软土地区

软土地区（共11篇）

软土地区 篇1

一、工程概况

拟建的基坑围护工程位于苏州市工业园区, 基坑呈矩形, 东西最长处约147 m, 南北最宽处约110 m, 基坑周长约513 m, 总面积约1.6万m2。基坑挖深15.25 m。基坑侧壁安全等级为“一级”。

本基坑的设计方案采用钻孔灌注桩排桩结合三轴搅拌桩止水帷幕的围护结构。

二、工程、水文地质条件

1. 工程地质条件

根据勘察资料查明, 本基坑工程涉及到的各土层分布规律及工程性质, 自上而下分别描述如表1。

2. 水文地质条件

潜水主要赋存于浅部填土层中, 受季节影响水位升降明显。勘探时干钻测得潜水初见水位标高为0.90 m, 测得其稳定水位标高在1.33 m。

微承压水主要赋存于 (4) 层粉质粘土夹粉土~ (5) 2层粉质粘土夹粉土中, 富水性及透水性均一般。勘察时, 测得其初见水位标高在-1.03 m, 测得其稳定水位标高为1.02 m。

三、本工程重点及难点

1. 周边环境条件较复杂

基坑南侧地下室外墙线距离用地红线最近约5.8 m, 红线外为旺墩路, 其下有雨水、污水、消防等管线较为密集, 基坑东侧地下室外墙线距离用地红线5.2~16.0 m。红线外为南施街, 其下有雨水、污水、消防等管线较为密集。基坑北侧及西侧地下室区域距离红线5.1 m, 红线外为7.9~21.9 m的中央河。基坑开挖特别是基坑降水对基坑周边的环境影响较大, 周边环境的保护是本工程的重点。

2. 基坑开挖深度较深

基坑呈矩形, 东西最长处约147 m, 南北向最宽处约110 m, 基坑周长约513 m, 总面积约1.6万m2, 本工程地下室设为3层, 基坑底标高为-14.85。

3. 基坑开挖涉及到承压水层

本工程的基坑采用止水帷幕已至 (6) 层粘土一定深度, 已隔断潜水及微承压水的补给, 基坑内采用管井降水, 必要时结合轻型井点降水及在基坑底周边设置集水沟、排水沟的方法疏干基底积水。

四、针对软土地区采取的对策

1. 加强止水帷幕的防渗效果

三轴搅拌桩的施工:三轴施工的好坏直接决定了工程成败的关键, 在三轴桩施工过程中, 我方将安排施工人员全过程旁站监督, 严格要求施工班组按设计要求和相关规范施工。

2. 合理的安排基坑降排水工作

降水施工是工程能否安全、顺利按期完成的关键之一。为了保证施工的正常进行, 防止出现基坑失稳, 在施工中, 制定科学的排水方案、通过详细的计算, 确定合适的降水时间, 安排合理的井点布置, 保证降水工程的顺利实施。

3. 文明施工、环境保护控制的重点

本工程地处苏州工业园区交通要道旺墩路和南施街。来往人员、车辆较多。施工期间加强文明、环保措施建设, 减少施工废气、废水、噪声对环境的污染。

4. 工期紧、任务重

本工程的工期是200天, 为应对这些无法预估的风险, 我们在安排工期时, 各分项工程尽量做到全面铺开, 齐头并进, 并且及时插入流水施工, 将工期尽可能地往前安排。

5. 严格遵循“时空效应”理论以及信息化施工

按照时空效应理论指导基坑施工, 遵循“先撑后挖、分层分段开挖、分段施作结构、严禁超挖、限时作业”等原则, 进行基坑开挖及支护的信息化施工, 以减少基坑变形, 并注意纵向坡的稳定。

6. 管线协调

我单位成立公用管线协调领导小组, 配合业主、监理、及管线单位做好各方面的协调工作, 并积极配合管线单位, 开挖样洞, 核对弄清地下管线的确切情况 (包括标高、埋深、走向、规格、容量、用途、性质、完好程度等) , 并制定切实可行的管线保护方案、临迁措施。

五、基坑施工方法

1. 施工阶段的划分

第一阶段:施工准备阶段, 主要是组织专家对本工程施工方案进行评审、场地临设的搭建、设备进场调试等;

第二阶段:基坑围护工程的止水帷幕三轴搅拌桩、钻孔灌注桩、管井的施工;

第三阶段:基坑土方分区、分层开挖, 支撑梁施工及桩间土挂网喷砼跟进施工;

第四阶段:工程竣工验收完工、基坑移交阶段。

2. 土方开挖施工流程

根据本基坑设计二道混凝土内支撑特点, 以及每道支撑的布置情况及相互净高度, 为加快出土速度, 采取以下办法。

(1) 第一层土体开挖范围是-0.90 (地面) ~-3.70 m (第一道支撑梁底) , 开挖深度为2.8 m, 土方量为50 000 m3。土方车均从南侧 (旺墩路) 出入口进出。根据我方安排, 第一层土方开挖总体出土顺序: (1) 东北角→ (2) 西北角→ (3) 西南角→ (4) 东南角→ (5) 中间土体。开挖第一层土体时, 土方车辆直接开到挖机边, 装土外运。

(2) 第二层土体开挖范围是-3.70 (第一道支撑梁底) ~-9.20 m (第二道支撑梁底) , 开挖厚度为5.5 m, 土方量为75 000 m3。总体出土方向按“对称开挖, 先形成南北向对撑, 后形成角撑”的顺序, 开挖方式为盆式开挖, 即先开挖南北向主对撑下的土体, 待形成主撑后再开挖基坑西部预留土体, 最后开挖基坑东部预留土体。

(3) 第三层土体 (第二道支撑梁底至基坑底挖范围是-9.20~-14.85 m, 开挖厚度为5.65 m, 土方量为80 000 m3。本层土方开挖方式同第二层土方开挖方式。

(4) 基坑土方最后的余土采用两台挖机在基坑底部翻土, 两台抓斗式挖机在坑顶部直接装车外运。

(5) 栈桥下的立柱土方开挖暴露后应及时加设竖向剪刀撑加强。

(6) 第三层土方开挖时, 应与土建单位紧密配合, 坑底暴露面积不大于200 m2。底部土方开挖时, 应对成桩进行保护, 垫层浇筑时间不得超过48 h。

六、工程桩、围护桩、管井的保护措施

(1) 安全教育、技术交底:挖机操作人员进场后除对其进行严格安全教育外, 同时对本工程场地布置情况、工程桩概况及位置、深井井点概况及位置做一次现场详细交底, 让每位操作技师都对自己分区内的现状及需要特别注意保护的成品有一清楚认识。

(2) 专人指挥:土方开挖期间, 每台挖机配备专人进行指挥。指挥人员有项目部下发工程桩位、立柱桩位及深井点位详细图纸交底。抓斗挖土过程中, 当接近桩头或管井20 cm以内时, 指挥人员应给出信号, 让抓斗速度减慢, 缓慢移至桩体位置试挖, 一旦桩头裸露桩体位置明确后, 抓斗沿桩体垂直方向避让10 cm上下落铲, 桩体上余土采用人工清理。

挖土过程中桩体裸露超高部分应及时安排风镐破除, 避免超高破处坠落伤人, 同时提供给抓斗水平旋转足够操作空间。深井井管应随土方开挖进度及时拆管落低, 同时做好点位醒目标识。

(3) 夜间照明:夜间施工期间, 除相应人员必须在岗外, 还应配备足够照明, 同时挖机技师应轮班作业, 避免疲劳操作造成安全隐患。

七、施工效果

在基坑及土方开挖期间, 从监测数据反映, 基坑东、西、北三侧最大的位移量仅18 mm;基坑南侧最大位移量仅为8.2 mm, 均在安全范围之内。在整个基坑施工过程中, 未出现一次基坑渗漏、位移报警等险情, 基坑施工圆满结束, 经验收基坑工程达到优良。

八、结语

通过本工程的施工, 我方运用科学的施工方法、信息化监控等措施使其对周边环境的影响控制在允许范围内。本文对这一成功经验进行有益的总结, 为今后同类工程的设计与施工提供参考。

摘要：本文以我公司承建的苏州工业园区某基坑围护工程为例, 较详细介绍了软土地区超深基坑的设计、施工、监测的一些关键技术, 以及在施工过程中的注意事项, 为苏州地区相类似的工程提供参考借鉴。

关键词：深基坑,软土,土方开挖,二道砼支撑,管井降水

参考文献

[1]刘国彬, 王卫东.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2010.

[2]张雁, 刘金波.桩基手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009.

[3]刘俊岩.建筑基坑工程监测技术规范实施手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2010.

[4]王卫东, 王建华.深基坑支护结构与主体结构相结合的设计、分析与实例[M].北京:中国建筑工业出版社, 2007.

软土地区 篇2

浅谈沿海地区软土路基处理的设计与施工

该文通过工程实例,详细介绍了沿海地区市政道路软土路基的设计与施工特点,以及设计与施工中要注意的问题.

