泥土处理（精选7篇）
泥土处理 篇1
摘要：由于珠三角地质中有较厚的淤泥土, 很多工地在完成桩基施工后, 在基坑挖土过程经常会出现管桩桩身倾斜现象。本文主要对桩倾斜的原因进行分析, 同时提出倾斜桩的纠偏和补强处理方法。
关键词：淤泥,管桩,倾斜,纠偏,灌芯,补强
1 工地管桩倾斜的现象
近几年来随着社会经济发展, 人们对办公和住宅的要求也日益提高, 现在新建的建筑基本都有地下室, 有的甚至有几层地下室。在地下室的土方开挖过程中, 淤泥层或软土地基中经常会出现部分管桩桩身出现倾斜, 倾斜度超出规范要求的现象。
2 桩倾斜的原因分析
通过对多个工地桩倾斜的原因分析, 管桩发生倾斜的主要原因是受地质条件的影响, 多出现在淤泥层或软土地基中。具体总结起来有以下几个主要原因:
⑴施工方不当开挖, 局部开挖过深, 在淤泥层较厚的土上方出现位能差, 由于淤泥层承受的应力在开挖一侧得到释放, 而桩的另一侧 (靠土侧) 承受挤压土集聚的弹性能及超静水压力, 从而引起淤泥扰动, 在淤泥土侧向力的推动下使部分桩身向开挖侧出现了位移和倾斜;
⑵大型运土石方车辆, 在淤泥土上方来回走动, 导致淤泥土受压, 产生侧向压力, 引起淤泥扰动, 在淤泥土侧向力的推动下使部分桩身出现了位移和倾斜;
⑶基坑支护体系不稳定, 导致基坑变形过大, 引起淤泥扰动, 在淤泥土侧向力的推动下使部分桩身出现了位移和倾斜;
⑷相邻周边其他工地施工的影响, 如深度开挖、地下降水等也引起淤泥土失衡发生扰动, 使部分桩身出现位移和倾斜;
⑸其他自然灾害如连降暴雨、地震等原因。
3 桩倾斜后的纠偏、补强处理方法
一旦发现桩发生倾斜, 应立即停止开挖、降水、土石方运输等有可能使桩倾斜扩大的施工动作, 并组织相关人员对桩倾斜的原因进行分析, 并采取切实可行的方法阻止桩的进一步倾斜。对已经倾斜的桩应全部进行倾斜度测量并对桩身进行小应变检测。根据检测结果进行分类处理:
⑴对倾斜的I、II类桩采用桩后钻孔、顶推或反向回拉法进行纠偏技术处理;
⑵纠偏完成后, 应全部进行小应变检测, 对II、Ⅲ缺陷桩进行灌芯补强处理;
⑶对IV类缺陷桩一般采取补桩或锚杆静压桩处理;
⑷桩纠偏、灌芯补强后应按规范要求比例进行大应变或承载力静载检测, 检测合格后方可使用。
桩纠偏和灌芯补强方案均应得到设计单位、监理、质监等相关单位的认可。
4 主要施工方法
4.1 纠偏技术
⑴主要施工流程:清除管桩内杂物→桩后钻孔→桩后冲水→反向回拉 (顶推) →桩周空隙内回灌填充料
⑵主要施工方法:
①清除管桩内的积土和混凝土块。由于桩的管内夹进淤泥、杂物及混凝土块、石块等, 必须清除干净。采用地质钻机 (带Φ75~Φ150钻头) 泥浆循环钻清除管桩内的积土, 若碰到混凝土块或石块, 则采用金刚钻取芯的方法打碎清除。再用Φ150泥浆泵从下至上对桩的内壁进行中压旋喷清洗。并检查其垂直度是否满足设计要求, 对于垂直度大于1%的桩应进行纠偏处理。
②桩后钻孔。采用150型地质钻机在倾斜桩后侧钻孔, 孔径、孔数和布孔方式视桩的倾斜度而定, 原则上为确保桩头部位和回倾部位之间有足够的空隙。
③桩后冲水。成孔后在桩和成孔之间用高压水冲, 利用水力将桩后的淤泥土冲散落入钻孔部位。
④反向回拉或顶推。钻孔并冲水后, 将钻机撤离桩位, 利用反力装置将桩头回拉或顶推, 反力装置可采用倒链结合现场其他相对固定的设施、设备。桩头在反力的回拉或顶推下恢复至垂直状态, 直至垂直度小于1%为止, 纠偏完成后, 在桩周的空隙内回灌充填材料。充填材料可采用水泥、砂、土的混合物。
4.2 灌芯补强技术
根据II、Ⅲ类桩缺陷情况, 采用补混凝土销栓体进行补强加固。
⑴补强设计原理
采用补混凝土销栓, 即在预应力管桩内浇筑一段钢筋混凝土销栓体, 将上部结构的竖向力传递给销栓体, 通过预应力管桩与销栓体之间的销栓作用 (摩阻力) , 传递至断桩处以下桩壁, 形成复合桩体。传力体系简单可靠、经济合理、方便施工。
⑵设计与计算 (以600的管桩为例)
钢筋混凝土销栓体竖向承载力设计值的计算
销栓体采用C30细实膨胀混凝土 (掺微膨胀剂) , 内置主筋为4Φ16
箍筋为Φ6@200的钢筋笼。
式中:
Ψc——灌注桩施工条件系数 (取0.8) ;
ζ——混凝土强度增大系数 (取1.25) 。
预应力混凝土管桩的管内销栓体在断裂处以下最小长度计算
式中:
λ——高压注浆碎石混凝土的施工条件系数 (取0.8) ;
f/sa——预应力混凝土管桩内侧壁与注浆碎石混凝土的摩阻力特征值 (暂取1600Kpa) 。
5 结束语
该桩纠偏补强技术在珠三角已经成功应用于数百个项目中, 得到了各相关单位方的认可。中山的首个桩纠偏工地是在2001年, 当年有4个工地进行了桩的纠偏补强处理, 对这些桩纠偏处理后的建筑一直都进行沉降和倾斜追踪监测, 目前所有检测的各项数据均在规范允许范围内, 满足建筑安全使用的要求。目前该桩纠偏补强技术已非常成熟, 纠偏合格率均保持在90%以上, 在中山每年都成功运用到几十个工地项目中。中山首家专业公司——中山市固易特种建筑工程有限公司对该桩纠偏补强的多个技术申请了国家专利, 该公司的桩纠偏合格率均保持在98%以上。
