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        靜力排水固結(jié)法在軟土路基中的應(yīng)用實(shí)例

        2014-01-24 03:36:22李輝軍
        關(guān)鍵詞:插板排水板墊層

        李輝軍

        (廣東省廉江市建筑工程總公司,廣東 湛江 524000)

        靜力排水固結(jié)法在軟土路基中的應(yīng)用實(shí)例

        李輝軍

        (廣東省廉江市建筑工程總公司,廣東 湛江 524000)

        本文以廣東省廉江市某新修城市主干道為例,介紹了靜力排水固結(jié)法在軟土路基中的應(yīng)用及加固效果。

        靜力排水;固結(jié)法;軟土路基;應(yīng)用

        一、概述

        廣東省廉江市城區(qū),地基有相當(dāng)一部分區(qū)域?yàn)檐浲恋鼗?,地基含水率高,高壓縮性,承載力差。本文介紹排水固結(jié)處理加固軟土路基。

        二、排水固結(jié)處理軟土地基的概念,作用和適用范圍

        1 概念

        該法是對(duì)天然地基或先在地基中設(shè)置砂井等豎向排水體,然后利用建筑物本身所承受重力分級(jí)逐漸加載,或是在建筑物建造以前,在場(chǎng)地先行加載預(yù)壓,使土體中的孔隙水排出,逐漸固結(jié),地基發(fā)生沉降,同時(shí)強(qiáng)度逐步提高的方法。

        它由加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)兩個(gè)主要部分組成,常用的排水和加壓方法如圖一所示。加壓系統(tǒng)是為地基提供必要的固結(jié)壓力而設(shè)置的,它使地基土層因產(chǎn)生附加壓力而發(fā)生排水固結(jié)。設(shè)置排水系統(tǒng)則是為了改善地基原有的天然排水系統(tǒng)的邊界條件,增加孔隙水排出路徑,縮短排水距離,從而加速地基土的排水固結(jié)進(jìn)程。如果沒(méi)有加壓系統(tǒng),排水固結(jié)就沒(méi)有動(dòng)力,即不能形成超靜水壓力,即使有良好的排水系統(tǒng),孔隙水仍然難以排出,也就談不上土層的固結(jié)。反之,若沒(méi)有排水系統(tǒng),土層排水路徑少,排水距離長(zhǎng),即使有加壓系統(tǒng),孔隙水排出速度仍很慢,預(yù)壓期間難以完成設(shè)計(jì)要求的固結(jié)沉降量,地基強(qiáng)度也就難以及時(shí)提高,進(jìn)一步的加載也就無(wú)法順利進(jìn)行。因此加壓和排水系統(tǒng)是相輔相成的。

        在地基中設(shè)置豎向排水體,早期常用的是砂井,它是先在地基中成孔,然后灌以砂使之密實(shí)而形成的。由塑料芯板和濾膜外套組成的塑料排水板在工程上的應(yīng)用也在日益增加,有取代砂井之趨勢(shì)。塑料排水板可在工廠(chǎng)制作,運(yùn)輸方便,在沒(méi)有砂料的地區(qū)尤為合適。工程上廣泛使用的,行之有效的增加固結(jié)壓力的傳統(tǒng)方法是堆載法,此外還有真空法、降低地下水位法、電滲法和聯(lián)合法等。采用后面這些方法不會(huì)像堆載法那樣可能引起地基土的剪切破壞,所以比較安全,但操作技術(shù)比較復(fù)雜。

        2 作用與適用范圍

        排水固結(jié)處理的主要作用表現(xiàn)在兩方面。

        (1)降低壓縮性。通過(guò)排水固結(jié)處理,可使地基沉降在加載期間大部分或基本完成,從而大大減小建筑物建成后的沉降和差異沉降。

        (2)提高強(qiáng)度。排水固結(jié)加速了地基抗剪強(qiáng)度的增長(zhǎng),從而提高了地基的承載力和穩(wěn)定性。

        排水固結(jié)處理適用于淤泥質(zhì)土、淤泥和沖填土等飽和黏性土地基。

        目前在地基處理工程中廣泛應(yīng)用、行之有效的方法是堆載預(yù)壓,特別是砂井堆載預(yù)壓法。對(duì)沉降要求嚴(yán)格的建筑物、冷藏倉(cāng)庫(kù)、機(jī)場(chǎng)跑道等,常用該法。待預(yù)壓期間的沉降達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,移去預(yù)壓荷載再開(kāi)始建筑施工。對(duì)于以加速地基土排水固結(jié)、縮短工期為目的的工程,如土壩、路堤、海港碼頭等填方工程,則不需要額外的預(yù)壓材料,直接利用填方本身的所承受的重力分級(jí)加載壓密,工程費(fèi)用低。對(duì)于油罐地基,則可利用油罐充分預(yù)壓這一特殊方式分級(jí)加載處理。