作 者：张海勤 蒋小军 Zhang Haiqin Jiang Xiaojun 作者单位：上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司,上海市,92刊 名：城市道桥与防洪英文刊名：URBAN ROADS BRIDGES & FLOOD CONTROL年，卷(期)：“”(4)分类号：U416.1关键词：路基 地基处理 设计施工

软土地区 篇3

2.身份证号码：120113198910012416 天津市地下铁道集团有限公司 天津 30000

摘要：施工监测是地铁施工中必不可少的一项工作内容，尤其是在不良地质条件下的地铁隧道施工中，通过监测手段能够掌握实时施工信息，优化施工方案，确保工程施工质量及安全。基于此，文章结合工程实例，重点探讨了软土地质条件下盾构施工监控量测技术。

关键词：软土地层；地铁盾构；监控量测

引言

随着城市发展，城市中的高层建筑日趋增多，密集度越来越大，能够被利用的城市地面空间已经越来越少，城市地下空间的开发利用迫在眉睫，为缓解日益拥挤的交通，充分利用城市地下空间，城市地下轨道交通工程方兴未艾。盾构法隧道施工是地铁隧道施工常见施工方法，监控量测作为盾构施工的眼睛，是施工成败的关键。

1 研究背景

某城区地铁隧道采取盾构法施工，在施工前期勘察中，发现施工场地上方有天然气管道一条，盾构隧道和管道相交的位置位于A站以西238m的位置，管道位于区间隧道上行线第210，211环，下行线第206，207环上方。因盾构下穿段管道埋深无相关资料记载，施工之前采用管线仪对其位置进行大致测定，之后采用钻探勘测得其深度，为确保天然气管道安全，钻探使用钻头为塑料钻头。鉴于该区间软土地质特征，在盾构隧道施工过程中，易发生区域性地面沉降；盾构在软土地层中穿越天然气管道，地面沉降不易控制，直接导致管道变形不易控制，极易造成管道破裂等事故。该区间隧道埋深为12m，管道的埋深为1.0m。

2盾构施工原理及监控量测必要性

盾构法工作原理是：盾构机刀片在前面切削岩体时，盾构外壳在隧道开挖前端进行预先支护，形成外部支撑；盾构机在盾构外壳的支护下继续向前开挖岩体和拼装隧道管片衬砌；盾构外壳由内部结构支承，而盾尾部分则无内部结构进行支承，故盾尾需及时拼装隧道管片衬砌；盾构机掘进或调整方向是通过顶在己经拼装完成的隧道管片衬砌上的液压千斤顶操作的。在地质环境较恶劣时，通常还需要利用其它相应措施对盾构掘进前方工作面进行土体改良。

盾构隧道施工监控量测是盾构施工过程的一部分，是指导施工、发现问题解决问题的唯一途径。隧道设计和施工过程是处理好土力学、岩体力学等各种力学问题的过程，施工现场监控量测直接记录和反映着各种力学作用现象，为施工提供第一手资料。一方面通过对监测信息进行分析、处理直接指导隧道施工；另一方面根据监控量测数据，做到动态设计，随时对不合理的设计方案进行优化，提高施工质量，不断提升隧道工程建设的水平，不断优化盾构隧道施工技术。

3地铁盾构监控量测施工措施

盾构监控量测是盾构施工成败的关键，监测内容及方法在不同施工条件下有所不同。

（一）一般条件下的沉降及水平位移监测

一般条件下的地铁盾构监测施工，应根据地铁施工现场的实际条件，按照一定的施工等级分别对基准点、施工基点及沉降监测点进行控制。当基准点和监测点两者之间形成闭合或者是与水准路线附合后，应取两次监测数值的平均值，并将该平均值当作初始高程值，与此同时，在对水准线路进行观测时应与基准点或者是施工基点保持同步，监测得出的各项数值结果的偏差应控制在相关要求范围内。另外，对于地铁普通部位的水平位移监测，应采取小角度观测法对地铁盾构普通部位的各个基点进行监测，监测达到相关施工要求合格后，应利用高精度电子全站仪对已经监测过的各基点之间的小角度及距离进行准确测量，并精确计算各基点与实际基准线之间存在的偏差，计算得到的偏差就是地铁盾构垂直线路方向的位移量。

（二）地铁盾构关键部位沉降监测

地铁盾构关键部位沉降监测一般采用电水平尺法，电水平尺具有较全面的功能及良好的效果。电水平尺在安装时紧贴被测对象的，不会对行车带来影响，同时能自动读取监测数据，适合于行车封闭路段时进行全方位连续的沉降监测。电水平尺具有较高的精度，利用该工具对地铁盾构关键部位进行监测，能够捕捉小到1”的倾角变化，使用电水平测量出来的数据具有较高可靠性。在地铁盾构关键部位沉降监测过程中将多个电水平尺首尾相连进行测量，能够准确计算出地铁盾构的绝对位移，并且根据这些测量数据可推断出地铁盾构的沉降断面。此外，在盾构监测中运用电水平尺与数据采集器进行相互配合，能够实现盾构实际状况的连续监测，实时掌握盾构施工中的沉降变化，如果遇过大或者影响盾构施工安全的沉降量，即启动自动报警功能。综上，电水平尺在盾构各个部位沉降测量中的应用给盾构施工提供了安全保障。

4监测控制具体研究方法

（一）监测点布置

地面监测点埋设，沿线路方向每5环布设一个监测断面，横断面监测点布置3排，第一排位于200环，断面监测点7个，第二排位于205环，断面监测点3个，第三排位于210环，监测点3个，监测点间距2.4 m，在194环、202环分别埋设深层沉降监测点，埋设深度8m。

（二）深层分层监测技术

盾构机通过天然气管道后，对200环、205环、210环监测结果进行比较分析。掘进过程中地面下沉，通过后变化速率趋于0，并略有回升，最后保持稳定，地面最大变化量下沉5 mm。盾构机掘进推力800t左右、土压0.12、出土量38方、注浆量都是3 m3，在埋深12 m的地層中此为合理掘进参数，地面沉降能控制在规定范围之内。第200环断面监测数据显示，盾构机通过断面过程中，地面隆起单次变化在1mm内，下沉在3mm内，沉降变化速率小。第205环断面监测据显示，盾构机通过断面过程中，地面降起单次变化在2mm内，下沉在4mm内，沉降变化较小。第215环断面监测数据显示，盾构机通过断面过程中，地面隆起单次变化在2mm内，下沉在5mm内，沉降比较稳定。在200环、205环、210环的累计沉降变量中，隆起最大值为4 mm，下沉最大值为5 mm，控制地面沉降在规定范围之内。盾构机刀盘到达194环深层沉降管处，监测数据显示，30号监测点隆起6 mm，通过后下沉6 mm，监测数据变化小，变化在2 mm左右，盾构机下穿时，对隧道上部2 m左右地层的扰动变化在6mm左右。盾构机刀盘到达深层沉降管处，上部2.3 m处上升4 mm，下部上升4mm，穿过管道后，上部变化在3 mm左右，下部变化2mm左右。

上述数据显示，盾构机在穿越管道过程中，地下7 m处，沉降变化小。在盾构机掘进过程中，刀盘对上部两米左右部分土体扰动较小，变化值最大为5 mm左右。盾构通过后注浆对土体的扰动很小，变化在2 mm左右。在盾构机下穿天然气管道的过程中，即196-203环推进过程中，对每一环进行了4次取样，经过检测，取土样品不含油脂，土质无污染。天然气管道没有发生渗漏等现象。通过深层分层监测，最终保证了盾构顺利穿越天然气管道。

5 小结

盾构法是当前城市地铁隧道施工中的常用方法，本工程运用深层监测技术对软土地层中的盾构地铁隧道施工进行了监测，将施工现场地下管线的地层实际变形情况实时反馈至操作面，直接用于调整施工参数和判定管线的安全情况。最终保证了工程的顺利实施，并确保了管线的安全性，为以后类似工程提供参考和借鉴。

参考文献：

[1]赵纪平.盾构法隧道施工的监测[J].建筑与工程，2008（11）

[2]郑淑芬.盾构隧道施工地表沉降规律及控制措施研究[J].湖南：中南大学，2010

沿海地区软土路基处理方案研究 篇4

1 原材料分析

路基回填材料有三种:石灰、土和山皮石。现把这三种材料的介绍如下:

(1) 石灰

石灰的性质决定于其活性物质的含量, 即含CaO与MgO的含量百分率, 含量越高, 则活性越大, 胶结力越强。一般常用的熟石灰粉末质量应符合Ⅲ级以上的标准, 活性CaO+MgO含量不低于50%, 如要拌制强度较高的灰土, 宜选用Ⅰ或Ⅱ级石灰。当活性氧化物含量不高时, 应相应增加石灰的用量。石灰的贮存时间不宜超过三个月, 长期存放将会使其活性降低。

(2) 土料

灰土中的土不仅作为填料, 而且参与化学作用, 尤其是土中的粘粒 (粒径<0.005mm) 或胶粒 (粒径<0.002mm) , 具有一定活性和胶结性, 含量越多 (即土的塑性指数越高) , 则灰土的强度也越高。

在施工现场常采用就地基坑中挖出的粘性土 (塑性指数大于4的) 拌制灰土。淤泥、耕土、冻土、膨胀土以及有机物含量超过8%的土料, 都不得使用。土料应予过筛, 其粒径不得大于15mm。

(3) 山皮石

最下层山皮石粒径不超过30cm;上层所用山皮石应级配良好, 粒径不超过20cm。山皮石强度不小于15MPa。当石块级配较差、粒径较大、填层较厚、石块间的空隙较大时, 可于每层表面的空隙里扫入石渣、石屑、中、粗砂, 再以压力水冲至下部, 反复数次, 使空隙填满。人工铺填粒径25cm以上石料时, 应先铺填大块石料, 大面向下, 小面向上, 摆平放稳, 再用小石块找平, 石屑塞缝, 最后压实。填料压碎值应不大于35%, 粒料压碎值的试验方法应符合《粉煤灰石灰类道路基层施工及验收规范》CJJ4-97附录C的规定。