该纠偏补强方法不仅安全可靠、经济合理, 而且不影响原来设定的工期。在淤泥层或软土地基中土方开挖导致工程桩出现倾斜后, 根据现场实际情况, 选取有相应资质并有丰富同类工程施工经验的专业公司进行桩的纠偏补强处理, 也是很好的一种处理方法。
泥土处理 篇2
关键词：软土地基,水泥土搅拌桩,设计参数,影响分析
软土地基作为工程上一种常见的不良地基, 在软土地基上进行工程建设, 往往会出现地基抗剪强度、承载力和变形沉降不能满足工程要求的问题。当路基的抗剪强度不足以支撑上部结构的自重及外荷载时, 地基就会产生局部或整体剪切破坏;当路基在上部结构的自重及外荷载作用下, 产生过大的沉降和不均匀沉降变形时, 会影响结构物的正常使用, 特别是超过结构物所能容许的不均匀沉降时, 结构可能开裂破坏[1]。因此需要根据工程要求及地层土质等物理性质采取相应的工程措施来进行地基处理。地基处理的目的就是要提高软土地基的抗剪强度、地基承载力等保证地基的稳定。影响地基处理的因素很多, 地基处理方案的选择, 不但要考虑到地基的土质及其变化情况, 还要考虑建筑物的重要性、上部结构形式、荷载分布情况、基础类型、场地环境以及施工方法及周期等。目前常用的地基处理的方法主要包括换填、预压、挤密、固化及桩基础等。水泥土搅拌桩目前是工程上比较常用的一种处理方式。本文主要根据水泥土搅拌桩的特点及目前工程上的应用情况, 对水泥土搅拌桩在处理软土地基过程中各参数对工程经济性的影响方面进行探讨分析。
1 水泥土搅拌桩的适用范围及特点
1.1 适用范围
水泥土搅拌桩主要适用于正常固结的淤泥及淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土, 以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基[1]。水泥土搅拌桩应用范围很广, 主要应用于加固公路、铁路、港口及各类较轻型的工业与民用建筑场地等各类工程。如公路、铁路路基、柱下单独基础、墙下带形基础、仓库和工业厂房内拥有地面荷载的地坪等。国内工程中使用的水泥土搅拌桩深度多为10 m~15 m, 近年来公路、铁路、港口的地基加固以及高层建筑的基坑支护, 其加固深度已达到20 m~30 m。
1.2 水泥土搅拌桩的特点
水泥土搅拌桩加固软土地基, 是一项新的工艺, 它是强度和刚度介于刚性桩 (钢筋混凝土桩) 和柔性桩 (砂桩、灰土桩、碎石桩等) 之间的一种桩型[2]。与前者相比, 水泥用量少, 造价低;与后者相比, 强度大、稳定性好。同时具有适应性强、工期短、耗能少、噪声低、施工文明等特点。
2 水泥土搅拌桩的作用机理
水泥土搅拌法形成的水泥土加固体, 利用水泥、石灰或其他材料作为固化剂的主剂, 通过特别的深层搅拌机械, 在地基深处就地将软土和固化剂 (水泥或石灰的浆液或粉体) 强制搅拌, 一系列物理、化学反应, 使地基土硬结成为具有整体性、水稳定性、较低渗透性和一定强度的复合土桩 (体) , 或与地基土构成复合地基, 当上部荷载传递到桩顶时, 桩身上部受到荷载压缩而发生相对于土的向下位移, 桩周土对桩形成向上的摩阻力;荷载沿桩身向下传递过程中需要不断克服摩阻力并通过它向土中扩散, 因而桩身的轴力沿着深度逐渐减小, 在桩端处与桩底反力相平衡;此外桩端持力层在桩端压力作用下产生压缩, 使桩身下沉, 桩与桩间土的相对位移又使摩阻力进一步发挥。随着桩顶荷载的逐渐增加, 上述过程周而复始地进行, 直到变形稳定为止。桩、土复合构成的地基形成了平面及竖向合理的刚度级配梯度和三维共同工作的应力状态, 达到对天然地基承载力的有效补强, 从而提高了软土地基的承载力、减小了地基的变形沉降[3]。
3 桩径、桩长、桩间距等参数对工程处理效果及工程经济的影响分析
对高速公路来说软土地基处理的目的主要是使路堤不会产生局部和整体剪切破坏, 满足强度及稳定性要求;公路使用期不致发生较大的沉降和不均匀沉降, 以保证路面结构完整和车辆高速平稳行驶, 由于软土分布情况较为复杂, 软土尤其是淤泥的土性较差, 而高速公路要求路堤的稳定和沉降标准较高, 因此, 软土地基处理设计对整个工程的质量至关重要。所以, 这就要求我们在工程设计过程中认真分析场地岩土工程地质资料, 全面了解场地土工程地质性能与构造特征, 合理设计桩深、桩距和布桩形式, 合理设置垫层厚度, 设计各单位深度范围内的水泥用量。我们可以通过下面一个算例中各数据对比分析首先了解桩径、桩长、桩间距等参数对工程处理效果及工程经济的影响。
3.1 计算案例
某高速公路, 路基宽度24.5 m, 填土高度4 m, 边坡坡率1∶1.5。地下水位在地面以下1.5 m。基底采用水泥土搅拌桩复合地基, 桩径0.5 m, 桩长10 m, 正方形布桩, 间距1.2 m, 搅拌桩水泥土试块室内试验抗压强度fcu=850 k Pa, 搅拌桩压缩模量Ep=120fcu。根据路基形式可以确定, 路基基础底面尺寸纵向每延米的宽度为36.5 m。路基平均宽度按照30.5 m计算。
