筑物無影響、加固效果好等,更引人注意的還有:
(1)可以直接在含有地下水的地層中施工成型。
(2)雖然負溫下固化料與土的反應減弱,但溫度回升后,反應可繼續進行,故在地溫為-10℃以上的情況下進行施工,毫不影響樁的質量。
(3)施工過程中只向土層中噴射固化料干粉,無需向地層中注入附加水分,不但減少了施工污染,而且使固化料能充分吸收軟土中的水分,從而增強加固效果。
(4)施工原料除原位軟土外,僅摻入少量固化劑,因此施工工藝簡單,施工成本低。
5噴粉樁施工程序:
1、平整場地,整套設備根據實際地形安裝就位。
2、噴粉樁機自動縱橫向移動,鉆頭對準孔位。
3、啟動攪拌機,鉆頭正向旋轉,實施鉆進作業。為了不至堵塞鉆頭上的噴射口,鉆進過程中不噴固化料,只噴射壓縮空氣,即確保順利鉆進,又減小負載扭矩。隨著鉆進,使 6 被加固的軟土體在原位受到攪動。
4、鉆至設計孔底標高后停鉆。
5、再次啟動攪拌機,反向旋轉提升鉆頭,同時打開發送器前面的控制閥,按需要量向被攪動的疏松土體中噴射固化料——水泥粉(或石灰粉),邊提升邊噴射邊攪拌,盡量達到攪拌均勻,使軟土與固化料充分混合,噴射量與控制閥的開放大小成正比,與鉆頭的提升速度成反比。
6、當鉆頭提升至高出樁頂40cm~50cm時,發送器停止向孔內噴射粉料,樁柱已形成,將鉆頭提出地面。
7、為了確保固化劑與土體充分混合或感到某一根樁噴粉質量欠佳時,對原孔應復鉆一次,以達到圖紙設計要求。
8、實踐證明:在噴粉過程中,當鉆頭提升到最后階段時應注意控制,使鉆頭距地表面≥50cm時停止噴粉,不然粉體被帶出地面而向空中飛散污染環境。
6.1噴粉樁施工程序圖
a.鉆機定位 b.噴氣鉆井 c.終孔停鉆 d.噴粉提升 e.成樁、鉆頭提至地面
1.噴鉆機 2.鉆架 3.鉆桿 4.鉆頭 5.鉆孔 6.成樁
結束語:
軟土地基有極大的危害性,如果不處理或處理不當,就會造成地基失穩,使構造物沉降過大或不均勻沉降,對構造物造成不同程度的危害。軟土地基的處理方法很多,但是結合實際情況,我國各地區的環境,土質皆有不同。前輩們的工程實踐經驗很寶貴,值得我們借鑒,但在實際工程中需要我們勇于探索,力求用最簡單、最經濟的施工方法完成任務。
參考文獻:
[1]中國建筑科學研究院.《建筑地基基礎設計規范》.北京:中國建筑工業出版社,2002 [2]交通部第一公路勘察設計院.《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》.北京:人民交通出版社,1996 [3]鐵道第一勘察設計院.《鐵路工程地質手冊》[M].北京:中國鐵道出版社,1999 [4]鐵道第三勘察設計院.鐵路工程設計手冊:《橋梁地基和基礎》[M].北京:中國鐵道出版社,2002 [5]建設部綜合勘察研究設計院.《巖土工程勘察規范》.北京:中國建筑工業出版社,2001 [6]殷宗澤、龔曉南.《地基處理工程實例》.中國水利水電出版社.2000 [7]翁春旭.處理軟土地基排水固結法的技術經濟分析. 2000
第三篇:塑料排水板處理軟土地基施工技術總結
塑料排水板處理軟土地基施工技術總結
豎向塑料排水板處理軟地基,是用塑料排水板將地基中的水排除,以增加作用于土顆粒的有效應力來加速地基固結沉降,達到提高強度的目的。
這種方法的優點是:排水板是工廠生產的,質量容易控制,成本較低;在施工過程中沒有排水孔斷面不均勻和受堵塞的情況;斷面小,對地基擾動小;打設機械輕,可用于較軟的基地。
