浅谈软土地基处理方法及施工工艺

浅谈软土地基处理方法及施工工艺

朱 明,范建华

(吉林大学建设工程学院,吉林长春130026)

摘 要: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、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等一类土体的简称,广泛分布在我国沿海内陆平原或山间盆地。通过对软土地基施工方法的介绍,并根据施工规范和检验标准,结合施工中的实践经验,总结和提出了软土地基处理与加固的方法及施工工艺,可供类似工程参考。关键词:软土地基;处理方法;施工工艺

中图分类号:TU471.8 文献标识码:B 文章编号:1004)5716(2009)01)0026)031 软土地基的特征及危害

所谓软土地基[1],就是强度低、压缩性高的软弱土层地基。软土地基特性主表现为土层含水率高、孔隙比大,含水量在34%~72%之间,孔隙比在1.0~1.9之间,饱和度一般大于95%,液限一般在35%~60%,塑限指数为13~30,同时可呈灵敏性结构。习惯上常把淤泥质土、软粘性土、湿陷性黄土地基总称为软土地基。若作为建(构)筑物的地基,大多需要处理,否则产生不同程度的坍滑或沉降陷。2 软土地基处理的一般原则

对于新建工程,原则上首先应考虑利用天然地基,对于淤泥和淤泥质上利用其上覆较好上层作为地基持力层,当上覆土层较薄,应注意避免施工时对淤泥和淤泥质土的扰动:对于冲填、杂填建筑垃圾和性能稳定的工业废料,当均匀性和密实度较好时,均可利用作为地基、持力层;对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有腐蚀性的工业废料等杂填土,未经处理不宜作为地基持力层。若地基软弱不能满足要求,则需进行处理,根据工程情况及地基土质条件或组成的不同,处理的目[2]

的可以是:

(1)提高土的抗剪强度,使地基保持稳定;

(2)降低土的压缩性,使地基的沉降和不均匀沉降至允许范围内;

(3)降低土的渗透性或渗流的水力梯度,防止或减少水的渗漏,避免渗流造成地基破坏;

(4)改善土的动力性能,防止地基产生震陷变形或因土的震动液化而丧失稳定性;

(5)消除或减少土的沉陷性或胀缩性引起的地基变形,避免建筑物破坏或影响其正常使用。

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3 软土地基常用处理方法及施工工艺3.1换填法

当地基的上表层部分为承载能力低的软弱土(如淤泥、杂土)时,可将软弱土层全部挖走,换成坚土。即换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土、砂砾等办法进行地基处理[9]。

换填材料不同时,因其承载力相近,沉降特点基本相似,因此均可按换填砂垫层方法进行。

砂料宜选用中粗砂,要求级配良好、含泥量不超过3%~5%、颗粒的不匀系数不大于5。符合标准的砂方可使用。

施工时首先清除换填范围内地面上垃圾等杂物,并在换填范围内(填方路基坡脚外1m)两侧按1B0.5的坡度开挖边坡。将基底大致整平,推成坡度为2%的横坡,并碾压密实。

分层填筑:砂垫层分层填筑,每层压实厚度25cm,按照经过试验确定的合格填料和经过试验确定的工艺参数,进行分层填筑压实。

摊铺整平:为了保证路堤压实均匀和填层厚度符合规定,填料采用推土机初平,刮平机进行二次平整,使填料摊铺表面平整度符合要求。

洒水或晾晒:砂的含水量直接影响压实密度。在相同的碾压条件下,当达到最佳含水量时密实度最大,填料含水量波动范围控制在最佳含水量的+2%~-3%范围内,超出最佳含水量2%时应晾晒,含水量低于最佳含水量应洒水。洒水采用洒水车喷洒,晾晒采取自然晾晒。

机械碾压:碾压是保证砂垫层达到密实度要求的关键工序。碾压按照/先静压,后振动碾压0;/先轻,后重0;/先慢,后快0;/先两侧,后中间0的原则。

这种方法处理的路基强度高,见效快。适合工期紧,任务重的工程。

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3.2排水固结法

它是采用顶压、降低地下水位、电渗等方法促使土层排水固结,以减小地基的沉降和不均匀沉降,提高其

2009年第1期 西部探矿工程 27 承载力。当采用预压法时,通常在地基内设置一系列就地灌筑砂井、袋装砂井或塑料排水板,形成竖向排水通道,以加速土层固结,排水固结法是处理软弱粘土地基常用的方法之一。3.3土工格栅法