路基人工填土:γ=17 k N/m3, γsat=17.5 k N/m3。
基底淤泥质土:γsat=18.5 k N/m3, Es=5 MPa, fak=70 k Pa。
考虑路面结构及公路荷载后, 计算出路基基底附加压力为:p0=86.8 k Pa, 在路基稳定性及承载力等其他条件均满足规范要求的条件下, 总沉降计算深度按照20 m计算。
搅拌桩的沉降计算分为两部分, 加固段的压缩量s1和未加固段的沉降s2, 其中s1无需修正, 而s2要根据压缩模量的当量值进行修正, 修正系数按规范[4]要求进行计算取值。
由于基底为正方形布桩:de=1.13s=1.13×1.2=1.356 m。m=d2/de2=0.52/1.3562=0.136。Ep=120fcu=120×850=102 MPa。Esp=m Ep+ (1-m) Es=0.136×102+ (1-0.136) ×5=18.192 MPa。由于z/b=8/30.5=0.262, 按条形基础考虑桩底附加压力系数:αi=0.986。搅拌桩底的附加压力:pz=αip0=0.986×86.8=85.58 k Pa。
则搅拌桩深度范围内的压缩变形为:s1= (p0+pz) /2Esp=[ (86.8+85.58) ×8]/ (2×18.192) =37.90 mm。根据规范[4,5], 扣除加固段深度8 m, 则桩端以下未加固土层的变形量按表1计算。
其中, s'=p0 (ziαi-zi-1αi-1) /Es=85.58×11.568/5=198.00;p0≥fak, Ψs=1.3+ (5-4) / (7-4) × (1.0-1.3) =1.2;s2=Ψss'=1.2×198.00=237.60 mm;总沉降:s=s1+s2=275.50 mm。
3.2 解决方案
考虑上面方案的计算总沉降较大, 为了减少总体变形, 可以通过三种方案进行处理:第一种为增加搅拌桩桩长;第二种为扩大搅拌桩桩径;第三种为减小桩间距。
3.2.1 增加搅拌桩桩长
若将桩长加长到20 m, 即整个压缩层全部加固。
因为:z/b=20/30.5=0.656, 桩底附加压力系数:αi=0.900;
搅拌桩底的附加压力:pz=αip0=0.900×86.8=78.12 k Pa;
则搅拌桩深度范围内的压缩变形为:
该方式增加搅拌桩工程量为: (20-8) /8×100%=150%。
3.2.2 扩大搅拌桩桩径
若将搅拌桩桩径扩大, 在控制增加工程量不超过150%的范围内, 设桩径为d:
(d2-0.52) /0.52×100%=150%, 解得d=0.791 m;
则搅拌桩深度范围内的压缩变形为:
则整个压缩层范围内的变形:s=s1+s2=18.15+237.60=255.75 mm。
3.2.3 减小搅拌桩桩距
若减小桩间距, 在控制增加工程量不超过150%的范围内, 设桩间距为s:
(1/s2-1/1.22) / (1/1.22) ×100%=150%, 解得s=0.76 m;
则搅拌桩深度范围内的压缩变形为:
则整个压缩层范围内的变形:s=s1+s2=18.15+237.60=255.75 mm。
3.3 结论
由上述分析及表2对比可明显看出, 路基的沉降主要是未加固段的地基沉降, 同样在增加工程量150%的情况下, 增加桩长比扩大搅拌桩桩径和减小桩间距更能有效控制路基沉降变形。
4 结语
地基处理中水泥土搅拌桩的桩长、桩径、桩间距的合理选择, 是提高地基处理效果的前提。设计过程中, 我们应将经济指标与技术相结合考虑, 在经济、合理、有效的前提下确定桩长及水泥掺量。特别是对于淤泥或淤泥质土以及其他软弱松散土层的层底深度变化剧烈的场地内的桩长设计尤为重要, 应尽可能将桩端置于同一相对强度较大的单元层上, 以利发挥桩端土体对桩的阻力作用, 避免出现掉桩和不均匀沉降等不良情况。当软土层厚大而桩端不能穿透, 此时理论计算桩长较长, 一些学者也提出了一些新的计算理论和方法进行修正, 在桩的形式、布设方法、水泥的掺量、施工等方面也有一些新构想[6,7,8,9], 并付诸实施取得了不错的处理效果, 值得我们学习借鉴。
参考文献
[1]龚晓楠.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.
[2]徐新跃, 陈建忠.预应力管桩—水泥土搅拌桩组合法加固软土地基[J].岩土工程师, 2003 (1) :31-32.
[3]姜峰, 刚性桩—水泥土搅拌桩在软土地基中的应用[J].民营科技, 2009 (1) :108-109.
[4]JTG D63-2007, 公路桥涵地基与基础设计规范[S].
[5]GB 50007-2011, 建筑地基基础设计规范[S].
[6]何开胜, 陈宝勤.超长水泥土搅拌桩的试验研究和工程应用[J].土木工程学报, 2000 (4) :75-76.
[7]李文, 庞维新.深厚软土地基浆喷桩处理方法的探讨[J].施工技术, 2006 (7) :83-84.