滬寧高速公路丹陽段部分路段位于軟土地基上,采用豎向塑料排水板與砂墊層組合進行地基處理。原設計工程量為261688m,后因變更設計減少為92591m。從1993年3月開始施工,到9月完工,實際施打59207.8m(因部分地段地質情況與設計不符)。主要工序為排水板施打,砂墊層鋪設和土工布鋪設。現根據施工情況對施工工藝總結如下: 主要材料
1.1 塑料排水板
采用SPDⅡ型塑料排水板。每一批塑料排水板應經指定的檢驗部門的檢驗,且附有出廠合格證及試驗、檢驗報告。在使用時應經常檢查塑料排水板的外套薄膜是否完好無損。 1.2 土工布
采用型號CEF2006的有紡土工布。 1.3 砂墊層
砂應用中粗砂,含泥量≧3%,滲透系數6×10-3~6×10-2cm/s,也可用砂礫、石屑(不含石粉)替代。 機械設備
打設塑料排水板的設備有兩種形式:
一種為履帶式打樁機,一種為門架式插板機(帶導軌)。要求用能打入設計深度的靜力式或振動式設備,不可用錘擊式或水沖式。套管插入桿為扁平狀或圓形,內徑大于排水板的尺寸,長度大于排水板設計長度,在打設中保護排水板不被損壞。 施工質量標準
3.1 塑料排水板
(1)打入深度 不小于設計值
(2)拔管跟帶長度
≤50cm
(3)板距誤差
≤5cm
(4)垂直度
≤1.5% 3.2 砂墊層
(1)壓實度
≥90%
(2)厚 度
2cm
(3)寬 度
不小于設計值 施工工藝流程 施工工藝
5.1 測量放樣
(1)根據設計資料提供的起訖樁號打出控制樁,再每隔10~20m放出路線中心樁。
(2)按照打設的寬度放出邊樁及護樁。 5.2 地面清理及整平
(1)將施工范圍內的樹木、雜物清理干凈,并挖除樹根。
(2)將施工場地大致整平,若設計有整平標高時,應按設計標高整平,做成>1%的雙向橫坡,并進行壓實(壓實度>85%)。 5.3 砂墊層鋪設
砂墊層總厚度30cm(壓實)分兩層鋪筑各15cm,第一層鋪設15cm,然后施打排水板,最后再鋪設其余的15cm,并壓實到要求的密實度(>90%)。
由于地表較軟弱,運輸車輛宜用輕型車輛,且盡量減少對地基的擾動。最好將砂堆于處理地段以外,然后用小型運輸工具運入施工地段。
攤鋪做到均勻、平整,形成雙向橫坡。同時注意避免泥土、雜物混入砂層。
壓實應用靜壓式壓路機進行,不得振碾。 5.4 樁位放樣
(1)首先根據設計給定的處理長度、寬度及板距計算出布設的排數和列數。由于布設的原則按正三角形(梅花形)故:
排數=處理長度÷設計板距×sin60°+1
列數=處理寬度÷設計板距+1
(2)根據計算結果畫出布樁圖,標明排列的編號。每排樁的軸線應垂直于路線中心線,曲線上應為法線方向。同時應繪制一張較大的布樁圖交施工人員打設時使用,每施打一根在圖上相應位置標出,以免遺漏。
由于有些處理段落位于斜交結構物兩側,應注意兩個三角形地帶的布樁,不要超布或遺漏。
(3)根據布樁圖在鋪設好的第一層砂墊層上放出具體的樁位,做出鮮明的標志。一般可用15cm長的8鋼筋插在樁位上,樁頂部最好用紅油漆抹紅(打設時用來卡住排水板端部,插入后將排水板錨固于孔底防止拔管時帶上排水板)。
放樁位時一般一次不宜過多,可先在半幅內布設。以免施工時丟失。施工中應經常注意檢查和保護,丟失的及時補上。 5.5 塑料排水板施工(本工藝主要針對門架式插板機)5.5.1 施工準備
在進行施工放樣等工序的同時,應做好施工準備。主要是門架的拼裝,機件的安設調試,可在待處理地段端部的場地上進行。然后試打2~5根檢驗機器的性能、地質情況及工藝。 5.5.2 施打排水板
(1)鋪設枕木、軌道,將機器移入場內。
(2)將排水板裝入卷筒,并通過門架上的滑輪將排水板引入插桿中。
(3)將排水板從插入桿端頭引出、折回,夾上短鋼筋(樁位放樣時插在樁位上),用訂板機訂好(固定方法見圖2)。
(4)拉緊排水板,將插入桿對準樁位。
