時(shí)間:2023-02-27 11:08:43
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軟土地基泛指那些由淤泥及具有淤泥性質(zhì)的“軟土”構(gòu)成的地基,由于其內(nèi)部含有較多的水分,導(dǎo)致存在較多空隙,表現(xiàn)出承載能力弱、凝固性差、容易變形等問(wèn)題,整體表現(xiàn)為牢固度差;由于需要對(duì)軟土地基進(jìn)行必要的科學(xué)處理,嚴(yán)重影響與阻礙水利工程的建設(shè)施工質(zhì)量和進(jìn)度,為水利工程埋下了安全隱患。以陜北地區(qū)常見(jiàn)的濕陷性黃土軟土地基為例,其廣泛分布在陜北及關(guān)中兩個(gè)區(qū),厚度一般大于10米,地基濕陷等級(jí)一般為Ⅱ級(jí)到Ⅳ級(jí),有較為敏感的濕陷性,該類(lèi)軟土地基一般埋藏比較深,這樣濕陷發(fā)生可能較為遲緩,其會(huì)隨著承受荷載變化出現(xiàn)局部地基破壞或者地基整體滑動(dòng)現(xiàn)象;也可能導(dǎo)致在開(kāi)挖深基坑過(guò)程中出現(xiàn)基坑隆起、坑壁失穩(wěn)等問(wèn)題。因此,必須使用夯實(shí)、換填、排水、擠密、加筋和膠結(jié)等技術(shù)方法加固地基,旨在改良軟土地基的工程特性、降低地基壓縮性變化、提高地基抗剪強(qiáng)度以及改善地基動(dòng)力特性和透水特性。
2水利工程中有效的軟土地基處理方法
2.1置換填土法置換填土法不失為一種較好的軟土地基處理方法,處理效果較為明顯持久,但由于對(duì)客觀(guān)條件要求較高,實(shí)際操作起來(lái)難度較大。具體操作方法是利用灰土、水泥等硬度較高的土質(zhì)、材料取代軟土,操作過(guò)程中注意做到均勻散落于地基之上,目的是保證灑落后土質(zhì)有更高的承載能力,使其滿(mǎn)足進(jìn)一步的水利工程施工要求。該種軟土地基處理方法,存在的問(wèn)題在于其工程量較大,成本較高,不夠經(jīng)濟(jì),操作實(shí)施過(guò)程中為了有效控制工程成本,盡量就地取材。為了提高工程地基的防滲透性和地基承載能力,需要對(duì)替換后的填土進(jìn)行再次夯實(shí)處理,必要時(shí)可以采用分層夯實(shí)方法。
2.2排水固結(jié)法軟土地基處理,主要是通過(guò)各種技術(shù)方法來(lái)降低地基土質(zhì)中的水分含量,達(dá)到增強(qiáng)土體強(qiáng)度的目的,可以嘗試使用排水固結(jié)法處理。通過(guò)引入專(zhuān)門(mén)的排水設(shè)備(如塑料水管、沙井)排出軟土地基內(nèi)部的水分,以此來(lái)減小軟土地基的土孔隙率,促使地基固結(jié)發(fā)生變形,從而有效提高地基牢固度。排水固結(jié)法較適用于那些飽和、軟弱土層;如果是滲透性較低的泥炭土,由于可能導(dǎo)致最終的排水效果較差,應(yīng)當(dāng)慎重使用該方法。
2.3夯錘強(qiáng)夯法軟土地基處理方法選擇與地基內(nèi)部土體性質(zhì)密切相關(guān),如果是沙土、黃土構(gòu)成的軟土地基,可以考慮使用夯錘來(lái)對(duì)軟土進(jìn)行夯實(shí)處理。一般情況下,用于夯實(shí)土體夯錘的夯力要求在80kN及以上,以此保證土體牢固,從而保證軟土地基較高的牢固度和穩(wěn)定性。以南水北調(diào)中線(xiàn)一期工程中某河段施工為例,該河段渠道地基為黏砂多層結(jié)構(gòu),且半挖半填,挖方深度為7.0~10.5m;渠道底板土質(zhì)為細(xì)砂、重砂壤土和中壤土,渠坡由細(xì)砂、重砂壤土和中壤土構(gòu)成,且重砂壤土、細(xì)砂土質(zhì)分布不均,具有中等偏弱的透水性,而重砂壤土有明顯的地震液化潛勢(shì)。面對(duì)該特點(diǎn)的軟土地基,在水利工程施工過(guò)程中可以考慮使用強(qiáng)夯法處理,單擊夯擊能3000kN•m時(shí)擊四遍;其中前三遍夯錘落距可以保持在15m,第四遍滿(mǎn)夯過(guò)程中落距可以降為5m。使用該技術(shù)方法處理完成后,需要對(duì)強(qiáng)夯區(qū)進(jìn)行必要的標(biāo)貫檢測(cè)、土樣室內(nèi)化驗(yàn)分析,一般情況下都能夠明顯消除重砂壤土的地震液化問(wèn)題,使處理后質(zhì)量能夠滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)要求。如果由于地下水位較高,導(dǎo)致強(qiáng)夯后軟土地基仍然不合格,可以考慮進(jìn)行墊土輔助處理。
2.4水泥旋噴法水泥旋噴法是一種通過(guò)專(zhuān)用旋噴設(shè)備形成水泥旋噴樁來(lái)提高軟土地基承載能力的方法。該方法較適用于沖填土、軟黏土等土質(zhì)軟土地基加固。該方法的基本原理是通過(guò)在旋噴樁上設(shè)置一個(gè)能夠發(fā)揮特別功能的注漿管,將這個(gè)注漿管放入到一定深度的軟土層中,然后緩慢向上提升,這時(shí)噴嘴會(huì)以一定速度轉(zhuǎn)動(dòng),而注漿管會(huì)在強(qiáng)壓力作用下噴出水泥漿液,其與土體接觸融合,在水泥漿液凝固后形成所謂的旋噴樁,達(dá)到牢固軟土地基、防止?jié)B水的目的。旋噴樁的強(qiáng)度、牢固度較高,且不容易被壓縮,能夠起到很好的土質(zhì)改良作用。但是水泥旋噴方法也不是萬(wàn)能的,在使用該方法之前需要準(zhǔn)確核查土體的成分,如果土體中含有較多的有機(jī)質(zhì)成分,如塘泥土、泥炭土,建議不要使用該方法。
2.5管樁樁基法樁基法是當(dāng)前水利工程施工建設(shè)中應(yīng)用較為廣泛的軟土地基加固方法。由于其具有良好的牢固性質(zhì),被廣泛應(yīng)用于含水量較大的軟土地基處理,其中以鋼筋混凝土管樁和預(yù)應(yīng)力管樁使用居多。仍然以前邊所述的南水北調(diào)中線(xiàn)一期工程某河段為例,鑒于該河段地基土質(zhì),經(jīng)研究后決定采用擠密砂石樁方法處理渠道地基;擠密砂石樁樁位布置為三角形,樁距為200cm、樁徑為60cm。擠密樁施工前,先復(fù)核每根樁的樁位放線(xiàn),成樁后再次檢查樁位位置是否有偏差,如果發(fā)現(xiàn)存在偏差或者漏樁現(xiàn)象要及時(shí)糾偏和進(jìn)行補(bǔ)樁。施工過(guò)程中擠密砂石樁跳打進(jìn)行,由兩側(cè)向中間方向試驗(yàn)成樁,均勻分布、逐步加密,及時(shí)進(jìn)行夯填。如果施工是在既有建筑物附近,該樁位是背離建筑物方向。
2.6高壓灌漿法高壓灌漿法是水利工程軟土地基處理的主要方法之一,一般采用液壓或者氣壓的方式,向軟土地基內(nèi)部灌入有凝固功能的漿液,或使用注漿管將水泥漿液均勻注入到軟土層中,目的是趕走原有軟土層中的水分、空氣,促使軟土層發(fā)生變形。漿液的凝固作用在于使原有軟土層中的松散顆粒、裂隙進(jìn)一步膠結(jié)成新的結(jié)合體,從而提高原有軟土層的承載力、壓縮模量,起到加固軟土地基的作用。灌注漿液一般選擇水泥漿、黏土漿等。
2.7材料加筋加固法該方法是將軟土地基的填土用土工布?jí)|隔,通過(guò)移動(dòng)限制保護(hù)軟土地基不發(fā)生偏向位置移動(dòng),減少軟土地基應(yīng)力水平,從而有效提高軟土地基硬度,保證其穩(wěn)定性;加筋加固則是將原本浩大的工程重量均分到加固材料和地基基礎(chǔ)上,即使軟土地基上面的工程發(fā)生滑動(dòng),也能利用摩擦力防止其發(fā)生脫離,以此達(dá)到更加牢固地基的目的。這里需要注意的是,施工過(guò)程中本著節(jié)能環(huán)保原則,應(yīng)盡量減少由于軟土地基處理對(duì)地下水體造成的危害。
【關(guān)鍵詞】橋梁;軟土地基;處理