[8]李维平, 尚学伟.水泥土搅拌桩地基加固处理效果分析[J].平原大学学报, 2003 (10) :212-213.
泥土处理 篇3
无砂垫层真空预压施工流程包括:1) 前期准备:分区、搭设浮桥, 2) 竖直排水系统:插设塑料排水板, 3) 水平排水系统:铺设水平管网和无纺布, 4) 铺设密封膜、踩密封沟, 5) 真空系统:安装抽真空系统、抽真空, 6) 卸载。
1 前期准备
1.1 分区
首先根据场地实际情况进行分区, 关键点为需要根据真空泵的类型、功率, 不同类型和功率的真空泵直接影响分区的大小, 其次是要根据待处理区域的实际软土条件, 如深度、黏粒含量、施工便利程度等进行划分。
1.2 搭设浮桥
由于部分待加固区域的淤泥, 基本呈流塑状态, 具有高含水率 (90%以上) 和极低的强度 (小于5k Pa) , 承载力非常有限, 因此需要搭设搭设浮桥, 以保证人能够正常行走。其关键点是浮桥要满足安全性和稳定性要求。
2 竖直排水系统
根据待处理软土区的深度和渗透系数等选用排水板型号后, 在插设塑料排水板前, 应先在淤泥表面铺设一层150g/m2~200g/m2编织布, 其作用在于提供一定的承载力以供上人和防止淤泥渗入水平滤层。其关键点是插设过程中要保证排水板竖直, 不弯折, 排水板垂直偏差:≤1.5%, 且排水板“回带”数量控制在总量的5%以内, 且“回带”长度不应超过500mm, 另还需将排水板底封口, 以防止淤泥进入排水板。
3 水平排水系统
由于无砂垫层的水平通水效果相对差, 所以需要布设大量的透水滤管来组成管网, 作为横向排水系统来替代砂垫层的作用。沿排水板布置透水软管, 并将排水板环绕软管两周并扎紧, 并用滤布或薄膜包裹。其施工关键点为:在布置管网时, 将主管方向安置与场边平行, 在主管每30m左右用钢丝橡胶软管进行连接, 以防止沉降过大而导致主管弯折。主支管铺设完成之后, 须铺设一层无纺土工布, 以改善膜下真空度的传递, 同时保护密封膜。土工布要求采用克重大于150g/m2的无纺土工布, 用手提缝纫机缝接。
4 铺设密封膜、踩密封沟
在无纺土工布上铺设两层聚氯乙烯真空密封膜, 密封膜须在工厂用热粘法粘接好再运抵施工现场。注意要在加固区四周额外预留3m左右密封膜, 以保证地基沉降变形较大时密封膜还保持完整。密封膜铺设结束后, 四周超出待加固区边界的密封膜采用人工踩入方式将密封膜压入淤泥中深度达1m左右, 从而形成密封系统。另外注意密封膜上应尽可能排干积水以便于巡查补漏及真空维护。
5 真空系统
一般每1000m2选用功率为7.5k W的真空射流泵一台即可。其关键工艺在于开泵率, 即如果在抽真空的前期阶段, 开启区块内所有真空泵, 排水板附近土体细颗粒会迅速吸附于排水板, 使排水板周围的渗透系数迅速降低, 影响排水效率。因此真空系统的负载关键工艺在于:开泵率应根据现场沉降情况分阶段进行。第一阶段:日均沉降保持在1cm以上, 开泵率:10%~20%, 分区内的射流泵要保持交换开启;第二阶段:日均沉降保持在1cm左右, 开泵率:40%~60%;第三阶段:日均沉降小于0.5cm, 开泵率:80%~100%。注意整个真空系统中要周期性检查真空泵的出膜口是否漏气, 膜下真空度是否达到要求。此外, 随着加固区域的淤泥土体的固结, 密封沟有可能开裂而导致真空度降低, 因此还需要进行密封沟补泥或二次踩密封沟。
6 结语
无砂垫层真空预压法是针对流塑性、高含水率、高黏粒含量淤泥土由传统真空预压技术改进后形成的新技术, 具有很强的针对性和适应性, 而其施工过程中的关键工艺是影响处理效果, 能耗大小等最重要节点, 通过上述各施工阶段的关键工艺的论述有助于提高此类地基均匀性、可靠性和稳定性, 有助于缩短工期和节省成本。
参考文献
[1]董志良, 张功新, 周琦, 罗彦, 邱青长, 李燕.天津滨海新区吹填造陆浅层超软土加固技术研发及应用[J].岩石力学与工程学报, 2011.
[2]彭劼, 苏波, 董江平, 王柏欢.双层滤管无砂垫层真空预压法处理超软海底吹填淤泥[J].河海大学学报 (自然科学版) , 2011.
[3]张文彬, 许忠发, 苏波, 何钜, 宋恩润, 洪雷.无砂垫层真空预压法加固大面积软土地基的实例研究[J].水利与建筑工程学报, 2012.
[4]董江平, 张雄壮, 洪雷, 张磊.超软海底淤泥吹填地基无砂垫层真空预压处理效果研究[J].江苏科技大学学报 (自然科学版) , 2010.
