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软土地基处理的施工技术措施

时间:2013-09-01来源:易品期刊网 点击:
1.软基性质状况 
  软基情况多出在珠江三角洲地区,复杂的沉积环境形成了以滨海相沉积为主,以河流冲积相、湖沉积相为辅的多组分沉淀物,软土层的厚度、空间展布特征和粉细砂的分布,存在较大差异。 
  案例:广东广青金属科技有限公司年产5万吨镍合金产业链及配套加工项目,规划用地总面积约3000亩,计划总投资近17亿元,场地位于阳江市阳江市高新区港口工业园,场地周围地势宽广,均为鱼塘。地质勘探资料显示,本场地原地貌单元属海滩地带,原地势较低洼,现被人工冲填及筑填,现场地总的较平坦,钻点地面高程4.89~5.97m,平均高程5.41米。根据钻孔揭露所取得的地质资料,经综合整理,可将场地内岩土层自上而下划分为人工填土(Q4ml)、第四系滨海积土层(Q4m)、第四系风化残积土层(Q4el)及震旦纪(Z)基岩四大类。按《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)附录A划分,场地抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g。 
  场地覆盖土层厚度全风化岩16.30~23.30m,其中人工填土①流~软塑状淤泥②1流~软塑淤泥质粉质粘土②3松散状粉砂②5属软弱土;可塑状粉质粘土②2松散状中砂②6属中软土;可塑状砂质粘性土③1层、硬塑状砂质粘性土③2层和坚硬土状全风化混合④1属中硬土。 
  软土地基主要特征和物理力学性质情况如下:淤泥类软土厚度大,平均含水量高达60%以上,呈流塑状态,压缩性大,十字板抗剪强度低( Cu<5kPa),有机质含量超过3%,含有大量腐殖酸,平均液限大于45%,塑性指数大于19,渗透性差,平均固结系数小于4.5×10-4cm2/s ,软土灵敏性高,受扰动后抗剪强度可降低30%以上。渗透系数1.2×10-7cm2/s~1.5×10-7cm2/s ,压缩性极高。淤泥质粘土层,一般为5m 左右,灰色,呈饱和软塑状态,具有较大的压缩性。砂层位于软基底部厚度在3m~5m ,浅灰黄色,潮湿、中密、含有少量腐殖物,内摩擦角可达35°,压缩性小,基本无压缩沉降。 
  2.软基监控 
  (1)为了准确了解软土地基质分布情况,对全线软基进行施工前地质勘察和静力触控试验。其中静力触探试验为每50m 一个断面,地质补勘约为每250m补勘一孔。 
  (2)沉降观测。每50m设置一个监控断面,准确地观测路基表面沉降速率。沉降标由底座(沉降板) 和测杆组成,底座可采用50cm×50cm×10cm的钢板或相应尺寸的钢板混凝土,测杆采用铁管制作,首节与底座焊接为一体埋置在砂垫层之下,以后随着路基填土接管,每根测杆上部都要带有管接头。沉降板埋设时,随即用四等水准观测首节管顶和底板的标高。底板标高也可以用首节管顶标高减去管高获得,需要接管时,分别测出同一测点接管前及接管后标高,接管前标高用于计算本次沉降量,接管后标高用作下次计算沉降量的初值。 
  (3)孔隙水压力测试装置。孔压观测点的平面布点宜集中于路中心,并与沉降、水平位移观测点位于同一观测断面上。孔隙水压力测试采用孔隙水压力仪,由探头、电缆、频率读数仪组成。孔隙水压力探头分为钢弦式、电阻式和气动式三种类型,其中钢弦式稳定性好,灵感度高,使用最多。探头埋设采用钻孔法。 
  (4)测斜装置。测斜装置由PVC 高精度测管、测斜仪、数字式测读仪三部分组成。其中测斜管埋设固定于土体内。测斜管的埋设有三种方式:钻孔埋设、绑扎埋设和预制埋设。 
  (5)分层沉降测试装置。目前分层沉降测试使用最多的是电磁式分层沉降仪,由测量系统和跟踪系统两大部分组成。测量系统包括沉降仪、钢卷尺(内置电缆)、探头和三角架;跟踪系统包括分层沉降管和钢环。分层沉降管由波纹状柔性塑料管制作,管外每隔一定距离安放一个钢环。分层沉降管采用钻孔导孔埋设,钻孔垂直偏差率应不大于1.5%,且无塌孔无缩孔现象存在,遇到松散软土层应下套管或泥浆护壁。埋设时先埋置波纹管,第一节波纹管底部必须封死,至一定深度后,插入导管与波纹管一并压至孔底。当埋置深度较大时,波纹管与导管均应随埋随接,接口必须牢固,但不能采用磁感材料作固定件。当分层沉降管至孔底定位后,用砂子填塞钻孔孔壁与波纹管或保护管之间隙。待孔侧土回淤稳定后,应先用水准仪测出导管管口高程,并用磁性测头自上向下依次逐点测读管内各感应线圈至管顶距离,换算出各点高程;连续测读数日,稳定读数即为初始读数。 