不同形式的橋梁工程,其軟土地基的軟硬程度都存在著較大的差異,這主要是受到了土質(zhì)和工程性質(zhì)的影響。設(shè)計(jì)人員、施工人員對(duì)于工程筆不要嚴(yán)格按照于軟土的定義施工,對(duì)于構(gòu)造物的荷載對(duì)地基產(chǎn)生的不利影響,以及不同程度的沉陷問(wèn)題都需要進(jìn)行科學(xué)的驗(yàn)算處理,并參照工程性質(zhì)的具體標(biāo)準(zhǔn),實(shí)施針對(duì)性的處置方式,尤其是做好現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)勘查與鑒別,避免工程質(zhì)量遭到破壞。
1砂(礫)墊層處理技術(shù)
砂(礫)墊層主要常用作軟土層厚度小,排水功能良好,砂礫資源優(yōu)良、工程進(jìn)度松緩的情況下。通常砂(礫)墊層的厚度在12~24cm,而主要理論根據(jù)是提升排水面,主要針對(duì)軟土地基在構(gòu)造物荷載作用下加快排水固結(jié)凝結(jié)過(guò)程,以增強(qiáng)軟土層的強(qiáng)度,達(dá)到穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。在砂礫墊層施工的材料選擇方面,主要是結(jié)合潔凈中、粗砂,含泥量低于5%,并在實(shí)際施工過(guò)程中得出5cm以下的天然級(jí)配砂礫排水固結(jié)效果顯著,需在施工過(guò)程做好灑水壓實(shí)工作,在施工之前需要做好砂礫表層的檢查,表層濕潤(rùn)時(shí)則可采取施工處理。
2拋石擠淤處理技術(shù)
由于軟土層厚度較大,且處于流動(dòng)狀態(tài),這就給排水帶來(lái)了難度,在修建涵洞地基處理工程中主要結(jié)合拋石擠淤法。擠淤施工材料主要包括了難風(fēng)化的石料,片石尺寸在30cm以上的。拋投過(guò)程中需要按照正確的順序進(jìn)行,通常為延橋涵中軸線(xiàn),自中間往兩邊,促使淤泥往向兩旁擠出。在片石擠淤固定的情況下設(shè)置一層砂礫反濾層,并做好相應(yīng)的施工處理工作。拋石擠淤法的優(yōu)點(diǎn)在于,操作方便、動(dòng)作快捷。在施工時(shí)需盡量保證施工地點(diǎn)能夠滿(mǎn)足材料使用的需要,并結(jié)合正確的順序完成施工,這樣能夠避免因拋石厚度失衡而造成工程質(zhì)量降低,若從成本和料源考慮也可運(yùn)用鋼渣代替片石擠淤。
3粉噴樁加固處理技術(shù)
(1)在粉噴樁施工前期需要做好材料準(zhǔn)備工作,主要是針對(duì)技術(shù)資料而言,需具備工程地質(zhì)報(bào)告,土工試驗(yàn)報(bào)告,室內(nèi)配比試驗(yàn)報(bào)告,粉噴樁設(shè)計(jì)樁位圖等相關(guān)資料。
(2)保證施工場(chǎng)地的整潔、無(wú)異常物質(zhì)。遇到場(chǎng)地低洼時(shí)需做好回填粘性土;遇到施工場(chǎng)難以達(dá)到機(jī)械行使的需要時(shí),需要增加砂土或碎石墊層。
(3)粉噴樁使用到的水泥性能應(yīng)該達(dá)到工程設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn),并且配備相關(guān)的產(chǎn)品合格證,以及施工現(xiàn)場(chǎng)的檢驗(yàn)合格才可使用。禁止運(yùn)用受潮、結(jié)塊變質(zhì)的加固料。
(4)準(zhǔn)備必要的施工準(zhǔn)備,并做好組裝與維護(hù)工作。
(5)粉噴樁的施工工藝制定需要參照配比和施工參數(shù)相互符合的,試樁通常為5根,這樣能夠確找出鉆進(jìn)和攪拌速度,以及噴氣壓力、噴粉量等等。
4井點(diǎn)降水處理技術(shù)
4.1井點(diǎn)降水處理技術(shù)特征
對(duì)于地下水水位較高的區(qū)域,常常會(huì)對(duì)排水給施工帶來(lái)很大的阻礙,這時(shí)就需要積極采取井點(diǎn)降水法,這種方式常常具有很好的性?xún)r(jià)比。遇到降水深度過(guò)大,土質(zhì)質(zhì)量差的情況時(shí),需要對(duì)井點(diǎn)降水法比集水坑法的作用進(jìn)行綜合分析評(píng)比,尤其是在降水,工期、資金等指標(biāo)做好對(duì)比工作。井點(diǎn)降水法的不足之處在于橋涵多,工期短時(shí)需要增加井點(diǎn)設(shè)備,投資金額也增多。
4.2實(shí)例分析
本次研究的某公路工程公路,其第二合同段地質(zhì)為濕陷性黃土,且地下水位較高,地面到達(dá)980~160cm則有地下水。在地質(zhì)面積里設(shè)置了8座小橋涵,而一道3m涵洞因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)早期,地質(zhì)勘查問(wèn)題使得橋涵基礎(chǔ)埋深達(dá)到了地面3m以下,因此難以制定軟基處理措施。在施工過(guò)程中將軟基處理措施劃定為屬于換填軟弱土,且適當(dāng)增加片石砼。參照具體工程的施工環(huán)境與工期長(zhǎng)短,使用了環(huán)形布置的單層輕型井點(diǎn)設(shè)備,單級(jí)離心泵則屬于主要的抽水設(shè)備,結(jié)合基坑地面實(shí)施開(kāi)挖線(xiàn),長(zhǎng)度為1.5m;并設(shè)置了適當(dāng)?shù)募偣?總長(zhǎng)在45m;總管主要是由無(wú)縫鋼管組成,用直徑為10cm;井點(diǎn)管主要由無(wú)縫鋼管構(gòu)成,數(shù)量共24根,長(zhǎng)為6m,直徑為4cm,井點(diǎn)管的間距控制在3m,在地面的埋深度在5m;對(duì)井點(diǎn)管下端的1.5m面積內(nèi),參照梅花形態(tài)布置濾孔,直徑為1.5cm。包裹著銅絲細(xì)濾網(wǎng),細(xì)濾網(wǎng)包裹著塑料紗布粗濾網(wǎng),用鐵絲綁扎粗濾網(wǎng)外部,最后用粗麻環(huán)繞起來(lái);離心泵、射流器、循環(huán)水箱構(gòu)成了一個(gè)抽水機(jī)。
井點(diǎn)降水法施工工藝流程包括了:施工準(zhǔn)備--安裝井點(diǎn)系統(tǒng)--抽水--挖基--基礎(chǔ)施工--井點(diǎn)系統(tǒng)去除環(huán)節(jié)。
施工準(zhǔn)備分地表清理、施工放線(xiàn)、設(shè)備檢查等,而井點(diǎn)設(shè)備是檢點(diǎn)。安裝井點(diǎn)降水設(shè)備需把井點(diǎn)溝槽挖出后設(shè)置總管,并且結(jié)合井點(diǎn)管邊沖孔布置井點(diǎn)管,并灌填干凈粗砂形成一道濾層;利用彎頭把總管、各井點(diǎn)管組合起來(lái)再布置抽水設(shè)備。水電接通時(shí)需進(jìn)行試抽、檢查,以保證設(shè)備使用性能的正常。抽水需順利進(jìn)行,并對(duì)附近的地面變化進(jìn)行觀(guān)察,發(fā)生變化時(shí)需要對(duì)抽水量調(diào)整。通常出水按先大后小,先濁后清情況進(jìn)行。遇到施工附近存在建筑物,可布置回灌井點(diǎn)避免沉降。抽水時(shí)需要試挖基坑一點(diǎn),劃定水位下降情況。在水位低于施工水位時(shí)對(duì)抽水馬力調(diào)整,盡早做好挖基工作?;A(chǔ)施工需盡早完成,并針對(duì)性的回填,接著講井點(diǎn)系統(tǒng)拆掉,對(duì)總管和井點(diǎn)管進(jìn)行清理。結(jié)合實(shí)際的工程施工結(jié)構(gòu)看,筆者總結(jié)出了若工程施工時(shí)期劃定的妥當(dāng),且周?chē)氖┕きh(huán)境,及施工設(shè)備都能夠準(zhǔn)備好,運(yùn)用井點(diǎn)降水法對(duì)構(gòu)造物軟基挖進(jìn)行處理常常會(huì)起到重要的效果,不僅能夠達(dá)到工期和效益雙贏的局面,還能保證基礎(chǔ)施工達(dá)到理想的質(zhì)量效果。
參考文獻(xiàn)
[1]孫家駟.公路小橋涵勘測(cè)設(shè)計(jì)[M].北京:人民交通出版社,2002.
