浅谈施工中软土地基的处理方法
中图分类号:tu4 文献标识码:a 文章编号:
软土地基的概念
软土地基主要是指天然含水量较高、压缩性大、抗剪强度低的细粒土,或由空隙率大的有机质泥炭松砂组成的土层。
软土属了一种特殊性土,它是在静水环境沉积的、高含水量、大孔隙比、高压缩性和低强度的细粒土。
但是,在实际工程中,无论是勘察阶段、设计阶段还是施工阶段,由于对软土或是软弱土基本概念的认识不同,导致软土的鉴别标准混乱。
所以,有必要统一认识,统一概念。
软土地基的处理方法
1改变路堤本身的结构形式
(1)反压护道:主要用于当路堤在施工中达不到要求的滑动破坏安全系数时,进行反压路堤两侧设汁,以期达到路堤稳定的目的。
必须注意:1)避免过高堆填。
而应分层铺平,充分压实,并应有一定横坡度,以利于排水;2)反压护道的填筑速度不得低于主路堤。
(2)土工格栅:土工格栅具有耐热性和耐寒性高、强度大、模量高、耐腐蚀、膨胀系数低和尺寸稳定性好等特点。
在软土地基上修筑路堤时,在地基与路基中铺设一定量的土工格栅,然后在其上进行填土压实处理。
可增强土体整体性,降低不均匀沉降,提高地基和填土的强度,阻抗土体破坏面的形成,从而达到加固土体,快速施工和快速通车的目的。
2排水固结
2.1 砂垫层法
砂垫层是浅层处理最常用的方法,这种方法是在软土地基上铺设厚度为0.5~1.2m左右的砂垫层。
其主要目的在于加速土体的排水固结过程,提高路基承载力,减小沉降量,分散地基所承受的压力等。
施工时应做到摊铺均匀,注意不要有很大的集中载荷作用。
2.2 慢速加载法
这种方法类似于一般路堤的自然沉降,但要根据土质的剪切破坏情况,控制填土速度,用较长的时问完成填土。
无需特殊的施工机械和材料,在工期充裕的情况下,采用此法最为经济。
2.3 砂井排水法
这种方法是在软土层中设置垂直排水砂井,充填物质一般由中砂、粗砂或砂袋构成。
软基施工前应先排除积水,整平坑洼,上方填横向排水砂垫层。
如需改善施工条件,可再铺厚约15mm的碎石或砂砾石。
不得填片石,以免影响打砂桩。
地面整个表层处理后,根据线路中线及桩排距定好桩位。
沉管成井方法一般有:
(1)震动法:用低频震动机将有活瓣桩靴的套管沉入土层、达到设计深度后向管中灌砂或放进袋装砂井,再慢速提管不停震动,并可灌水使砂井密实不致缩颈或中断,又可防止管内的砂或砂袋随管带上。
(2)冲击法:用标贯桩机将套管打入土层,到位后向管口灌砂。
用竹杆儿或振动器捣实,可用于浅层砂井。
(3)裸打法:用人工螺钻或100钻机成孔。
提钻后放进袋装砂井,
再灌砂插实。
2.4 塑料排水板
料板排水处理软土地基是根据排水通道(插入塑料排水板),缩短排水距离的原理在地基上施加荷载,土中孔隙水通过塑料排水板通道排出,从而使土中孔隙水体积逐渐减少,地基土固结变形,同时随着超静孔隙水压力逐渐消散,有效应力提高,地基强度得到增长。
2.5 预压法
(1)堆载预压:堆载预压要有便宜方便的原材料,卸载后易于处理和利用。
实际上,填方工程开始即对地基逐步进行了加载预压。
(2)降水预压法:通过井点抽水使地下水位降低,从而增加土的自重应力,以达到预压的目的。
由于使用了降水法,就不需控制加荷速率,也不会有因孔隙水压力增高,而使地基破坏的情况,因此施工速度可以提高。
(3)真空预压:真空排水预压法,就是先在加固
土中布置砂井与砂垫层,然后在砂垫层上铺设不透气的塑料薄膜,通过真空泵抽气,造成塑料薄膜具有一定的真空度,使土中产生负的孔隙水压力,从而吸出孔隙水达到预压固结的目的。
(4)真空联合堆载预压法:这种方法是在进行
真空预压的同时,在地基上再进行堆载。