  (6)辅助设施。地下水位井按水文地质单元设置,要求结合地形地貌条件,选择能够代表一定区域地下水变化特征的位置设置观测点。水位管应埋设在路堤应力范围之外的地表水富集地,尽可能真实地反映地下水自身的变化;材料一般采用60mm~70mm的聚氯乙烯管,长2. 5m~3.0m,管底端50cm管围钻有数排小孔,外包铜纱和尼龙纱扎紧,封死管底口。水位管采用钻孔埋入,上口加盖保护。 
  (7)软基处理前补充勘察。补充勘探目的在于: 
  a.查明淤泥和淤泥质土分布范围、厚度、物理力学指标,提供准确的软土抗剪强度指标。 
  b.全面掌握断面的详细地质资料作为软基监控的依据,如地质条件与原资料出入较大时对断面进行调整。 
  c.制定填土计划。 
  (8)加载过程中进行原位测试。该阶段中试验主要以静力触探试验、十字板剪切试验等原位测试手段为主,目的是配合软基沉降监测,动态跟踪软土的强度变化,及时验证加载和监控计划,必要时作出调整。 
  (9)加固结束后进行原位测试。为了解地基土体的固结情况,对比加固前后的强度变化,检验软基处理效果,在填土预压期满结束后(卸载前)进行包括静力触探试验、十字板剪切试验、钻探取土试验等多种原位测试。为便于对比分析,试验位置应与原补充勘察断面位置相同。
(10)观测断面的布设。施工监控采用普通、主要监控断面结合的方式进行。普通监控断面只进行沉降观测,由施工单位负责,用于指导本单位本路段的施工;主要监控断面由监控单位负责,在典型路段进行全方位多参数观测,用于指导代表段落的施工过程。 
  3.软土路基处理 
  3.1真空预压处理软基 
  真空预压法施工,即将软基处理区域密封处理,然后不断抽真空,使土体内空隙水压力不断降低,真空度逐步提高,并保持控制在某一合理度数内,一般真空度控制稳定在80kPa。从而有效增强地基承载力,加快路基沉降速度,提高路基施工稳定性,最后达到减少工后沉降的目的。 
  真空预压法施工,关键在于对处理区域地基的密封处理,密封效果好坏直接影响到施工方法的成功与否。稳妥的施工工艺为对软基处理加固区的四周进行开挖密封沟,密封沟的开挖必须符合盖膜闭气要求,密封沟深度应当在1m以上,并将膜边垂直插入软土(下转第271页)(上接第248页)中,密封膜进入软土深度50cm以上后,在沟底平铺后反贴在沟的另一侧,以确保真空膜的密封。 
  在开挖密封沟的同时,可进行吸水主管和支滤管的安装、连接和埋设。全部吸水管均需埋入砂垫层下,并通过出膜器及吸水管与真空泵连接,出膜器的连接必须牢固,密封可靠。另外,考虑到抽真空过程中,加固区可能会产生不均匀沉降,因此,主、支滤管须采用塑性软管连接,避免排水管断裂漏气。 
  3.2注浆法 
  3.2.1主要技术要求 
  (1)注浆孔位置。根据现场实际情况,管道回填注浆位于管道与路基交汇段。孔位沿管道轴线单排布置,孔间距5m左右。 
  (2)施工顺序。注浆按分序加密的原则进行,分两序展开施工, Ⅰ序孔与Ⅱ序孔间隔布置。先进行Ⅰ序孔的钻孔注浆,完成后进行Ⅱ序孔的钻孔注浆。两序孔时间间隔为10d左右。注浆结束后待浆液凝固达14d以后进行钻探取芯检查注浆质量。 
  (3)钻探技术要求。造孔时采用汽车钻机,硬质合金钻头,实行干钻,开孔孔径为130mm ,终孔孔径为110mm,孔上部施行套管护壁与止浆。孔深以管顶为限,深度一般5.75m~6.25m。 
  3.2.2注浆施工方法 
  注浆材料可采用砂、普通硅酸盐水泥、粉煤灰。其中水泥标号为42.5;砂颗粒径小于0.5mm;注浆用水为自来水。浆液浓度由稀到浓,用水和固体物质(水泥、粉煤灰、砂) 按不同的重量比逐级或越级交换。搅拌时间不低于3min。 
  注浆方法采用全孔段一次注浆。当注浆压力不变,注入率持续减少时,或当注入率不变,而压力持续升高时,均未改变水灰比;当某一比级的注入量达到设计以上,灌注时间已达到30min,而注浆压力和注入率均无改变,便加浓一级,或加入一定比级的砂,但掺砂量一般不大于水泥和粉煤灰重量的200%。 
  在规定压力下,注浆孔停止吸浆,持续灌注5min 后即结束注浆;注浆结束后,采用压力注浆封孔。孔口用水泥砂浆填实抹平。 
  4.结语 
  (1)本工程一开始就十分重视土方开挖和地下水问题,备有应急预案,应对复杂问题,由于各项措施有效,基坑施工取得成功。 
  (2)本工程支护结构本身变形不大,但由于基坑降水措施,对周边产生较大影响,采用坑外回灌措施后,周边环境变形得到一定控制。 
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