地基软基论文

地基软基论文（共7篇）

地基软基论文 篇1

众所周知, 住宅地基的牢固否是整幢大楼的安全保障。在所有施工项目中, 对住宅地基施工质量的控制是最为重要的一项目内容。由于地处各异, 有的地域地质条析良好, 只要进行简单处理便可满足使用要求。而有的地质情况较差, 通过地质超前钻, 发现地基中存在十几米甚至几十米的淤泥夹层, 对住宅建设带来处治难度。为此, 为确保地基软基处治质量, 本人结合当前软基处治的常见方法, 对住宅地基的处治问题进行专题论述, 特形成此文, 以供业内同行日后在从事类似工程控制时能起到一定的参考借鉴。

1预应力砼管桩处治重点

1.1优选桩型及施工方法

首先应从设计方面把关, 对沿海填土区, 特别是新近填土区又经过强夯或碾压处理, 应尽量避免采用高密度、大管径的预应力管桩, 优先采用其他桩型, 如钻孔灌注桩、冲孔灌注桩及筒桩等。对于管桩也应优先采用静压法, 以减小施工振动对周围管桩的影响。

1.2严格控制压桩顺序

在软土地基施工较密集的群桩时, 沉桩次序不当, 很容易使桩向一侧挤压造成位移或涌起。对群桩承台应考虑压桩时的挤土效应.不同深度的桩基应先深后浅、先大后小、先长后短。同一单体建筑, 一般要求先施压场地中央的桩, 后施压周边桩, 当一侧毗邻建筑物时, 由毗邻建筑物处向另一方向施压。

同时要求施工顺序从中心承台开始, 按梅花形跳承台进行, 即纵、横轴线承台两个方向均要隔一个承台, 才能进行下一个承台静压, 同时要求任意一个承台与相邻的前后左右承台的静压时间至少间隔七天以上, 以最大限度地减少相邻承台之间的相互影响。沉桩期间不得开挖基坑, 一般宜间隔14d, 待孔隙压力基本消散后再开挖。

1.3适当加大压桩终压力值

压桩终压力的选用一般以两倍的管桩单桩竖向承载力设计值作为参考值, 但施工中的压桩终压力可适当加大。因为施工中的压桩终压力是根据在施工瞬间荷载 (终压力作用时间只是终压控制贯入度的瞬间) 作用下有土体侧向约束的情况来确定的。在施工中应定期检查压桩的终压力是否达到预定值或超出极限值, 以确保每一根桩达到设计要求且不致压坏。

1.4适当扩大监测范围

根据设计要求, 管桩施工过程中, 应随时对桩机周围5m范围内的成桩进行桩顶标高监测, 以随时发现问题, 随时解决。根据我们的经验, 新近填土又经过强夯或碾压处理的沿海填土区, 其桩机影响范围与填土厚度存在一定量的关系。本工程开始按照设计要求监测桩机周围5m范围内的成桩, 监测过程中发现, 桩机周围10m左右范围内的成桩均受到影响, 而本工程平均填土厚度约11m左右。

2深层石灰搅拌桩处治重点

深层石灰搅拌桩的工作方法是在软土地基中对石灰和地基土实施强制搅拌且混合, 利用地基土和石灰之间的化学反应, 对地基土进行稳定加固, 从而达到提高强度的目的。

2.1材料要求

石灰应该是细磨的, 搅拌过程中要避免桩体中出现石灰聚集, 石灰最大粒径不得大于2 mm。尽量选取纯净无杂质的石灰, 石灰中氧化钙和氧化镁的含量在8.5%以上, 氧化钙含量最好达到80%。石灰的储存期控制在3个月以内, 石灰的液性指数在70%。

2.2施工准备

若施工场地表层硬壳较薄, 应该采取铺填砂、砾石垫层的措施, 方便机械的移动和施钻;对钻机、粉体发送器、空气压缩机、搅拌钻头等合理配置;进行试验和测试得出地基土、灰土的物理力学或化学指标, 以最佳含灰量当成设计掺灰量;选择搅拌范围、桩长、截面及根数。

2.3施工重点

粉体搅拌法按照以下顺序进行:桩体对位、下钻、钻进、提升、结束提升。桩间距的初步选定要根据结构要求的承载力判断, 最终得出加固范围内搅拌桩的数量以及搅拌桩所占的面积。搅拌桩的排列为等边三角形或四方形, 桩径在0.5m~1.5m之间, 桩距为1m。空压机的压力不宜过高, 风量不宜过大。

3深层水泥搅拌桩处治重点

3.1试桩

试桩的主要目的是为了确定最合适的施工参数, 例如:泵送压力、泵送时间、搅拌次数、下钻速度以、水泥浆的配置、搅拌机提升速度、复搅深度等等, 等这些参数被有效确定后就能够在下一步水泥搅拌桩的大规模施工中发挥重要的指导作用。

3.2施工准备

在建筑工程中做好相应的施工准备能够为下面的工程带来方便, 对于深层搅拌桩施工场地需要做的准备工作具有:事先整平场地;清除桩位处的障碍物或者废弃物, 包括地上、地下;若场地存在低洼, 需要回填粘土, 切勿用杂土回填;对于水泥搅拌桩的选择最好是选用合格的32.5级普通硅酸盐袋装水泥, 这样可以方便计量;所用的水泥搅拌桩施工机械的性能必须良好且稳定, 监理工程师和项目经理部门在钻机开钻之前需进行审查和验收。

3.3施工重点

3.3.1工艺流程:放样桩位;定位钻机;检查钻机;正循环钻进, 达到设计深度;将高压注浆泵打开;反循环提钻, 同时喷水泥浆;至基准面0.3m以下;在重复搅拌同时, 喷水泥浆直至设计深度;反循环提钻至地表;结束成桩;对新桩施工。 (2) 检验堵塞:在水泥搅拌桩开钻前期, 施工人员需要对整个管道用水清洗, 检查管道中有无堵塞现象, 待确定水排尽后继续下钻。 (3) 悬挂吊锤:为了使水泥搅拌桩桩体的垂直度能够达到施工的要求, 可将吊锤悬挂在主机上, 按照吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等这一原则实施控制。 (4) 质量检查:这主要是针对成型的搅拌桩而言, 质量检查的主要方面是水泥用量、水泥浆罐数、断浆现象、喷浆搅拌上升时间、及复搅次数等等。 (5) 搅拌配合比:水泥配置时要对相关参数有效计算, 按照建筑材料的标准进行, 具体为水灰比0.45-0.50、水泥掺量12%、每米掺灰量46kg-25kg、高效减水剂0.5%。

4浅层换填处治重点

4.1材料要求

对于砂垫层和砂石垫层的材料, 最好选择级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、碎石、石屑。对于中、粗砂和砾砂地区不足的地方, 可选择细砂, 但要掺入一定数量的碎石或卵石, 按设计规定确定其掺量大小。需要注意的是所选砂石材料, 不得含有有机杂质。