泥土处理 篇4
1 基本力学概念
1) 塑性围岩重分布应力。
洞壁重分布应力超过围岩屈服极限时, 洞壁围岩就进入塑性状态, 并在围岩中形成一个塑性变形圈。如果设定岩体中的天然应力为σv=σh=σ0, 塑性圈内围岩重分布应力计算公式:
径向应力:
环向应力:
环向剪应力:
其中, Cm, 分别为塑性圈内岩体的内聚力和内摩擦角;r为向径;pi为洞壁支护力;R0为洞室半径。假设条件是均质、各项同性、连续的岩体。
由上式可知:塑性圈内围岩重分布应力与岩体天然应力无关, 仅取决于支护力pi和岩体强度Cm, 值。另外支护力可控制塑性变形圈的半径大小。
2) 塑性位移。
如果仅设定洞壁围岩位移是由开挖卸载引起的, 且岩体中的天然应力为σv=σh=σ0, 则有:
其中, R1为塑性圈半径;σ0为岩体天然应力;Gm为塑性圈岩体的剪切模量;其余同前。
主要由两部分组成:初期支护前的位移量和支护后的支衬结构位移量, 前者取决于围岩性质及其暴露时间, 后者取决于支衬结构布置和刚度。
3) 形变围岩对支衬结构的压力:
此式表明, 围岩压力pi随洞壁位移uR0增大而减小, 说明适当的变形有利于降低围岩压力。但是, pi减小到某一低值pimin后, 塑性围岩的自承能力发挥到极限, 就要产生松动塌落。
2 处理问题的主要思路
2.1 调查分析原因
施工险情出现的原因很多, 既有地质方面的原因, 也有施工期间人为的因素。
2.1.1 地质方面的原因
土类:常见的红粘土, 如果围岩总体含水量过高, 隧洞初支易出现拱顶下沉过大, 侧壁内挤鼓凸变形;如果同时存在侧压, 则还会出现洞壁两侧初支结构不均匀沉降。含硅质沉积岩风化的粉粘土如果过分干燥, 可能会出现被超前支护施作扰动的土体酥化;粉粘土若遭遇地下水流 (如地下泉水) 浸泡, 会很快软化引起强度丧失, 若发生在拱部, 则被浸湿的部位可能会出现崩塌;若发生在侧壁, 则洞壁将出现滑层。
膨胀土因其具有强亲水性, 多裂隙性, 强胀缩性, 强度衰减性, 容易破坏混凝土结构的完整性, 造成许多病害。
破碎夹泥质岩类:一般岩块为硬质岩, 隙间填充物有泥化夹层、夹泥层、碎屑夹泥层和钙质类结晶物等, 在地下水丰富时, 容易产生拱部冒落。由于该类岩体整体性差, 变形过大时, 破碎岩块将产生错动, 裂隙张开, 承载力快速下降。
低应力原生软岩类:这类软岩普遍存在强度低、水理性差、不稳定、压缩模量小、具有流变性的特点, 使得洞壁变形时间长、变形量大、变形速度居高不下, 俗称“难衬砌围岩”。
2.1.2 人为的因素
1) 施工方法失误:如在高含水量的粘土、粉粘土围岩中注浆加固, 不仅不起加固效果, 大量水分进入土体引起承载力降低, 增大土质围岩圈的流变性;在破碎夹泥质围岩中注浆, 浆液难以挤入岩块间隙, 难以达到预期的效果;在含水量很低的粉粘土围岩, 简单的超前支护很可能扰动土体使之酥解, 开挖后使拱部产生较高的超挖空间;风化严重的破碎围岩中, 若采用半幅施工, 在后半幅施工时, 容易在角部出现高应力集中区, 导致岩块严重塌落;在松散破碎的堆积体中, 仅采用超前小导管支护, 肯定安全性不高;在具有膨胀类隧洞中施作衬砌而无特殊措施, 将会病害年连;等等。2) 操作违规:如施工时有意增大循环进尺, 造成拱顶出现较高的塌腔, 初期支护喷混凝土时又不能将拱顶全部填满, 不仅给局部塑性变形留有空间, 还造成拱顶初支结构受力不均, 引起结构混凝土局部开裂, 甚至型钢骨架被剪弯;还有钢质拱架制作时焊接质量差、拼装的节端连接不牢固, 等等。3) 施工安排失误:如开挖进度缓慢, 二次衬砌延后时间过长, 导致围岩的流变性卸载, 使初衬结构承受超预期的变形压力, 加之疏于变形观测, 往往突发初支垮塌造成隧道“关门”;因估计的洞壁变形值偏低, 致使预制的型钢骨架加工尺寸过小, 造成二次衬砌施工前需要拆除原有初支换拱重做。
2.2 险情处理方案的选择
2.2.1 险情分析
施工中险情主要发生在两个阶段:开挖中的毛洞成形期和初衬完成后直至二衬完成前的软弱支护期。毛洞成形期最易出现问题, 如拱部塌落形成超挖、拱部冒顶形成塌腔, 边墙出现滑层引起墙拱连塌等险情, 需要从开挖方法上研究问题发生的原因。软弱支护期问题相对少一些, 若拱部初支结构出现局部性的开裂、变形, 说明混凝土拱受力不均匀, 原因不外乎两条:一是围岩出现了偏压, 局部压力过大;二是拱顶某区域存在空腔, 造成受力严重不均;若是拱部初支结构出现若干纵向裂纹, 说明两侧拱脚出现了不均匀沉降;或者初支结构出现若干环向裂纹, 说明初支钢架腿部接长时出现了明显的的不均匀沉降;如果初支结构出现大面积网状龟裂、掉皮、径向变形量大, 说明围岩通过流变向初支结构转移了载荷, 初支结构的设计强度不够了。