2 软土路基处理方案

2.1 方案一:灰土山皮石填筑

(1) 路基开槽

依据设计, 开槽和边沟同时进行, 槽内挖边沟, 首先全幅从原地平面往下挖0.9m深, 开槽宽度为16m。边沟宽1m、深0.8m, 及时排出路槽里的水, 路基开槽施工时, 随时检测原地面标高及开槽后的标高, 以保证填筑厚度, 并测量槽底宽度, 以满足路基填筑宽度。开槽结束将基底晾晒最少5d后, 再进行路基填筑。

(2) 混合料拌和

灰土拌山皮石, 其配合比为生石灰∶土∶山皮石=10∶30∶60。拌和方法为堆集搅拌, 闷料, 反复拌和至少3遍, 达到验收要求。此时应检查混合料含水量。灰土拌山皮石中灰土的含水量应控制在19%左右。

(3) 回填

恢复路基中线并加密中桩, 测标高, 放出坡脚桩, 以保证宽度, 桩上注明桩号。自卸汽车运料从中间向两边的填筑方法, 按每延米用量严格控制方量, 推土机或铲车把填料摊开, 人工砸大块, 进行找平。找平施工先由推土机进行粗平, 将自卸汽车卸下的山皮石初步整平, 形成一个大致的平整面, 再由人工进行找平, 仔细将填筑面按照规范要求进行整平, 并形成路线中心向两侧倾斜2%～4%的横坡。

(4) 压实

开始碾压时, 先用振动压路机对松铺表面预压, 速度宜慢。压实作业的施工顺序要按照先慢后快, 先静压后振动的操作规程进行碾压。碾压施工中, 压路机往返行驶的轮迹必须重叠一部分, 振动压路机重叠段40～50cm, 相邻两段 (碾压区段之前的平整预压区段与其后的压完区段) 纵向重叠2m。压实作业做到无偏压、无死角、碾压均匀。

(5) 养生

每一段碾压并检测完成后立即开始养生, 在养生期间应始终保持其表面潮湿, 不宜过湿或忽干忽湿, 养生期不宜少于7d。每天养生后应用压路机光面。养生期间禁止重型车辆通行。

2.2 方案二:槽底戗灰+山皮石填筑

(1) 路基开槽

由于该路地处软弱地基 (以盐田、养殖池为主) 上, 并且受市区标高的控制, 填筑厚度不能满足路基的理想厚度。依据设计, 开槽和边沟同时进行, 槽内挖边沟, 首先全幅从原地平面往下挖0.8m深, 开槽宽度为16m。边沟宽1m、深0.8m, 及时排出路槽里的水, 随时检测原地面标高及开槽后的标高, 以保证填筑厚度, 并测量槽底宽度, 以满足路基填筑宽度。开槽结束将基底晾晒最少5d后, 再进行路基填筑。

(2) 槽底戗灰

槽底戗灰的灰土配合比为生石灰∶土=10∶90。处理方法为, 路基设计标高以下开挖路槽深度80cm, 槽底软土戗灰30cm厚, 石灰含量10%。养生3～7d, 等强度上来后, 用自卸汽车加铺山皮石。

(3) 回填

恢复路基中线并加密中桩, 测标高, 放出坡脚桩, 以保证宽度, 桩上注明桩号, 标上第一层填筑厚度。最底层灰土施工:戗灰养生3～7d, 等强度上来后, 加铺山皮石, 自卸汽车运料从中间向两边的填筑方法, 按每延米用量严格控制方量, 推土机或铲车把填料摊开, 人工砸大块, 进行找平。找平施工先由推土机进行粗平, 将自卸汽车卸下的山皮石初步整平, 形成一个大致的平整面, 再由人工进行找平, 仔细将填筑面按照规范要求进行整平, 并形成路线中心向两侧倾斜2%～4%的横坡。

(4) 压实

开始碾压时, 先用振动压路机对松铺表面预压, 速度宜慢。压实作业的施工顺序要按照先慢后快, 先静压后振动的操作规程进行碾压。碾压施工中, 压路机往返行驶的轮迹必须重叠一部分, 振动压路机重叠段40～50cm, 相邻两段 (碾压区段之前的平整预压区段与其后的压完区段) 纵向重叠2m。压实作业做到无偏压、无死角、碾压均匀。

3 软土路基加固处理效果分析

3.1 沉降计算

软土路基理论分析主要包括两部分:沉降分析、稳定分析。由于是针对市内的道路, 没有路堤, 所以关于路基的稳定分析可省略不予考虑。现就软土路基的沉降问题进行计算分析。

按均布的条形荷载计算, 荷载面宽度取16m。上部结构层厚度为0.7m, 容重为21kN/m3。方案一填料为灰土拌山皮石, 厚度为0.9m, 容重为22kN/m3。方案二填料为灰土拌山皮石, 厚度为0.8m, 容重为20kN/m3。用压缩模量Es计算主固结沉降, 结果见表1、表2。

通过分层总和法计算得出处理方案一灰土拌山皮石总沉降量为11.901cm, 方案二槽底戗灰+山皮石总沉降量为13.501cm。沉降量均小于《地基勘测规范》要求的建筑物沉降不大于20cm的标准, 表明两种方案都能满足沉降要求, 但处理方案一沉降量小于处理方案二。

3.2 试验路段压实度和弯沉值的检测

压实度做为评价工程质量的一个重要指标, 直接影响着公路的使用性能及寿命。压实度过高, 会使路基层出现裂缝, 为将来的使用埋下安全隐患, 使公路达不到设计的使用年限就出现种种的病害。压实度过低, 使路基层达不到规定的密实度, 致使公路在使用的过程中出现下沉、开裂等病害。所以说压实度过高或过低都是不可取的, 应控制压实度在合适的范围才能保证工程的质量。为了严格控制工程质量, 采用挖坑灌砂法测定灰土拌山皮石路基的压实度。现场抽样检测填筑的灰土山皮石路基压实度平均值为90. 01%, 而灰土拌山皮石路基规定的压实度值为90%, 所以能满足施工要求。

弯沉值是衡量路基承载能力的指标。回弹弯沉值越大, 路基的承载能力越小。但回弹弯沉值过小容易导致路基发生脆性破坏, 所以说回弹弯沉值并不是越小越好。回弹弯沉值测试应用最多的方法是贝克曼梁法, 此种方法简单易操作。为检验路基的承载能力, 对试验路段进行了养生1d、7d和28d的弯沉检测。路基养生1d和7d的弯沉值采用10t标准车和贝克曼梁测得, 养生28d的弯沉值采用落锤式弯沉仪测得, 用以评价路面的整体承载能力, 检测结果见表3。

从测试弯沉的结果, 可以看出随着龄期的增加, 路基的代表弯沉值越来越小, 其强度在增加, 地基戗灰﹢碎石路段代表弯沉值较大, 而灰土拌碎石路段代表弯沉值较小。

经现场抽样检测灰土拌山皮石路基养生28d的代表弯沉值249.1, 地基戗灰+山皮石代表弯沉值125.1, 而规定的容许弯沉值为200, 满足要求。再从1d、7d、28d弯沉变化来看, 随着龄期的增加, 路基的代表弯沉值越来越小, 其强度在增加。但地基戗灰﹢碎石路段代表弯沉值较大, 而灰土拌碎石路段代表弯沉值较小。

4 结论

通过对灰土拌山皮石结构和地基戗灰+山皮石填筑加固软土路基效果分析可知, 两种处理方案对改善软土地基的变形性能都有良好的效果, 明显的提高了地基抵抗变形的能力, 使地基沉降趋于均匀。试验路段的检测结果能够达到各项使用指标, 并能够克服盐份对其强度的影响。

灰土拌山皮石结构和地基戗灰+山皮石填筑加固软土路基是一项新技术, 与其他处理方案相比较具有价格低廉、性能良好、简单易操作等优点, 可作为处理沿海地区的软土地基的首选方案。

应用试验推荐的灰土拌山皮石结构最佳配合比即石灰∶土∶山皮石=10∶40∶50, 处治效果更好, 土体强度提高, 达到了减小地基沉降和提高地基承载力的目的。

参考文献

[1]周景星.基础工程[M].北京:清华大学出版社, 1992.

[2]JG J79—2002, 建筑地基处理技术规范[S].

[3]GB50202—2002, 建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].

[4]GBJ25—90, 湿陷性黄土地区建筑规范[S].

[5]JTGF80/1-2004, 公路工程质量检验评定标准[S].

[6]牛志荣.地基处理技术及工程应用[M].中国建材工业出版社, 2004.4.

软土地区 篇5

软土地区桥头跳车的产生机理和处置技术分析

基于软土的工程性质、物理指标和国内外的`研究成果,分析了软土地区桥头跳车的产生机理,得出了解决软土的沉降问题是解决软土地区桥头跳车的关键,同时总结了常用的处置技术和新技术.

