高速公路软基造价研究

高速公路软基造价研究（精选8篇）

高速公路软基造价研究 篇1

引言

随着交通建设规模的扩大,交通建设市场的管理力度也逐步加大,对规范建设各方行为起到了积极作用,取得了明显效果。但实际决算却经常大大高于招投标时的合同价,甚至超概算现象仍然存在。发生这种现象的主要原因是工程施工阶段缺乏有效的管理,因此,研究如何加强在工程施工阶段的造价控制已是一个非常迫切的课题。

由于高速公路线路长,软基处理费用的增加往往意味着成本费用的大幅增加,因此软基处理的方法应有较好的经济性。文中分析了软基处理在高速公路建设中的特点及其作用,并在此基础上比较了几种软基处理方法的造价,以期对实际施工提供参考。

1 软基的特点及作用

软土是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土,主要有淤泥质土及泥炭。软土按沉积环境分为四类:滨海沉积、湖泊沉积、河滩沉积和沼泽沉积。

软土在我国沿海地区和内陆平原或山间盆地都有比较广泛的分布,它们的成因、结构和形态虽然不同,但都具有含水量大、压缩性高、强度低和透水性差的特点。

软土地基极易变形,在高速公路建设过程中,有些软土地基填筑过程中就因路基变形,无法定型铺筑路面;有的即使勉强铺筑了路面,但由于软基变形,未待交工验收,路面就开始失去稳定和平整;有的在运营中变形,不但要年年整治,耗用大量人力、物力和财力,而且影响行车安全,或者中断交通。在软土地基上修建高速公路,首先要进行加固处理。因此,加强对软基处理效果的研究,科学地选择经济、有效的软基处理方案,对于确保高速公路的工程质量具有很重要的意义。

在软基地段修建高速公路时,各建设单位为保证工程质量,花费了大量的人力、物力和财力,对其进行处理。就采取的手段而言,由于地质情况不同,路基高度也不一样,所以采取的方法、技术也有所差异。 对于不能满足承载力要求的地基一定要进行处理。

高速公路地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结和加筋等方法对地基土进行加固,用以改良地基土的工程特性,主要表现在以下几方面:

1)提高地基的抗剪强度。地基的剪切破坏主要表现在:由于填土或建筑物使邻近地基产生隆起。地基的剪切破坏反映在地基土的抗剪强度不足,因此,为了防止剪切破坏,就需要采取一定的措施以增加地基土的抗剪强度。

2)降低地基的压缩性。地基的压缩性主要表现在大范围地基的沉降和不均匀沉降;由于填土使地基产生固结沉降。地基的压缩性反映在地基土压缩模量指标的大小。因此,需要采取措施以提高地基土的压缩模量,借以减小地基的沉降和不均匀沉降。

3)改善地基的渗透特性。地基的渗透特性表现在地震时饱和松散细砂(包括部分粉土)将产生液化,由于交通荷载或打桩等原因,使邻近地基产生下沉。为此,需要采取措施防止地基液化,并改善其动力特性以提高地基的抗震性能。

4)改善特殊土的不良地基特性。主要是消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等。

2 高速公路软基处理的造价比较

2.1 软基处理方案的影响因素

影响软基处理方案的决策因素为经济、技术和环境因素。这些条件构成评价软基处理方案优劣的准则,每个准则为决策变量单目标函数的优化目标。具体来说,经济因素包括工程造价和维修工作量;技术因素包括施工技术可靠性、处理效果、施工复杂程度、施工工期;环境因素包括环境影响、资源消耗。

施工阶段的投资控制,目前只是通过施工图预算来进行,这种方法仅仅考虑了成本因素,把成本与进度、资源和质量隔离开来,造成计算成本的滞后性,不能准确地反映工程实际成本状况,同时采用这种方法的投资控制不能满足工程的实时要求。通过成本的集成控制研究,将整个工程作为一个系统,综合考虑成本、资源、进度和质量,可以使成本的控制更有效、更实时。为业主和施工企业在施工阶段进行有效的投资控制提供一套实时控制的方法和手段,以确保资金的合理投入。

2.2 各类软基处理的造价比较

地基处理的方法很多,可以从不同角度来分类,一般是根据地基处理的原理来进行分类,高速公路软基处理与其他如房建等地基处理相比,有其自身的特点。

1)强夯法。

强夯法是20世纪60年代末、70年代初首先在法国发展起来的,国外称之为动力固结法,以区别于静力固结法。它一般是用50 t左右的强夯机,将大吨位(100 kN～400 kN)的夯锤起吊到6 m～40 m的高度,自由落下,对地基土施加强大的冲击能,在地基土中形成冲击波和动应力,使地基土压密和振密,以加固地基土,达到提高强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性目的。