4.2施工准备

在施工前需要对槽检验, 先清除浮土, 稳定基槽 (坑) 的边坡, 填实草地和两侧的孔洞、沟、井等。若地下水位高于基槽地面时, 可进行排水或降低地下水让基槽处无积水状态。对于人工级配的砂、石材料, 需拌合均匀, 铺填捣实。

4.3施工要点

4.3.1调整砂垫层和砂石垫层的底面在同一标高上, 若深度不同, 应按先深后浅的顺序施工。

4.3.2分段施工需要将接头处作成斜坡, 每层错开0.5~1.0m, 并充分捣实。采用碎石垫层应当防止基坑底面的表层软土出现局部破坏, 可在基坑底部铺一层砂, 用铺碎石垫层。

4.3.3采用平振法、插振法、水撼法、夯实法、碾压法等铺设方法。平振法是用平板式振捣器来回振捣, 振捣次数根据相关要求而定。铺设厚度在200~250mm, 施工时含水量最好控制在15%~20%。插振法的插入间距是用插入式振捣器参照机械的振幅大小决定, 不能插入下卧粘性土层, 用砂填实插入振捣后留的孔洞。夯实法适用木夯或机械夯, 一夯压半夯后全面夯实。铺设厚度为150mm~200mm施工时最优含水量为8%~12%。

结语

由上述可看出, 住宅地基软基的处治方法可选性多, 各业主项目可结合自身的使用要求及处治目的参考选用。虽然各种处治方法的最终目的是一致的, 但各种处治方法在施工处治时特别是在工艺的控制时则存在较大差别, 若控制不当或疏忽大意, 则可能使处治失去功能效果, 重则酿成工程事故。为此, 在做好处治类型的选择后, 应把管理的重点放在施工工艺的控制上, 只有确保了施工质量, 才能使处治发挥应有作用, 才能为住宅的安全问题保驾护航。

参考文献

[1]王忠和, 吕扬.浅谈软弱地基的处理[J].林业科技情报.2003, (1)

地基软基论文 篇2

西安—合肥铁路A土-10标段内丹凤车站地处陕西省丹凤县城以东,左临312国道,右靠山坡,为一低缓洼地,地形平坦,地势开阔。线路以填方形式通过,起讫里程为DK191+080～DK192+700,填高2 m～12 m。其中粉喷桩工程:里程DK192+200～DK192+415和DK192+645～DK192+700,粉喷桩共6 332根,总计10.3万延米。本段工程于2000年9月15日开工,2001年4月30日完工。施工参数:桩径50 cm,采用425号普通硅酸盐水泥,水泥用量45 kg/m,搅拌提升速度为二挡,50 r/min,0.8 m/min,复搅长度5 m。

水泥搅拌桩是深层水泥搅拌法的成桩,在我国已有20余年的发展历程,尤其是在地下水位较高的珠江三角洲地区应用非常普遍。水泥搅拌桩采用专用的深层搅拌机,将预先制备好的水泥浆注入地基土中,并与地基土就地强制搅拌均匀形成水泥土,利用水泥的水化及其与土粒的化学反应获得强度而使地基得到加固,能有效减少沉降量,承受较大的加荷速率,提高抗侧向变形能力。水泥搅拌桩具有施工简单、成本低廉、进度快、无振动、无噪声、对周围建筑物无影响、加固效果好等优点。其最大的特点是其刚度与水泥掺量有关,与搅拌的均匀性也有很大的关系。按固化剂的种类和施工工艺分为喷粉法和喷浆法两种搅拌法。前者适用于含水量较高的地基,而后者则适用于含水量较低的地基。

2 水泥搅拌桩复合地基的软基加固机理

在软地基上修建公路,可能出现的问题大体可分为两大类,即沉降和破坏。不言而喻,破坏是必须防止的,但防止沉降却十分困难,因为沉降稳定往往需要很长的时间。对于浅薄淤泥层,通 常有两种处理方法:1)利用填土的自重把软土挤出;2)首先将整个地基的软土层挖除,而后填入优质材料,这样能减小沉降量,但经过换填以后的地基已经不是软地基了,不在本文的研究范围内。通常在软土地基处理施工中,需要同时考虑沉降和稳定两方面的要求。在水泥搅拌桩复合地基软基处理施工中,首先,将水泥拌和成水泥浆,水泥中各种钙质矿物成分先和水进行部分水解和水化反应,而后再和软土中的水继续进行水解和水化反应,生成钙质化合物,这是地基强度提高的主要因素。其次,黏土中的化合物表面带有各种离子,它们和水泥水化生成的钙离子进行当量吸附交换,从而提高了土体的强度。而软土本身具有胶凝性,它和水泥水化作用形成的凝胶粒子结合起来后形成与水泥土坚固连接的团粒结构,使水泥土的强度大大提高。当水泥水化作用生成的钙离子超出交换所用的数量时,这部分钙离子就与组成黏土的化合物反应,生成许多不溶于水的结晶化合物并逐渐硬化,同样大大的增强了水泥土的强度和水稳性。综上所述,欲使水泥土保持足够的强度就必须保证足够数量的水泥,并且要用机械充分拌和水泥和土,使水泥与土充分接触。

3 水泥搅拌桩施工工艺

水泥搅拌桩施工工艺流程通常为:桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3 m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。

施工中首先移动搅拌机到指定桩位,对准桩位,校准桩管垂直度,并在桩管上画出控制桩长的刻度线。待桩机的冷却水循环正常后,启动搅拌机电机,放松卷扬机钢丝绳,使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉,下沉速度可由电机的电流监测表控制。工作电流不能大于额定值。如果下沉速度过慢,可通过输浆系统补给适量稀释浆液,以便下沉钻进。根据现场情况,按照试桩调整后的配合比拌制水泥浆,要求搅拌均匀,加筛过滤,配置的灰浆流动性好,不离析,便于泵送喷搅,早期强度高,龄期满足设计要求,现制现用,不宜停放过久,搅拌机要配有流量计,施工中严格控制灰浆用量。搅拌机下沉到设计标高后,开启灰浆泵,将水泥浆通过搅拌轴的输浆孔、喷孔压入地基中,并且边喷浆边旋转,座底喷浆30 s后,按照确定的提升速度边喷浆边旋转边提升。当提升至距地面以下1 m时,要慢速提升和旋转,即将出地面时,应停止提升,搅拌10 s～20 s,以保证桩头均匀密实。喷浆搅拌不得中断,若因故中断后恢复喷搅时应重复喷搅不得小于0.5 m。注入清水开启灰浆泵,清洗管路中残留的水泥浆,并清洗粘附在搅拌头上的软土。清洗后将钻机移至下个桩位重复施工。