作 者：张卫东 Zhang Weidong 作者单位：河北省南皮县交通局,南皮,061500刊 名：交通科技英文刊名：TRANSPORTATION SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(3)分类号：U4关键词：软土 桥头跳车 机理 处置

软土地区 篇6

【关键词】软土；群桩基础；横向受荷

一、项目背景

软土在沿海地区分布很广，是一种软塑到流塑状态的粘性土，具有孔隙比大、天然含水量高、压缩性高、渗透性小、承载能力低的特性。在以这类土质为地基的桥梁工程中主要采用群桩基础。在水平荷载作用下桩的受力性状是一个非常复杂的桩土相互作用过程。地基系数m法是国内比较盛行的计算横向受桩桩身水平位移和内力的方法。但众多的实践经验表明，m法对软土地区横向受荷群桩基础进行设计并不能达到预期的效果。本项目以沪通高铁为工程依托，作为“软土地区群桩基础侧向抗力m值取值研究”的主要内容之一，针对典型的深厚软土，开展横向受荷桩的大比例三维地质模型试验。

二、研究目的

本项目以沪通高铁为依托：①针对典型的深厚软土，开展横向受荷桩的大比例三维地质模型试验，研究桩长、桩径、桩的刚度、群桩效应、荷载大小等因素对横向受荷桩的荷载传递及桩土变形的影响规律；②在室内土工试验和地质力学模型试验的基础上，采用数值模拟和理论分析等方法，建立适用于软土地区的桩-土相互作用力学模型，研究桩土水平荷载传递规律。导出典型软土的m值与横向受荷桩主要影响参数之间的关系式，最终得到用来计算水平推力桩的m值，为工程设计提供依据，还可以降低经济成本、提高施工效率和安全度，并用于指导其它类似工程实践。

三、研究内容

1.搜集资料，进行理论分析。

2.开展横向受荷桩的大比例三维地质模型试验：

1）通过室内土工试验得到相关物理力学参数。

2）进行多组大比例三维地质模型试验：

a、改变桩数，讨论群桩效应对群桩基础水平受荷特性的影响；

b、根据不同的加载大小，研究水平荷载大小与群桩基础水平受荷特性之间的关系。

3.对比模型试验和理论计算得出的桩身弯矩、水平位移。并将模型试验结果与理论计算的结果相互比较，得出荷载-位移曲线，分析水平荷载-水平变位的关系，研究得出横向受荷群桩内力、变形规律。

研究方法：

1.收集现场地质水文资料并进行整理，分析软土地区群桩基础主动受荷下受力 的特性。

2.根据国内工程所采用群桩基础的埋深、承台几何尺寸及桩土体应力影响范围的关系，考虑边界效应，根据试验本身可行性确定试验域，从而确定试验槽的尺寸。

3.通过室内土工试验获得相关物理力学参数，根据相似理论和实验室现有设备条件以及试验的可实现性，确定几何相似比。

4.按照刚度相似的控制条件确定采用有机玻璃管制作模型桩，混凝土制作承台，再根据用π定理计算出的几何相似比确定桩长、桩径，并确定群桩布桩形式为最简单的2*2。土体材料采用原型土。

5.模型试验水平加载沿线路纵向施加荷载，采用单向多循环加、卸载方法，加载时的最大荷载约为竖向设计荷载的80%，并取预估水平极限承载力的1/10～1/15作为每级加载增量。

6.采用沿桩身每隔10-15厘米对称布设电阻应变片的方法来测试水平荷载作用下桩身曲率变化。实际测量时所有应变片均采用半桥连接式，应变片的温度补偿采用一一对应式的同类材料补偿。采用两块大量程百分表测量桩的水平位移，并依靠两块百分表的的度数差和表间距计算出桩顶的转角。采用拉力传感器测试水平荷载的大小。

7.根据处理模型试验所得数据绘制水平荷载-水平位移关系曲线、水平荷载-承台转角关系曲线、荷载-桩身弯矩关系曲线，还可以根据各级水平荷载和相应的水平位移反算m值，最后分析群桩效应、荷载大小等因素与横向受荷桩的荷载传递及桩土变形之间的关系

四、试验结果

根据桩顶水平位移与水平力的关系曲线可得单桩临界荷载Hcr为10N，极限荷载Hw为17.5N；群桩临界荷载Hcr为60N，极限荷载Hw为100N由单桩和群桩两组曲线不难得出：

⑴同一荷载作用下，桩身水平位移随桩身深度的增加而减小；

⑵相同桩身位置，桩身水平位移随荷载增加而增加；且在相同位置，相同荷载作用下，单桩的桩身水平位移大于群桩的桩身位移；

⑶群桩由于群桩效应，在较小荷载作用下，桩身水平位移变化不大，且均小于单桩。

根据试捡所测得的桩身各测试断面测点处的拉应变εr和压应变εc后，即可由该断面的弯曲应变△ε=εr-εc来计算相应截面的弯矩：

⑴同一荷载作用下，桩身弯矩在0cm-7cm范围内为负，且随深度增加而减小，7cm-20cm范围内随着深度增加而增加，20cm-50cm范围内随着深度增加而减小，当深度大于50cm后，弯矩约为0；

⑵同一深度，桩身弯矩随荷载增加而增大；在20cm处，弯矩变化程度最大。

⑶对比群桩与单桩的桩身弯矩图可得：相同大小荷载作用下，同一深度的单桩桩身弯矩大于群桩的桩身弯矩。

将理论计算所得的结果与试验结果相比较，分析如下：⑴在同样大小荷载作用下，试验所得的地面水平位移均小于理论计算结果。初步分析是由于试验土体为软土，具有泌水性，地表淤积较多水分，使得试验所用土体较工程实地土体更软，在相同荷载作用下，会产生更大的水平位移；⑵理论计算所得结果表明相同荷载相同深度的桩身水平位移，群桩小于单桩，这与试验结果一致。

五、结论

沿海软土地区桩基施工技术 篇7

在东南沿海某开发区,大量的建筑物建于滩涂和软土地区。该地区地质分布有含水量大、压缩性高、承载能力低,对工程基础设计带来极为不利的影响,稍微地质勘察不详细或基础设计形式不对,都可能引起建筑物(构筑物)的过大沉降、倾斜甚至倒塌。而高强度预应力混凝土管桩(PHC)具备桩身混凝土强度高,适应性广,耐冲击性能好,穿透力强,抗弯抗裂性能好等特点,而且施工快捷、方便,质量稳定可靠,耐久性好,因此该桩型被广泛采用。

但是,管桩属挤土桩,施工速度快,软土地区大量施打后,土体超孔隙水压力较大,开挖时如未进行有效控制,将会引起偏桩、断桩等的质量事故发生。因此,必须针对软土地质特点,在管桩施工、土方开挖方面采取有效技术措施,保证桩基质量。本文就某公司厂房实例工程作简要分析。

1 工程概况以及基础设计

该工程为大跨度厂房,上部采用钢结构。该工程基础所处的地质为典型的沿海软土地基,含水量高,易压缩变形,持力层为全风化流纹岩。设计单位根据地质情况,基础采用高强度预应力混凝土管桩(PHC),平均深度15米。图1为局部基础平面和桩基大样图。

2 桩基施工

2.1 开挖后如面临桩偏位、倾斜问题,可根据动测情况判定桩身质量,分别加以处理。

如果桩身无断裂,可采用千斤顶推(拉)并灌芯的方法进行处理。千斤顶推(拉)力不得大于单桩水平承载力。如果桩身有裂缝,可采用接桩、补锚桩的方法进行处理。如果桩身裂缝较深,且桩倾斜较大,沉井接桩也无法实施。同时,锚桩长度25m承载力不够。此时,可考虑底板相应位置留孔,待底板完成后,打设钻孔桩。

2.2 管桩打入时的挤土作用会使附近已打好的桩及原有建筑物或周围其他设施产生破坏。

挤土程度的大小除了与桩的截面积及某处与桩间的距离有关外,还与桩长、桩型、打桩速率及打桩顺序有较大关系。

2.3 考虑到管桩施工产生的挤土效应对土方开挖情况的影响较大,为做好预控,提出几点对管桩施工技术措施建议:

2.3.1 桩机自重与场地软弱土层承载力。

以ZYJ-500液压静力压桩机为例,桩机自重506T,平面尺寸12m×8.4m,平均压力约5T/m2。如表层或接近表层的土质物理力学性能较差,桩机行走和施打时容易沉陷,不仅不利于施工,而且,表层的深陷导致深层土体的位移、周边土体的隆起,容易引起管桩偏移、倾斜,甚至桩身断裂。因此,在桩机选型和确定打桩路线时,应考虑到表层土地基承载力和软弱下卧层地基沉降问题。采用表层铺设塘渣、枕木、路基箱等方式加固地基,分散桩机荷载。

2.3.2 减小挤土效应技术措施。

a.据工程经验,白天打桩引起的土体位移增加值会在夜晚停歇时有约25%的回落,如夜晚继续打桩,挤土效应引起的土体水平、竖向位移会一直增加不回落。因此,应避免24小时不停歇的打桩安排。b.桩基置换率大于4%时可采用预钻孔沉桩,孔径约比桩径小50~100mm,深度视桩距和土的密实度、渗透性而定,深度宜为桩长的1/3~1/2(不超过12m),施工时应随钻随打。c.工程周边、分期施工的区块周边可考虑应力释放孔、隔震沟、砂井等措施。

