高速公路軟土路基處理探討論文
時間:2022-07-04 04:57:00
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摘要:主要對高速公路軟土路基的處理方法問題進(jìn)行了研究。首先分析了軟土路基的特點,然后探討了高速公路軟土路基的常用處理方法,最后研究了水泥土攪拌樁方法的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:高速公路;軟土;路基;處理
1軟土路基的特點分析
淤泥及淤泥質(zhì)土在工程上統(tǒng)稱為軟土,其成分主要由粘粒及粉粒組成,常成絮狀結(jié)構(gòu),并含有機(jī)質(zhì),軟土的天然含水量大于液限,有的可達(dá)200%??紫侗仍?-2之間,個別可達(dá)5.8,它具有較高的壓縮性。軟土強(qiáng)度低,粘聚力小,標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N普遍很低,通常不大于5。其滲透性差,滲透系數(shù)一般小于10-5mm/s,固結(jié)速度慢,若軟土層厚度超過10m,要使土層達(dá)到較大的固結(jié)度往往需要5-10年之久。并具有明顯的結(jié)構(gòu)性和流變性,靈敏度通常大于4,一經(jīng)擾動,其絮狀結(jié)構(gòu)受到破壞,土的強(qiáng)度顯著降低;在荷載的作用下,因緩慢剪切變形抗剪強(qiáng)度逐漸衰減,在主固結(jié)沉降完畢之后還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降。我國沿海地區(qū)和內(nèi)陸平原或山區(qū)都廣泛地分布著海相、三角洲相、湖相和河相沉積的飽和軟土,其厚度由數(shù)米至數(shù)十米不等。
2高速公路軟土路基的常用處理方法
2.1高壓噴射注漿法
高壓噴射注漿法將帶有特殊噴嘴的注漿管,通過鉆孔置入到處理土層的預(yù)定深度,然后將漿液(常用水泥漿)以高壓沖切土體。在噴射漿液的同時,以一定的速度旋轉(zhuǎn)提升,即形成水泥土圓柱體;若噴嘴提升而不旋轉(zhuǎn),則形成墻狀固結(jié)體。加固后可用以提高地基承載力,減小沉降,防止砂土液化、管涌和基坑隆起,建成防滲帷幕,適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)粘土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土等地基。
2.2凍結(jié)法
凍結(jié)法采用液態(tài)氮或二氧化碳膨脹的方法,或采用普通的機(jī)械制冷設(shè)備與一個封閉式液壓系統(tǒng)相連接,而使冷卻液在內(nèi)流動,從而使軟而濕的土進(jìn)行凍結(jié),以提高土的強(qiáng)度和降低土的壓縮性。適用于各類土,特別在軟土地質(zhì)條件,開挖深度大于7-8m,以及低于地下水位的情況下是一種普遍而有效的施工措施。
2.3擠密法
擠密法是利用擠密或振動使深層土密實,并在振動或擠密過程中,回填砂、礫石、碎石、灰土、二灰或石灰等,形成砂樁、碎石樁、灰土樁、二灰樁或石灰樁,與樁間土一起組成復(fù)合基礎(chǔ),從而提高地基承載力,減小沉降,消除或部分消除土的濕陷性或液化性。砂(砂石)樁擠密法、振動水沖法、干振碎石樁法,一般適用于雜填土和松散砂土,對于軟土地基經(jīng)試驗證明加固有效時方可使用。灰土樁、二灰樁擠密法一般適用于地下水位以上深度為5~10m的濕陷性黃土和人工填土。
2.4機(jī)械碾壓法
機(jī)械碾壓法是指挖除淺層軟弱土或不良土,分層碾壓或夯實土,按回填的材料可分為砂(石)墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等,它可提高持力層的承載力,減小沉降量,消除或部分消除土的濕陷性和脹縮性,防止土的凍脹作用及改善土的抗液化性。常用于基坑面積和開挖土方量較大的回填土方工程,適用于處理淺層非飽和軟弱地基、濕陷性黃土地基、膨脹土地基、季節(jié)性凍土地基、素填土和雜填土地基,這種方法簡易可行,但僅限于淺層處理,一般不大于3m,對濕陷性黃土地基不大于5m;如遇地下水,對于重要工程,需有附加降低地下水位的措施;干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等;它可提高持力層的承載力,減小沉降量,消除或部分消除土的濕陷性和脹縮性,防止土的凍脹作用及改善土的抗液化性。