强夯法主要适用于加固砂土和碎石土、低饱和度粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。因其加固效果显著,设备简单,施工方便、快捷,经济易行和节省材料,有利于环境保护等特点,很快传到世界各地。

2)侧向约束法。

在路堤两侧坡脚附近打入木桩、钢筋混凝土桩或者设置片石齿墙等,可限制基底软土的挤动,从而保证基底的稳定。地基在实行侧向约束后,路堤的填筑速度可不加控制,且较反压护道节省土方,少占耕地,但需耗费一定数量的三材,成本较高。此法适用于软土层较薄、底部有较硬土层且施工期紧迫的情况,下卧层面具有横向坡度时尤其适合。

3)降水预压法。

降低地下水位,使地基中的软弱土层承受一个相当于水位下降高度的水柱的重量,起到预压的效果,改善土的性质,加速地基的沉降。降水预压法效果与路堤荷载压重法相同,但不会导致地基破坏。缺点是适用范围有限,工程费用较大。如与砂井法、路堤荷载压重法联合使用,效果更好。

4)真空预压法。

首先是在需要加固的软土地基内设置砂井或塑料排水板等竖向排水通道;在地面铺设排水砂层,其上铺设不透气的密封膜与大气隔绝,通过埋设于砂垫层中的吸水管道,用真空装置进行抽气,因而在膜的内外产生一个气压差,这部分气压即为作用于地基的预压荷载。与堆载预压不同的是真空负压是一均匀等向应力,不会产生剪应力,因而不会造成地基的失稳破坏。

这种方法适用于处理一般软粘土地基,但当粘土层与有充足水源补给的透水层相间,有大量地下水流入或地质条件比较复杂时,不宜采用。

3 结语

随着地基处理工程的实践和技术发展,人们在改造土的工程性质的同时,不断丰富了对土的特性研究和认识,从而又进一步推动了地基处理技术和方法的更新,因而成为土力学基础工程领域中一个较有生命力的分支,地基处理已成为土木工程建设的热点之一,得到了工程勘查、设计、施工、监理、教学、科研和管理部门的重视。地基处理技术的进步已产生了巨大的经济效益和社会效益,我国的地基处理水平总体上已处于国际先进水平。

摘要：分析了软基处理在高速公路建设中的特点及其作用,并在此基础上比较了强夯法、侧向约束法、降水预压法和真空预压法四种软基处理方法的造价,以期对实际施工提供参考。

关键词：高速公路,软基,造价,特点,强夯法

参考文献

[1]沈珠江.软土工程特性和软土地基设计[J].岩土工程学报,1998,20(1):101-103.

[2]刘天增,贾建林.高速公路软土地基处理[J].交通科技,2006(218):56-58.

[3]钟文浪.高速公路特殊路基的施工处治[J].市政技术,2007,25(3):178-179.

[4]兰明雄.浅析高速公路软基中复合地基的应用[J].路基工程,2007(2):139-140.

[5]陆在银,欧阳志宜.浅议高速公路软土地基处理施工[J].安徽建筑,2007(3):102-104.

高速公路软基造价研究 篇2

高速公路造价控制的因素分析与研究

文章针对高速公路造价偏高的现实情况,对其主要原因进行了分析,并分析得出高速公路工程造价控制的主要因素,包括项目环境因素和项目内部因素两方面.

作 者：李克忠 LI Ke-zhong  作者单位：湖南华电长沙发电有限公司,湖南,长沙,410203 刊 名：企业技术开发（学术版） 英文刊名：TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE 年，卷(期)： 28(3) 分类号：U412.366 关键词：高速公路   造价控制   因素  

高速公路软基沉降问题的研究 篇3

软土在我国的沿海和内陆地区有相当大的分布范围。复杂的地质条件作为高速公路的地基时一般要经过处理, 否则不能在较短的工期内完成路基填筑并修建高级路面。所以在高速公路设计、施工过程中必须详细研究、掌握软土的性质和土层特征, 并掌握其变形规律 (特别是软土的强度和变形规律) , 采取适当措施才能保证地基在施工期间的稳定, 并控制路基沉降。

二、软基沉降预测误差产生的原因

对软土的认识和利用, 特别是土的结构性还研究不够, 是造成沉降预测误差的主要原因之一。软土属于多孔介质, 它是由土粒固体骨架与充满在骨架内的液体孔隙水、气体三相体系组成。三者在天然应力状态下保持相对的平衡, 受外荷作用后, 三者之间的平衡被打破, 在形成新的平衡状态过程中, 作用于液、气的应力逐渐向土骨架转移。液、气应力消散, 土骨架有效应力增长的过程, 称之为软土的固结变形。