4 施工与检测中应注意的事项

1)项目经理部在工程开工前应指派专门的人员负责水泥桩的施工,全过程监督水泥搅拌桩施工的全过程。现场所有施工机械都必须进行编号,现场负责人、钻机长、技术员以及水泥搅拌桩桩长、桩距等都必须制成标牌并悬挂在钻机比较醒目的位置,确保所有人员按岗就位,责任到人。2)机身调平是通过钻锤吊线来进行控制,检验钻杆是否垂直。根据规范,搅拌杆的垂直偏差以1%为最低控制标准,桩机与桩位的对中误差不得大于5 cm。桩浇筑后7 d之内不得开挖基坑,并禁止使用机械挖掘,桩头要小心整理,不得用重锤敲击,桩头应整平,并高出基底标高2 cm～3 cm。3)为保证水泥浆到达桩底,钻头钻到设计深度时,必需留一定的滞留时间,一般为2 min～3 min。当机具下沉搅拌中遇有土阻力较大,应增加搅拌机自重,然后启动加压装置加压,或边输入浆液边搅拌钻进。4)施工过程中必须随时检查水泥浆用量、桩长、复搅长度及施工中有无异常情况,记录其处理方法及措施。用计量容量配制浆液,必须重视对水灰比的控制。喷水泥浆或喷气时,当气压达到0.45 MPa时,管路可能堵塞,此时应停止喷水泥浆,将钻头提出地面,切断空压机电源,停止送气,查明堵塞原因,予以排除。5)在制桩过程中一定要保证边喷水泥浆边提升,连续作业。如果空气温度大、浆体流动性差、喷气压力大、单位桩长喷浆量大,需开通灰罐进气阀,以便对料罐加压。如果出现断浆,要及时补浆,补喷的重叠长度应不小于0.5 m。成桩过程中,因故停止,恢复供浆时应在断浆面上或下重复搭接0.5 m喷浆施工。因故停机3 h,拆卸管道清洗,若超过12 h应采取补桩措施。6)水泥搅拌桩施工后需进行如下质量检验:浅部开挖桩头,深度为500 mm,目测检查搅拌桩的均匀性,量测成桩直径,检查比例为10%;搅拌桩桩长误差不大于5 cm,钻杆倾斜度不大于1.5%;成桩7 d内应采用轻便触探仪(N10)检查桩的质量,触探点应在桩径方向1/4处,抽检比例为2%,对重要受力部位,要根据设计要求进行切割取样,制成标准试块进行抗压试验;成桩28 d,抽芯取样进行现场桩身无侧限抗压强度试验,检查比例为5‰,每一工点不得少于3根,要求搅拌桩上部、中部、下部各取至少1处,取芯钻孔,在取芯后用水泥砂浆回填灌注;地基竣工验收时,在成桩28 d后采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验进行承载力的检验,检验数量不少于桩总数的1%。

5 结语

实践表明,水泥搅拌桩复合地基是一种较好的软基处理方法,但在施工过程中必须采取有针对性的质量控制措施,确保水泥搅拌桩处理软基的施工质量和处理效果,施工结束后还需检验路基,判断是否达到了预期的目的。本文在研究软土地基处理目的的基础上,简要概括了水泥搅拌桩复合地基处理软土地基的基本原理,根据实践经验总结了水泥搅拌桩的一般施工流程,并就水泥搅拌桩在施工和检测中应注意的若干事项展开讨论,可供工程技术人员及相关的科研工作者参考。

参考文献

[1]叶书麟.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.

[2]龚晓南.复合地基理论及工程应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

地基软基论文 篇3

良好的软基处理, 对保障客运安全运营意义重大, 高速公路软基处理属于系统化工程, 施工比较复杂, 需要在施工时兼顾到施工地点的地质环境及土质等因素。为充分减少软土路基整体或局部沉降等病害, 要对地基处理施工技术进行优化。现阶段, 复合地基技术在高速公路软土路基施工中的应用越来越广泛, 为软基处理带来更多方向。

1.软土路基鉴别方法与复合地基技术

1.1 软土路基鉴别方法

(1) 外观:通常情况下, 观察到灰色细粒土, 基本上可以断定为软土路基;

(2) 含水量:这里所指的含水量是指软土的天然含水量, 可通过相关试验进行测定

(3) 强度:利用十字板剪切技术, 来对土质强度进行测量, 进而判定是否属于软土路基范畴;

(4) 孔隙比:指在天然状态下, 软土粒与孔隙之间的体积比, 可通过测量土粒比重、天然密度、含水量开确定孔隙比[1]。

1.2 复合地基技术

在天然地基内部添加钢筋等材料, 即是所谓的复合地基, 能够对天然地基进行有效处理, 使局部土体稳定性得到进一步强化。复合地基由两个部分组成, 一是天然地基, 二是被改良后的地基土体。在荷载力的影响下, 复合地基将承担大部分荷载作用。

2.复合地基技术在高速公路软基处理的应用

2.1 工程实例

以国内某高速公路建设为例, 探讨复合地基技术在高速公路软基处理中的实际应用。该高速公路建设情况详见表1。

本工程地处冲击平原, 软土层广泛部分, 局部缺失, 且分布无明显规律。地质报告显示, 软土层包括两层, 首层软土主要由人工填土、亚粘土、砂性土及岩石风化层。第二层埋深较大, 厚度变化在0.7-15.4m。

2.2 粉喷桩法

通过详细分析及科学论证, 最终决定采用粉喷桩法进行复合地基处理。粉喷桩法能够有效利用压缩空气作用, 充分采用粉体喷射搅拌设备进行钻孔处理, 进而采用粉喷方法将水泥、砂石等固体施工材料喷进需要进行处理软土层内部。粉喷桩法以雾状形式进行喷射, 通过再次搅拌、压缩处理工艺最大程度吸收软土内部水分, 并在此过程中产生一定物化反应, 最终固结软土层, 使其能够承受更大荷载力。应用粉喷桩法, 能够形成性能良好的桩体, 进而增加软土路基的稳定性及强度。另外, 在采用粉喷桩法时, 由于其预压时间较短, 且能够快速形成强度较高的结构体。权威研究认为, 通常含水量在30%左右的软基处理时, 比较适宜采用粉喷桩法[2]。本高速公路建设工程软土层最大含水量为29.6%, 因此适宜采用粉喷桩法进行施工。表2 为粉喷桩法主要控制要求。

2.3 粉喷桩法复合地基处理要点

由于此层沉降发生在近期, 因此工程性质比较差, 受到施工的扰动作用后, 部分软土变成稀泥。根据实际情况, 在采用粉喷桩法复合地基处理方法时, 要从以下几个方面进行质量控制:

(1) 水泥控制:本路段施工过程中, 将水泥用量严格控制在20000 吨之内, 为充分保证施工进度, 并控制施工质量, 要选择质量较高的水泥材料, 并使其固定用在与之对应的钻机上, 防止材料之间发生掺杂。