(5)開啟振動將插入桿壓入地基。
(6)到達設計深度(預先在插入桿用紅漆劃上標志)后將插入桿拔出。則排水板被短鋼筋錨固于孔底。
(7)在砂墊層以上30cm處將排水板剪斷埋入砂中。
(8)移至下一個樁位。 5.5.3 施工注意事項
(1)軌道順路方向鋪設,鋪設軌道時應使同一斷面保持水平,以保證施打時垂直度<1.5%。
(2)施打從護坡道向路中心推進,每排可打設5~9根,打完一排再向前移動門架,直至處理長度方向訖點。然后橫移門架,返回施打下一幅。
(3)上拔插入桿時帶出的淤泥,不得棄于砂墊層上,以免堵塞排水通道。
(4)排水板一般不允許接長。如果要接長時應剝開濾膜使芯板接平(搭接長度≦20cm)然后包好濾膜,再用訂板機訂牢。接長的根數不宜超過打設根數的5%,一般最多只允許接長一次。接長的板宜調整到護坡道位置打設。
(5)結構物兩側的沉降過渡段必須嚴格按照長度、間距、過渡的起訖范圍進行打設。橋臺前錐坡2/3H(填筑高度)范圍內也同樣處理。
(6)施工時應加強檢查,保證板距、垂直度、板長、跟帶長度等符合規范要求,否則應予重打,重打的樁位與原樁位置不大于板距的15%。
(7)對于施工段地表的硬殼(一般約在0.5~1.0m)當插入桿起后所留桿孔,不能用粘土塊或其他材料堵塞,必須用砂灌滿,以防堵塞排水通道使處理失敗。
(8)施工時逐樁做好施工記錄。 5.6 灌砂及填坑
(1)打設形成的孔洞應用砂回填,不得用土塊堵塞。
(2)將施工中形成的坑凹填平,填坑時應將排水板扶正。
(3)將排水板端頭向路線外側壓倒平貼于砂墊層上并用砂覆蓋。由于此項工作稍滯后排水板施工,又需待全部排水板施打完后才鋪設上層砂墊層,因此可先做成小砂堆。 5.7 鋪設土工布
在砂墊層鋪設碾壓完畢經驗收合格后,再鋪設土工布。土工布橫向鋪設,可不必繃緊,但也不要折皺、扭曲。土工布沿路線方向的鋪設方法視鋪筑第一層填料的推進方向而定。如填料由西向東鋪筑,則土工布就由東向西搭接,即后一層土工布壓在前一層土工布之上,相鄰土工布間的搭接長度不應小于30cm。
為避免已鋪好的土工布長期曝曬,土工布鋪設好應盡快填筑第一層填料,間隔時間不宜過長。如必須延長時間時,土工布上應鋪30cm土保護。
禁止施工車輛在土工布上行駛。 5.8 沉降觀測板埋設及觀測
根據設計要求應在軟土處理地段埋設沉降觀測標志。在路中心底部設沉降板,隨著填土高度的增加接長觀測桿。
沉降板應埋入砂墊層內,離路基底部5~10cm,觀測桿伸出土工布外,上套25cm的聚乙烯塑料管。沉降觀測標志應認真保護,做出明顯的標志,防止施工中碰撞。
應認真做好沉降觀測,埋設完應測量一次,以后每填一層土,再觀測一次,并及時做好記錄。
在預壓期應繼續進行觀測。第一個月每周一次,第二、三月每半月一次,第四個月開始,每月一次。
第四篇:塑料排水板處理軟土地基施工技術總結
塑料排水板處理軟土地基施工技術總結
范穩成
【交通部第二公路工程局 西安710061】
摘要:本文介紹了E標段塑料排水板處理軟土地基的材料要求、機械設備、質量標準、施工工藝及布樁方法,可作為工程技術人員的參考資料。
關鍵詞:塑料排水板 處理 軟土 地基 技術 總結 豎向塑料排水板處理軟地基,是用塑料排水板將地基中的水排除,以
增加作用于土顆粒的有效應力來加速地基固結沉降,達到提高強度的目 的。
這種方法的優點是:排水板是工廠生產的,質量容易控制,成本較
低;在施工過程中沒有排水孔斷面不均勻和受堵塞的情況;斷面小,對地
基擾動小;打設機械輕,可用于較軟的基地。
滬寧高速公路丹陽段部分路段位于軟土地基上,采用豎向塑料排水板
與砂墊層組合進行地基處理。原設計工程量為261688m,后因變更設計減少