2.2.2 险情处理思路
1) 根据现场情况, 调查险情出现的原因, 推断后续发展趋势和变化速度, 判断出可资利用的时间间隙。
2) 快速了解现场存材情况, 以就地取材或可从附近其他工地快速取来的型材为方案选取依据。
3) 方案要易于实现, 简单快捷。下面列举几类情况的常规处理措施:a.破碎夹泥质岩类, 如果局部出现塌落, 可迅速喷混凝土封闭受损岩面, 并在掌子面上 (下部会被落碴覆盖) 喷混凝土造壳用以支撑拱部的素混凝土壳体, 然后依靠最前面的拱架, 斜上挑出数十厘米长的导管排, 喷混凝土造出牛腿状支托, 以减少塌腔的净空跨度, 为下一步支立钢架创造较安全的空间。如果出现塌落速度很快的情况, 来不及采取加固措施, 形成了冒落, 则需迅速返填, 并预制向塌腔泵送混凝土填料的管道 (封死缺口后充填混凝土) , 还有可能连后方的初支护结构都要进行适当的加固以防规模扩大累积成洞。b.泥土类围岩, 边墙出现滑塌, 则完全要依靠喷混凝土填补。若拱顶局部出现塌落, 则应沿墙 (或掌子面) 根喷起, 向上造壳 (壳体要厚, 借助混凝土凝固需要水分来吸取土表的自由水) 。如果能通过拱部初支结构开裂推测到拱顶有空腔, 可择其所在位置开孔, 向腔内喷填较干一些的混凝土料, 直至填满, 并对初支结构进行局部补强。如果发生初支结构侧壁局部内凸变形, 说明初支局部刚度不够, 则可在适当加固的情况下, 逐根割除弯曲段的钢制骨架, 绑焊上更大截面的型钢, 并削除部分围岩, 局部增加初支混凝土体的厚度。如果初支结构发生径向位移过大, 且结构体破损, 说明初支护结构的强度和刚度都出现了问题, 则应预制型钢拱架, 进行“套拱”处理, 以保证后续处理的时间和空间。c.低应力原生软岩, 支护结构体常出现显著的开裂变形, 甚至在施工过程中出现水眼冒水、涌泥现象, 处理起来要抓住两条:一是水眼冒水、涌泥现象是软岩的流变造成岩体内孔隙水泄压的过程, 属正常现象;二是只要初支结构能始终对围岩给予一定的支撑力, 洞体就不会垮塌。因此, 如何根据洞壁变形时间长、变形量大, 且变形受岩体结构面的影响而呈现各向异性的特点, 维护好初支结构的承载能力, 才是处理措施的关键所在。根据这个思路, 说白了就是变形位移值的大小不是关注的重点 (只要不侵入二衬结构圈就行) , 哪里混凝土被压碎了就凿除重喷。适合这样做的结构应该是:型钢骨架 (最好是焊接接头) 、较粗一点的圆钢现扎钢筋网、喷混凝土。d.对于膨胀岩 (土) 类, 则需要设计出稳定围岩水分变化的相应措施。
4) 方案要遵循结构力学和岩体力学的基本原理。方案的具体措施要规模适中, 对于初支结构出现的问题 (如果是初支结构的整体强度和刚度的问题) , 要在事后与设计人员积极沟通, 便于对后面施作的洞体初支结构进行设计加强。
5) 要确定出方案的完成时间, 要在执行的过程中严密关注险情发生处和周边的围岩结构持续变化情况, 如果情况恶性, 应迅速作出变通方案。
3 工程实例
1) 某隧道为红粘土围岩, 在隧道腰部有一层高含水量的土层, 质较软。初期支护结构完成后, 因开挖进度慢, 二次衬砌便不能及时跟进, 致使初支暴露时间过长, 在软土层处出现明显的鼓凸变形。为安全起见, 现场采用水平钢管支撑。经测量检查, 仅鼓凸变形处支护侵限。处理方法是:先不解除水平支撑, 从一侧一端开始逐根剔除混凝土, 割除弯曲段的钢制骨架, 绑焊上两根同截面的型钢, 并削除一层壁土, 既有利于焊接, 又能局部增加初支混凝土体的厚度。该隧道鼓凸变形处理完成后, 又过了一段时间才完成二次衬砌, 经观测再未出现明显的变形。
2) 某隧道为红粘土围岩, 土体含水量上高下低, 初期支护结构完成后, 上半部分逐渐变形, 累积变形量较大, 不仅消耗掉预留量, 还造成上半断面全部侵限, 初支表面虽被反复喷过素混凝土, 依然出现较多的张口裂纹, 局部有脱落掉块。根据现场仰拱及回填已作的有利条件, 快速安排制作“套拱”拱架, 在加工好几榀钢架后, 立即施作“套拱”。在二次衬砌跟进到问题段落附近, 从外端向内逐根换拱, “套拱”拱架也随之逐根拆除。
3) 某隧道围岩为粘土、粉粘土互层, 局部夹高岭土, 覆盖层不厚, 地表为坡面。三台阶开挖, 因土质好挖, 上台阶已成形较长, 忽发现初支拱变形较大, 现场于是加临时仰拱, 但不可行, 便进行拱脚注浆, 使得变形增长更快, 于是加钢柱顶住变形十分突出的位置。现场察看发现, 钢拱架节段已绕连接板形成铰点, 混凝土四分五裂, 摇摇欲坠。经测量得知在土体的侧向推力下, 坡外侧拱脚的外移和下沉量均巨大, 其原因主要有三条:一是侧向推力;二是未注意土体由较干变得较潮湿;三是注浆使土体含水量更高。现场立即全力开始换拱, 改弧形临时仰拱为一字直拱, 直拱下满铺钢板, 板下使用石屑垫层, 临时仰拱与拱架设斜撑 (主要目的是使临时仰拱与拱架形成刚性角, 抵御使拱架变形的水平推力) 。换拱完成后, 中、下台阶和仰拱紧紧相随, 齐头并进, 终于安全通过。