【關(guān)鍵詞】軟土土地 地基橋頭跳車(chē) 影響 控制
中圖分類(lèi)號(hào):TU471.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
一.引言
交通是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行官,國(guó)家也越來(lái)越重視道路的建設(shè)。伴隨著我國(guó)公路建設(shè)的飛速發(fā)展,也有越來(lái)越多的公路投入使用。但是調(diào)查顯示橋頭跳車(chē)的現(xiàn)象已經(jīng)十分的普遍,高速公路尤為突出。特別是軟土地基處顯得格外嚴(yán)重,已經(jīng)嚴(yán)重的影響到道路的行車(chē)舒適度,也存在安全隱患。這不僅僅增加了交通管理部門(mén)的道路維護(hù)成本,由于其頻繁的修理施工,還嚴(yán)重影響到了道路的正常運(yùn)營(yíng)。在我國(guó)南方,軟土地基路很多,所以橋頭跳車(chē)更為嚴(yán)重。車(chē)輛行駛到橋頭時(shí)會(huì)有明顯的顛簸,由于其沖擊力大所以對(duì)橋的損壞十分嚴(yán)重,不僅如此對(duì)車(chē)輛本身的損壞也十分明顯,這就不僅僅直接縮減了公路的使用年限而且損害了公共效益。
二.橋頭跳車(chē)的危害性
橋頭行車(chē)受到很多因素的影響,其行車(chē)機(jī)理比較復(fù)雜。橋頭搭板的長(zhǎng)度不同對(duì)道路及車(chē)輛的影響度會(huì)不同,還有車(chē)輛的類(lèi)型,重量不同也會(huì)有不同的影響,當(dāng)然車(chē)速也是一個(gè)很重要的因素。如果發(fā)生橋頭跳車(chē)現(xiàn)象,車(chē)輛在通過(guò)橋頭時(shí)會(huì)發(fā)生跳動(dòng)以及沖擊.由于其沖擊力又可以形成對(duì)橋梁及道路的附加衙載,對(duì)路面以及橋頭搭板都有很大的損壞作用,與此同時(shí)對(duì)車(chē)輛的損壞也是很大的,嚴(yán)重影響大車(chē)輛的使用壽命。除此之外,橋頭跳車(chē)導(dǎo)致車(chē)輛突然發(fā)生顛簸,會(huì)影響駕駛員的正常駕駛,也會(huì)導(dǎo)致乘客身體及心理的不適,嚴(yán)重的甚至有可能造成交通事故。由此可見(jiàn)橋頭跳車(chē)的危害是十分大的,必須引起有關(guān)部門(mén)的高度重視,駕駛員也必須重視這一問(wèn)題,在行駛至橋頭時(shí)要適當(dāng)減速。
三.橋頭跳車(chē)的原因分析
橋頭跳車(chē)不僅僅是一種安全隱患,而且還無(wú)形之中增加了有關(guān)交通管理部門(mén)的維修費(fèi)用。橋頭跳車(chē)不僅僅降低了行車(chē)的速度,而且還對(duì)橋梁的路面造成了巨大的沖擊荷載力,嚴(yán)重的可以造成橋面搭板的脫落。其形成原因是多方面的,影響因素也是多方面的,包括自然環(huán)境的因素,也包括人為的原因。比如路基下沉,路堤變形、橋臺(tái)的形式、搭板的長(zhǎng)度等等都會(huì)對(duì)其有很大的影響。我們?cè)诖酥饕榻B以下幾種較為重要的影響因素。
1. 橋頭跳車(chē)的一個(gè)重要原因是由于其土質(zhì)不良而產(chǎn)生的路基下沉。通常來(lái)說(shuō)低洼地帶的地下水位都比較高,而橋基往往位于這些低洼溝壑地帶,其土質(zhì)酥軟,橋基填料物質(zhì)量不高,當(dāng)這些填料物在受到較大壓力是極易被壓縮變形,導(dǎo)致路基的下沉。再加之橋頭路基填筑的高度一般都較高,會(huì)承受較大的壓力,在車(chē)輛及橋身的長(zhǎng)久負(fù)荷下,極容易引起橋頭地基的下沉。就從施工的角度而言,由于橋頭一般處于河道或溝壑帶,其施工空間的限制比較大,大型機(jī)械無(wú)法使用,所以在這種條件下橋頭路基的壓制工作質(zhì)量會(huì)大打折扣,一般而言很難使橋頭地基的堅(jiān)實(shí)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求,正是因?yàn)槿绱嗽跇蛄和ㄜ?chē)以后,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的輾壓,以及維護(hù)期的加長(zhǎng),很容易出現(xiàn)橋頭路基下沉,這樣就形成了橋頭跳車(chē)。
2.我們知道任何物體都具有其固有的壓縮徐變性質(zhì),理所當(dāng)然路基填筑物也具有這種性質(zhì)。就是因?yàn)檫@個(gè)原因,即使橋頭路基已經(jīng)得到了很充分輾壓,其堅(jiān)實(shí)度也達(dá)到了應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)。但是在橋梁通車(chē)以后,隨著時(shí)間的不斷推移,橋梁長(zhǎng)時(shí)間的承受巨大的壓力,這種壓力最終也是通過(guò)橋梁傳遞到了橋頭路基,這時(shí)物體的固有壓縮徐變性質(zhì)就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái),路基因?yàn)槭艿介L(zhǎng)時(shí)間的壓縮變形下沉,最后形成橋頭跳車(chē)。這也是形成橋頭跳車(chē)的不可忽視的重要原因。
3.在施工時(shí)橋涵和路堤的結(jié)合部位會(huì)不可避免的存在一定的縫隙,正是因?yàn)槿绱擞晁畷?huì)源源不斷的沿這這個(gè)縫隙向下滲透,下滲的雨水會(huì)對(duì)橋頭路基產(chǎn)生巨大的破壞作用,其主要的破壞作用表現(xiàn)在對(duì)路基填充物產(chǎn)生侵蝕和軟化作用,特別是那些輾壓不夠的部位侵蝕作用更明顯,長(zhǎng)時(shí)間的侵蝕最后導(dǎo)致填方體的變形。再加之外部強(qiáng)大的車(chē)輛荷載沖擊力,就會(huì)極容易造成橋頭路基的下沉,形成橋頭跳車(chē)現(xiàn)象。
4.施工時(shí)其施工程序不對(duì),施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo),是形成橋頭跳車(chē)的最直接的原因,比如橋梁的臺(tái)背填筑速度過(guò)快,缺乏相應(yīng)的輾壓,其臺(tái)背下沉的速度也會(huì)比較快。再如橋頭臺(tái)前護(hù)坡墻砌筑不合格或是時(shí)間不及時(shí),那么就極容易以引起整個(gè)土體滑移的問(wèn)題出現(xiàn),這樣的滑移就會(huì)直接危害橋梁的基礎(chǔ)。一般而言再給臺(tái)背進(jìn)行填土?xí)r,由于在這個(gè)階段一般施工時(shí)間都會(huì)比較緊,再加之施工空間受到嚴(yán)重的限制,自然其施工質(zhì)量很容易出現(xiàn)問(wèn)題,這種問(wèn)題出現(xiàn)后極易引起橋身變形,形成橋頭跳車(chē)。
5.軟土路基十分常見(jiàn),再加之橋頭路基一般位于河道溝壑低洼帶,地下水位高,橋基承受能力有限,極容易出現(xiàn)軟土下沉,最終形成橋頭跳車(chē)。
四.防止橋頭跳車(chē)的有效措施
1.軟土地基處理方法
我們?cè)谑┕さ倪^(guò)程中經(jīng)常會(huì)碰到軟土地基,軟土地基由于其固有的軟弱性,使得其地基不夠堅(jiān)固,如果處理不恰當(dāng)那么地基的局部承載力不足,導(dǎo)致地基的沉降,引起橋頭跳車(chē)現(xiàn)象。再者軟土地基土壤含水量過(guò)高,正是由于局部地段含水量過(guò)大,極易造成地基軟彈,甚至出現(xiàn)翻漿等現(xiàn)象。所以為了防止橋頭地基下沉拉裂而造成橋頭跳車(chē)現(xiàn)象的出現(xiàn),就需要采用有效的措施對(duì)軟地基進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?,使其變得足夠?jiān)固,通過(guò)提高軟地基的固結(jié)度和穩(wěn)定性,來(lái)減少橋頭跳車(chē)。在此我們需要根據(jù)施工地軟土的具體性質(zhì)及施工期限的要求采用不同的軟土地基處理方法,其主要方法有以下幾點(diǎn):
(1)真空預(yù)壓結(jié)合塑料排水板處理軟土地基,這種方法主要適用于淤泥土質(zhì),因?yàn)橛倌嗤临|(zhì)強(qiáng)度極低,淤泥的可壓縮性高,極易導(dǎo)致自己下沉,在這種地段采用真空預(yù)壓結(jié)合塑料排水板處理方法,使排水板低端穿過(guò)淤泥層,梅花形的布置,這樣施工后再通過(guò)沉降觀(guān)測(cè),采取相應(yīng)的措施可以取得良好效果。
(2)堆載預(yù)壓處理軟土地基,這種方法主要適宜我國(guó)東南沿海分布比較廣泛的海相,湖相等深厚軟粘土層,這種土層壓縮性大,強(qiáng)度低,空隙大,滲透性大,采取這種方法可增加土層密實(shí)度,減低壓縮性,這種方法是工程上應(yīng)用比較廣泛的,效果明顯。
(3)水泥攪拌樁處理軟土地基,適用于處理粉土,黃土以及固結(jié)的淤泥這類(lèi)土質(zhì),這種方法主要是在冬季施工,低溫對(duì)處理效果具較大的影響。
(4)預(yù)應(yīng)力管樁處理軟土地基,采用這種方法,通過(guò)在樁頂澆灌妝帽等方法形成樁網(wǎng)結(jié)構(gòu),使上部壓力比較均勻的傳到持力部位,可以有效的提高地基的承載力,控制沉降。
2.減輕橋坡堆土質(zhì)量,控制橋坡沉降。橋的質(zhì)量過(guò)大也是橋基沉降的一個(gè)重要原因,為此我們要盡可能的減輕橋坡的堆土質(zhì)量,以減輕橋的整體質(zhì)量,減少橋自身對(duì)橋基的壓力,其最主要的方法是使用輕質(zhì)土來(lái)堆填橋坡,可以有效減輕橋的質(zhì)量。
3.控制回填土施工質(zhì)量,減輕橋坡沉降,回填土的施工質(zhì)量對(duì)橋有直接的影響,其橋基回填土的施工質(zhì)量直接關(guān)系到橋基的沉降問(wèn)題,我們?cè)谑┕r(shí)必須注意的是要合理的選擇回填土的材料以及配料,選擇合適的壓實(shí)機(jī)械,并且按照科學(xué)的施工方法施工,來(lái)提高壓實(shí)度,保證施工的高質(zhì)量。
五.結(jié)束語(yǔ)
軟土路段施工難度較大,再加之軟土自身的特性以經(jīng)決定了其不穩(wěn)定性的存在,所以在這種路段出現(xiàn)橋頭跳車(chē)的現(xiàn)象較多。我們要解決跳車(chē)這一問(wèn)題,不僅僅要認(rèn)真分析對(duì)待施工地的自然環(huán)境,在理論上做好準(zhǔn)備工作,認(rèn)真對(duì)待,從設(shè)計(jì)著手,考慮周全之后定出完整的設(shè)計(jì)方案。與此同時(shí)施工的監(jiān)理單位以及施工單位要不斷的加強(qiáng)提高高質(zhì)量的意識(shí),嚴(yán)格照?qǐng)D要求來(lái)施工,監(jiān)理要嚴(yán)格履行監(jiān)理工作的程序,努力控制好每道工序,保證每一道工序的質(zhì)量能夠過(guò)關(guān),只有這樣才能從根本上解決橋頭跳車(chē)的問(wèn)題,其各方責(zé)任重大且意義深遠(yuǎn)。