目前, 人们对软土变形机理研究多是以扰动饱和土为研究对象, 对于原状土、非饱和土的变形还研究的不够, 而且, 软土的次固结变形机理尚未搞清楚, 对如何测定和划分软土的固结变形和次固结变形还存在争议。正因如此认识, 沉降预测必存在误差。对于沉降计算, 目前国内基本方法都是基于e-p压缩曲线的单向分层总和法, 而没有考虑地基的侧向膨胀等原因, 在实用计算时, 都引用沉降计算经验系数Ms。该方法的优点是简单实用, 公式中各层的常规物理力学指标容易在实验室获得, 试验费用低, 因此应用广。但该方法的计算结果存在较大误差, 分析其原因主要是: (1) 理论计算中变形模量Es, 1-2的应用范围为0.1~0.2MPa, 而实际各分层土的竖向应力水平并非都在此范围内; (2) Ms的确定背景不同于路基沉降; (3) 公路路基一般是柔性基底。

三、不同处理方法对沉降的影响

本工程沿线主要采用土工格栅+碎石垫层、土工格室+碎石垫层、水泥搅拌桩+碎石垫层三种地基处理方法。

土工格室是一种新型的土工合成材料, 呈立体结构, 伸缩自由并可折叠, 使用时将其张开在格室内填充土石等材料。在填土高度不大时, 土工格室+碎石垫层处理处在相同的外荷载条件下与水泥搅拌桩+碎石垫层处理处的沉降量相差不大, 但在填土高度较大的情况下, 土工格室+碎石垫层处理方法对于减小路基沉降的作用不如水泥搅拌桩+碎石垫层处理方法明显, 而土工格栅+碎石垫层处理处的沉降量明显大于其他两种方法处理处的沉降量。这说明土工格室对于减小路基沉降比土工格栅处理方法的效果要明显。经过大量现场和室内试验研究表明, 在格室内填充碎石, 土工格室复合体的回弹模量可提高3倍以上, 承载力可提高2倍左右, 这样的效果远远好于土工格栅处理方法, 并且土工格室能较好地均匀地基应力, 减少地基不均匀沉降, 同时还可以约束地基的侧向变形, 改善地基内的应力分布, 提高地基稳定性, 并在一定程度上减少地基的最大沉降量。水泥搅拌桩处理地基形成的水泥土增强体强度比天然土体提高几倍至数十倍, 变形模量也是如此。水泥搅拌桩处理地基处可以看作是半刚性体, 其处理效果要好于土工格室柔性筏基和土工格栅。土工格室和土工格栅同属加筋垫层。二层土工格栅在减少竖向沉降方面的作用相当于一层土工格室, 但对于减少侧向位移的作用却不如一层土工格室。

除这三种之外, 还有比较常用且施工快、单价较低的袋装砂井和塑料排水板方法, 另外还有CFG桩、水泥搅拌桩、粉喷装、挤密碎石桩等处理方法。应根据实际情况有针对性的选取处理方法。

四、公路软基沉降速率控制

行业标准对不同路段的工后沉降规定了具体的数值, 而高速公路从软基处理、填土, 直到上底基层、路面的整个施工过程, 都将对工后沉降产生影响。其中预压期结束的沉降速率是影响工后沉降的关键因素。因此在软土地基上修建高速公路, 除了选择合理的地基处理方法和合适的填筑方式外, 确定合理的预压方案及沉降速率控制标准是控制高速公路工后沉降的有效途径。到目前为止, 由于计算精度的问题, 公路设计中沉降速率还不能完全依据土体变形机理得出精确的理论解答。一般均通过大量的现场观测总结出一套经验标准, 再用于工程实践。其中, 超载路段主要为软土层厚度与路基高度都较大的路段, 超载能否有效地减少工后沉降, 与超载高度和预压时间密切相关。预压期受施工进度限制, 从而有必要确定超载条件下的沉降速率控制标准。

摘要：本文围绕高速公路软基沉降问题, 将首先讨论软基沉降预测误差产生的原因, 进而分析不同处理方法对沉降的影响, 最后简单讨论公路软基沉降的速率控制问题。

关键词：高速公路,软基,沉降

参考文献

[1]王立法:《不同因素对高速公路软基沉降的影响》[J].交通标准化, 2008, (7) .[1]王立法:《不同因素对高速公路软基沉降的影响》[J].交通标准化, 2008, (7) .