(2) 桩身控制:施工过程中, 要对粉喷桩身的尺寸进行合理控制, 处理时要严格按照5%-10%左右的频率, 对桩长进行随时检查。检查粉喷桩桩径时, 通常要使用铁锹向下挖10cm左右的深度。

(3) 搅拌控制:软土与水泥的均匀搅拌, 是提高粉喷桩法施工质量的关键, 能够有效保证桩体自身的强度[3]。通过长期实践工作证实, 对粉喷桩进行二次搅拌, 能够有效提升施工效率, 对施工质量具有较大的影响。

(4) 桩径控制:本工程根据实际需要, 将粉喷桩径设计为0.5m, 其桩长则根据具体状况进行科学设计, 长度合理控制在5-10m。根据实际需要, 将粉喷桩平面布置成梅花形状, 并在涵基下、近桥台25m范围内将桩距布置为1.2m, 外桩距则为1.5m。

2.4 碎石桩法复合地基处理要点

本工程部分路段采用碎石桩法复合地基处理方法, 这是由于此路段地下水位相对比较高, 且上部土质主要为亚砂土, 厚度在1.1-1.5m之间, 中部位置在地下水位下部, 粘粒含量>10%, 且厚度在1.9-2.7m之间。下部土质为亚粘土, 厚度3.2-3.7m。根据施工人员科学评估, 认为此段采用碎石桩法进行复合地基处理更为合理, 详细施工控制要点如下:

做好准备工作, 对施工现场进行平整处理, 避免地面、高空相关物体对施工产生不良影响。测量防线, 准确确定桩位。桩机就位后, 要对桩管的位置进行矫正, 检查桩管长度。施工时, 要严格按照“由外向里”的施工顺序进行处理, 相邻的桩位要进行间隔性跳打。振捣、拔管等处理要严格按照施工要求执行, 有效提高桩管, 使其高于地面位置后停振, 移动桩机至另外桩位进行重复性作业[4]。施工过程中, 若发现软土层中存在大量淤泥, 且对正常施工造成影响时, 应及时停工, 并进行对症处理。打桩过程中, 要隔行进行跳打, 避免土层及土体发生严重变形, 同时也防止出现斜孔现象。

3.复合地基技术应用效益分析

高速公路建成后, 经历多次雨水浸泡, 通过对采用粉喷桩法、碎石桩法的路段的连续

性监测, 发现在近三年的使用过程中, 该高速公路路面平整, 软土地基具有较高的稳定性, 桥头、涵头未出现显著的地基下沉情况, 也无明显跳车现象。说明采用粉喷桩法、碎石桩法等复合地基技术处理高速公路软土路基, 效果明显持久, 可在未来相关建设项目中加以推广。在实际工作中, 要重视复合地基技术的关键作用, 并在此基础上结合实际施工情况, 不断对复合地基技术进行完善, 进一步满足高速公路建设需要。

【结束语】

软土地基是公路建设过程中常见的施工问题, 由于其形态复杂多变, 往往对地基处理质量提出更高要求。为此, 在对公路软基实施相应处理时, 需首先结合施工场地质情况, 详细分析施工过程可能出现的风险问题, 进而采取行之有效的处理方法。本文主要对粉喷桩法及碎石桩法复合地基处理方式进行分析, 提示在实际工程中, 要根据实际情况选择施工方法, 保证高速公路路基工程的稳定性, 并减少成本支出, 在保证施工质量的同时, 要兼顾到软土地基处理的经济性。

参考文献

[1]韩史旭征立志.邢衡高速公路软土地基CFG桩处治技术优化研究[D].长安大学, 2012.

[2]洪勤.PTC管桩复合地基在高速公路软基处理中的应用[J].现代交通技术, 2012, 13 (03) :12-15.

[3]张超.管桩复合地基法在高速公路软基处理中的应用研究[J].黑龙江交通科技, 2012, 18 (09) :2-3.

地基软基论文 篇4

关键词：桥梁,软基处理,旋喷桩,复合地基

1 旋喷桩复合地基简介

所谓复合地基指的是对天然地基进行相关处理以增强部分土体,加固区是由基体与加强体共同组成的人工地基,荷载由此二者共同承担。通常情况下复合地基分为水泥土搅拌桩复合地基、高压喷射注浆桩复合地基、砂桩地基等多种类型。本文所论述的旋喷桩便是兴起于高压喷射注浆桩。

高压旋喷注浆法兴起于上世纪70年代的日本,既可用于既有建筑的地基处理,也可对新建建筑的地基进行强化。具体做法是通过钻机将带喷嘴的注浆管带至土层预定位置,利用高压设备产生高压浆体,并使高压流从喷嘴中旋喷出来以破坏原有土体。同时钻杆缓慢上提,使浆液与土粒搅拌混合,浆液凝固后便在土中形成一个圆柱状水泥土固结体,从而达到加固地基的效果。

2 桥梁软基处理中使用旋喷桩复合地基的优点

大多桥梁地基处理的施工现场及施工条件较为苛刻,对施工工艺以及施工设备等都有较为严格的要求。尤其是土体含水较多、结构松散、承载力差的地基地质条件,会对桥梁承载力产生重大影响,威胁桥梁安全。对于诸如此类的软基处理,旋喷桩复合地基有诸多优点,具体如下所示:

(1)对施工空间等条件要求宽松。高压旋喷注浆法的整套设备结构紧凑且占地少,具备较强的机动性。因此旋喷桩复合地基不仅适用于上部土质坚硬下部软弱的地质条件,同时在场地较狭窄,,净空较低的条件下可以正常施工。对于施工期间不能停止运营的的道路桥梁等亦可采用高压旋喷注浆法。

(2)有效减少地基沉降,提高地基承载力。高压旋喷注浆法土体整体的强化,可以减少地基总沉降量,其实际表现是在地基加固的深度内,沉降量减少的幅度非常可观。这对于桥梁施工及运营过程中的安全性意义重大。此外,旋喷桩复合地基由于钢筋等加强材料的使用,使得地基承载力得到大幅提升。

(3)固结体的形状可控。在实际施工过程中,采用高压旋喷注浆法可以按照工程需要,可以通过调整喷射速度与提升速度,调整喷嘴喷射压力或更换喷嘴孔径改变喷射流量等手段来控制固结体的形状。

(4)浆液流失浪费较少。在喷浆过程中,仅有少量浆液会由于喷射参数设置不当等原因而沿着管壁流失至地面造成浪费,其余浆液基本全部集中于喷射流的破坏范围内,而不会在土体中流窜至远处。

(5)施工过程简便。在旋喷施工过程中,要想旋喷成直径在400~4000mm范围内的固结体,仅需在土层中钻出一个孔径为50或300mm的小孔。除此之外,旋喷过程还能能灵活成型,既可以在钻孔的整体长度内形成柱型固结体,也在钻孔的中间任何一段长度内形成一段柱形固结体。