為92591m。從1993年3月開始施工,到9月完工,實際施打59207.8m(因部分
地段地質情況與設計不符)。主要工序為排水板施打,砂墊層鋪設和土工布
鋪設。現根據施工情況對施工工藝總結如下: 主要材料
1.1 塑料排水板
采用SPDⅡ型塑料排水板。每一批塑料排水板應經指定的檢驗部門的檢
驗,且附有出廠合格證及試驗、檢驗報告。在使用時應經常檢查塑料排水
板的外套薄膜是否完好無損。1.2 土工布
采用型號CEF2006的有紡土工布。1.3 砂墊層
砂應用中粗砂,含泥量≧3%,滲透系數6×10-3~6×10-2cm/s,也可用砂
礫、石屑(不含石粉)替代。機械設備
打設塑料排水板的設備有兩種形式:
一種為履帶式打樁機,一種為門架式插板機(帶導軌)。要求用能打入
設計深度的靜力式或振動式設備,不可用錘擊式或水沖式。套管插入桿為
扁平狀或圓形,內徑大于排水板的尺寸,長度大于排水板設計長度,在打
設中保護排水板不被損壞。3 施工質量標準
3.1 塑料排水板
(1)打入深度 不小于設計值
(2)拔管跟帶長度
≤50cm
(3)板距誤差
≤5cm
(4)垂直度
≤1.5% 3.2 砂墊層
(1)壓實度
≥90%
(2)厚 度
2cm
(3)寬 度
不小于設計值 施工工藝流程
圖1 施工工藝
5.1 測量放樣
(1)根據設計資料提供的起訖樁號打出控制樁,再每隔10~20m放出路 線中心樁。
(2)按照打設的寬度放出邊樁及護樁。5.2 地面清理及整平
(1)將施工范圍內的樹木、雜物清理干凈,并挖除樹根。
(2)將施工場地大致整平,若設計有整平標高時,應按設計標高整平,做成>1%的雙向橫坡,并進行壓實(壓實度>85%)。5.3 砂墊層鋪設
砂墊層總厚度30cm(壓實)分兩層鋪筑各15cm,第一層鋪設15cm,然后
施打排水板,最后再鋪設其余的15cm,并壓實到要求的密實度(>90%)。
由于地表較軟弱,運輸車輛宜用輕型車輛,且盡量減少對地基的擾
動。最好將砂堆于處理地段以外,然后用小型運輸工具運入施工地段。
攤鋪做到均勻、平整,形成雙向橫坡。同時注意避免泥土、雜物混入 砂層。
壓實應用靜壓式壓路機進行,不得振碾。5.4 樁位放樣
(1)首先根據設計給定的處理長度、寬度及板距計算出布設的排數和列
數。由于布設的原則按正三角形(梅花形)故:
排數=處理長度÷設計板距×sin60°+1
列數=處理寬度÷設計板距+1
(2)根據計算結果畫出布樁圖,標明排列的編號。每排樁的軸線應垂直
于路線中心線,曲線上應為法線方向。同時應繪制一張較大的布樁圖交施
工人員打設時使用,每施打一根在圖上相應位置標出,以免遺漏。
由于有些處理段落位于斜交結構物兩側,應注意兩個三角形地帶的布
樁,不要超布或遺漏。
(3)根據布樁圖在鋪設好的第一層砂墊層上放出具體的樁位,做出鮮明 的標志。一般可用15cm長的8鋼筋插在樁位上,樁頂部最好用紅油漆抹紅
(打設時用來卡住排水板端部,插入后將排水板錨固于孔底防止拔管時帶上 排水板)。
放樁位時一般一次不宜過多,可先在半幅內布設。以免施工時丟失。施工中應經常注意檢查和保護,丟失的及時補上。5.5 塑料排水板施工(本工藝主要針對門架式插板機)5.5.1 施工準備
在進行施工放樣等工序的同時,應做好施工準備。主要是門架的拼
裝,機件的安設調試,可在待處理地段端部的場地上進行。然后試打2~5 根檢驗機器的性能、地質情況及工藝。5.5.2 施打排水板
(1)鋪設枕木、軌道,將機器移入場內。
(2)將排水板裝入卷筒,并通過門架上的滑輪將排水板引入插桿中。
(3)將排水板從插入桿端頭引出、折回,夾上短鋼筋(樁位放樣時插在
樁位上),用訂板機訂好(固定方法見圖2)。