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關(guān)鍵詞:軟弱土基 沉降 機(jī)理 施工控制
中圖分類(lèi)號(hào):TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-3973(2011)006-007-02
20世紀(jì)九十年代以來(lái),我國(guó)公路建設(shè)進(jìn)入跨越式發(fā)展階段,截止到2010年底,我國(guó)公路網(wǎng)通車(chē)總里程達(dá)到398萬(wàn)公里,其中高速公路7.4萬(wàn)公里。但是我國(guó)地域遼闊,有大量的公路穿過(guò)軟土地區(qū)。由于軟土地區(qū)的地質(zhì)條件十分復(fù)雜,給公路建設(shè)及建成運(yùn)營(yíng)帶來(lái)很大的難題。軟土含水量高、孔隙率大、抗剪強(qiáng)度小、承載力低,在自身變形和車(chē)輛荷載的作用下,常常會(huì)引起道路的沉降變形,嚴(yán)重影響了道路的使用質(zhì)量。
長(zhǎng)期以來(lái),在高速公路建設(shè)的實(shí)踐中逐漸形成了比較成熟的軟土地基處理方法和施工技術(shù)。但是,路基的工后沉降過(guò)大這一問(wèn)題并未完全得到解決。工后沉降過(guò)大,地基強(qiáng)度和變形不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,導(dǎo)致路面平整度差和橋頭跳車(chē)現(xiàn)象嚴(yán)重,極大地影響工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此,研究探討公路軟土地基沉降變形機(jī)理及施工控制是非常有必要的,對(duì)保證公路建設(shè)質(zhì)量、正常運(yùn)營(yíng)以及延長(zhǎng)公路的使用壽命具有重要的意義。
1 軟土及軟土地基的工程特性
軟土一般是指天然含水量大、壓縮性高、承載力低的一種從軟塑到流塑狀態(tài)的黏性土系,主要包括淤泥、淤泥質(zhì)土。軟土在工程分類(lèi)中,屬于細(xì)粒土的中、高塑性黏性土,其塑性指數(shù)大、固結(jié)強(qiáng)度低,具有觸變性,流變性顯著。此外,軟土還有滲透性很小,壓縮固結(jié)過(guò)程緩慢,抗剪強(qiáng)度低,工程固結(jié)排水不暢等特點(diǎn)。
軟土地基是一種不良地基,主要由粘粒含量多的松軟土、孔隙大的有機(jī)質(zhì)土、泥炭以及松散砂等土層構(gòu)成。其強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢,承載力低,具有滲透性小、觸變性及流變性大等特點(diǎn)。公路軟土路基的地下水位高,填方和構(gòu)造物穩(wěn)定性差,容易發(fā)生沉降變形。為了解決軟土路基存在不均勻沉降或沉降過(guò)大的工程問(wèn)題,需要對(duì)地基進(jìn)行加固處理。
2 公路軟土地基沉降特性研究
在公路建設(shè)中,沉降變形是由于軟土地基處治不當(dāng)而引起的常見(jiàn)問(wèn)題。當(dāng)?shù)鼗谕獠亢奢d作用下產(chǎn)生過(guò)大的沉降變形時(shí),會(huì)影響道路的使用質(zhì)量和安全。特別是產(chǎn)生過(guò)大的不均勻沉降時(shí),路面會(huì)發(fā)生開(kāi)裂破壞,由于橋面與路堤的差異沉降形成錯(cuò)臺(tái),加上車(chē)速太高,很容易引起橋頭跳車(chē)?;蛞?yàn)槁访鎸?,中心的沉降量大于兩?cè),會(huì)引起路面下涵管彎曲,涵身、通道凹陷等危害。針對(duì)這些問(wèn)題,在公路建設(shè)前有必要對(duì)軟土及公路軟基沉降的特性做一些深入的研究。
2.1 軟基沉降變形機(jī)理及組成
軟土的壓縮性是構(gòu)成路基沉降的主要原因。興建高等級(jí)公路時(shí)通常需要在軟土地基上填筑一定高度的路堤,地基內(nèi)部會(huì)因?yàn)槁返毯奢d作用產(chǎn)生應(yīng)力和固結(jié)變形。軟土路基的總沉降變形量S=Si+Sc+Ss,其中S;為瞬時(shí)沉降,即由于剪切變形引起土的側(cè)向擠出而產(chǎn)生的附加沉降;Sc為地基的排水固結(jié)沉降量,即主固結(jié)沉降;Ss是因土骨架蠕變而產(chǎn)生的次固結(jié)沉降。對(duì)于一般粘性土來(lái)講,主固結(jié)沉降是軟土地基沉降的主要組成部分。
高速公路軟基的沉降量包括施工期間沉降和工后沉降。
施工期沉降是指路基填土產(chǎn)生的荷載通過(guò)基礎(chǔ)傳給地基,在地基內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力和變形,從而引起基礎(chǔ)的下沉,這部分沉降主要為瞬時(shí)沉降和主固結(jié)沉降。
工后沉降:施工完成以后,由于公路軟弱土基深厚固結(jié)速度慢,在路堤自重和路面荷載下作用下延續(xù)施工期間未完成的固結(jié)沉降,這種新沉降是路基在相應(yīng)的車(chē)輛荷載作用下產(chǎn)生的附加沉降。對(duì)于較厚的軟土層,在路基填筑至設(shè)計(jì)高程以后的幾年內(nèi),主固結(jié)引起的沉降變形是主要的。
2.2 公路軟土地基沉降變形特點(diǎn)及變形規(guī)律
沉降變形量的大小與土的壓縮性、地基上荷載的性質(zhì)和大小有關(guān)。由于軟土具有壓縮性高、滲透性小、抗剪強(qiáng)度低等特點(diǎn),軟土路基在荷載作用下引起的路基沉降,一般具有沉降量大,側(cè)向變形大,變形時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。根據(jù)軟土路基沉降變形的機(jī)理和特點(diǎn)以及大量的沉降觀(guān)測(cè)資料,可以總結(jié)出軟土路基在沉降變化過(guò)程中基本上會(huì)經(jīng)歷發(fā)生-發(fā)展-穩(wěn)定-完成四個(gè)階段。
3 公路軟土地基沉降的施工控制
目前,工程上較常用的地基處理方法有排水固結(jié)法、樁體擠密加固法、換填法等。
3.1 排水固結(jié)法
公路軟基處治措施中,排水固結(jié)處理方法具有經(jīng)濟(jì)適用、穩(wěn)妥可行、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。排水固結(jié)法包括排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分。其基本原理是利用地基排水固結(jié)特性,通過(guò)施加預(yù)壓荷載擠密地基,并增設(shè)土層的垂直和水平排水通道,使土體中的孔隙水排出,加速地基的固結(jié)。排水固結(jié)法可同時(shí)解決軟土地基的沉降和穩(wěn)定問(wèn)題。最常見(jiàn)的排水固結(jié)法包括塑料排水固結(jié)法、砂墊層法以及土工織物法。
3.1.1 塑料排水固結(jié)法
塑料排水固結(jié)法主要用于處理深層處理軟土地基,是一種利用塑料排水板作為豎向排水通道,通過(guò)加載預(yù)壓提高地基承載力的一種的先進(jìn)加固軟土地基的方法。塑料排水固結(jié)法主要的施工工藝流程包括:清理整平場(chǎng)地、鋪設(shè)排水砂墊層、在軟基中插設(shè)塑料排水板、加載預(yù)壓、卸載。塑料排水板的施工應(yīng)加以重視,最好采用靜壓法施工,以防止擾動(dòng)軟土引起強(qiáng)度的破壞。
塑料排水板由于具有成本低、性能好、施工效率高、對(duì)土的擾動(dòng)小、可用輕型機(jī)械在軟土上施工等優(yōu)點(diǎn),迅速在國(guó)內(nèi)得到推廣。
3.1.2 砂墊層
砂墊層主要用于淺層處理,工作原理是在軟土地基頂面鋪設(shè)排水砂墊層,利用其良好的透水性,使軟基在填土荷載作用下加速排水固結(jié)。砂墊層適用于軟土層不厚、砂資源豐富且工期不緊的情況下。
3.1.3 土工織物法
土工織物中一般具有強(qiáng)度高、延伸率低、抗腐蝕耐久性好等優(yōu)點(diǎn),在公路軟土地基處理工程中得到了大量應(yīng)用。通過(guò)土工織物在軟土地基中的加筋作用以及良好的抗拉強(qiáng)度、徐變特性,使復(fù)合土體具有較高的抗剪強(qiáng)度和變形模量,另外使其上部施加的荷載能均勻分布在地層中。所以,當(dāng)軟土地基在上覆荷載作用下可能產(chǎn)生剪切破壞時(shí),土工織物能有效阻止破壞面的出現(xiàn),最大限度地防止滑移、塌方、沉陷等現(xiàn)象的發(fā)生。
土工織物法通常用在軟土、沼澤地區(qū)及地下水位較高、地基濕軟的情況。對(duì)于高填方路堤適當(dāng)分層墊隔,排水加固效果更好。
3.2 樁體擠密加固法
樁體擠密加固法主要包括粉體噴射攪拌樁法和碎石樁法。其工作原理是在軟土地基中注入樁體,通過(guò)樁體對(duì)土層的擠密作用,使得樁體和軟土形成復(fù)合地基。復(fù)合地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性較原有軟基有很大的提高。
粉體噴射攪拌樁法就是利用深層噴粉攪拌機(jī)把水泥等粉體與軟土強(qiáng)制拌和均勻,利用粉體固化劑與軟土發(fā)生的一系列反應(yīng),生成一種加固體并與軟土基形成復(fù)合地基,能有效提高地基承載力,減少沉降。粉噴樁加固法適用于施工期限較緊,后期沉降要求很小的橋頭地基以及軟土層較厚地基。由于施工速度快、處理效果好、工后沉降小等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)粉體噴射攪拌樁法在高等級(jí)公路工程的軟基處理中得到了廣泛的應(yīng)用。
碎石樁是指用振動(dòng)、沖擊或水沖等方法在軟弱地基中成孔后,投入足夠的碎石,形成大直徑密實(shí)樁體。碎石樁是一種粗顆粒土樁,作為軟基加固處理方法,主要起到擠密、復(fù)合地基和排水通道的作用。
3.3 換填法
換填法的基本原理是將軟弱土層全部挖除,然后用用砂、碎石、礦渣或其他合適的材料進(jìn)行填筑,以提高地基的承載力。換填法一般適用于處理淺層非飽和軟弱土層、素填土和雜填土。從經(jīng)濟(jì)合理考慮,淺層地基深度通常不超過(guò)3m。換填法常用機(jī)械碾壓、平板振動(dòng)和重錘夯實(shí)進(jìn)行施工。
3.4 施工中的穩(wěn)定措施