公路工程造价研究论文 篇4

公路工程作为基本建设项目，是以形成固定资本投资为特定目的，并且其投资具有最高限额标准。为了控制和管理工程造价，在公路工程建设过程中投资者和承包商均对其工程造价站在不同角度进行了多次预估。所以工程造价有两种含义，一种是站在投资者的角度，工程造价是投资者购买项目所要花费的价格，另一种是站在供应商的角度，以承包商为代表的供应商，工程造价是他们作为市场供给主体出售商品或劳务的价格总和。在市场经济条件下，工程造价受到工程建设所涉及的土地市场、设备材料市场、技术劳务市场以及承包市场等交易活动的影响，形成了最终的市场价格，所以在市场经济条件下一个建设工程从立项开始到建成交付使用预期花费或实际花费的全部费用则是工程造价。

高速公路软基造价研究 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

高速公路软基造价研究 篇6

近年来为了适应国民经济的发展,我国的高速公路得到了迅速的发展。目前在软基上建造的高速公路存在的主要问题是工后沉降大,尤其是造成“桥头跳车”现象。水泥搅拌桩作为加固软土地基的一种新技术,由于其总沉降量小,能有效解决桥台接头处的“跳车”现象,从而被迅速广泛地应用于高速公路的软基加固上。而水泥搅拌桩作为复合地基的一种,和其相关的沉降规律的研究很是必要。由于水泥搅拌桩加固的地基属于复合地基,因而可以用复合地基沉降计算方法来计算其沉降。在各类复合地基沉降计算方法中,目前工程中常用的计算方法是“实体深基础”法,即把沉降量分为两部分:加固区土层压缩量S1和加固区下卧层土体压缩量S2,则总的沉降量S=S1+S2。

加固区土层压缩量S1的计算有复合模量法(Ec法)、应力修正法(Es法)、桩身压缩量法(Ep法)。

1)复合模量法(Ec法)。

将复合地基加固区中增强体和基体视为一复合土体,采用复合压缩模量Ecs来评价复合土体的压缩性。采用分层总和法计算复合地基加固区压缩量S1,其表达式为:

$S{}_1={\displaystyle \sum _{i=1}^n\frac{\text{Δ}p{}_i}{E{}_{csi}}}{\rm H}{}_i$。

其中,Δpi,Hi分别为第i层复合土上附加应力增量,第i层复合土层的厚度;Ecsi值可通过面积加权计算或弹性理论表达式计算,也可以通过室内试验测定。

2)应力修正法(Es法)。

当复合地基置换率较低(如疏桩基础)或在载荷作用下桩端产生较大刺入沉降时,则采用应力修正法计算比较合适。该法根据桩间土承担的土荷载ps和桩间土的压缩模量Es,忽略增强体的存在,采用分层总和法计算加固区土层的压缩量S1。

3)桩身压缩量法(Ep法)。

当复合地基置换率较高,桩端刺入沉降很少,桩体变形对复合层变形起着决定性作用时,复合地基的沉降量实际上就是桩体的压缩变形量,在这种情况下应采用桩身压缩量法计算加固层沉降量。

加固区土层压缩量S1=SP+Δ,其中,Δ为桩底端刺入下卧层土体中的刺入量。

复合地基加固区下卧层土层压缩量S2通常采用分层总和法计算。在分层总和法计算中,作用在下卧层土体上的载荷或土体中附加应力是难以精确确定的,目前在工程应用上,常采用下述3种方法计算:1)应力扩散法;2)等效实体法;3)改进Geddes法。

2浮桩规律研究

一般情况下,从承载力要求来说,用水泥搅拌桩加固软土地基时无需穿越深厚软土层,只在基础范围内加固地基上部一定深度即可满足要求,但由于高速公路对地基沉降的高要求,水泥搅拌桩加固高速公路路基不仅要满足承载力要求,还要满足沉降要求。这从另一方面对水泥搅拌桩在加固高速公路软基的应用提出了要求。在水泥搅拌桩未打穿软土层的情况下,桩间土的孔隙水压力很低,但桩尖以下土体中的孔隙水压力很大,而且由于没有排水通道,因而很难消散,造成固结度低、固结度增加缓慢,致使剩余沉降占的比例很大,因而桩尖以下的土体很难稳定;同时另一个因素也不容忽视,即对于水泥搅拌桩施工方法之一的粉喷桩,由于其现有施工设备和施工技术条件所限,粉喷桩在地表15 m以下的成桩质量很难控制,这也是粉喷桩未能打穿深厚软土层的原因之一。如图1所示,假设被加固地基土可分为两层,上层h1+h2=14 m为淤泥质粉质黏土,压力扩散角β=3.75°,下层为厚度(h3)较大,可作为持力层的土性很好的低压缩性土。上层荷载为一条高速公路的条形荷载,该高速公路为标准六车道,宽B=33.5 m,填土高度H=5.6 m,重度γ=20 kN/m3;地基加固采用ϕ=500 mm的粉喷桩,水泥土压缩模量Ep=60 MPa,桩间距为1.3 m,呈三角形布置。

据相关理论,得桩土置换率m=0.134;复合模量Ecs=mEp+(1-m)Es=10.4 MPa;上部荷载p0=5.6×20=112 kPa。土层下一定深度的地基中心点附加应力系数查表,地基总沉降采用复合模量法计算。