(4)拉緊排水板,將插入桿對準樁位。
(5)開啟振動將插入桿壓入地基。
(6)到達設計深度(預先在插入桿用紅漆劃上標志)后將插入桿拔出。則
排水板被短鋼筋錨固于孔底。
(7)在砂墊層以上30cm處將排水板剪斷埋入砂中。
(8)移至下一個樁位。5.5.3 施工注意事項
(1)軌道順路方向鋪設,鋪設軌道時應使同一斷面保持水平,以保證施 打時垂直度<1.5%。
圖2
(2)施打從護坡道向路中心推進,每排可打設5~9根,打完一排再向前
移動門架,直至處理長度方向訖點。然后橫移門架,返回施打下一幅。
(3)上拔插入桿時帶出的淤泥,不得棄于砂墊層上,以免堵塞排水通 道。
(4)排水板一般不允許接長。如果要接長時應剝開濾膜使芯板接平(搭
接長度≦20cm)然后包好濾膜,再用訂板機訂牢。接長的根數不宜超過打設
根數的5%,一般最多只允許接長一次。接長的板宜調整到護坡道位置打 設。
(5)結構物兩側的沉降過渡段必須嚴格按照長度、間距、過渡的起訖范
圍進行打設。橋臺前錐坡2/3H(填筑高度)范圍內也同樣處理。
(6)施工時應加強檢查,保證板距、垂直度、板長、跟帶長度等符合規
范要求,否則應予重打,重打的樁位與原樁位置不大于板距的15%。
(7)對于施工段地表的硬殼(一般約在0.5~1.0m)當插入桿起后所留桿
孔,不能用粘土塊或其他材料堵塞,必須用砂灌滿,以防堵塞排水通道使 處理失敗。
(8)施工時逐樁做好施工記錄。5.6 灌砂及填坑
(1)打設形成的孔洞應用砂回填,不得用土塊堵塞。
(2)將施工中形成的坑凹填平,填坑時應將排水板扶正。
(3)將排水板端頭向路線外側壓倒平貼于砂墊層上并用砂覆蓋。由于此
項工作稍滯后排水板施工,又需待全部排水板施打完后才鋪設上層砂墊
層,因此可先做成小砂堆。5.7 鋪設土工布
在砂墊層鋪設碾壓完畢經驗收合格后,再鋪設土工布。土工布橫向鋪
設,可不必繃緊,但也不要折皺、扭曲。土工布沿路線方向的鋪設方法視
鋪筑第一層填料的推進方向而定。如填料由西向東鋪筑,則土工布就由東
向西搭接,即后一層土工布壓在前一層土工布之上,相鄰土工布間的搭接
長度不應小于30cm。
為避免已鋪好的土工布長期曝曬,土工布鋪設好應盡快填筑第一層填
料,間隔時間不宜過長。如必須延長時間時,土工布上應鋪30cm土保護。
禁止施工車輛在土工布上行駛。5.8 沉降觀測板埋設及觀測
根據設計要求應在軟土處理地段埋設沉降觀測標志。在路中心底部設
沉降板,隨著填土高度的增加接長觀測桿。
沉降板應埋入砂墊層內,離路基底部5~10cm,觀測桿伸出土工布外,上套25cm的聚乙烯塑料管。沉降觀測標志應認真保護,做出明顯的標
志,防止施工中碰撞。
應認真做好沉降觀測,埋設完應測量一次,以后每填一層土,再觀測
一次,并及時做好記錄。
在預壓期應繼續進行觀測。第一個月每周一次,第二、三月每半月一
次,第四個月開始,每月一次。
第五篇:軟土地基松木樁處理技術
一.軟弱地基的種類及常見的處理方法
軟弱地基的種類很多,按成因一般可分為人工填土類地基;海相、河流相和湖相沉積而成的含淤質粘土類地基;各種山前沖積、洪積相所形成的夾卵石、漂石的粘土類地基。復雜的成因造成了它們在物理力學性能上的復雜性,它們的共同特點是承載力低、壓縮性高。目前對厚度較大的軟弱地基一般采用各類鋼筋混凝土樁進行處理,對含水量和孔隙比較大的軟弱地基一般采用砂樁、石灰樁,化學灌漿或堆載預壓等方法處理。各種處理方法都有較強的針對性,處理方法選擇是否合理,直接影響到建筑物的設計是否安全和節約。在實際工程中,松木樁處理軟弱地基的問題較少提及,筆者認為在條件許可的情況下采用短木樁處理某些軟弱地基不僅施工較為便捷,而且費用也較為經濟合理。二.用松木樁處理地基的實例