4) 某隧道围岩为粉粘土, 三台阶开挖, 留置核心土。某日进入泉眼发育区, 多股水眼淋漓, 初不以为意, 挖坑积水, 欲引排至洞外。不想粉粘土见水膨胀化泥, 两三天间, 满洞皆泥潭, 稀泥从上往下流, 人行皆需垫路铺板, 清泥挖掘机清泥时险误其中, 洞内施工一时陷入进退不能的困境。如果泥水泡软上、中台阶两侧拱脚土体, 便可能使初支结构出现整体下沉, 必须采取措施进行挽救, 于是从仰拱端头开始清泥, 清到原状土面后, 立即喷混凝土造保护壳, 随即将两侧边墙钢架接长, 喷混凝土防水壳, 由外向里两侧交替顺序前推。全部台阶土面造壳完成后, 淋水从混凝土壳上流入收集池。做仰拱基坑时也速喷混凝土造壳。依靠大面积的造壳隔水, 安全的穿过富水地段。
5) 某隧道围岩为粉粘土, 三台阶开挖, 未留核心土。由于山体独立, 又无树木植被, 故围岩土体大都较干。施工原按设计要求施作超前支护小导管, 实际开挖时发现受扰动的土体均被酥解, 土体一掉落, 小导管全部外露, 加上土体内聚力小, 失压后也容易酥解, 导致洞顶全面严重超挖。为减少超挖回填的喷混凝土用量, 采用钢板条 (长度为2倍钢架间距) 与小导管焊接, 找准位置, 直接在掌子面上打入, 钢架支立后, 端头与钢架焊牢。施作后效果尚可。事后回想, 应该属于另类的插板法。
6) 某隧道处于凝灰岩地层, 开挖进入复式地质褶皱区时, 岩体破碎, 产状混乱, 隙间有泥化夹层和钙化, 较干燥, 施工时分台阶开挖。这种围岩施工有个特点, 岩体碎块坚硬, 开挖时需钻爆作业, 支护时还比较“咬钻”。由于这个缘故, 在施作超前小导管时总是做不到按质按量完成。一次, 刚开挖的拱顶出现局部塌落, 笔者闻讯察看, 发现塌落处支护导管太少, 要求迅速喷混凝土封闭, 并支立钢架支承。由于队伍管理水平太差, 根本不当回事, 未喷混凝土封闭, 还出了一部分渣, 再组织一班人支立钢架, 4个多小时过去, 钢架才支起来, 可拱部围岩在这么长的时间内自由变形引起了较大范围的围岩松动变形, 剧烈的冒顶发生了。于是组织反填, 插入混凝土输送管, 封闭塌渣面, 泵入混凝土。同时对后方10 m前后的初支结构进行加固, 防止塌方的扩大。
4 结语
泥土赞 篇5
泥土深深地藏在地下,朴实无华,默默无闻,总是无私地孕育着万物,万物的根都在泥土中。春日里的泥土,显得更加不起眼,在姹紫嫣红、争奇斗艳的花丛中,人们哪里还有心思去欣赏脚下这泥土?可是,人们忘了这春天虽然需要花朵来装扮,但没有了泥土,花儿将在何处开?树儿将在何处栽?我们美丽的春天,哪里才能寻找到她?
我们无从知道。
泥土虽没有华丽的外表,但它这朴实的身躯下,却隐藏的是善良圣洁的灵魂。泥土从不抱怨花儿使它显得不起眼,更不会报怨小草遮住了人们看到泥土的视野,它默默地奉献着自己的一切。
有位诗人曾经说过:世界上最芬香的便是雨后那阵阵湿润的泥土的芬香。是啊,这泥土的香气,没有桂花的浓郁,没有腊梅花的醉人,没有百合的清新,有的只是朴实的香,令人无限回味的香,使你感到踏实、沉稳,更使你的灵魂得到升华。这使我想到了具有泥土精神的老师。
老师们虽没有显赫的身份,但他们哺育着祖国的花朵,把自己的青春留在讲台上。他们从不索取什么。一年又一年,他们送走了无数的花朵,却还是默默无闻地工作着。当学生们记起老师的脸庞时,心头不禁一振——再去看看自己的老师。当他们发现老师老了,才体会到老师的爱……
泥土的声音 篇6
匍匐在绿草茸茸的田埂上,我喃喃着,我甚至用手紧紧地攥起一把水涔涔的黝亮黝亮的泥土,我凝视着,几乎是贪婪般地嗅着那久违了的气息,我分明听到了泥土细腻而真实的呢喃声。我合掌,侧耳良久,然后我张开掌,泥土又顺着手心落下,那一捧泥土又漫开去。一阵令人心悸般的惬意透过手心浸入心脾。人, 似乎无端地就舒坦起来。
我抬头仰望着碧蓝的天空,此时,天空一尘不染。而遥远处山峦逶逶迤迤,像一幅写意画,线条像被水墨泼着,渗浸无痕。眼前是一眼望不见尽头的橙绿,近处的稻穗已是摇摇曳曳。满眼的青和橙绿, 这是多年已没有过的, 我的心兀然就战栗起来。然后,头又俯下去,我几乎是贴在茸茸的草地上, 我被无边无垠的橙绿湮没了。我又听到泥土细细的声音, 那声音轻轻的,那么幽悠,那样静穆,那般叫人无法言说,只有用心匍匐在土地上才能听到。
稻穗抽出来了,趋于成熟。我坐起来,我看着西天边那轮爽朗的落日。我抚摸着已有些蕊花的稻穗和叶子, 我摇了一下,便搅动了一团幽香,青青的,泛泛的。我狂躁不安的心此时完全安顿下来,久居都市被尘嚣侵扰的心灵, 陡地就回归到宁静中,虚空的心被眼前的景象充盈着。