当h2=0 m,2 m,4 m,6 m,8 m,10 m时,地基总沉降与未加固土厚度h2的关系计算结果如表1所示。

总沉降S与h2/(h1+h2)的关系曲线见图2,从表1,图2可看出,地基的总沉降随着未打穿土层厚度的增加而增加,即S随着h2/(h1+h2)的增大而增大,并且在比值0.28附近存在一个突变。

3薄硬夹层的作用研究

如图3所示,压力扩散角β=3.75°的淤泥质软土中有一厚度为h2的薄硬夹层,夹层为土性较好的粉质黏土,它将淤泥质软土层分为上下厚度相等(h1=h2=5 m)的淤泥质粉质黏土。底层为土性良好的可作为硬持力层的低压缩性土。上层荷载为一条高速公路的条形荷载,该高速公路为标准六车道,宽B=33.5 m;填土高度H=5.6 m,重度γ=20 kN/m3;地基加固采用ϕ=500 mm的粉喷桩,水泥土压缩模量Ep=60 MPa,桩间距为1.3 m,呈三角形布置。

由前述讨论知桩土置换率m=0.134;复合模量Ecs=10.4 MPa;上部荷载p0=112 kPa;淤泥质粉质黏土的压力扩散角β=3.75°;则上层加固区的沉降S1,作用在桩底的荷载Pb以及作用宽度Bb分别为:

$S{}_1=\frac{\overline{\alpha }p{}_0}{E{}_{cs}}h{}_2=\frac{0.995\times 112}{10.4}\times 5=54\text{m}$;

${\rm P}{}_b=\frac{Bp{}_0}{B+2h{}_1\tan \beta }=\frac{33.5\times 112}{33.5+2\times 5\times \tan 3.75°}=109.8$kPa;

Bb=B+2h1tanβ=33.5+2×5×tan3.75°=34.2 m。

查取下卧层中一定深度的地基中心点附加应力系数,利用分层总和法分别计算得当h2=1 m,2 m,3 m,4 m,5 m时各自的沉降量。加固区沉降、下卧层沉降和总沉降与h2的关系如表2所示。

由表2,图4可知,地基总沉降S随着中间薄硬夹层厚度的增加而增加,S随着h2的增大而增大。这是由于当计算深度相等时,当中间薄硬夹层厚度增加时,相当于下卧区低压缩性土被薄硬夹层的粉质黏土所替代,因而沉降不减反增。同时也可看到,总沉降S随h2变化不大。

4结语

1)从对浮桩规律的研究可以看出,在有些情形下,不打穿软土层同样能满足沉降要求。而从图4也可发现,沉降规律存在一个明显的突变点,即当h2/(h1+h2)的值大于某个数值时,总沉降S在迅速增加。因而在工程实践应用中,未加固土层厚度与软土层厚度之比应该小于某个数值。从以上的模型得出这一数值大约在0.28左右。

2)由以上两个模型可以看出,当浮桩的模型中h2=0,即水泥搅拌桩打到下卧持力层时,总沉降S=447 mm;而当同一深度软土但中间夹有薄硬夹层时,总沉降S=321 mm～336 mm,比前者小得多,因而当软土层中存在薄硬夹层时对减少地基沉降是非常有益的,而且薄硬夹层的厚度对总沉降影响较小。如果单从沉降要求而不考虑承载力要求来说,在工程实践中若遇到软土层中存在薄硬夹层,水泥搅拌桩可以直接支撑在薄硬夹层上而无需打穿。

摘要：在两个模型的基础上,针对水泥搅拌桩加固高速公路可能出现的浮桩情况研究了地基总沉降和未打穿土层厚度的关系;针对可能出现的薄硬夹层情况探讨了地基总沉降和中间薄硬夹层厚度的关系,并因此得出了一些对工程有益的结论。

关键词：水泥搅拌桩,浮桩,薄硬夹层,地基沉降

参考文献

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高速公路软基造价研究 篇7

贵黄高速公路扩线路基工程K55+010-K69+150段软土成因复杂, 构成多元土结构, 空间分布差异大, 层位复杂。软土的厚度变化大, 性质差异大。根据沿线地基勘探表明, 分为三个地质层:一层软塑状低液限粘土, 分布连续, 深度0~2.6m。二层以流塑状淤泥低液限粘土为主, 局部为淤泥质低液限性粉土, 间夹低液限粉土质砂、低限粘土, 深度为2.6~8.3m左右。三层以软~硬塑状低液限粘土为主, 间夹中密状低液限粉土质砂, 压缩性低, 深度约为8.3~15.3m。设计上采用粉体喷射搅拌桩 (干法处理软基, 通过粉喷桩的间距来控制结构物的工后沉降。