在實際工程中軟弱地基普遍存在,對于一些層數較低、荷載較輕的建筑物地基或遇局部暗塘的情況,大多是采用松木樁處理地基的。下面就110KV鹿山變電所主控樓的地基處理作一簡要介紹。(1)工程的地質概況
該工程位于鹿山附近,建筑面積650m2,兩層全框架結構。地質剖面自上而下由雜填土、淤質粘土、含淤質礫砂卵石、粉質粘土及粘土構成。
淤質粘土呈軟塑狀,下部的含淤質礫砂卵石呈中密狀,是較為理想的持力層。持力層的實際埋深約4米。當時曾考慮用砼短樁或換土墊層法處理,經技術經濟比較確定了松木樁的處理方案。(2)松木樁的設計計算
在設計中短木樁用作擠密樁時可按下式設計: S=0.95d√(1+ e0)/(e0-e1)
n=A/AP S――樁的間距(m)d――樁徑(m)
e0――擠密前土的天然孔隙比
e1――擠密后作要求達到的孔隙比,可按地基所需的承載力設計值再根據《建筑地基基礎設計規范》附錄五附表5-3或5-4確定 n――每m2樁的根數
A――每m2地基所需擠密樁面積,A=(e0-e1)/(1+ e0)AP――單樁橫截面積(m2)
在設計中,當樁端有硬殼層存在時,可作為端承樁,按下式計算: Pa=Ψα[σ]A-----------------(a)Pa――單樁承載力
Ψ―――縱向彎曲系數,與樁間土質有關,一般可取1 α―――樁材料的應力折減系數,木樁取0.5 [σ]――樁材料的容許壓力,kPa
本實例中柱下獨立基礎附加應力及自重總值為950KN。選③層為樁端持力層,地基土的容許承載力經綜合分析后取值130kPa,基礎埋深1.5米,經計算基礎尺寸為2.6*2.9m2。持力層埋藏較淺,因而采用端承樁設計。根據(a)式,當以松木為材料,樁直徑為15cm時,[σ]為2773.4kPa
Pa=1*0.5*2773.4*(0.15/2)2*π=24.5KN/根 每平方米所需樁數為
n=950/(2.6*2.9*24.5)=5.14根/m2 實取5根/m2 該工程的樁基底面積為210m2,所需樁數: 210*5=1050根
樁的布置按梅花形: 全部打樁完畢后,在樁頂面鋪設20cm厚片石灌石子,加以夯實,然后再做基礎。(3)經濟效果分析
軟弱地基的松木樁處理技術
根據建筑預算定額,φ15cm的松木樁2.5m長每根樁工料費為15元/根,總費用1050*15=1.575萬元。若用12cm*12cm混凝土預制短樁約需5.1萬元;若用換土墊層則需2.4萬元,并且因地下水位較高,換土施工難度很大。顯然用松木樁方案為首選。該工程1999年5月竣工兩年多來,通過使用和觀測證明,結構穩定安全。
三.松木樁處理軟弱地基的適應條件
根據筆者在軟土地基上工程建設的實踐經驗,軟土地基的設計之前必須認真進行工程地質勘察和土工試驗。只有查清土層和土質的情況,才能正確地進行設計和施工;再者,必須從場地的土層和土質的特點出發,對地基與基礎的結構、施工及使用等方面進行綜合考慮,通過方案比較、合理地選擇地基處理方案。一般軟土厚度小于5m時較為適宜用松木樁處理,為了便于打樁,樁長不宜超過4m。作端承樁時,為了保證樁尖能進入持力層,上部可先開挖至基礎的埋深后再打樁。樁的材料必須用松木,因松木含有豐富的松脂,這些松脂能很好地防止地下水和細菌對其的腐蝕,價格也較為便宜。松木樁適宜在地下水以下工作,對于地下水位變化幅度較大或地下水具有較強腐蝕性的地區,不宜使用松木樁。
實踐證明,短木樁處理軟弱地基時,有施工方便、經濟效益明顯的優點,它可避免大量的土方開挖,因而在松木資源較為豐富的地區,用松木樁處理軟弱地基在經濟和技術上是可行的,它不失為一種處理軟弱地基的有效手段。