2.3.3 沉桩线路的选定。

沉桩线路应尽量采取“走长线蛇形线路”,在邻近建筑物或需保护管线区域应考虑“由近及远”的施工方向。由此,可以给超孔隙水压力消散提供尽量长的时间,避免其累积叠加,减小挤土影响。

2.3.4 压桩速度控制。

沉桩速度一般控制在lm/min左右为宜,使各层土体能正确反映其抗剪能力。当地基表层中存在大块石头等障碍物时,要避免压偏。

2.4 施工现场应备有应急措施的砂袋、钢管、钢筋、水泥、注浆机、发电机等施工工具。

地面出现裂缝采取灌浆修补,防止地表水渗入,并及时组织项目部和有关专家查明裂缝产生原因。当出现边坡水平位移超过警戒值,应立即停止相应范围内的土方开挖,必要时采取回填或设置临时支撑松木桩钢板桩加固,以控制变形发展。

结束语

软弱土地质条件下,施工计划和技术措施的合理安排,以及管桩施工减小挤土效应的有效控制,可以有效地避免土体位移引起的管桩偏移、断桩、周边道路、建筑物沉降等问题,社会效益显著。同时,也很好地控制了工程投资,达到工程项目管理的目标。

摘要：探讨了在南方沿海滩涂地区管桩施工中采取的技术和质量控制措施,分析了软土地基处理和桩基施工的要点。

关键词：管桩施工,技术操作,桩基处理

参考文献

谈平潭软土地区的桩基选型 篇8

桩基选型包括施工工艺的选择和桩型的确定, 目前在桩基础设计中还不时存在着盲目以某一因素决定桩型和施工方法的现象, 其结果常常带来不应有的损失和施工困难。许多学者对桩基选型进行了研究:陈华定[1]对桩基选型进行了详细综述;曾汉武[2]对因桩基选型不当而造成损失的多个工程案例进行了介绍;苏庚种[3]对复杂地质条件的桩基选型进行了详细分析。

同一个项目, 可以采用不同的桩基方案。在同样满足安全工作的前提下, 桩基设计应充分考虑到经济合理和方便施工, 以最小的代价取得最大的经济效益, 为此, 进行不同的方案比较是必须遵循的原则。本文以位于平潭金井湾地区某组团项目为例, 从桩基方案选择及土方开挖的角度分析桩基优化问题, 并提出解决办法。

1 工程概况

1.1 工程简介

本工程位于福建省平潭综合实验区金井湾地区, 场地北侧为规划如意路, 南侧为规划平岚岭路, 西侧为现状水泥路, 东侧为规划金井二路。本工程用地面积86 009 m2, 总建筑面积221 427 m2, 其中地上建筑面积168 713 m2, 地下建筑面积52 714 m2。地上部分包含18栋办公楼, 建筑高度不超过39 m, 地下部分为一层地下车库。基坑原开挖深度为2.05 m, 由于北侧、东侧、南侧规划道路施工, 增加围堰高度4 m~5 m, 基坑最终开挖深度为6 m~7 m。

1.2 工程地质条件

根据《岩土工程勘察报告》, 本工程场地属典型的滨海平原相地貌类型, 地层形态单一。

①1填砂:深灰色, 松散, 饱和, 主要为中细粒石英砂, 部分含少量贝壳, 局部夹有山地土, 均匀性较差, 级配较差, 为新近人工堆填, 堆填时间约半年, 厚度为0.80 m~2.60 m, 平均厚度1.45 m。

②淤泥质土:灰黑色, 流塑, 饱和, 含腐殖质及贝壳等, 部分含少量石英砂, 有臭味, 摇振反应慢, 捻面光滑, 有光泽, 干强度及韧性中等。本层在整个场地均有分布, 层厚为9.90 m~20.70 m, 平均厚度为14.03 m。

③粘土:褐黄色, 饱和, 可塑~硬塑, 含铁锰结核等, 粘性较强, 无摇振反应, 捻面较光滑, 有光泽, 干强度及韧性中等。本层在整个场地均有分布, 层厚为2.10 m~24.20 m, 平均厚度14.11 m。

根据岩土工程勘察报告, 主要含水层为浅部填砂中的孔隙水, 与地表水具有相同性, 水量主要受大气降水和季节影响。场地稳定水位一般在0.5 m, 近3年~5年最高水位为0.3 m。

2 桩基选型

本工程场地土质条件极差, 基坑周边环境复杂, 对工程桩自身抗变形能力较高。以下对可供选择的桩基形式逐一进行比较分析, 以便确定较为合理的桩基形式。

1) 预制方桩。

本工程采用预制桩桩长35 m~40 m左右, 桩端持力层为强风化花岗岩, 长细比在87.5~100之间, 国标图集04G361规定, 对以端承为主的桩, 长细比不宜大于100, 400预制桩长细比接近国标的最大值, 长细比过大, 而我们的土层淤泥较厚, 锤击过程中稍有偏差容易断桩。

此外, 30多米桩长一般需要三节桩, 由于桩太长, 桩接头部位容易出现偏差, 影响桩的质量, 所以一般预制桩桩长不超过30 m, 否则对施工要求很高, 质量难以保证。

在造价方面, 采用预制桩桩端持力层只能达到强风化岩土层。采用400的预制方桩, 根据地勘报告, 单桩竖向极限承载力标准值为3 500 k N, 特征值为1 750 k Pa, 桩长35 m左右。采用灌注桩桩端持力层可达到中风化花岗岩层, 桩长26 m~51 m, 直径1 000的桩, 单桩承载力极限值可达到21 000 k N, 特征值为10 500 k N, 也就是一根灌注桩相当于6根预制方桩。

6根预制方桩的体积为:6×0.4×0.4×35=33.6 m3, 而一根灌注桩的体积:到中风化岩大概需42 m长, 3.14×0.5×0.5×42=33 m3。两者用的混凝土量是一样的, 但用灌注桩多数采用单桩, 不用承台。

预制桩6根桩基础要用一个长×宽×高=3 800×2 400×1 000的承台, 配筋长向Φ25@100, 短向Φ20@200。具体造价如下:

混凝土量:3.8×2.4×1=9.12 m3。

长向承台钢筋用量:2 400/100×490.9×3 800=45 600 mm3。

短向承台钢筋用量:3 800/200×380.8×2 400=17 000 mm3。

承台总钢筋用量:0.045 6+0.017=0.062 6 m3, 重量为:7.8×0.062 6=0.49 t。

混凝土造价为:500元/m3×9.12 m3=4 560元。

钢筋造价为:5 000×0.5=2 500元。

每个承台的造价在7 000元左右, 预制桩每米造价1 400元~1 500元左右, 灌注桩每米造价1 800元左右。可见单桩造价相差不多, 但预制桩多了一个承台的造价, 所以预制桩并不经济。

2) 预应力管桩。

桩端持力层为强风化花岗岩, 30多米桩长一般需要三节桩, 由于桩太长, 桩节头部位容易出现偏差, 影响桩的质量, 所以一般预应力管桩桩长不超过30 m, 否则对施工要求很高, 质量难以保证。

干湿交替下采取措施隔绝水源, 但是这个措施是否可靠很重要, 金井湾地区均属高腐蚀环境, 预应力管桩桩壁很薄, 一旦腐蚀就会穿透整根桩, 而且桩端等直接传力部分最易腐蚀, 所以隔绝水源措施很重要, 到目前尚无可靠措施。

在造价方面, 从前面的分析可知一根灌注桩相当于6根预应力管桩的承载力, 6根预应力管桩总长:35×6=210 m, 以平潭地区市场价为准, 每米280元, 总造价:210×280=5.88万元。

通过前面的分析, 承台造价:7 000元, 则总造价约6.6万元。

灌注桩造价按每立方米1 800元计算, 每根桩的体积33 m3, 则总造价为1 800×33=59 400元, 约合6万元。

在工期方面, 一般情况下施打入岩桩, 预制桩一台班可打9根桩, 灌注桩一台班可打2根桩, 此外灌注桩需28 d的养护, 若进行交叉作业, 分段施工, 工期方面可以得到补偿, 且预应力管桩预制也需养护时间。

凡工程桩发生大量偏位的, 几乎全是采用锤击式或压入法施工的钢筋混凝土预制桩和预应力管桩, 而灌注桩偏位情况极为少见[4]。不同桩型的刚度差异是一个因素, 但主要取决于桩间土的扰动程度。挤土桩在沉桩过程中产生的超静孔隙水压力, 在深厚的软粘土中消散极慢, 布桩越密, 扰动越严重, 甚至当沉桩速度稍快时, 邻近桩就会产生偏位的现象。由于基坑开挖时, 土的结构强度尚未得到恢复, 桩周土的嵌固作用很小, 当挖土高差较大时, 工程桩就会朝一个方向偏移, 严重时导致大量工程桩断裂、报废。

3) 冲孔灌注桩。

与以上两种桩型比较, 冲孔灌注桩最容易保证质量, 且对施工要求最低, 但同样存在着桩端的强腐蚀问题, 需采取可靠措施, 但它同于预制桩, 桩体为实心, 若钢筋保护层加厚, 配筋增强, 在混凝土中加入防锈剂, 腐蚀问题可以得到解决。