由于軟土基多為高路堤,填筑高度比較大,因此其穩(wěn)定性成為重要問(wèn)題。除了采取以上處治方案以外,在施工中還應(yīng)注意控制填土速率以及加強(qiáng)觀(guān)測(cè)工作。根據(jù)軟土路基沉降機(jī)理和特點(diǎn),在設(shè)計(jì)和施工中選擇合理的施工工藝,并確保施工質(zhì)量,保證路基沉降的穩(wěn)定性。
4 結(jié)論
(1)軟土地基是一種不良地基,研究公路軟土地基沉降變形機(jī)理及施工控制,對(duì)保證高速公路建設(shè)質(zhì)量、正常運(yùn)營(yíng)以及延長(zhǎng)公路的使用壽命具有重要的意義。
(2)對(duì)于公路軟基的處理要結(jié)合具體條件選擇合理的處理方案,使施工方案技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理。
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關(guān)鍵詞:公路施工;軟土地基;質(zhì)量控制
一、軟土地基影響因素
軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土。具有天然含水量高、天然空隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、靈敏度高、擾動(dòng)性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點(diǎn)。
1、地基狀況
土質(zhì)條件的影響。黏性土:一般采用的方法是壓實(shí)法。在施工中采取的處理方法對(duì)地基的擾動(dòng)必須盡量小。砂性土:采用擠實(shí)砂樁法或振動(dòng)壓實(shí)法對(duì)可能發(fā)生液化的砂性土進(jìn)行改善,這主要是因?yàn)轲ね烈唤?jīng)擾動(dòng),強(qiáng)度降低很多。
地基構(gòu)成情況。在軟土層較淺的情況下,需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的表層處理。重要的構(gòu)造物基礎(chǔ)常用開(kāi)挖換填法。若軟土層較厚,應(yīng)使用其他方法配合表層處理法,具體分析如下:夾有砂層且厚度較?。?m~6m以下)的軟土層,采用表層處理法、荷載壓重法等,即使是7cm的砂層也是有效排水層,在土質(zhì)調(diào)查中不要遺漏。軟土層厚且無(wú)砂層的情況,因排水距離長(zhǎng),因此固結(jié)沉降需較長(zhǎng)的時(shí)間,同時(shí)強(qiáng)度也將增長(zhǎng)。
2、公路等級(jí)要求的道路性質(zhì)
對(duì)于設(shè)計(jì)要求的公路道路等級(jí)越高,平整度要求也越高,越需要采取強(qiáng)而有力的軟地基沉降處理措施。反之,公路等級(jí)較低時(shí),可先鋪簡(jiǎn)易公路路面,等待地基沉降結(jié)束后,再鋪常規(guī)的公路路面以達(dá)到節(jié)約資金的目的。
公路道路的形狀。路堤的設(shè)計(jì)寬度與高度也是選擇處理方法時(shí)要考慮的重要原因。一般來(lái)說(shuō),采用換填法時(shí),對(duì)于寬而低的路堤容易出現(xiàn)局部破壞的現(xiàn)象;在設(shè)計(jì)高度大而穩(wěn)定性不足的情況下,采用壓重法將受到較大的限制;此外設(shè)計(jì)的路堤越寬越高,則地基產(chǎn)生壓力的底部將越深,而引起深處黏土層沉降也越大。
3、公路施工的周?chē)h(huán)境
公路施工中對(duì)周?chē)h(huán)境的影響,如處理地基時(shí)的振動(dòng)、噪聲及地下水的變化和多余的泥水散落等,因此在選擇軟地基施工方法時(shí)必須詳細(xì)的加以考慮。
對(duì)于路堤高度較高而地基特別軟弱的情況:在施工過(guò)程中,周?chē)鼗赡軙?huì)經(jīng)常發(fā)生大的隆起或沉降。因此,假如在路堤坡腳附近有民房和重要建筑物時(shí),應(yīng)充分考慮多方因素以減小總沉降量,同時(shí)控制剪切變形。如果工程中不能采用這類(lèi)方法實(shí)現(xiàn)目的,應(yīng)考慮事先對(duì)可能受影響的建筑物或者民房加以保護(hù),否則應(yīng)考慮以高架橋梁代替路堤的方法。
二、公路工程軟土路基施工技術(shù)應(yīng)用
1、碎石樁的壓密注漿技術(shù)
壓密注漿技術(shù)需要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的情況,如地質(zhì)地貌、天氣等,要對(duì)相關(guān)因素進(jìn)行收集分析計(jì)算,最終設(shè)計(jì)出最適合的方案。壓密注漿碎石樁技術(shù)使用的材料主要是碎石和水泥。具體做法是對(duì)已經(jīng)加固好的樁位投放碎石,然后使往樁里注入水泥,等到水泥凝結(jié)度達(dá)到初級(jí)的時(shí)候,再通過(guò)之前留下的管道向樁里注入水泥,這樣可以使碎石間的縫隙得到充分的銜接,使樁體四周的土質(zhì)變得更加的密實(shí),采用壓密注漿技術(shù)還需要用到其他輔助技術(shù)來(lái),利用鉆孔技術(shù)對(duì)地基進(jìn)行鉆孔,然后將碎石等材料投入鉆孔中,再進(jìn)行注漿,將水泥封在孔中,與周?chē)耐恋匦纬蓮?fù)合地基。壓密注漿技術(shù),加快了工作的效率,節(jié)省了人力物力,壓密注漿技術(shù)與碎石樁相結(jié)合的方法,因受外界因素的影響較小,所以適合于各種地形環(huán)境;這種施工技術(shù),所需要的設(shè)備簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)單,成本低,提升了路基的承載力。
2、置換法改善軟土路基
在道路施工過(guò)程中,表面處理技術(shù)只能改善軟土路基表面土體的工程力學(xué)性質(zhì),而整個(gè)路基的耐久性卻難以保證,對(duì)道路的正常使用與養(yǎng)護(hù)造成了嚴(yán)重影響。用于處理軟土路基的置換技術(shù)主要就是通過(guò)將高強(qiáng)度土體替代軟土來(lái)增加軟土路基的承載力和穩(wěn)定性。利用爆炸技術(shù)和人工置換土體等強(qiáng)制置換土體是軟土路基主要的置換技術(shù),軟土路基置換技術(shù)可徹底改變路基的土質(zhì)。在實(shí)際施工過(guò)程中的置換土體常常為粗粒土,在人工置換后還往往會(huì)將土體夯實(shí)。
3、軟土路基施工的凍結(jié)技術(shù)
凍結(jié)法在公路軟土路基施工中也是比較常見(jiàn)的,所需要的設(shè)備和材料包括制冷機(jī)、液化氮或者二氧化碳,凍結(jié)法首先要將液態(tài)的 C02進(jìn)行膨脹,運(yùn)用制冷裝置使軟土路基定型、冷凍,這樣可以有效的增加軟土的強(qiáng)度,凍結(jié)法液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)可以使得液體在低溫的狀態(tài)下流動(dòng),從而加固土層的硬度。
4、加載技術(shù)改善軟土路基
加載技術(shù)處理軟土路基主要是采用人工壓實(shí)的方法來(lái)改善軟土路基的工程力學(xué)性質(zhì)。在實(shí)際工程中,應(yīng)采用重型壓路機(jī)對(duì)軟土路基進(jìn)行反復(fù)的人工壓實(shí)工作,排出軟土路基中的水分降低水含水量,減小軟土路基中的孔隙,減小軟土路基的變形。在對(duì)軟土路基進(jìn)行反復(fù)壓實(shí)的過(guò)程中應(yīng)該對(duì)其壓實(shí)工作的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)與監(jiān)督,以保證軟土路基的壓實(shí)效果。通過(guò)對(duì)軟土路基的反復(fù)壓實(shí)可將軟土路基壓制成符合道路工程施工要求的路基土壤。加載技術(shù)處理軟土路基簡(jiǎn)單有效,降低施工成本,達(dá)到道路路基施工要求,已被廣泛的運(yùn)用于我國(guó)的道路工程軟土路基施工處理中。
三、軟土路基施工質(zhì)量控制措施
1、對(duì)施工技術(shù)的有效管理措施。完善施工管理是軟土施工工程的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。良好有序的管理制度,能夠促進(jìn)工程順利完成。在軟土施工中采取的措施需要我們結(jié)合實(shí)際進(jìn)行探索。首先,嚴(yán)格劃分工作以及責(zé)任分配,由于軟土施工技術(shù)自身具有的特點(diǎn),不同的部門(mén)應(yīng)該分管不同的技術(shù)步驟,并且出現(xiàn)技術(shù)困難時(shí),相應(yīng)部門(mén)及時(shí)有效的予以處理。
2、對(duì)施工材料的管理措施。施工材料的好壞決定了工程的質(zhì)量,在軟土路基的管理中同樣也需要保證施工材料的質(zhì)量。軟土路基在現(xiàn)在的公路建設(shè)中有著舉足輕重的地位,在施工管理中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。首先,在施工前,要嚴(yán)格保證施工材料的質(zhì)量,嚴(yán)格選擇符合資格的供應(yīng)商,堅(jiān)決杜絕等腐敗問(wèn)題的出現(xiàn);其次,在施工過(guò)程中,要隨時(shí)監(jiān)督材料的使用以及進(jìn)貨的過(guò)程,對(duì)材料進(jìn)行抽樣檢查,防止不合格的材料被用在公路建設(shè)中,這將會(huì)威脅到人們生命財(cái)產(chǎn)的安全。在此,在工程驗(yàn)收階段,需要對(duì)材料進(jìn)行再次復(fù)核。做好每個(gè)環(huán)節(jié)的材料管理工作,使軟土路基達(dá)到我們的預(yù)期效果。
四、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,公路作為交通的主要方式,不僅關(guān)系到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,也和人的生活工作息息相關(guān),在施工過(guò)程中安全問(wèn)題是重中之重,為了避免在竣工后投入使用時(shí)造成不可估量的后果,在設(shè)計(jì)時(shí)就要注意各種問(wèn)題,軟基處理技術(shù)的應(yīng)用可以使工程進(jìn)展變得順利,也可以從很大程度上減輕工程量。
參考文獻(xiàn)
[1] 尹志鋼YIN Zhi-gang 公路施工中軟土地基處理技術(shù)分析及其應(yīng)用[期刊論文] 《山西建筑》 -2010年5期.