(6)施工过程安全、无公害。我国很多桥梁建设于生态环境脆弱或生态保护区域内,出于环保需要,其建设过程必须确保不对周边环境产生较大影响。高压旋喷浆的施工过程振动与噪音均较低,对周围环境带来的振动影响和噪音危害较少,其高度集中的浆液喷射流与环保型原材料的使用亦不会污染周边水域以及饮用水源。

3 旋喷桩复合地基的施工流程

3.1 准备工作

这一过程中要准备相关器械,并进行安装,同时要平整和布置场地,计划水泥用量。接下来便开始钻孔,使用地质钻机按既定桩位钻孔至设计深度。钻孔之后要开始清孔,采用20MPa高压自下而上地进行旋转喷水,清洗地基孔内干扰介质。

3.2 旋喷、复喷

改用旋喷钻机自下而上地进行高压旋转喷浆作业,各参数见表1。

其中,对于砂砾层,喷浆压力可适当减少,而粘土层与卵石层喷浆压力应适当增大。旋喷结束之后为使喷浆能够在地基中饱满均匀,确保旋喷桩的直径与质量等符合设计要求,还可以采用复喷方法来对旋喷效果进行强化。

3.3 检测

旋喷桩完成之后,还要对固结体进行检测,具体检测相关问题在下一部分进行详细介绍。

4 桥梁软基处理中应用旋喷桩复合地基应注意的问题

由于桥梁建设的特殊性,其软基处理过程中旋喷桩复合地基的使用需要考虑诸多问题,包括浆液的选择、旋喷桩复合地基的检测等等。

4.1 喷射浆液的选择

旋喷桩采用的基本材料为水泥,具体的旋喷浆液可分为以下几种:(1)普通型。对于长度较短,基础较好的桥梁建设,应用该类浆液即可。因为普通型浆液主要针对的是对强度和防渗等没有特殊要求的工程,浆液不添加其余添加剂,只是单纯的水泥浆,且主要为普通硅酸盐水泥,成本较低。水灰比在1∶1~1.5∶1之间,凝固时间随着水灰比的增高而延长;(2)高强型。高强型浆液形成的凝固体,其平均抗压强度达到了20MPa。软基处理过程中高标号水泥以及高效能扩散剂的使用可以使桥梁地基得到更大程度的强化,使其更加适用于对地基强度要求较高的桥梁;(3)速凝早强型。在诸如广东等雨水较多,地下水丰富的地区,其桥梁软基处理对时间要求较高。旋喷浆液要求速凝早强,否则浆液容易被地下水冲蚀而使软基处理效果减弱。此外对旋喷桩体早期强度要求高的桥梁,也可使用速凝早强型的浆液。速凝早强型的浆液一般选用氯化钙、水玻璃及三乙醇胺为早强剂,其用量为水泥用量的2%~4%,这样可以使浆液的早期强度比普通型浆液高两倍以上。除了以上三种浆液,还有充填型、抗冻型、抗渗性、改良型等不同类型的浆液,可根据具体的桥梁软基处理过程按需使用。

4.2 旋喷桩复合地基的检测

桥梁工程涉及公众人身财产安全,其任一施工环节完成后都必须进行检测。对于桥梁软基处理中旋喷桩复合地基的检测更是如此。旋喷桩复合地基形成于地下,具体施工质量不可通过直接观察法来检测,须采用切合实际情况的检查方法来鉴定软基加固效果。检查的内容主要针对固结体的整体性、均匀性、有效直径、垂直度、强固特性以及耐久性。

至于检测时间,在施工前后均要针对不同目的进行检测。施工前主要通过旋喷试验来检测旋喷参数、浆液选择等施工设计的合理性。施工后的检查主要针对施工质量进行检测,分为施工过程中检查和施工完成后期检查。检查对象一般为施工量的5%,对象的选择一般也为施工中出现过异常的固结体。

至于旋喷桩复合地基的检测方法,通常采取开挖检查、室内试验、钻孔检查、载荷试验以及其他的非破坏性检查方法。其中开挖检查仅限于浅层地基,使固结体完全暴露,以便对其进行全面详细的监测评价。室内检查是指在设计过程中,先对施工场地进行地质调查取土,以标准稠度求得理论旋喷固结体的配合比,在室内制作标准试件,通过各种力学实验求得设计所需的理论配合比。顾名思义,钻孔检查就是通过取旋喷固结体的岩心,观察其固结整体性以及强度特性、防渗性等是否符合设计要求。载荷实验是通过直接对旋喷固结体加载荷,求得变形和荷重二者之间的关系,进而求得复合地基承载力与沉降量。

5 结语

旋喷桩复合地基主要适用于软土地基,其固结体形状可控、施工方便等诸多优点使其成为桥梁软基处理过程的最适宜方法之一。旋喷桩符合地基可以有效提高桥梁地基承载力并减小地基沉降和变形,同时又可以节约成本,缩短工期,可在较低安全风险和不危害环境的条件下,高效完成桥梁软基处理工作。但在具体施工过程中要注意根据实际需要选择合适的喷射浆液以及对固结体的检测等等,确保软基处理成果的有效性。

参考文献

[1]贾娟.公路桥梁施工中软土地基施工技术分析[J].中国新技术新产品,2016,6(2):112-113.

[2]高彩凤.公路桥梁施工中软土地基施工技术[J].低碳世界,2015,1(6):133-134.

地基软基论文 篇5

关键词：复合地基,深厚软基,施工工艺,效果分析

杭州湾跨海大桥南岸接线高速公路地处杭州湾以南平原水网地带, 位于宁波滨海相、泻湖相沉积的软土地区, 软土层厚度普遍2 0 m～4 0 m, 为了探索深厚软基的处理方法和相应的施工工艺, 选择位于慈北冲击平原地带的慈溪市观海卫镇K118+400～K119+900计1.5km和宁波市江北区慈城镇K 1 3 4+0 0 0～K 1 3 4+6 1 1计0.6 1 1 k m路段作为软基处理试验段。根据设计, 复合地基法处理主要包括C F G桩、预制管桩和湿喷桩三种方法, 且均位于慈溪段。本文着重研究预制管桩和湿喷桩联合处理软基的施工工艺和效果分析。

1 处理路段与方法概况

本次处理路段位于慈溪市观海卫镇K119+110～K119+175, 全长65m, 属桥头路段, 设计路基高3.4 2 4 m, 软土最大深度30m, 采用PTC-A400 (55) 预应力管桩+∮5 0 0湿喷桩加固, 预制管桩处理深度3 6 m, 湿喷桩处理深度16m, 间距1.7至2.1m, 桩基平面正方形布置, 其中1根管桩, 3根湿喷桩。地质情况如表1所示。