在造价方面, 通过上面的分析, 冲孔灌注桩的造价比预制桩、预应力管桩便宜或相近。

在工期方面, 如施工组织高效, 加大施工班组的投入, 工期不一定慢, 而且在平潭地区, 冲孔灌注桩工艺较为成熟, 施工队伍经验较丰富。

另外, 在基坑土方开挖过程中, 冲孔灌注桩桩体直径较大, 刚度较大, 抗侧移能力较强, 桩体偏位、断裂问题发生的概率较小。

总体而言, 冲孔灌注桩方案比较可行。

3 结语

本工程桩基在进行以上系统分析后最终选择了1 000冲孔灌注桩方案, 土方开挖过程中桩位偏移、桩体断裂等现象几乎没有发生, 而相邻的某工地因选择了边长为400的预制方桩, Ⅲ类、Ⅳ类桩达到了整个工程桩数量的一半, 最后不得不补冲孔灌注桩, 不仅造成了经济损失, 也延误了工期。总之, 桩型选择应结合岩土地质条件、施工工艺、工期要求、经济等因素综合分析确定, 较适宜的桩型和施工工艺对于保证工程质量、节约投资、缩短工期无疑是非常重要的。

摘要：以选择安全可靠、便于施工、经济合理的桩基方案为出发点, 根据平潭金井湾地区复杂的工程地质条件, 比选了多个桩基方案, 实践表明冲孔灌注桩能有效保证桩基工程质量, 进一步验证了桩型选择应结合岩土地质条件、施工工艺、工期要求、经济等因素综合分析确定。

关键词：桩基,预制方桩,预应力管桩,冲孔灌注桩

参考文献

[1]陈华定.浅议桩基选型[J].工程设计, 2005 (4) :11-12.

[2]曾汉武.对桩基选型确定的分析[J].建筑结构, 1995 (6) :37-40.

[3]苏庚种.复杂地质条件的桩基选型分析[J].探矿工程, 2003 (sup) :38-40.

深厚软土地区基坑稳定计算的探讨 篇9

深基坑的变形及稳定问题是岩土工程中的两个重要的主题。目前,在深基坑支护设计中,基坑变形验算往往对应于正常使用极限状态,而稳定性问题则往往对应于承载能力极限状态,即稳定性直接决定基坑支护体系能否继续承载,若稳定性无法满足要求将直接导致深基坑发生整体滑动、坑底隆起、突涌等,并严重影响基坑周边环境。因此,在设计中,除应满足基坑正常使用的变形控制外,尚应重点进行基坑的稳定性验算。其中,除应避免因支护结构体系的强度、刚度或稳定性不足引起支护系统破坏外,尚应验算因基坑土体强度不足、地下水作用而引发的基坑失稳。

近年来,随着城市地下空间的加速开发,深基坑深度、规模均不断加大,使得工程难度不断提高,加之管理水平偏低等影响,造成了深基坑事故频发,也引起工程技术人员的重视。

新版基坑规程[1]针对稳定性问题进行了较大幅度的调整,对各类稳定性进行了更加严格的规定,其中包括墙底平面的隆起稳定验算、软弱下卧层顶面隆起稳定验算及绕最下层支点的圆弧滑动稳定验算均进行了明确的规定,并确定了较高标准的安全系数,这进一步说明基坑稳定性验算的重要性。

然而,在实际工程实践中发现,当基坑处于深厚软土场地时,根据新版规程的计算模式,计算所得的墙底平面抗隆起稳定系数及绕最下层支点的圆弧滑动稳定安全系数往往较难满足规程的要求,这就要求不断加大围护结构的插入深度,即使是当基坑开挖深度较小时亦不例外。可是,围护结构的插入深度不断加大,基坑造价会不断提高,造成了工程浪费。因此,本文将针对规程中墙底平面抗隆起稳定验算模式及绕最下层支点的圆弧滑动稳定验算模式的规定,结合工程实例,对两类稳定安全系数计算中所存在的问题进行讨论。

2 工程案例计算

2.1 新版基坑规程规定的抗隆起稳定验算内容

1)依据普朗德尔极限平衡理论公式进行墙底平面的隆起稳定验算,计算模型如图1a所示。

2)假定破坏面为以最下层支点为圆心、通过墙底的圆弧形,进行圆弧滑动稳定验算,计算模型如图1b所示。

由图1可知,针对上述两类稳定,深层土体的强度指标对稳定安全计算结果起至关重要的作用,即深层土体强度指标的高低将直接决定稳定计算结果是否能满足要求。同时,在绕最下层支点的圆弧滑动稳定计算模型中,最下层支点平面以上的滑动土条与围护结构、外围土体之间的摩阻力均未予以考虑,且忽略了围护结构的抗弯力矩。

2.2 工程实例计算

选择沿海地区某典型深厚软土场地土层,具体土层分布及物理力学指标如表1所示。

计算工况如下:基坑开挖深度分别取5m和10m,分别对应一道和二道支撑,插入比分别取1.0、1.25、1.5。针对不同的计算工况,抗隆起稳定安全系数计算结果如表2所示。

根据规程要求,对于安全等级为一级、二级、三级的支护结构,抗隆起安全系数分别不应小于1.8、1.6、1.4;;对于安全等级为一级、二级、三级的支挡式结构,以最下层支点为轴心的圆弧滑动稳定安全系数分别不应小于2.2、1.9、1.7。

由图2可以明显看出,在本工程实例的深厚软土场地中,墙底平面的抗隆起稳定安全系数及绕最下层支点的圆弧滑动稳定安全系数均难以满足规范的要求。

鉴于此,为了解淤泥层指标提高对抗隆起稳定验算结果的影响,本文针对淤泥层的指标进行适当提高,c值分别取10、12、14、16kPa,φ值分别取10°、12°、14°、16°。针对提高后的强度指标,稳定安全系数计算结果如下:

1)对于开挖深度为5m,设置一道支撑的情况:

(1)插入比为1.0:当黏聚力c≥10kPa、内摩擦角φ≥10°即可满足墙底平面上的抗隆起稳定要求;而当c≥14kPa、φ≥16°时,方可满足绕最下层支点的圆弧滑动稳定要求。

(2)插入比1.25:当c≥8kPa、φ≥10°即可满足墙底平面上的抗隆起稳定要求;而当c≥14kPa、φ≥14°时,方可满足绕最下层支点的圆弧滑动稳定要求。

(3)插入比为1.5:当c≥8kPa、φ≥10°即可满足墙底平面上的抗隆起稳定要求;而当c≥12kPa、φ≥14°时,方可满足绕最下层支点的圆弧滑动稳定要求。

2)对于开挖深度为10m,设置两道支撑的情况:

(1)插入比为1.0:当c≥8kPa、φ≥16°,或c≥14kPa、φ≥14°时,基本可满足墙底平面上的抗隆起稳定要求,但无法满足绕最下层支点的圆弧滑动稳定要求。

(2)插入比为1.25:墙底进入粉质黏土层,墙底平面上的抗隆起稳定均可满足要求,但无法满足绕最下层支点的圆弧滑动稳定要求。

(3)插入比为1.5:由于墙底进入相对较好的土层,墙底平面上的抗隆起稳定均可满足要求,但仍无法满足绕最下层支点的圆弧滑动稳定要求。

通过计算可知,当淤泥指标较高或墙底进入较好土层时,墙底平面上的抗隆起稳定安全系数满足要求,而绕最下层支点的圆弧滑动稳定则较难满足,尤其是当开挖深度较大时,即使淤泥层指标进行了较大幅度的提高,仍未能满足规程要求。

3 原因分析

3.1 直剪试验强度指标取值偏低

通过上述工程实例的计算,当软土强度指标适当提高后,墙底平面的抗隆起稳定安全系数及绕最下层支点的圆弧滑动稳定安全系数均可较好地满足规范要求。

目前,在稳定性计算时,软土通常采用直剪固结不排水强度指标。然而,地勘报告提供的固结不排水强度指标通常并非真正意义上的固结快剪指标,主要原因在于:在常规的直剪试验中,固结时间通常较短,甚至仅进行60min的固结即进行剪切试验,这就造成所取得强度指标并非真正意义上的固结快剪指标,而往往比完全固结后的强度指标低,亦即稳定计算所用的强度参数比实际的土体强度参数小,这必然造成计算所得的抗隆起稳定安全系数偏小,结果偏于保守的情况。

因此,当采用直剪固结不排水强度指标时,应将土体充分进行固结,方可得到较为合理的强度指标。根据已有学者的研究成果[2,3,4,5],在直剪试验中,当预压固结时间大于5～6h时,土体的固结已基本完成,已基本可满足工程要求,即在工程应用时,应尽可能确保直剪试验的固结时间,使得试验指标与实际土体强度指标更加贴近,使得基坑稳定计算结果更加合理。

3.2 深层软土指标取值偏低

在地质勘察过程中,对于深厚的软土层,通常从该层顶面至底面仅按一层土进行考虑,所得的强度指标则取所有试样的平均值,将深层与浅层的试样进行平均,这对于深厚的软土层,将造成较大的误差,对于浅层土,往往其含水率、孔隙比及强度指标较低,而对于深层土,其强度指标则相对较高,采取平均值后往往较大程度上忽略了深层土体强度指标随深度增大的效果,即试验采用平均值的方法将低估深层土体的强度指标,而在进行抗隆起稳定性计算时,深层土体强度指标则起至关重要的作用,故在计算抗隆起安全系数时,若采用强度指标的平均值,将使得计算所得的抗隆起安全系数偏小,结果偏于保守的情况。