3水泥土攪拌樁方法的應(yīng)用
3.1泥土攪拌樁的概念
水泥土攪拌法按照施工工藝,可將其分為漿液噴射法和粉體噴射法兩種,前者形成的加固體稱為深層攪拌樁,后者形成的加固體稱為粉噴樁,二者統(tǒng)稱為水泥土攪拌樁。水泥土攪拌法是用于加固飽和軟粘土地基的一種新穎方法,它是利用水泥作為固化劑的主劑,通過特制的深層攪拌機(jī)械,在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液狀或粉體狀)強(qiáng)制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。其所形成的加固體與樁間土共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的荷載,從而提高地基的承載能力,減少沉降變形,采用干法(噴粉)或濕法(噴漿),主要取決于被加固土的土層含水量。一般當(dāng)土層的天然含水量小于30%時宜采用濕法,大于50%時宜采用干法,而界于30%~50%之間時可視具體情況靈活選擇。
3.2水泥土攪拌樁的制作工藝
(1)就位:對中、調(diào)平;(2)預(yù)攪下沉:下沉的速度可由電機(jī)的電流監(jiān)測表控制,工作電流應(yīng)小于70A(隨機(jī)型不同而有差異);(3)制備水泥漿:下沉到預(yù)定深度后,開始制備水泥漿,并注入集料斗中;(4)噴漿攪拌提升:提升20cm,開啟灰漿泵將水泥漿壓入土中,邊噴漿邊旋轉(zhuǎn),同時嚴(yán)格按預(yù)定提升速度提升攪拌機(jī);(5)重復(fù)攪拌下沉、提升:將攪拌機(jī)邊旋轉(zhuǎn)攪拌邊下沉,到設(shè)計深度后再邊攪拌邊提升,直到升出地面;(6)清洗;(7)移位:對于單攪拌軸的深層攪拌施工機(jī)械,在預(yù)攪下沉?xí)r也有采用噴漿切割土體、攪拌下沉的工藝,以防止出漿口下沉過程中被堵,但要嚴(yán)格控制水泥總量和分布均勻性。
3.3水泥土攪拌樁的技術(shù)要點
(1)預(yù)攪下沉?xí)r,要嚴(yán)格控制下沉速度,使土體被完全切割破碎,以利于與水泥漿拌和均勻。特別是對于較硬的粘土夾層,如果在預(yù)攪下沉?xí)r下沉速度過快,土層不能被完全切割,造成很多游離的硬粘土塊,在后續(xù)的重復(fù)攪拌過程中,不管如何加強(qiáng)復(fù)攪都無法將其消除,致使樁體中夾含大量的原狀土塊,降低了樁身強(qiáng)度和檢測合格率。所以,為避免這種情況發(fā)生,在預(yù)攪下沉?xí)r,針對特殊的粘土硬層要適當(dāng)放慢下沉速度,通過轉(zhuǎn)速和下沉速度可以算出葉片每旋轉(zhuǎn)一周的下沉量(即土體被切割后的最大粒徑),然后反過來再控制轉(zhuǎn)速,重復(fù)攪拌的下沉和提升速度也要控制轉(zhuǎn)速;(2)制備的水泥漿不能離析,因而水泥漿應(yīng)在攪拌機(jī)中不斷攪拌,直至壓漿時才可將其緩慢地注入集料斗中;(3)預(yù)攪下沉?xí)r,應(yīng)盡量避免采用水沖下沉,只有遇硬土層下沉太慢時,才可適量沖水;(4)預(yù)攪下沉?xí)r就開啟壓漿,容易造成后來的涌漿和水泥浪費現(xiàn)象,也給樁頭開挖和清理工作帶來麻煩,應(yīng)盡量避免;(5)為確保加固強(qiáng)度和加固體的均勻性,壓漿階段不容許出現(xiàn)斷漿或停漿現(xiàn)象,輸漿管道不能發(fā)生堵塞,并嚴(yán)格控制攪拌機(jī)的提升速度。當(dāng)出現(xiàn)斷漿現(xiàn)象時,應(yīng)將攪拌頭下沉0.5m后重新開啟壓漿泵開始壓漿、提升,提升速度要通過試驗來確定,以確保攪拌頭提升至樁頂設(shè)計標(biāo)高時壓漿剛好完畢;(6)當(dāng)樁頂設(shè)計標(biāo)高與現(xiàn)場地面相近時,應(yīng)特別注意樁頭攪拌質(zhì)量,可待攪拌頭提出地面停機(jī)后,再利用其自身重量對樁頂加固土下壓,以保證樁頭的密實性;(7)水泥用量要采用單樁控制,一樁一清,確保灰土比例。
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