2 施工工艺与质量控制

(1) 预应力薄壁管桩。1) 管桩的质量标准要求和运输、堆放: (1) 管桩的质量标准要求:试验段采用直径4 0 c m、C 3 0的薄壁预应力砼管桩, 规格和技术参数参见浙江省建筑标准设计图集“先张法预应力砼管桩” (99浙G22) 中的PTC-A400 (55) , 包含接桩和开口型钢桩尖 (A型) , 每段管桩长度不大于1 2 m, 接桩一般不超过两次。2) 运输和堆放的要求: (1) 管桩砼强度等级达到1 0 0%, 静置三天后方可出厂。 (2) 管桩运输过程中支点应满足两支点法的位置 (支点距离桩端0.2 L处) , 并垫以锲型枕木防止滚动, 严禁层与层之间垫木与桩端的距离不等而造成错位, 汽车运输时堆放层数不宜超过二层, 如确有安全措施, 可适当增加。 (3) 管桩吊装宜采用两点法或两头勾吊法, 两吊点距离桩端宜为0.2L (L为桩段长) , 绳索与桩身水平夹角不得小于4 5℃。装卸时应轻起轻放, 严禁抛掷、碰撞、滚落。 (4) 管桩堆放应采用两支点垫放, 最下层支点宜放在垫木上, 且各支点宜在同一水平面上, 堆放层数不超过9层。 (2) 机械设备和劳力组合。本工程采用锤击沉桩和静压沉桩两种方法施工, 选用1台DJ-25走轨式桩架D30-32筒式柴油打桩机和1台D Z Y-2 0 0顶压式全液压静力压桩机, 并配备1 2 0 k V·A发电机组1台。 (3) 施工顺序。桩位布置成等边三角形, 间距分别为2.4 m和3 m, 横向布置至路基坡脚。设计提出管桩成桩采取间隔跳打施工, 我部考虑到同时使用锤击打桩机和静力压桩机施工, 如互不干扰, 我们采取“先里后外, 先中间后两边”进行施工, 从路中纵向隔桩跳打, 向两侧外移, 循回进行。左幅采用锤击成桩, 纵向退打1排移向第2排后, 右幅静力压桩开始成桩, 两机逐渐向两侧外移, 减小互相干扰, 对已成桩并无影响。如图1所示:图1中圆圈为桩位, 箭头为沉桩顺序。先打1.3.5.7.9, 然后打8.6.4.2移向第2排依次沉桩, 减小土应力的干扰, 桩基结束后观测地面无明显隆起。 (4) 施工工艺流程图如图2所示。 (5) 施工工艺。 (1) 根据路基中线、边线的位置, 按桩位图的排号、桩号用经伟仪测出桩位, 在路基两侧定出排号桩, 再逐排逐根放出桩位, 点上石灰, 标出桩位点。桩机移至路中排桩位后, 进行机架调平竖直。 (2) 采用钢钎插入地面1 m以下, 探明桩径范围内地下有无障碍物; (3) 在桩位地面用石灰划出与桩径相同的圆圈, 插桩时桩头对准圆圈竖直管桩, 将两台经伟仪安置在该桩纵横直线上以控制桩身的垂直度, 桩尖竖直插入地面以下30cm～35c m, 用定位板固定位置。4) 打或压第一节管桩, 直至离地面50～100cm时停止。5) 起吊第二节桩进行接桩, 接桩时应将桩端清理, 加上定位板, 两节桩的连接端面应无间隙, 依靠定位板将上下桩接直, 用靠尺控制上下两节桩顺直, 桩端如有间隙应用楔形钢片垫平焊牢, 焊接时应两人对称同时焊接, 焊缝连续饱满, 满足三级焊缝, 并高出桩径1 m m～2 m m, 一般2～3层, 每层焊缝应清渣, 并使焊缝错开, 接桩时上下桩段的中心线偏差不大于5 m m, 节点弯矢高不得大于桩段的0.1%。6) 接桩完成并冷却8～10分钟后打或压第二节桩, 依次接第三节桩并打或压下。7) 送桩。根据送桩深度确定送桩杆长度, 并在送桩深度处标明刻度, 以便控制。送桩时按标高或贯入度标准收锤, 桩顶标高控制在±5 0 m m范围内。按桩的要求对送桩杆进行垂直度测量, 确保桩顶不偏位。 (6) 质量控制。1) 管桩的起吊、运输和堆放:管桩达到设计强度, 存放三天后出厂运输使用, 起吊运输中, 保持平衡轻吊轻放, 避免剧裂振动和冲击, 起吊采用吊钩钩住桩端按水平起吊, 钢丝绳夹角不小于4 5°, 但不大于9 0°, 现场桩就位采用单吊点起吊。2) 测量定位及放样:按施工设计图提供的导线座标, 计算桩位座标, 按桩位图编号, 依次放样, 并用竹片编号, 确定桩排号加以保护。3) 确保第1节桩缓慢沉桩, 严格控制桩的垂直度, 偏差不大于0.5%, 特别是第一节管桩的垂直度对中调直对成桩质量起关键作用。如有偏移, 应分一、二个行程逐渐调直。4) 锤击桩施工时, 采用合适的油门进行控制, 一般重锤轻击;压桩应连续进行。5) 锤击用的桩帽及送桩器内均垫2 0 c m厚的木垫, 必要时应加橡皮圈, 以确保桩顶不被打碎和桩不会产生锤击疲劳破坏。6) 认真做好施工记录, 特别是沉入桩必须记录好最后贯入度, 并与试桩记录相比较, 如出现问题应向监理工程师报告, 请示设计代表研究解决。7) 插桩时应保证桩中心同桩位对齐, 偏差不超过1 c m;如桩位明显偏差应拔出, 清理桩位后重新插桩。

3 水泥深层搅拌 (湿喷) 桩

(1) 机械设备。本工程选用GPP-5B型湿喷桩机1台, 7 5 K W发电机1台, 上海晶磊产的喷浆监测记录仪 (S J C-5) 和灰浆密度仪以及H B-3型灰浆泵等。G P P-5 B型钻机为链条传动, 能更有效地控制下钻速度、提升速度和搅拌的均匀性, 钻杆转速为92R/min。 (2) 各项技术参数:通过试桩确定各项技术参数如下:1) 水泥采用海螺袋装3 2.5复合硅酸盐水泥, 水泥用量5 2 k g/m, 水灰比采用0.55, 灰浆比重1.75;2) 下沉搅拌速度V≤1.5m/min;3) 提升喷浆速度V≤1.0 m/m i n;4) 下沉复搅速度V≤1.5m/min;5) 复搅提升速度V≤1.5m/min;6) 供浆时的管道压力:0.4 M P a