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關(guān)鍵詞:高速公路,軟基處理,卸載控制,固結(jié)度
中圖分類(lèi)號(hào):U412.36+6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1 引言
地基規(guī)范提出的卸載標(biāo)準(zhǔn)是:對(duì)以沉降控制的地基,經(jīng)預(yù)壓消除的變形量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求且受壓土層的平均固結(jié)度達(dá)到80%以上時(shí),可以卸載。朱向榮對(duì)超載卸除后地基的殘余變形進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,超載卸除后土層的殘余應(yīng)變與卸載時(shí)土層的平均固結(jié)度及超載比大小有關(guān),當(dāng)固結(jié)度相同時(shí),土層的殘余應(yīng)變隨卸載量的增大而減小,當(dāng)卸載量一定時(shí),土層的殘余應(yīng)變隨平均固結(jié)度的提高而減小。
為了同時(shí)考慮卸除超載時(shí)地基達(dá)到的平均固結(jié)度和超載比對(duì)地基殘余變形的影響,較合理的是以有效應(yīng)力面積R作為超載預(yù)壓設(shè)計(jì)和卸載控制的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)一維壓縮情況,有效應(yīng)力面積比R的簡(jiǎn)化公式為:
(1)
式中:Pf為永久荷載;為超載;為卸載前壓縮土層的平均固結(jié)度。
在工程實(shí)際操作中,卸載標(biāo)準(zhǔn)的確定一般均以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)為準(zhǔn)。在路堤工程中,確定卸載時(shí)間的監(jiān)測(cè)方法有平均速率法和工后沉降值法平均速率法指的是當(dāng)荷載施加完成以后,路基中心的月沉降速率或連續(xù)兩個(gè)月沉降觀(guān)測(cè)值小于某一個(gè)限值時(shí)(京津塘公路為8mm/月,滬寧公路為5mm/月),即可卸載。工后沉降值法是通過(guò)沉降觀(guān)測(cè)資料預(yù)測(cè)最終沉降量,推算出的最終沉降量減去卸載時(shí)的實(shí)測(cè)沉降量應(yīng)小于容許工后沉降。
工程實(shí)踐已經(jīng)表明:采用工后沉降允許法和沉降速率法判定是否可以卸除超載均是可行的,在工程中可以互為補(bǔ)充,互為驗(yàn)證。
2 現(xiàn)場(chǎng)超載預(yù)壓卸載控制
根據(jù)《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ017-96)規(guī)定,在路面設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)(通常為15年),允許工后沉降為:一般路基段不得高于30cm、橋頭過(guò)渡段(約30 m長(zhǎng)度范圍)應(yīng)小于10cm;沉降速率法卸載標(biāo)準(zhǔn)采用連續(xù)兩個(gè)月沉降速率小于5mm/月。本路段采用工后沉降允許法和沉降速率法雙層判定是否可以卸除超載預(yù)壓土,為了保證路基的穩(wěn)定性,更好的防止高速公路在今后使用過(guò)程中跳車(chē)現(xiàn)象的出現(xiàn),允許工后沉降在一般路基和橋頭過(guò)渡段一律采用小于10cm;沉降速率法采用連續(xù)兩個(gè)月沉降速率小于5mm/月。
湖北某高速公路路基采用超載預(yù)壓處理軟土路基,淤泥厚度4.1~5.2m,塑料排水板間距1.2m,處理深度10m,塑料排水板打穿淤泥層,填土高度7m,其中包括預(yù)壓土2m,土工格柵兩層,實(shí)際路堤填筑期9個(gè)月,設(shè)計(jì)要求預(yù)壓期6個(gè)月。
經(jīng)實(shí)測(cè)資料推算得到地基最終沉降后,那么在超載作用下地基應(yīng)該發(fā)生的沉降量至少是:St≥最終沉降量-容許工后沉降,對(duì)于該斷面St≥最終沉降量-容許工后沉降(228.60 mm),按雙曲線(xiàn)配合法計(jì)算可得預(yù)壓時(shí)間t為31天,即可得到超載預(yù)壓土的卸載時(shí)間。
根據(jù)本路段的卸載控制標(biāo)準(zhǔn),雖然至2月9日工后沉降以滿(mǎn)足卸載要求,但從表1可看出,二月月沉降量達(dá)18.2mm,路基沉降仍未穩(wěn)定,如果在這個(gè)時(shí)候卸載,有可能由于路基縱向沉降不均勻而導(dǎo)致路面開(kāi)裂,截止至最后監(jiān)測(cè)日,本斷面已連續(xù)兩個(gè)月月沉降量在5mm以?xún)?nèi),已滿(mǎn)足卸載要求,可以卸載。預(yù)壓期為163天,設(shè)計(jì)要求預(yù)壓期6個(gè)月,基本一致。
表1 斷面預(yù)壓期月沉降信息表
3 固結(jié)度分析
固結(jié)度是評(píng)價(jià)地基處理效果和預(yù)估工后沉降的主要依據(jù),圖2為由實(shí)測(cè)孔壓計(jì)算的斷面單層填土固結(jié)度和總固結(jié)度與時(shí)間、填土的關(guān)系圖。從圖中可以看出,固結(jié)度總的變化規(guī)律:隨著填土的增加,固結(jié)度也隨之增大,加載期固結(jié)度增長(zhǎng)速度明顯比停載期快;在加下一級(jí)荷載時(shí),其固結(jié)度基本上都在70%以上,說(shuō)明土體固結(jié)較快,從總固結(jié)度變化曲線(xiàn)可以看出,在施工前期,土體固結(jié)度增長(zhǎng)較快,說(shuō)明前期固結(jié)沉降量較大。
對(duì)比理論計(jì)算和實(shí)測(cè)固結(jié)度發(fā)現(xiàn),理論計(jì)算固結(jié)度盡管在加載期或預(yù)壓前期比實(shí)測(cè)固結(jié)度小,但在預(yù)壓后期(預(yù)壓3個(gè)月以后),理論計(jì)算固結(jié)度都比實(shí)測(cè)固結(jié)度大,說(shuō)明土體經(jīng)預(yù)壓后,其固結(jié)系數(shù)隨時(shí)間和固結(jié)度的增加而不斷減小,對(duì)比地基處理前后土工實(shí)驗(yàn),其實(shí)測(cè)結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。這是因?yàn)樵诩虞d前期,土體孔隙比較大,孔壓消散快,土體有效應(yīng)力增加較快,因此其固結(jié)較快即固結(jié)系數(shù)較大。隨著土體逐漸被壓縮,其孔隙比越來(lái)越小,孔壓消散速率越來(lái)越慢,土體有效應(yīng)力增長(zhǎng)變慢,因此其固結(jié)也越來(lái)越慢即固結(jié)系數(shù)變小。
圖2 斷面固結(jié)度時(shí)程圖
4 結(jié)論
從工后沉降及固結(jié)度兩方面對(duì)超載預(yù)壓加固軟土路基進(jìn)行了效果評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,本標(biāo)段預(yù)壓六個(gè)月后,固結(jié)度均達(dá)到90%以上、沉降速率和工后沉降均滿(mǎn)足卸載要求,可以卸載。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵字:軟土;地基處理;技術(shù)方法
Abstract: the soft soil foundation treatment is a large project construction need to solve problems and deal with one of our country in recent years, with increasing the scale of investment in infrastructure and urbanization process speed limits, all kinds of buildings and infrastructure construction process, will meet of the soft soil foundation processing technology, at present, soft soil foundation treatment of new methods, new techniques, new technology many, but to the applied range of this method and the objects have no very clear requirements and definition, once the choice of technology produces deviation, the result will directly affect the safety of the building will be infrastructure for steady running, therefore, the soft soil foundation treatment technology analysis is very necessary.