在一轮落日的霞光里两个大叔扛着锄头走过来,他们在不远处停下。我听到他们的对话,他们说,要晒田了,稻要熟了。他们用锄头就给田埂开了一个缺口。我听见他们用脚还在泥土上跺了跺。他们的裤管高高卷起来,然后拄着锄头在絮说着,他们的对话简洁, 交谈中有爽朗的和憨厚的笑,我虽然没有听见他们说什么,但我明白他们的交谈绝对与名利、权力无关,我晓得他们多半说着他们眼前的庄稼。
这是我儿时曾有的记忆。这幅景象让我感动,我眼里几乎噙着泪水,这记忆使我于艰难苦涩时嚼之如饴。我似乎看到泥土被犁头一浪一浪翻开, 跳跃着令人心颤的黑亮黑亮的光泽。牛,是弓着背的;犁也是弓着的;庄稼人也是弓着的。我明白,庄稼人只有当他们的脚踩在泥土上时才会弯下他们的腰。他们不仅仅是与土地接触,而是在亲近生命。父亲就对我说,种庄稼的,只有双脚踩在泥土里,心才会踏实。我想,他们才是伟大的哲学家。苦么? 苦;累么?累。但父亲即使在两腿沾满泥土时, 只要枕着田埂, 他就能心安地睡起来。父亲说是泥土给了他生命。
太阳快西沉了, 大叔又用脚在泥土上跺了跺,然后扛着锄头走了。此时,夕阳的余晖与天与地合起来。我再次匍匐在土地上,我又听到泥土细腻中夹杂着的哔剥声,那是泥土在发酵,那是庄稼在抽节,那声音让人心颤,它让人虚空的心充盈起来。
泥土里生长的快乐 篇7
我们的家一直随做校长的父亲安置在沙庄村的小学校园里。校园很大, 除了校舍, 尚有大片的土地等待着耕耘。教学之余, 父亲就带领哥哥和我在校园的空地上种植庄稼 (当然更多地还是种植一些家庭常吃的蔬菜) 。父亲用铲锨把板结的泥土一锨一锨地挖起来, 我和哥哥就跟在后边用小铁铲将泥土细细地打碎, 偶尔在泥土中发现豆虫之类的小动物, 我们总会激动得欢呼雀跃一番。当翻起的土地经过多日暴晒并施过肥, 播种的时节便来临了。父亲在前面刨出一垄垄的土窝, 哥哥就提着水桶一瓢一瓢地浇水。而我呢, 就按照父亲的吩咐逐窝点种, 然后用脚驱土覆盖。有时, 父亲还会选出一块地, 用铁耙精心整平, 细匀地撒上菜籽后再用喷壶轻轻洒上水。不几日, 泥土中就悄悄钻出了嫩绿的苗儿。这时, 我和哥哥的活儿就来了, 几乎每天, 我俩放学后都要抬着水桶往返水井和小菜园几趟。虽然经常累得满头大汗, 鞋上沾满泥土, 但看着亲手栽种的蔬菜一天天展叶, 还有的开花、结果, 我们便觉得很开心, 并乐此不疲地在泥水四溅的小菜园忙活着。
农村的孩子打小就在土地上生长, 天性粗犷质朴, 几乎所有的玩具都与泥土有关:泥鸡、泥鸭、泥狗、泥兔……而泥制手枪更让男孩子们青睐有加。当然, 因每人的制作技术不同, 其成品所带来的影响力也就呈现一定的差异。精致逼真的泥制手枪自然就成为孩子们羡慕目光的聚焦点, 研究一番后都想暗自努力, 以期下次有所超越。记忆里, 童年的我曾私下找来一幅驳壳枪的图片反复进行研究, 依葫芦画瓢地临摹多遍才下手制作。为防止龟裂, 我灵光闪现地借鉴了父亲制作煤球炉内胆的经验, 找来一些碎头发掺进湿泥中揉和摔打, 然后再按图制成雏形。因枪管细长且需留有内孔, 泥坯强度不够, 我又顺手牵羊拿来父亲的一支粗毛笔, 去掉笔头插进枪体再覆上湿泥, 正好成型。为求逼真, 我又用小刀仿照图片刻出相应的纹饰。经过几天晾晒阴干后, 再用毛笔细细刷上一层黑墨, 枪把下面系上一条鲜艳的红领巾。甫一亮相, 着实令我大大风光了一把, 村里的孩子围了一大群, 渴求的目光滋润着我的身心。谁想把玩一次还不得看我的脸色?自然而然, 我就成了孩子头, 带领一群小兵整日里冲来杀去, 好不惬意!但好景不长, 在一次忘乎所以的武装泅渡演习中, 携枪游过小河后我的手里只剩下了一条红领巾, 这足足让我伤心难过了好几天。后来, 有的孩子用废弃的自行车链条和内胎自制了能打响和冒烟的洋火枪, 又在孩子们中风靡了一阵。但在那个连自行车都极为缺乏的年代, 普及的情况就可想而知了。孩子们的武器还不是以“土枪”为主?
泥土是万物生长之源, 而泥巴就是雕塑之本。经过揉捏摔打的泥巴才能塑就各形各式, 再通过炉火的烧炼才能凤凰涅槃, 放射夺目的光芒。一块普普通通的砖瓦是泥土烧制而成, 一件价值连城的瓷器也是泥土烧制而成, 虽然地位不同, 但各有各的存在价值。农村的孩子与城里的孩子都是天真无邪的, 虽然出身不同, 但谁又敢说经过人生风风雨雨的历练, 城里的孩子长大后就一定比农村的孩子强?当然, 城里的孩子见识广, 阅历多, 仅是拥有的玩具就花样百出, 而现在农村里的孩子大多数恐怕还是会和泥制玩具打交道吧?也许, 艰苦的环境更能造就人, 一件精美的瓷器又怎么可能轻易地烧制成功呢?
泥土哺育芸芸众生, 更能雕制人们快乐美好的生活。那就善待脚下这方朴实的土地吧。
(选自《雨花》A版2007年第9期, 有删改)