4 效果分析

K119+110～K119+175, 65m路段, 采用PTC-A400 (55) 预应力管桩+∮500湿喷桩加固, 完成管桩4104m/114根, 处理深度36m, 完成湿喷桩6208m/388根, 处理深度16m, 间距1.7m和2.1m。施工结束后先后进行了低应变动力检测、单桩极限承载力试验、桩间土竖向抗压静载试验、联合桩复合地基承载力特征值试验及钻苡芯法检测无侧限抗压强度试验, 其中承载力试验均采用堆载法, 试验加荷方式采用慢速维持荷载法, 试验结果采用变形与强度双重控制的原则进行综合评价, 具体试验结果分别见表2～表6。

采用X Y-Ⅰ型钻机钻芯取样进行无侧限抗压强度检测, 共抽取3 0根, 每根上、中、下各取1件, 共计90件, 482.4延米, 平均取芯率8 1.5%, 芯样外观水泥搅拌桩基本均匀, 芯样呈短柱状, 灰色, 含灰量一般, 其无侧限抗压强度0.3 9～1.1 8 M P a之间, 胶结状、连续性较好。抽检的3 0根桩均为Ⅰ类桩, 满足桩身强度大于设计0.4 M P a的要求。综合以上检测结果, K 1 1 9+1 1 0～K119+175, 65m桥头路段, 采用PTC-A400 (55) 预应力管桩+∮500湿喷桩加固, 低应变动力检测管桩1 9根, 全部为Ⅰ类桩占检测数的1 0 0%, 检测湿喷桩32根, Ⅰ类桩3 0根占检测数的93.8%, Ⅱ类桩2根占6.2%。检测管桩和湿喷桩各3根测单桩极限承载力, 其中管桩不小于1 5 0 0 k N, 湿喷桩为2 5 0 k N。抽取3个测点测桩间土承载力特征值均为180KPa。抽检1组湿喷桩复合地基承载力特征值为1 3 5 K p a。湿喷桩钻芯取样, 平均每根无侧限抗压强度达0.63MPa～1.18MPa, 大于设计0.4MPa的要求。

5 结语

地基软基论文 篇6

新乡至长垣高速公路是济东高速公路的重要组成部分, 起自延津县关屯东北1公里处, 接已完成初步设计的济东线获嘉至新乡段高速公路, 经延津县、滑县, 止于滑县与长垣县交界处 (于庄西北) , 新长段高速公路全长约49.12 km, 其中延津县34.84 km, 滑县14.28 km。

路区主要通过微起伏黄河泛流冲积沉积平原, 以平原地貌为主。地势平坦开阔, 地表微有起伏, 地势由西南向东北倾斜。

试验段工程地质条件从上至下分为二层。Ⅰ层以黄褐色、灰褐色粉细砂为主, 局部夹薄层低液限粉土及低液限黏土, 一般松散~中密状, 该层厚7.0~10.0 m, 容许承载力115~130 k Pa。工程性质局部较差。Ⅱ层以黄褐色、灰褐色、灰白色细砂为主, 夹有粉砂和中砂, 局部夹有低液限黏土及低液限粉土, 该层顶部埋深7.0~10.0 m, 厚30~40 m, 该层上部15.0 m左右承载力150~180 k Pa, 其下承载力200~280 k Pa。

2 CFG桩复合地基有关设计参数与施工工艺

2.1 CFG桩复合地基有关设计参数

针对试验段工程地质条件较差、路基填土较高等情况, 对该路段采用CFG桩复合地基进行处理。CFG桩地基设计参数为掺灰量70 kg/m3, 强度应≥10 MPa, 新标准32.5级普通硅酸盐水泥, 碎石粒径≤30 mm, 桩径400 mm, 正方形进行布置, 桩间距1.8 m。单桩极限承载力值要求达到740 k N[1]。

路基段CFG桩施工完成并检测合格后, 填土施工前加铺碎石垫层和两层土工材料 (土工格栅在垫层下部, 土工布在垫层上部) , 为防止土工材料老化, 土工材料的宽度比碎石垫层每侧 (横向) 要窄10 cm[2]。

2.2 CFG桩基施工工艺

利用CFG桩对地基的振密、挤密作用选用振动沉管成桩法。CFG桩施工操作步骤如下:一是桩管垂直对准桩位;二是启动振动桩锤, 将桩管振动沉入土中, 达到设计深度, 使桩管周围的土进行挤密或挤压;三是从桩管上端的投料漏斗加入拌合料, 拌合料入孔温度不得低于5℃;四是逐步拔桩, 边振动边拔管, 拔管速度应控制在1.2~1.5m/min, 每拔管50 cm, 停止拔管而继续振动, 停拔时间10~20 s, 直至将管拔出地面;五是关闭机械;六是移位;七是桩顶铺土工格栅;八是填筑30cm厚碎石垫层并压实, 碎石最大粒径≤20 mm。

3 单桩静载荷试验

3.1 单桩静载荷试验结果

试验采用压重平台反力装置。加载装置为一个2 000 k N DYG200-200液压千斤顶和一台YZB63-0.27-1电动油泵。千斤顶行程为200 mm, 压力表精度为1.5级, 量程100 MPa;百分表连磁性表座4只, 6 m的基准梁2根。

采用慢速维持荷载法, 即沉降量相对稳定后再加下一级荷载。单桩极限承载力为740 k N, 试验要求加载至740 k N[3]。

图1~图3分别为103号、137号、208号等桩的单桩静载荷Q~S曲线。

3.2 单桩静载荷试验结果分析

单桩静载荷试验结果汇总见表1。静载试验中103号、137号、208号分别加载到740 k N时, 总沉降量在16.1~17.5 mm间, 所有试验桩沉降量不大, 而且Q~S曲线平缓, 无明显陡降段。

三根试验桩的极限承载力均为740 k N, 设计值为470 k N, 满足设计要求。

4 结论

1) 根据新乡至长垣高速公路CFG桩试验结果, 试验桩的Q~S曲线平缓, 无明显陡降段;试验桩的极限承载力均为740 k N, 设计值为470 k N, 达到设计要求。

2) 该试验段土层情况下的CFG桩, 设计参数选择直径400 mm、桩长8~8.5 m是合理的。

摘要：CFG桩复合地基是高速公路软基处理中的一种常用方法, 不同型式的CFG桩复合地基其作用机理、加固机理、承载及变形是不同的。笔者结合新乡至长垣高速公路的应用情况以及单桩静载荷试验结果, 从实用设计方法、施工工艺及质量控制措施以及技术经济比较等方面进行了研究, 得到了许多可借鉴的数据。试验结果表明, 试验桩的QS曲线平缓, 无明显陡降段;试验桩的极限承载力均为740kN, 设计值为470 kN, 满足设计要求。

关键词：CFG桩,静载试验,单桩承载力

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准.JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[2]岩土工程手册编委会.岩土工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1994.