Key words: soft soil; Foundation treatment; Technology and methods
中圖分類(lèi)號(hào):TU447文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1 引言
軟土地基處理是大型工程建設(shè)中需要解決和處理的難題之一,隨著我國(guó)近年基礎(chǔ)設(shè)施投資規(guī)模的加大和城市化進(jìn)程的提速,各種建筑和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中,都會(huì)遇到軟土地基的處理技術(shù),目前,軟土地基處理的新方法、新工藝、新技術(shù)很多,但對(duì)方法的適用范圍和對(duì)象沒(méi)有很明確的要求和定義,一旦技術(shù)的選擇產(chǎn)生偏差,其結(jié)果會(huì)直接影響建筑物會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施的安全穩(wěn)定和持續(xù)運(yùn)行,因此,對(duì)軟土地基處理技術(shù)進(jìn)行總結(jié)分析是很有必要的。
2 軟土的定義和基本特點(diǎn)
軟土泛指淤泥及淤泥質(zhì)土,是第四紀(jì)后期于沿海地區(qū)的濱海相、瀉湖相、三角洲相和溺谷相,內(nèi)陸平原或山區(qū)的湖相和沖擊洪積沼澤相等靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積,并經(jīng)生物化學(xué)作用形成的飽和軟粘性土,其主要組成成分是粘粒和粉粒等細(xì)小顆粒。軟土含水量一般在50%~70%之間,飽和度≥95%,天然空隙在1~2之間,具有很到的含水量和空隙性;在滲透性方面,軟土的滲透系數(shù)在i×10-4~i×10-8cm/s之間,滲透系數(shù)較小,且水平方向較垂直方向更甚,因此,在地基處理時(shí)需要很長(zhǎng)的固結(jié)時(shí)間,隨著荷載的加大,常伴隨著較大的孔隙水壓力;在壓縮性方面,軟土的壓縮系數(shù)在0.7~1.5MPa-1之間,伴隨著荷載的增加,會(huì)經(jīng)歷很長(zhǎng)時(shí)間的不均勻且較大的變形;在抗剪強(qiáng)度方面;軟土的抗剪強(qiáng)度小且與加荷速度及排水固結(jié)條件密切相關(guān),不排水三軸快剪所得抗剪強(qiáng)度值很小,且與其側(cè)壓力大小無(wú)關(guān)。排水條件下的抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度的增加而增大;同時(shí),軟土還具有較顯著的觸變性和蠕變形。
3軟土地基的處理方法研究
3.1軟土地基目的
在軟土區(qū)域進(jìn)行施工和建設(shè),工程的質(zhì)量和穩(wěn)定性會(huì)受到一定的考驗(yàn)。軟土地基在沒(méi)有很好的措施和技術(shù)處理的情況下,會(huì)造成地基的抗剪強(qiáng)度不足以支承上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載,使得地基出現(xiàn)局部或整體剪切破壞,同時(shí),地基在上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載作用下,會(huì)造成不確定和不均勻的沉降變形,影響地基上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和正常使用,當(dāng)沉降超出允許范圍時(shí),會(huì)造成上部結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂和整體破壞,造成重大損失,形成安全隱患,因此軟土地基處理目的是利用換填、夯實(shí)、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和熱學(xué)等方法對(duì)地基土進(jìn)行加固,用以改良地基土的工程特性,提高地基的抗剪強(qiáng)度,降低地基的壓縮性,改善地基的透水特和動(dòng)力特性,改善特殊土的不良地質(zhì)特性,使得地基能夠穩(wěn)定,變形能夠控制在合理的范圍內(nèi),保證軟土地基上部建筑結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。
3.2 軟土地基處理方案研究
目前,工程施工中軟土地基處理的方法很多,常用的方法有反壓法、換土墊層法、振密擠密法、強(qiáng)夯擠淤法、粉體攪拌法、土工合成材料加筋加固法、振動(dòng)水沖法、預(yù)壓砂井法、拋石擠淤法、堤身自重?cái)D淤法等
(一)反壓法。該方法較為傳統(tǒng),也較為常用。主要用于對(duì)變形要求不高的堤防等水利工程和道路工程中,主要是通過(guò)在結(jié)構(gòu)的一側(cè)或兩側(cè)修筑反壓平臺(tái),以防止地基基土被上部結(jié)構(gòu)自重壓力擠出,保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定?;驹硎且苑磯和馏w重量改變地基的應(yīng)力狀態(tài)和變形條件,它可以壓制地基因加荷的不均勻而出現(xiàn)的塑性擠出和地面隆起的趨勢(shì),還能使軟土地基得到部分固結(jié),從而提高了反壓平臺(tái)下面地基的強(qiáng)度,特別是對(duì)排水條件比較好的薄層軟土,效果尤為顯著。
(二)換土墊層法。其基本原理是挖除淺層軟弱土或不良土,分層碾壓或夯實(shí)土,按回填的材料可分為砂(或砂石)墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等。干渣分為分級(jí)干渣、混合干渣和原狀干渣;粉煤灰分為濕排灰和調(diào)濕灰。換土墊層法可提高持力層的承載力,減少沉降量;常用機(jī)械碾壓、平板振動(dòng)和重錘夯實(shí)進(jìn)行施工。該法常用于基坑面積寬大和開(kāi)挖土方量較大的回填土方工程,一般適用于處理淺層軟弱土層(淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、浜填土以及已完成自重固結(jié)的沖填土等)與低洼區(qū)域的填筑。一般處理深度為2m~3m。適用于處理淺層非飽和軟弱土層、素填土和雜填土等。
(三)粉體攪拌法。該方法主要是采用特制的設(shè)備和機(jī)具,將加固劑粉體材料(水泥或石灰)通過(guò)壓縮空氣的傳送,與地基土強(qiáng)行拌和,使之產(chǎn)生充分的物理、化學(xué)反應(yīng)后,形成一定強(qiáng)度的粉噴樁。這是一種改善土質(zhì),提高地基強(qiáng)度的軟土地基加固方法,可以廣泛地適用于淤泥質(zhì)土,雜填土,軟粘土等地基加固。該方法的主要特點(diǎn)是原理科學(xué)、費(fèi)用低廉、加固成本低。施工不需要水源,不需要排污,場(chǎng)地干凈;樁體強(qiáng)度高,與深層攪拌法相比較,在條件相同的情況下,粉噴樁施工效果較好,因?yàn)樯顚訑嚢璺ㄊ菨穹ㄊ┕ぃ蹏姌妒歉煞ㄊ┕?,是從地基土中吸取一定的水量,從而提高了地基的加固效?無(wú)側(cè)向擠土問(wèn)題。
(四)自重?cái)D淤法。該方法就是把一定量和粒徑的塊石拋在需要進(jìn)行處理的淤泥或淤泥質(zhì)土地基中,將原基礎(chǔ)處的淤泥或淤泥質(zhì)土擠走,從而達(dá)到加固地基的目的。通常將不易風(fēng)化的石料(尺寸一般不宜小于30cm)拋填于被處理堤基中,拋填方向根據(jù)軟土下臥地層橫坡而定。最后在上面鋪設(shè)反濾層。這種方法施工技術(shù)簡(jiǎn)單、投資較省,常用于處理流塑態(tài)的淤泥或淤泥質(zhì)土地基。
(五)旋噴法。該方法主要是利用旋噴機(jī)具造成旋噴樁以提高地基的承載能力,也可以作聯(lián)鎖樁施工或定向噴射成連續(xù)墻用于地基防滲。旋噴樁是將帶有特殊噴嘴的注漿管置于土層預(yù)定深度后提升,噴嘴同時(shí)以一定速度旋轉(zhuǎn),高壓噴射水泥固化漿液與土體混合并凝固硬化而成樁。所成樁與被加固土體相比,強(qiáng)度大、壓縮性小。適用于沖填土、軟黏土和粉細(xì)砂地基的加固。對(duì)有機(jī)質(zhì)成分較高的地基土加固效果較差,宜慎重對(duì)待。而對(duì)于塘泥土、泥炭土等有機(jī)成分極高的土層應(yīng)禁用。
(六)強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法是將80KN的夯錘起吊到6~30m的高度,讓錘自由落下,對(duì)土進(jìn)行夯實(shí)。經(jīng)夯實(shí)后的土體孔隙壓縮,同時(shí),夯點(diǎn)周?chē)a(chǎn)生的裂隙為孔隙水的出逸提供了方便的通道,有利于土的固結(jié),從而提高了土的承載能力,而且夯后地基由建筑物荷載所引起的壓縮變形也將大為減小。
(七)預(yù)壓砂井法。預(yù)壓法是在排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)的相互配合作用下,使地基土中的孔隙水排出,有效應(yīng)力增加達(dá)到硬化固結(jié)的目的。其基本做法如下:先將加固范圍內(nèi)的植被和表土清除,上鋪砂墊層;然后垂直下插塑料排水板,砂墊層中橫向布置排水管,用以改善加固地基的排水條件;再在砂墊層上鋪設(shè)密封膜,用真空泵將密封膜以?xún)?nèi)的地基氣壓抽至80KPa以上。該方法加固時(shí)間長(zhǎng),抽真空處理范圍有限,適用于工期要求較寬的淤泥或淤泥質(zhì)土地基處理。流變特性很強(qiáng)的軟粘土、泥炭土不宜采用此法。
4 結(jié)論
軟土地基的處理是工程勘察設(shè)計(jì)和施工前期需要解決的重要問(wèn)題。軟土地基處理的效果直接關(guān)系到施工的難度、成本的投入以及后期工程的運(yùn)行安全、維護(hù)費(fèi)用等。因此,根據(jù)工程地質(zhì)勘察隊(duì)軟土構(gòu)成的評(píng)定和分析,選擇合適的軟土地基處理方法顯得尤為重要。本文在分析軟土的構(gòu)成以及軟土地基處理目的的基礎(chǔ)上,對(duì)軟土地基的處理方法進(jìn)行了總結(jié)分析,其結(jié)果對(duì)軟土地基的處理具有重要的指導(dǎo)意義。
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【關(guān)鍵詞】軟土地基;路基穩(wěn)定性;驗(yàn)算
Checking of the stability of the soft soil subgrade
Mo yan-ying
(Qinghai traffic Vocational and Technical College in Xining 810001)
【Abstract】Highway subgrade should have sufficient capacity to maintain the stability of the foundation , because it has the greater loads laid on the natural foundation . The soft clay ground of their own poor nature of the works may occur due to slide or larger depression after filling , resulting in the destruction of the road embankment and pavement , while it has to take appropriate measures to meet the general requirements of the stability. Checking the stability of soft clay ground in highway design is a key element, in this paper elaborated on several ways about checking the stability of the soft soil subgrade:stress method, the effective consolidation stress method, effective stress method etc.