该方法可使地基沉降均匀,增强地基和填土的强度,能明显改善路堤的稳定性(防止侧向分离)及沉降的均匀性,从而达到快速施工和快速通车的目的[5]。

土工格栅铺设要求幅与幅之间纵向采取密贴排放,横向采用连接棒连接或搭接法连接,连接强度不低于设计强度,横向接缝错开不小于1m。铺设时使格栅与土层密贴,每隔一定距离用U型钉将格栅固定在土层上。格栅铺设后及时用砂或其他渗水材料覆盖25cm厚,并按设计要求铺回折段砂,外边逐幅回折2m,用砂压住。然后进行整平、压实达到设计要求。铺设格栅时,使格栅沿路基方向平顺的贴伏在土层上,格栅不应有褶皱,重叠处用U型钉固定于土层上,且每隔一定距离用U型钉固定,使格栅与土密贴,确保格栅的铺设质量。铺好格栅后,按设计要求在格栅上分层进行填土、碾压,直至铺上一层格栅。碾压过程中,施工机械不要直接行使在未覆盖填土的格栅上,以免压坏格栅。上下层格栅搭接的位置应错开不小于1m。3.4挤密桩法

挤密桩法是在土基中成孔后,在孔中灌以砂、石、土、灰土或石灰等材料,捣实而成直径较大的桩体,利用横向挤紧作用,使地基土颗粒挤密,孔隙减小,从而提高基承载力,减小土的变形的一种方法。经常使用的方法是砂桩和石灰桩法[6]。

(1)砂桩法适用于松砂、杂填土多的地段。孔中灌砂,即形成砂桩,砂桩的作用是将地基土挤紧,并与地基土组成复合地基,井径较大,间距较小。可有效地防止砂土基底的振动液化。砂桩加固的范围一般比路基或基础宽一些,加为考虑应力在土中的扩散作用,规定要宽出基础各边长度1m。在通常情况下,桩径可取20~30cm。砂桩的排列一般为梅花形,其桩距可通过计算确定,一般为直径的3~5倍。桩长这样确定,当软土层较薄,砂桩可穿透软土层,软土层厚度即为砂桩长度。如果软土层很厚,可先假定一砂桩长度,然后验算桩底处软土的应力,其值要小于或等于软土的容许承载力即可。

(2)石灰桩与砂桩类似,即在孔中填石灰。用于挤密软土地层,是近年来广泛应用的一种新技术。石灰桩的主要作用是挤密,而生石灰的吸水、膨胀、发热及离子交换作用,改善了原地基土的性质,也使桩体硬化,此外还可减小因周围土的蠕变所引起的侧向位移。将石灰和水就地拌合,增加石灰与外界的接触,可提高桩的早期强度。石灰桩吸水膨胀和对土体的挤压作用,是石灰桩加

固地基的特殊功能。石灰桩施工的基本要求:一是生石灰必须密封存放,最好选用新鲜块灰;二是灰块必须粉碎至一定要求。石灰桩的布置及尺寸,与砂桩类似。3.5振冲法

所谓振冲法即采用振冲碎石桩加固湿软地基的方法,其碎石桩是以机械钻孔或水力冲孔后填以碎石振密而成,因此叫振冲碎石桩。桩本身的强度比挤密砂桩的强度高得多,所以是一种比较好的加固方法,既经济又快速,技术效果也好。振冲法加固后的地基,仍作为复合地基来考虑。当地基土强度较高时,振冲法加固效果很好。振冲法是以起重机吊起振冲器,电动振冲器产生高频振动,水泵喷射高压水流,在振动和高压水的联合作用下,振冲器沉入土中预定深度,经过清孔用循环水带出孔中稠泥浆,向孔中逐段添加碎石、予以振动挤密,在地基中形成振冲桩。

振冲碎石桩一般按三角形或正方形进行平面布桩,但要结合填土路堤的宽度及软土情况而定,并应特别注意桩的对称性、受力均匀以及与路堤荷载的对应关系,以防止路基产生不均匀沉陷。桩的直径应按复合地基的容许应力大小进行计算;桩距则可依桩径和桩数而定。桩长是以地基最大剪切破坏深度和压缩层的深度来控制的,即桩最短不浅于最大剪切破坏深度最长不超过压缩层深度。

振冲桩的填料应严格控制粒径和级配,粒径应不大于5cm,大小要搭配,并掺10%~15%的中粗砂,以起反滤作用,以免泥砂堵塞碎石桩空隙,丧失桩的渗水排水作用。振冲法的施工机具简便、施工快、工期短、造价低;而且对砂性大的湿软地基加固效果特别明显。3.6浆液灌注加固法

土体用浆液灌注加固是处理地基的一种原位加固方法。它一般是用压力将加固土的浆液通过注浆管,灌注入土的孔隙或缝隙中,藉浆液的胶结或凝固,增强松散土粒间或土体间的联结,从而提高地基的强度,减少沉降。它也可用于防渗或加固结构物等。