与一般的堆载预压法相比,真空联合堆载预压法可以充分发挥真空预压和堆载预压各自的优势,加速孔隙水的排出和地基的固结,提高加荷速率,缩短工
期,增大加固深度及减少工后沉降。
3人工地基
3.1 振冲挤密法
振冲法是将类似于混凝土振捣棒的“振冲器”插入土中,一方面利用振冲器内旋转的偏心块对周围土体施加横向挤紧作用,使地基土颗粒挤密,孔隙减小,提高了桩间土的承载力;另一方面利用振冲器的上下喷口喷水(或喷气)协助成孔并护壁,孔内填以碎石。
在砂土中直接产生振动液化,振密砂土,称振冲挤密法。
3.2 开挖换填法
即在一定范围内,将软土挖除,用无侵蚀作用的低压缩散粒体材料置换,然后分层夯实。
按软土层的分布形态与开挖部位可分为全面开挖换填和局部开挖换填两种。
3.3 强制换填法
按施工方法分为路堤载荷强制换填和爆破换填法两种。
(1)路堤强制换填法:强制换填法就是依靠路堤载荷将部分软土层强制挤出,用良好的填筑材料置换。
施工时,应从中线起逐渐向外侧填筑,但是,对于宽路堤,由于沉降不一致,从而在路堤下面残留部分软土,工后会发生不利的不均匀沉降,应引起注意。
(2)爆破换填法:种方法就是把炸药装入软土层,通过爆破作用将软土挤出的方法。
这种方法对周围影响很大,只限于爆破对周围构造物或设施没有不良影响的地区使用。
并且一般要通过几次爆破使路堤逐渐下沉,两侧挤出隆起的软土要及时挖除保证爆破效果不
致降低。
4新技术
4.1现浇薄壁筒桩
现浇薄壁筒桩是近年来新发明的一种新型桩型,它是利用一种压入式成孔器,通过成孔、灌注、振动、拔管一次成桩。
它具有经济高效、承载力高、稳定性好、抵抗软基础不均匀沉降强、不污染环境、缩短工期等特点。
筒桩采用薄壳混凝土结构,承载力高,属刚性桩。
它主要作用是将路基的荷载大部分由筒桩传递到深处。
随后,再通过土工格栅将上部路基荷载均匀传递给桩土复合地基。
此方法目前已在多条高速公路软基处理中推广应用,实践表明,处理后的软土地基刚度和承载力均得到大幅度提高,施工期和工后沉降均小于塑料排水板、粉喷桩处理方案,并能大大提高路堤的填筑速率,缩短施工工期,对解决路基沉降、桥头跳车、桥台移位等软基病害特别有效。
4.2 异形桩
异形灌注桩是建立在圆柱形沉管灌注桩这一成熟技术之上的新型桩基施工技术,它继承了沉管灌注桩的特点,发挥了变截面桩的优势,从而可以充分利用材料特性,降低工程成本。
异形灌注桩确有一定的优点和合理之处,在适当的条件下,可以与钻孔灌注桩及预应力(管)桩竞争。
y型桩顾名思义,其桩型就像一个“y”字。
由于y型桩的桩身带有突起的三条侧棱,加上桩顶配有一个桩帽,整个桩的外形就像一个巨大的伞。
这种特殊的形状(图2),使其具
有比普通圆管桩更大的侧表面积,因此,它不仅秉承了一般沉管桩的优点和特点,而且在消耗等量混凝土的情况下,y型桩承载力比一般沉管桩可提高20%,~25%;在同等的设计承载力要求下,y 型桩可比一般沉管桩节省投资20%。
在施工中,y型沉管灌注桩也无需专用打桩设施,只需将模具更换成“y”形钢模即可。
其施工规范和验收标准均可借鉴原有的沉管灌注桩,即垂直打人软土地基,达到设计深度后,灌注混凝土并小幅度间隙振动,拔出桩模后,在地下就会留下一个“y”形的砼桩。
5总结
我国幅员广阔,地址状况复杂,就目前来讲对软土地基处理办法较多,但通常的办法有浅基沙粒换填、反压护道法,降水预压法,振动挤秘,强制换填法,羊角碾、强夯以及一些新技术如水泥粉煤灰碎石桩、异型桩、薄壁桩等显著提高承载力,不过造价高一缺点还未普及,有待研究。
解决路基沉降过大,路面开裂,桥头跳车,路堤严重变形甚至失稳等等病害。