因此,针对深层软土地区,在进行地质勘查时,应对深厚的淤泥层进行合理分层,针对不同的分层提出不同的强度指标,从而为后期基坑支护的设计提供更为合理的参数,以保证基坑支护设计更为经济、合理。

3.3 稳定计算模型偏于保守

新版规程的抗隆起安全系数计算模型中,针对墙底平面的抗隆起稳定安全系数和绕最下层支点的圆弧滑动稳定安全系数的计算均只考虑计算面以上部分土体的自重及坑外超载,而对计算平面以上的滑动土条与围护结构、外围土体之间的摩阻力均未予以考虑。同时,针对绕最下层支点的圆弧滑动稳定安全系数的计算,除上述摩阻力未考虑外,尚未考虑围护结构在墙体转动点处的抗弯力矩,这也在一定程度上造成计算结果偏于保守。

因此,当相关地方经验较为丰富时,可适当考虑计算平面以上的滑动土条与围护结构、外围土体之间的摩阻力,并适当考虑围护结构的抗弯力矩,可更为合理地进行围护结构设计。

3.4 坑内工程桩的影响

根据抗隆起稳定性的计算模型可知,在计算抗隆起稳定安全系数时,没有考虑基坑内工程桩的影响,而事实上,当基坑发生隆起滑动破坏时,坑内工程桩将起到有利的阻滑作用,尤其是对于绕最下层支点的圆弧滑动稳定安全系数的计算时,坑内工程桩与围护墙类似,将提供一定的抗弯力矩,对抵抗隆起滑动起到有利的作用。

因此,在围护结构设计中,尤其是对于窄条形基坑,且坑内工程桩密集的深基坑工程,可适当考虑工程桩对上述稳定性的有利影响。

4 结语

在深厚软土地区,当采用直剪固结不排水强度指标进行基坑抗隆起稳定验算时,应取土体充分固结后所取得的强度指标,且应对深厚的软土层进行合理分层,提出随深度变化的分层强度指标,从而为基坑支护的设计提供更为合理的参数。此外,当地方经验较为丰富时,可适当考虑计算平面以上的滑动土条与围护结构、外围土体之间的摩阻力,并可根据经验考虑围护结构的抗弯力矩及坑内工程桩的影响,从而更为合理地进行围护结构设计。

参考文献

[1]JGJ120—2012建筑基坑支护技术规程[J].

[2]何群,冷伍明,魏丽敏,等.固结度与加载方式对软土抗剪强度的影响[J].公路交通科技,2005,22(1):29-32.

[3]魏汝龙.三轴和直剪试验的固结快剪指标[J].大坝观测与土工测试,1998,22(1):23-25.

[4]陈秀云,陈春芳,楼希华,等.土工试验中的几个问题探讨[J].科技通报,2012,28(9):50-53.

软土地区公路地基处理方案研究 篇10

通过对几个项目地质勘探资料分析, 可以将兴化地区归纳为四种地基模型, 工程地质条件可划分为两种。

1.1 工程地质条件一般, 共有两种地基模型模型 (1) :表层亚粘土厚2~3m, 下为粉砂及亚粘土互层;模型 (2) :表层为粉砂, 其下为亚粘土与粉砂土互层。

1.2 工程地质条件较差, 共有两种地基模型模型 (3) :表面无硬壳层, 下为淤泥质土厚3~5m, 其下亚粘土与粉砂互层, 局部夹薄层淤泥质土;模型 (4) :表面为2~3.5m厚的亚粘土硬壳层, 下为厚2~6m的淤泥质土, 其下亚粘土与粉砂互层, 局部夹薄层淤泥质土。模型 (3) 、 (4) 显示的地质条件较差, 在路基设计时应予以重视。

2 软土地基处理目的和设计标准

软土地基处理目的主要是保证路堤在施工及使用期间不会发生局部和整体剪切破坏, 满足强度及稳定性要求, 并且在使用期间内不发生较大的沉降和不均匀沉降, 保证路面结构完整和车辆行驶平稳、安全、舒适。

工后沉降标准:采取一般路段路面竣工后15年之内路基底中心处的剩余沉降量不大于30cm;对大桥、中桥、小桥桥头5~7倍桥台高度范围内的引道路基, 在路面竣工后15年内路基底面中心处剩余沉降量不大于10cm, 而控制上路面的时间设计中采用沉降速率法, 即在路堤修筑以后观测沉降变化过程, 当沉降速率小于某一数值, 沉降加速度小于零, 并根据沉降曲线推断今后可能发生的沉降量小于工后沉降标准后, 再施工路面。考虑到路面荷载对沉降影响较大, 同时建议对软土地段采用等载预压措施。

3 设计原则及方案选用分析

3.1 设计原则

软基设计是依照国内外成功经验, 分别采用等载 (超载) 预压、粉喷桩、土工织物和砂垫层、塑料排水板、换土填筑或采用轻质材料填筑等方法进行软基处理。对于软土指标差、须作稳定处理的路段, 并考虑工后沉降和施工期要求, 采用粉喷桩进行软基加固;对于软土指标差、但其稳定已基本满足要求, 其工后沉降也基本满足要求的路段采用土工织物或砂垫层进行等载 (超载) 预压处理;对于工期容许、其沉降能控制的路段, 可采用塑料排水板法处理。为使处于软基路段的构造物与本设计相适应, 对其基底处理和沉降缝亦作了相应的考虑。

3.2 方案选用分析

综合考虑路面平整度及行车舒适性, 控制纵向的差异沉降, 根据宁靖盐高速公路的施工以及近期项目的设计, 可以将处理方案具体分为:

a.预压, 包括等载预压和超载预压;b.塑料排水板+50cm砂垫层+土工布+等超载预压;c.对于填土高度不大且软土厚度较小的路段, 采用砂垫层结合土工布+等超载预压处理;d.高填土桥头路段采用粉喷桩处理, 过渡段按50m控制, 采用塑料排水板法过渡;涵洞、通道采用粉喷桩处理;e.轻质路堤的填筑, 可以采用粉煤灰或大块硬质泡沫塑料, 轻质路基的作用是减轻路堤自重, 减少或加速软土沉降, 提高土体抗剪强度, 同时节约资金, 减少土地占用。

4 处理方案作用机理

4.1 粉喷桩

粉喷桩利用专门设备, 借助压缩空气, 将粉体加固材料 (如水泥) 喷射, 并在加固的深层软土地基中强制原位搅拌压缩, 并吸收周围水份, 利用水泥和软土之间所产生的一系列物理化学反应, 使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质复合地基。经过处理后的土体可比天然地基容许承载力提高1.0~1.5倍, 并且土体压缩性明显减少, 抗侧向变形能力有所提高, 形成强度快, 施工方便。

4.2 砂垫层及土工布

(1) 土工布的隔离使路基材料不被挤入软弱土基之中, 该体系构成柔性整体筏形基础, 从而提高土基的自身整体强度, 同时土基的容许承载力也提高了。 (2) 土工布的加筋使该体系较素土强度显著提高, 反映在粘聚力C和摩擦角δ的提高。 (3) 土工布对地基和集料的约束作用增加了承载能力。 (4) 土工布的分隔作用既防止了路基土挤入砂垫层, 防止砂进入土基, 使土基的板体作用得以充分发挥。 (5) 由于其摩擦力作用、边界作用及薄膜作用等, 土工布系统改变了作用在地基上的应力, 对防止该软弱段的沉陷和水平位移起了显著作用。

4.3 塑料排水板

塑料排水板是人为地在软土层内造成渗水通道, 在路堤填土自重荷载预压下加快排水固结, 而塑料排水板虽具有短时间内加快地基排水固结, 提高软基强度和承载力的优点。

4.4 其它

4.4.1 预压:

堆载预压是最经济的处理方法, 它的加固效果实在, 消除工后沉降作用明显, 当工后沉降仍不能满足要求时还可采用等载或超载预压的办法。因此, 只要有一定的预压期, 可不用或少用其它排水固结措施, 从而节省大量的工程处治费用, 其不足之处在于其处理的软土地基沉降量不宜太大, 而且需要有足够预压期才能保证。

4.4.2 轻质路堤:

用轻质材料填筑可减轻对地基承载力的要求。目前国内已有应用粉煤灰填筑路堤的成功经验, 可使路堤自重减轻25%左右, 有良好的压实性能, 粉煤灰路堤边坡表层1~2m用粘土包覆, 以稳定边坡和利于长草, 路床顶面用粗粒上封闭厚0.3~0.5m。

5 工程实践

5.1 在宁靖盐高速公路二期工程兴化段内采用了等超载预压、塑料排水板、粉喷桩、砂垫层、土工布以及碎石挤密桩。具体的数量为:等超载预压30.432km, 土方593056m3;塑料排水板28.186km, 61439根, 4304756m;粉喷桩18.384km, 547066根, 3272650m;砂垫层651962m3;土工布1443235m2;挤密碎石桩0.717km, 53196m3。