1 施工原理

1.1 原地基结构

原地基的结构表明:天然含水量、天然孔隙比的偏大, 使得天然土的承载力偏低。通过粉喷桩处理以提高地基的整体承载力。桩体中的水泥土表明:水泥土强度与水泥水化物中的水化硅酸等水化物 (CSH) 的生量成正相关关系, CSH在水泥土中的作用是胶结作用, 从而达到减少原天然土孔隙比的效果, 同时水泥土含水量比掺灰前天然土的含水量要降低4%~8%

1.2 粉喷桩施工

粉喷桩施工是通过带三叶片的涡轮钻头将水泥粉和粘土进行强制拌和, 从而达到提高地基承载力目的。

2 施工工艺

采用粉喷桩专用机械设备, 打深能力不少于18m, 成桩直径50cm, 施工工艺:桩位放样———钻机就位———检验桩机整平———高压气打开喷粉孔———钻进到设计深度———反转提钻并喷水泥粉———至原地面以下30cm停止喷粉———重复搅拌———反转提升至地表———成桩结束———施工下根桩。

3 设计参数

3.1 强度参数

28天龄期取芯强度R28大于0.8Mpa、90d龄期取芯强度R90大于1.2Mpa、90d做静荷载试验, 单桩承载力大于140Kpa, 复合地基承载力大于120Kpa。

3.2 沉降控制标准

一般路堤工后沉降控制标准为0.2m;涵洞通道结构物处工后沉降的控制标准为0.2 m;桥台桥头段工后沉降的控制标准为0.1m。

4 施工前的准备

4.1 原材料

粉喷桩加固材料选用业主指定的32.5级普通硅酸盐袋装水泥, 项目部对水泥的采购、贮存及使用统一管理。水泥进入工地后存放在水泥棚中, 为了避免水泥在棚中受潮, 在地面上搁置木板支架作支垫。水泥入库、出库后严格登记水泥台帐, 以便在施工时能及时核对每天完成的喷粉桩数量和水泥用量是否相符。

4.2 掺灰量配比确定。

4.2.1掺灰量的确定。通过室内45kg/m3、50kg/m3、55kg/m3三种灰剂量的配比和试件抗压强度试验发现:随着水泥掺量的增加, 试件的无侧限抗压强度明显增加;且不同掺灰量的水泥随着龄期的增长, 其无侧限抗压强度明显增加。选用50kg/m3的掺灰量。4.2.2通过室内配合比进行试桩通过试桩来确定搅拌次数、喷灰量、下钻的速度、提升速度及水泥泵中水泥粉压力等参数。试桩共10根, 且必须待试桩成功后方可进行大规模的粉喷桩施工, 试桩后芯样无侧限抗压强度作为桩身标准强度。

4.3 场地整平

本标段粉喷桩均处于沟塘处, 为了保证施工设备在施工现场能顺利施工, 整平场地十分重要, 对原有的沟塘进行必要回填、整平。

5 施工控制

5.1 施工放样

在粉喷桩施工前, 根据路基宽度和设计参数在施工平面画布桩图。依布桩图放出施工区域大样, 在每区域按设计桩距进行桩位放样。桥台位置布桩时, 要保证灌注桩和粉喷桩有一定的间距, 以确保灌注桩施工不出现坍孔。

5.2 现场控制

专人负责粉喷桩的施工, 要求粉喷桩施工进行24h全过程旁站, 施工设备要求进行编号, 主机塔架上标每m的刻度线 (要求有反光标志) , 以便掌握钻入深度、复搅深度、复搅速度。为保证施工完桩体的竖直度能满足设计或规范要求, 在主机塔架上挂一重锤, 通过钻机支腿的升降来调整主机塔架的竖直度, 从而确保钻杆和桩体的竖直度。

5.3 现场施工控制。

5.3.1控制钻机速度。钻机以慢速启动钻进, 正常后换中速钻进, 当钻头接近设计深度时挽回慢速钻进, 钻头在原位转动1min。为保证钻杆中送粉通道的干燥, 从钻进开始到喷粉期间应连续输送压缩空气。5.3.2提升喷粉搅拌。在确认水泥粉喷至孔底后, 以1.08m/min的速度反转提升, 在提升的同时连续喷粉。当提升到设计停灰标高后, 应慢速在原地搅拌1~2min。5.3.3重复搅拌。为保证桩体中水泥粉更均匀, 须再次将钻头下钻到设计深度, 提升复搅时, 速度仍控制在1.08m/min。