地基软基论文 篇7

对于差异沉降问题, 《建筑桩基技术规范》 (JGJ94—2008) 提出了变刚度调平设计[1]的理念, 通过考虑地基、基础与上部结构的共同作用, 对桩土支撑刚度分布进行调整, 使纵横向沉降趋于均匀。但在道路工程领域, 变刚度调平设计尚处于起步阶段, 特别是对横向变刚度复合地基的研究鲜有报道。

1 工程概况

某双向4车道高速公路桥头段, 路面宽28 m, 按变桩距等桩长原则布置水泥土搅拌桩 (如图2、表1所示) , 桥头QTA、QTB、QTC区域横向桩间距由1.3 m逐步变化到1.6 m, 梅花形布置, 桩径0.5 m, 桩长6.5 m。路基土自上而下分布有 (1) 粉质粘土、 (2) 1淤泥质粉质粘土、 (2) 粉土、 (3) 1粉砂夹粉质黏土、 (3) 粉砂, 各土层计算参数如表2所示。

注:为保证路基横向稳定, 最外两排桩加密, 桥头段的最外排桩的桩间距QTA, 桥头过渡段的最外排桩间距QGDA。

2 有限元模型的建立与分析

2.1 有限元模型的建立

本文采用大型通用有限元软件Plaxis[2], 选择15节点四阶三角形单元进行模拟。由于水泥土搅拌桩属半刚性桩, 假设桩土间无相对位移, 因而不设置接触面单元。根据置换率相等原则将梅花形布桩转换成正方形布桩, 再将其简化为同厚度的桩墙, 采用线弹性模型模拟。

对于粉质粘土、粉土、粉砂层采用MohrCoulomb模型模拟。 (2) 1淤泥质粉质粘土层采用Soft soil模型模拟。Soft soil模型中的修正压缩指数和修正膨胀指数按下式计算:

根据图2中左半幅I-I断面建立模型, 按实际加载工况进行数值模拟。结合现场实测数据, 绘制路中T1点和路肩T2点沉降曲线如图3所示, 图中虚线部分采用双曲线法, 并考虑分级加载填筑进行预测[4]。

比较图3中的实测沉降与计算沉降曲线, 在分级加载阶段两者表现出一定的差异性, 随着固结时间的增长, 沉降的发展趋势基本相同。T1、T2点300 d实测沉降分别为15.3 cm、12.8 cm, 计算沉降分别为13.7 cm、11.0 cm, 沉降差分别为1.6 cm、1.8 cm。计算结果和实测结果之间的误差较小, 说明所建立的模型基本合理, 能够正确反映路堤固结变形性状。

2.2 计算结果与分析

2.2.1 横向沉降

根据上述模型计算得到的总沉降等值线如图4所示。地基表面总沉降曲线如图5所示。

从图可以看出, 变桩距与等桩距 (桩间距1.3 m, 桩长6.5 m) 方案得到的横断面沉降都是越远离路中沉降越小。采用变桩距布桩后, 路肩附近差异沉降有很大改善。由于变桩距方案坡脚处两排桩进行加密, 其沉降接近等桩距方案。

2.2.2 水平位移

水平位移等值线如图6所示。由图可知:由于搅拌桩对路堤的侧向约束, 路堤表面及深层水平位移均较小。天然地基经搅拌桩处理后, 地基侧向水平挤出位移区向地基深部转移, 增加了地基的稳定性。

2.2.3 剪应力

3 变桩长、变模量与变桩距方案对比分析

3.1 变桩长方案

桥头QTA、QTB、QTC区域桩长分别取6.5 m、6.0 m、5.0 m, 其余条件不变建立模型, 计算得到的地基表面总沉降曲线如图8所示。由图可知, 变桩长复合地基能够有效控制横向差异沉降, 路肩附近的处理效果与变桩距方案基本相当。

3.2 变模量方案

桥头QTA区域搅拌桩桩墙模量取40 MPa不变, QTB、QTC区域分别取30 MPa、20 MPa, 按等桩距等桩长方案建立模型, 计算结果如图8所示。由于沉降主要受加固区底部应力大小的影响, 而改变桩体模量对减小桩端应力无明显效果, 故变模量方案无法实现变刚度设计。

3.3 综合对比分析

(1) 从处理效果角度来看, 变桩距与变桩长方案均能减小横向差异沉降, 两者处理效果基本相当, 而变模量方案不能实现变刚度设计。

(2) 从造价分析来看, 模型中50 m桥头段采用等桩距等桩长方案总桩长为10 394 m, 而变桩距和变桩长方案总桩长分别为8 385 m和8 278 m, 与等桩距等桩长方案相比总造价分别节省19.3%和20.4%。

(3) 从施工控制角度来看, 采用变桩长方案时, 在桩长变化交界处特别是短桩区向长桩区施打时, 现场施工人员素质及监理监督程度对成桩影响较大, 很多时候桩长将难以保证。

(4) 从质量检测角度来看, 采用变桩长方案时, 相同桩长分区均应有受检桩, 而采用变桩距方案时, 布桩方案只需进行表观测量, 变桩长方案大大增加检测费用。

因此, 综合比选采用变桩距方案来实现横向变刚度复合地基设计。

4 拓宽工程中应用探讨

目前, 未见有横向变刚度复合地基在拓宽工程中应用的研究, 本文根据新旧路沉降情况对其应用进行探讨。

4.1 新路沉降大于旧路

当新旧路地基均采用复合地基处理时, 最大沉降主要产生于旧路路肩至新路范围内 (如图9中线1所示) , 并可能导致在新旧路基分界处出现纵向裂缝[4,5]。若在旧路路肩至新路路肩范围内采用变刚度方法加密桩间距, 可有效减小新旧路间的横向差异沉降 (如图9中线2所示) 。但当桩间距小于1.1~1.2 m时, 复合地基沉降减小并不明显, 因而该方法是有一定适用范围的。

4.2 新路沉降小于旧路

当新路采用复合地基处理而旧路未处理时, 最大沉降一般发生在旧路上 (如图10中线3所示) , 并可能导致旧路发生纵向开裂[5]。若在新路范围内采用桩间距由大变小再变大过渡, 在满足新路工后沉降前提下, 可增大新旧路交界处总沉降 (如图10中线4所示) , 达到减小差异沉降目的。

5 结论

(1) 根据现场实测和数值模拟成果, 采用变桩距方案能够有效控制路堤横向差异沉降, 实现变刚度调平设计, 且能够大幅降低工程造价。

(2) 变桩长控制差异沉降的效果与变桩距相当, 但施工控制和质量检测复杂。变模量方案无法实现变刚度设计。

(3) 在拓宽工程中可采用横向变刚度复合地基减小新旧路堤间的差异沉降, 避免路面纵向裂缝的发生。

参考文献

[1]王涛, 高文生, 刘金砺.桩基变刚度调平设计的实施方案研究[J].岩土工程学报, 2010, 32 (4) :531-537.

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