5.2 S333兴化段 (高兴东公路) 采用了等超载预压、粉喷桩、轻质路堤换填等处理方法。

5.3 戴南互通至张郭连接线采用了超载预压、粉喷桩等方法处理桥头。

5.4 兴化市兴林公路采用了粉喷桩处理桥头过渡段, 处理长度为200m, 2382根, 21438m。

5.5 兴化市昌合公路新长铁路货站接线采用了堆载预压的方法, 处理长度800m, 土方16504m3。

5.6 小桥涵处通常采用换填土或小方桩处理, 特出表现在S233、S332以及兴化境内的其它项目施工图设计中。

实践证明, 采用以上的软基处理方法可以在一定的范围内减少路基沉降, 保证路基稳定性。

宁靖盐高速公路二期工程建成通车5年, S333兴化段 (高兴东公路) 建成通车4年, 工后沉降基本与路堤高度成比例, 路堤接近4m而工后沉降小于10cm。

戴南互通至张郭连接线桥头路堤高度大于4m, 建成4年后路基与桥台错台小于2cm。

其它项目采用软基处理之后工后沉降较小, 达到了处理目的。

在地基条件较好时, 选用粉喷桩打穿软土层的处理方法, 而软土层厚度大时, 可采用较经济的预压处理方法。

6 结论

6.1 采用以上方案在理论上保证路堤的沉降在设计许可范围内, 但由于种种客观原因, 理论与实际可能存在差异, 通过长期沉降观测, 来推算工后沉降量, 验证了理论设计计算沉降的准确性。

6.2 粉喷桩处理地基, 粉喷桩施工结束后14d即可填筑路堤, 填土速度可不受正常施工时间限制, 但应注意加强沉降观测。粉喷桩处理的桥头, 灌注桩可提前施工, 然后填土预压。预压后, 即可开挖以进行桥台施工。

6.3 预压路段, 路堤施工至路床顶后即按80%的压实度进行等代换算预压土, 到达预压标高后做成双向坡排水。

6.4 实际施工证明各种处治方法是合理可行的, 达到了设计初期预计的效果。

摘要：本文介绍了兴化地区公路软土地基处理、设计标准和原则, 并对方案选用及其处治效果进行了分析, 目的是在不增加工程造价或仅增加很小代价的基础上, 处理好软土地基, 使来往车辆及司乘人员安全、快速、舒适地行驶在公路上, 显著提高公路经济效应的结果, 供大家参考。

关键词：兴化地区,公路,软土地基,处理方案

参考文献

[1]《公路工程技术标准》 (JTG B01-2003)

[2]孔宪立.工程地质学.中国建筑工业出版社

[3] (JTJ017-96) 公路软土地基路堤设计与施工技术规范.人民交通出版社

软土地区抗拔桩的设计方法分析 篇11

目前关于承压桩的研究非常多,设计方法在各规范中都有详尽的规定,但抗拔桩工作机理的认识则要肤浅得多,设计方法在各规范中规定也不尽一致。本文分析各规范中对抗拔桩的各项规定,结合实测数据对JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》提出的计算方法进行了复核,可供设计人员参考。

1 各规范计算方法

1.1 GB 50007—2002《建筑地基基础设计规范》

规范中第8.5.8条规定:当桩基承受拔力时,应对桩基进行抗拔验算及桩身抗裂验算。但规范对抗拔力、抗浮安全系数、桩身强度验算、桩身抗裂验算等并无具体的规定。

1.2 JGJ 94—1994《建筑桩基技术规范》

本规范已于2008年10月1日起废止,由JGJ 94—2008替代,在此仅作计算方法的对比。该规范中第5.2.17条规定:承受拔力的桩基,应按公式(1)同时验算群桩及其基桩的抗拔承载力,并按现行GB50010—2002《混凝土结构设计规范》验算基桩材料的受拉承载力。

式中:γ0为建筑桩基重要性系数;N为基桩上拔力设计值,kN;Uk为基桩的抗拔极限承载力标准值,kN;γs为桩侧阻抗力分项系数;Gp为基桩(土)自重设计值,kN,地下水位以下取浮重。

规范中第5.2.18条规定见式(2)。

式中:λi为抗拔系数;qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,kPa;ui为桩截面周长,m;li为桩周第i层土的厚度,m。

规范中第5.5.8条规定:对于受长期或经常出现的水平力或拔力的建筑桩基,应验算桩身的裂缝宽度。其裂缝宽度不得超过0.2 mm。

1.3 上海市标准DGJ 08-11—1999《地基基础设计

规范》

规范中第6.2.7条规定:单桩竖向抗拔承载力设计值宜通过现场抗拔静载荷试验确定。当没有进行桩的竖向抗拔静载荷试验时,单桩竖向抗拔承载力设计值可按式(3)进行估算。

式中:Rd′为单桩竖向抗拔承载力设计值,kN;Up为桩截面周长,m;γs为桩的抗拔承载力分项系数,一般取1.6;λi为桩周第i层土的抗拔承载力系数;fsi为桩周第层土的极限摩擦阻力标准值,kPa;li为桩周第i层土的厚度,m;Gp为单桩自重设计值,kN,自重分项系数取1.0,地下水位以下应扣除浮力,浮力分项系数取1.2。可看出,此条规定与1994年版的《建筑桩基技术规范》5.2.17条规定有相似之处,但也有所区别。

关于抗拔桩的桩身强度设计问题及桩身抗裂问题,本规范并无具体的规定。

1.4 比较

从上述规范的规定中不难看出,由于规范编制时间的不同以及对抗拔桩认识的不同,对抗拔桩的设计并不统一,有的采用特征值,有的采用标准值,有的采用设计值,给设计人员带来极大的困扰。

2 JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》计算方法

抗拔桩的设计包括承载力设计、变形控制设计、强度设计、构造要求设计、桩身抗裂设计等,下面针对新规范做简要的论述。

GB 50007—2002《建筑地基基础设计规范》第3.0.4条规定:地基基础设计时,所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定,即按单桩承载力确定桩数时,传至承台底面的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合,相应的抗力应采用单桩承载力特征值。此规定与JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》第3.1.7条相照应。

2.1 单桩抗拔承载力特征值

桩的抗拔承载力取决于桩身材料强度及桩与土之间的摩阻力。

1)鉴于地质条件的复杂性及施工质量的差异,为保证桩基设计的安全性和可靠性,对于设计等级为甲级和乙级的建筑桩基,基桩的抗拔极限承载力应通过单桩上拔静载试验确定。单桩竖向抗拔静载试验,应按JGJ 106—2003《建筑基桩监测技术规范》执行。

2)如无当地经验,群桩基础及设计等级为丙级建筑桩基,基桩的抗拔承载力特征值可按式(4)估算。

式中:Ra′为单桩竖向抗拔承载力特征值,kN;up为桩截面周长,m;λi为桩周第i层土的抗拔承载力系数,按表1取值;qsia为桩侧第i层土的侧阻力特征值,kPa,由当地静载试验结果统计分析算得;li为桩周第i层土的厚度,m;G为桩自重(地下水位以下取浮重),k N。

研究资料表明,λ值与桩长有极大的相关性,桩越长λ值越大,故抗拔桩采用长桩是较为合理的。

2.2 桩身强度计算

应根据单桩实际承受的上拔力设计值,按轴心受拉构件进行承载能力极限状态的设计验算。但为安全期间,可采用单桩抗拔承载力设计值进行轴心受拉计算。由于抗拔力是由永久荷载效应控制的,故可采用简化规则。单桩抗拔承载力设计值按式(5)确定。

式中:R′为单桩竖向抗拔承载力设计值,kN。

桩的正截面受拉承载力应符合式(6)规定。

式中:fy为钢筋抗拉强度设计值,N/mm2,当钢筋的抗拉强度设计值>300 N/mm2时,仍应按300 N/mm2采用;As为纵向钢筋的全部截面面积,mm2。

2.3 桩身抗裂及裂缝验算

对于承受拔力的桩基,应验算桩身的裂缝宽度。根据GB 50010—2002《混凝土结构设计规范》,一般情况下,可将抗拔桩的裂缝控制等级确定为三级,即最大裂缝宽度不得超过0.2 mm。对于沿截面周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土轴心受拉构件,虽对最大裂缝宽度的计算公式并未作明确规定,但在设计过程中,可参考第8.12条的规定进行计算。

需要注意的是,计算标准组合作用下纵向钢筋的应力时,荷载效应标准组合时的轴向力值Nk应采用单桩竖向抗拔承载力特征值Ra′代替。

3 计算实例

根据收集到的资料,采用灌注桩作为抗拔桩的工程较多。根据其静载荷试桩结果,与按照式(4)计算所得结果进行了比较(见表2)。从表2可以看出:

1)按照式(4)的计算结果与试桩结果较为接近,平均安全系数为1.15,具有一定的安全储备。证明抗拔力按照式(4)计算是较为合理的。

2)抗拔桩越长,计算所得的安全系数就越大。表明长桩的侧摩阻力发挥越充分,抗拔承载力系数可取大值。

4 结语

1)归纳了有关规范关于抗拔桩的设计内容。

2)结合实测数据,对新版JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》提出的计算方法进行了复核。计算结果表明是较为合理的。

3)抗拔桩越长,计算所得的安全系数就越大,表明长桩的侧摩阻力发挥越充分,可考虑对于长桩,抗拔承载力系数可突破规范取大值0.8~0.9。

4)工程设计中,应重视抗拔桩的耐久性设计,严格按规范进行抗拔桩的抗裂验算。

摘要：抗拔桩常用于地下构筑物的抗浮。以研究现状及现行规范为基础,分析探讨了各规范关于软土地区抗拔桩的设计方法,内容包括目前各规范关于抗拔桩的各项规定及不足。最后结合实测数据对新版JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》提出的计算方法进行了复核,分析了桩身强度验算以及桩身抗裂验算等。