5.4 现场施工应注意事项。

5.4.1每根桩完成后, 及时检查电脑小票中的各种技术参数。如出现桩体中喷粉量不足时, 应及时整桩复打, 复打的喷灰量应不小于设计喷灰量。如出现机械故障喷粉中断时, 必须复打, 复打重叠应超过1m。5.4.2严格控制喷粉提升时的速度和复搅速度, 严禁尚未喷粉的情况下提升钻杆作业。5.4.3贮灰罐容量应超过一根桩的灰量加50kg, 当贮灰量不足时, 不得对下一根桩进行施工。5.4.4施工过程中复搅时可能会出现卡钻头现象, 因为经喷过粉的粘土与钻头的磨擦阻力增大, 从而出现卡钻现象。可以采用复搅时沿钻杆加水减少磨擦阻力, 以满足整桩复搅的需要。5.4.5钻头经过一段时间施工后, 应卸下来检查其尺寸, 保证打出的桩体的尺寸能满足规范要求, 否则将予以更换。5.4.6粉喷桩固化剂是水泥粉。为防止喷粉时堵管, 不仅要保证水泥不受潮, 还应该在储灰罐进口处设滤网, 防止结块的水泥或杂物进入储灰罐。

6 完成桩体的质量检验

6.1 对成桩7d的粉喷桩检测

对成桩7d的粉喷桩, 随机按规定频率进行以下几项检测:6.1.1外观检测。破去桩头0.3~0.5 m表层水泥土, 进行外观检测, 检测外观是否圆顺、水泥土是否密实、搅拌是否均匀。6.1.2用N10轻便触探仪进行强度检测触探部位距桩头标高以下10 cm、150cm、270cm开始触探, 每10 cm触探击数应大于30击, 连续触探30cm, 累计不少于100cm, 对达不到触探击数要求的粉喷桩, 待28天龄期进行钻芯取样检测。

6.2 28d龄期的粉喷桩按5%频率钻芯取样检测。

6.2.1通过钻取的芯样检测桩体喷粉和搅拌是否均匀、桩体有没有断粉现象, 桩长是否达到设计要求。6.2.2对芯样进行加工、磨制成等高试件做无侧限抗压强度, 尽可能在芯样上、中、下三个部位各磨制一组, 一组三个试件, 根据三个试件的代表值评定桩体强度。

6.3 单桩和复合地基承载力检验

通过28d钻芯取样检测评定不合格的施工面, 将采用静荷载试验, 检验复合地基承载力或单桩承载力。静荷载试验每施工面不小于3点, 取三点的代表值确定其是否满设计要求。

7 现场结果分析

7.1 经检测部门做28d的取芯检测

芯样光洁、连续、无断桩现象, 桩长均能满足设计要求, 芯样磨制出的试件做抗压试验均能满足设计要求。

7.2 路基施工完后, 经6个月时间的加载预压

安徽省质检部门对路基桥涵作最后的沉降观察:实际的工后沉降量均少于原理论计算的沉降量, 从而达到减少工后沉降的目的

结束论

高速公路软基造价研究 篇8

关键词：软基路基,过渡段,施工技术

1 路桥过渡段沉降原因

路桥过渡段的不均匀沉降会降低驾车的舒适度, 通过时车辆产生颠簸和跳动, 即桥头跳车的现象;过渡段长期通车对车辆以及路面伤害很大, 同时容易引发交通事故, 造成生命财产损失。

路桥过渡段不均匀沉降的现象受多方面因素的影响, 主要包括:

1.1 地基土质

含水量高、压缩性高、有机含量高、灵敏度高、渗透系数小、抗减强度低等是软土的主要特点, 导致土体的承载能力较低, 当其受到载荷扰动时, 天然的结构便会被破坏, 最终导致强度大大降低。

公路建设施工期间, 有很多方面都会受到条件限制, 为了控制桥梁的长度, 会使路桥过渡段处的路基填筑高度变大, 导致路基底部所承受的附加应力强度增加, 当有车辆过桥时, 由于车辆载荷的作用, 更容易在软弱的地基区域内出现沉陷、压缩等问题。

1.2 台后填料

台前台后的防护排水设置、填料自身性质以及台后路基路面的施工条件是引起台后填料压缩沉降的主要因素。在路桥的使用过程中, 路基自重及车辆振动载荷总会同时作用在路基上, 这样一来填料内空隙率减小而压实度增大, 最终会被挤密、压缩, 产生路基沉降。

采用多孔隙渗透材料是用于减少由台背填料压缩引起路基沉降的有效方法。但是, 在施工时, 压实机具对靠近桥台边缘搭接处填料的压实度不够, 也会在过渡桥段出现沉降差。除此之外, 如果对后台路基的排水系统设计不合理, 后台的填料在雨水的冲刷下可能产生严重的流失, 导致后台路基的局部脱空, 同时施工规范不合理、填料质量不满足规范标准和设计要求同样会造成路桥过渡段的沉降。