加固松软地基土的浆液材料主要有水泥浆液和各种化学浆液。水泥浆液采用的水泥应是标号40号以上的普通硅酸盐水泥,但由于含有水泥颗粒,是粒状浆液,故对小孔隙的土虽在压力之下也难于压进,因此它适用于砾砂、碎石或大裂缝岩石的加固。化学浆液一般用以水玻璃为主剂的水玻璃)水泥浆液,水玻璃)氯化钙,以及单纯的水玻璃等。其中用两种溶液加固土的一般称双液法,用一种化学溶液的称单液法。双液法可用于中砂、粗砂、碎砾石等土类的加固。加固土的原理是由于两种溶液在土中起化学作用,析出硅酸胶凝体,使土粒胶结成有一定强度的土体,它的特点是速凝,抗压强

2

度可达到7000kN/m以上。

28 西部探矿工程 2009年第1期

钻孔灌注桩施工质量控制

任 荣

(中铁十五局集团新疆分公司,新疆乌鲁木齐830011)

摘 要:钻孔灌注桩目前广泛用于桥梁工程的基础部分,但因属水下施工,隐蔽性较强,因此很容易出现质量问题。一旦出现质量问题,将会造成巨大的经济损失和工期的严重滞后,还会严重的影响单位的声誉。只有控制好钻孔灌注桩施工的各道工序和细节,才能保证钻孔灌注桩成桩质量。根据跨区域钻孔灌注桩施工的经验,简要分析钻孔灌注桩施工前及施工过程的质量控制,旨在为类似工程提供些借鉴和参考。

关键词:钻孔灌注桩;质量控制;工序

中图分类号:U443.154 文献标识码:B 文章编号:1004)5716(2009)01)0028)021 钻机的选择

钻机种类较多,但桥梁工程钻孔灌注桩基础所选择的机型基本有:冲击钻、正反循环钻、旋挖钻三种。这三种钻机各有优越性,但同时也存有不足之处,不是任何一种地质情况这三种钻机都可使用。选择何种钻机施工,取决于工程地质情况。下面浅谈一下这三类钻机分别适合的地质情况。

冲击钻适用于风化岩、圆砾、漂石等较坚硬的地质情况,此类地质若用循环钻机容易造成偏孔、坍孔,可能导致钢筋笼下放困难、可能造成循环钻机的钻头损坏,影响到工程进度和成桩质量,旋挖钻更会致使坍孔严重,直接影响成桩质量;正友循环钻适用于砂土、粉土、亚粘土、粘性土的地质情况,也可用于可塑、硬塑粘性土

的地质情况;旋挖钻适用于粘土、亚粘土、可塑、硬塑粘

性土的地质情况,但旋挖钻钻孔的深度不宜过深,一般情况不要超过30m,否则容易造成坍孔或缩径,适用于循环钻和旋挖钻的地质情况若用冲击钻,很容易形成坍孔或缩径,甚至吸钻,导致钻头掉进孔底形成真空,拔不出来发生质量事故。为了保证钻孔灌注桩与施工质量和成桩质量,需因地制宜的选择钻孔机械。

2 钻孔前的准备工作

钻孔前的准备工作主要包括:场地平整、桩位放样、布设施工便道、设置供电供水系统。制作和埋放护筒、泥浆的制备和钻机就位等。这里只是对场地平整、钻机就位做一定的介绍,其它的规范有要求,参照规范即可。

灌浆技术加固软路基,在技术上是可行的,在施工质量和处理效果上是好的,对其承载力和稳定性将得到较大的提高;灌浆技术的关键是灌浆压力的选择和控制、浆材配比和灌浆工艺;灌浆参数的选择是一个复杂的问题,只有通过现场试验才能切实地确定。在城市道路软基加固处理方面,不但技术上可行、经济上合理、工期上缩短,而且极大地减少了环境污染问题。4 结束语

上述软土地基处理与加固的各种方法是在设计与施工技术规范的基础上,结合施工中积累的一些实际经验总结和提出的,目的在于对现场施工起到一定的指导作用,并通过合理选用软基处理与加固的方法及施工工艺,使软土地基工程质量得以保证。

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参考文献:

[1] 郑东.软土地基处理施工工艺及质量检验方法研究[D].西

南交通大学,2006.

[2] 唐华,钱立新.软土路基处理方法综述[J].北方交通,2006(8).[3] 林锋泉,江肃.广东省高速公路软土特征及处理方法[J].西

部探矿工程,2005(S1).[4] 杨高升,刘家豪.塑料板排水预压法加固软基设计与施工概

论[C]//塑料板排水法加固软基工程实例集,北京:人民交通出版社,1999,10.

[5] 王文玉.公路软土路基处理[J].交通世界(建养机械),2006

(1).

[6] 朱祖梁,黄光明.软土地基处理方法的实例分析[J].中国煤

田地质,2005(S1).

[7] 王承博,董加芳.高速公路软土路基处理[J].黑龙江交通科

技,2006(5).