【Keywords】Soft clay ground; Atability of subgrade; Checking
1.引言
軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土。在這種細(xì)粒土軟弱地基上修筑路基,往往會(huì)發(fā)生路基失穩(wěn)或過(guò)量沉陷,導(dǎo)致公路破壞或不能正常使用的情況,大大降低公路的使用效果。我國(guó)公路行業(yè)規(guī)范對(duì)軟土地基未作定義。日本高等級(jí)公路設(shè)計(jì)規(guī)范將其定義為:主要由粘土和粉土等細(xì)微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機(jī)質(zhì)土、泥炭以及松散砂等土層構(gòu)成。地下水位高,其上的填方及構(gòu)造物穩(wěn)定性差且發(fā)生沉降的地基。
2.臨界高度的計(jì)算
軟土地基的臨界高度Hc,是指天然地基狀態(tài)下,不采取任何加固措施,所容許的路基最大填土高度。
2.1 均質(zhì)薄層軟土地基
此時(shí)圓弧滑動(dòng)面與軟土層底面相切,則
式中: ——容許填土的臨界高度,m;
c——軟土的快剪粘結(jié)力,kPa;
——填土的容重,kN/m3;
——穩(wěn)定因數(shù),其值與路堤坡腳 及深度因素 值有關(guān)。可查圖2-1而定。查圖時(shí)路堤高度為待
定值,需用試算法假定 ,計(jì)算 ( 為
軟土層厚度),據(jù)以查圖。
2.2 均質(zhì)厚層軟土地基
由于 值很大, 值向無(wú)窮大數(shù)值接近,取 ,故
鑒于填土的容重,一般為17.5~19.5 kN/m3,所以工程中可近似取 。
對(duì)于非均質(zhì)軟土地基的填土臨界高度,涉及因素較多,實(shí)際計(jì)算時(shí)可根據(jù)穩(wěn)定性分析結(jié)果而定。
圖2-2 軟土地基穩(wěn)定性計(jì)算模式
3.路基穩(wěn)定性的計(jì)算方法
軟土地基的路堤滑動(dòng)成圓弧滑動(dòng)面,穩(wěn)定性驗(yàn)算方法采用圓弧條分法,根據(jù)計(jì)算過(guò)程中參數(shù)選擇不同,可分為總應(yīng)力法、有效固結(jié)應(yīng)力法、有效應(yīng)力法等。
3.1 總應(yīng)力法
當(dāng)采用總應(yīng)力法時(shí),地基的抗剪強(qiáng)度采用總強(qiáng)度 ,或采用直剪快剪指標(biāo)的 、 值,而路堤填料的抗剪強(qiáng)度則用直剪快剪指標(biāo),如圖2-2,此時(shí)安全系數(shù)的表達(dá)式為:
式中: ——各土條在滑弧切線(xiàn)方向的下滑力總和;
——地基土內(nèi)(AB?。┛辜袅?,
——地基土內(nèi)(BC?。┛辜袅?,
——滑裂體某一土條的(下標(biāo)可為 或 )總重力, ,kN;
——土條底部滑裂面對(duì)水平面的夾角;
——土條底部滑弧長(zhǎng),m;
——滑裂面半徑,m;
——當(dāng)?shù)?土條的滑裂面處于地基土層內(nèi)時(shí),該土條滑裂面所處地基土層的天然十字板抗剪強(qiáng)度;
、 ——當(dāng)?shù)?土條的滑裂面處于地基內(nèi)(AB弧)時(shí),分別為該土條所在土層的快剪(直剪)粘聚力 (kPa)及快剪內(nèi)摩擦角 ;
、 ——當(dāng)?shù)?土條的滑裂面處于地基內(nèi)(BC弧)時(shí),分別為該土條滑裂面所處路堤填料的粘聚力 (kPa)及快剪內(nèi)摩擦角 ;
——當(dāng)?shù)?土條的滑裂面在路堤填料內(nèi)時(shí),若該土條滑裂面與設(shè)置的土工織物相交,則P為該層土工織物每延米寬(順路線(xiàn)方向)的設(shè)計(jì)拉力;
——某些外力(如水平向地震力產(chǎn)生的對(duì)滑裂面圓心的滑動(dòng)力矩)。
總應(yīng)力法中的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)可由十字板原位測(cè)定,也可從靜力初探的 換算取得。在不少地區(qū)有經(jīng)驗(yàn)公式可供參考??倯?yīng)力法計(jì)算的 值主要是為快速施工瞬時(shí)加載情況下提供的安全系數(shù),而從未考慮在路堤荷載作用下,土層固結(jié)所導(dǎo)致的土層總強(qiáng)度的增長(zhǎng)。
3.2 有效固結(jié)應(yīng)力法
有效固結(jié)應(yīng)力法可以求固結(jié)過(guò)程中任意時(shí)刻已知固結(jié)度的安全系數(shù),但它本身不計(jì)算固結(jié)度,只是把固結(jié)度作為已知條件。在路堤荷載作用下,達(dá)到某一固結(jié)度時(shí),滑裂面上某一土條底面所出土層的軟土抗剪強(qiáng)度有兩部分組成,其一為未加荷前的土層天然強(qiáng)度 ,其二為路堤填筑后,固結(jié)過(guò)程所增加的強(qiáng)度 。此時(shí)安全系數(shù) 的計(jì)算如下式:
式中: —— 或 ;
——地基的固結(jié)度;
、 ——當(dāng)?shù)?土條的滑裂面處于地基內(nèi)(AB?。r(shí),分別為該土條所在土層的快剪(直剪)粘聚力 (kPa)及快剪內(nèi)摩擦角;
、 ——當(dāng)?shù)?土條的滑裂面處于地基內(nèi)(AB?。r(shí),分別為該土條所在土層的固結(jié)快剪(直剪)的內(nèi)摩擦角及滑裂面所處位置的固結(jié)度;其他符號(hào)意義同前。
在上述計(jì)算公式中, 是一個(gè)土基在路堤自重作用下,固結(jié)過(guò)程中土基強(qiáng)度雖路堤附加有效固結(jié)應(yīng)力增長(zhǎng)的增長(zhǎng)率,因而可以采用固結(jié)快剪(直剪)指標(biāo)。此時(shí)的安全系數(shù)是考慮了固結(jié)作用,但是屬于瞬時(shí)破壞的情況;也可以有效抗剪指標(biāo) ,但此時(shí)的安全系數(shù)表示考慮固結(jié),且破壞是緩慢發(fā)生的(滑裂時(shí)有剪切引起的孔隙水壓力能消散)。用有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)比固結(jié)快剪指標(biāo)所算得的安全系數(shù)應(yīng)大一些。
值得注意的事,當(dāng)固結(jié)度較小時(shí),用有效固結(jié)應(yīng)力法計(jì)算的安全系數(shù)不一定比用快剪指標(biāo)的總應(yīng)力法計(jì)算的安全系數(shù)大。
3.3 有效應(yīng)力法(準(zhǔn)畢肖普法)
畢肖普假定條件切向分力為零(即土條間合力方向?yàn)樗剑?,我?guó)學(xué)者對(duì)畢肖普法求安全系數(shù) 的公式進(jìn)行了改進(jìn)后,提出的準(zhǔn)畢肖普法,其公式為:
式中: ——地基的固結(jié)度;
——第 土條浸入地下水位以下的浸水深度,m;
——水的容重;
、 ——分別為土條內(nèi)路堤部分的高度和容重。
準(zhǔn)畢肖普法的優(yōu)點(diǎn):不需要事先知道孔隙水壓力 ,符合有效應(yīng)力原理,同時(shí)也考慮了地下水位對(duì) 的影響,但必須對(duì)每層土做三軸試驗(yàn),在公路工程中要獲得有效指標(biāo) 和 需做大量的試驗(yàn)。此時(shí)可用固結(jié)快剪指標(biāo)代入準(zhǔn)畢肖普法中進(jìn)行計(jì)算,一般固結(jié)快剪指標(biāo)稍低于有效剪切指標(biāo),據(jù)它來(lái)設(shè)計(jì)是偏于安全的。
結(jié)語(yǔ):
對(duì)于薄層軟土,原則上應(yīng)清除換土;軟土層較厚時(shí),如果填土高度 超過(guò)軟土所容許的填筑臨界高度 ,換土量較大,應(yīng)采取加固措施。軟土地基的加固方法很多,對(duì)于路基而言,由于填筑面積較大,要根據(jù)需要和可能,選擇技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件許可的最佳方案,擇優(yōu)而定。比較簡(jiǎn)易的加固方法是鋪筑砂石墊層、修建反壓護(hù)道、采用柴排等;必要時(shí)也可以考慮設(shè)置砂、石灰樁、水泥攪拌樁等加固措施。
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