1.3 刚度差异

路桥过渡段是路基与桥梁桥台的连接部位, 一般情况下桥台与路基的刚性是不同的。桥梁的墩柱桥台下方一般都有坚实的支撑物, 目的是提高桥梁基础的可靠性, 这样桥台处的沉降变位会很小, 基本可以忽略不计;而道路路基下方的土基很松散, 刚性比桥梁小, 因此在路面重力载荷和车辆载荷的作用下, 路基的形变和桥梁的形变是不同的, 造成过渡段的沉降差。

1.4 其它原因

道路在前期的设计、施工不当, 以及运营时车辆超载等一些方面的因素都可能加剧桥头路面坑洼破坏, 导致路桥过渡段出现沉降差。

2 传统路桥过渡段软基处理方法

2.1 提高台后路堤的密实度

通过提高台后路堤的密实度来减小路基的压缩变形, 我国通常采用的方法有塑料板排水法、强夯法、加载预压法和土工加筋。土工栅格是三维网状格式结构, 在国内外运用较多新型高强度土工合成材料, 在格室的内部填入泥土、碎石、混凝土等松散材料, 构成具有强大侧向限制和大刚度的结构体, 不仅能减少桥背填土的沉降, 还可以使路桥过渡段沉降差过渡缓慢。

2.2 增加地基刚度和承载能力

根据工程的实际情况, 采用打桩或其他方法对软土地基进行加固, 常用的桩基有木桩、预制桩、碎石桩、水泥土搅拌桩等。打桩的方法能够将载荷大部分转移到桩体上, 降低软土承受的载荷及附加应力, 快速的使地基达到很高的强度, 明显减小其侧向水平位移。

2.3 路桥间均匀过渡

采用桥头搭板、柔性桥台在工程中应用较多, 起到刚柔均匀过渡的作用, 对预防路基的不均匀沉降具有一定的效果。

传统的桥头搭板方法经常由于设计不合理、施工粗糙等原因发生病害。搭板末端沉降会造成二次跳车现象, 沉降严重是的桥面倾角过大, 影响行车安全;长期车辆载荷冲击下, 会发生搭板断裂、桥台裂缝现象;搭板根部下方土体沉降或流失, 造成搭板脱空。

2.4 轻路堤法

使用轻质材料进行路桥过渡段的填筑, 可以降低路基本身的重量, 有效减小软土层的附加应力。通常选用的材料有ESP块体, 泡沫混凝土以及粉煤灰等。

3 几种新型的软土路基加固方法

虽然对路桥过渡段软土地基侧处理方法很多, 但是不均匀沉降的现象仍然普遍发生, 影响路桥的正常使用寿命。笔者通过分析比较目前处理软土路基的常用方法中得出, 以下几种施工方法同样适用于公路过渡段软土路基。

3.1 水泥搅拌桩加固软土路基[1]

水泥搅拌桩法是以石灰、水泥等材料为固化剂, 通过深层搅拌机械的作用, 将软土与粉体或浆液桩的固化剂在地基深处进行强制搅拌, 经过一系列的物理-化学反应, 形成强度高、稳定性好的复合地基。水泥搅拌桩法常用于对粉土、松散砂土等地基的加固, 其优点表现在施工过程中对路堤的干扰较小, 非常适合扩建工程施工。在施工之前, 首先要保证场地平整, 如果有低洼下陷的区域要用粘土填平, 同时需要清除场地内的一切杂物, 如砂垫层和生活垃圾等。施工过程中, 具体的施工流程如图1所示。

3.2 花管注浆技术加固软土路基[2]

花管注浆技术的基本原理是利用钻孔机将注浆花管打入到软土路基内, 然后使浆液在压力存在的条件下均匀的流入地层, 最终形成以钻孔为轴心的桩体, 同时会在桩体周围的土体中形成类似树根的网状复合体, 其抗剪强度较高, 如图2所示。

3.3 动力排水固结法加固软土路基[3]

动力排水固结法是通过将强夯技术和排水固结技术相结合形成的新型加固方法, 其基本原理是将排水体竖直设置在软土路基中, 并且在路基表面铺设砂垫层, 在夯锤的夯击载荷作用下, 土体中会有超孔隙水压力形成, 这样土体中的水会从开始设置好的排水体中排出, 使得土体快速固结, 达到加固的目的。此方法特别适合用于大面积软粘土地基的施工中, 目前已在国内一些地方得到成功的应用。

4 结束语

公路运输效率的高低对国家经济快速的发展有着很大的影响。如何改善在公路过渡段软基路基的施工质量是人们一直关注的问题。我们应该将先进的科学技术, 如自动控制技术、计算机技术等与传统的施工方法相结合, 探求一种新方法来提高对软土路基的施工能力。

参考文献

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