        此外真空預(yù)壓、降水預(yù)壓、電滲法等也因各自不同的特點(diǎn),在各類(lèi)工程中獲得應(yīng)用。應(yīng)當(dāng)指出的是,排水固結(jié)法還可與其他類(lèi)地基處理方法聯(lián)合使用,不同的排水固結(jié)方法亦可聯(lián)合使用。

        三、工程實(shí)例

        (一)背景資料

        1 場(chǎng)地情況

        該城市新修主干道,長(zhǎng)約3km,大部分路基為軟土地基,工程地層特征見(jiàn)表1。

        2 軟基處理要求

        (l)按施工后變形要求進(jìn)行控制:使用期內(nèi),最大工后沉降≤300mm,差異沉降≤0.3%。

        (2)處理后地基承載力滿(mǎn)足以下要求:fak≥120kPa。

        表1 地層特征表

        (3)造價(jià)要求:在合理工期內(nèi),滿(mǎn)足處理后場(chǎng)地變形要求條件下,達(dá)到最優(yōu)性?xún)r(jià)比。

        3 設(shè)計(jì)要求

        (1)砂墊層厚度為1.0m,采用中粗砂,平均含泥量<5%,最大含泥量<8%。

        (2)排水板間距1.2m,正方形布置,打設(shè)至軟土下臥層0.5m。

        (3)分2~3級(jí)(根據(jù)穩(wěn)定情況)堆載至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

        (4)滿(mǎn)載時(shí)間為80d。

        (5)卸載標(biāo)準(zhǔn):①滿(mǎn)載時(shí)間超過(guò)80d;②根據(jù)沉降分析的固結(jié)度>80%;③工后沉降<30cm。

        當(dāng)下臥淤泥層層厚大于3m時(shí),僅用堆載預(yù)壓處理,固結(jié)時(shí)間非常長(zhǎng),該條件下需采用塑料插板加快排水固結(jié)。預(yù)壓荷載的大小根據(jù)地基土的固結(jié)特性和預(yù)定時(shí)間內(nèi)所要求達(dá)到的固結(jié)度確定,并使預(yù)壓荷載下受壓土層各點(diǎn)的有效豎向壓力大于或等于使用荷載所引起的相應(yīng)點(diǎn)附加應(yīng)力。

        (二)施工方法與技術(shù)措施

        1 水平排水體系

        本區(qū)段處理的是部分道路,其寬度較小,不須設(shè)置盲溝;直接采用砂墊層與集降水井排水,利用砂墊層將水匯集至集降水井再抽排水,此外該種水井起到一定的降水作用。

        (1)秒墊層:厚度1.0m,采用中粗砂或瓜米石,平均含泥量<5%,最大含泥量<8%。

        (2)集降水井沿道路內(nèi)側(cè)縱向每隔設(shè)定距離設(shè)置1口集降水井,在施工及交工前期間,使用自動(dòng)控制式潛水泵抽排井內(nèi)地下水;施工期間須對(duì)集降水井加以維護(hù)及保護(hù)。有關(guān)要求:①砂墊層底面需形成一定坡度以利匯集水流至集水井,集水井須與砂墊層盲溝連通良好,平面位置誤差≤5cm;②水井的孔口須超出孔口位置最高填土面的高度40~60cm之間,周邊用碎石等濾水材料圍裹;③平面位置誤差≤5cm;④井底標(biāo)高誤差≤20cm;⑤整個(gè)施工及交工前期間及時(shí)抽水,集降水井水深不宜超過(guò)lOOcm;記錄抽水時(shí)間和井水變化。

        2 豎向排水體系

        插設(shè)塑料排水板,排水板間距1-2m,正方形布置,插設(shè)至軟土下臥層不少于0.5m,平均約12.0m;塑料板上端高出砂墊層20cm(在填土前,高出部分需沿水平向擺放埋入砂墊層中)。

        塑料排水板應(yīng)有足夠的抗拉強(qiáng)度,溝槽表面平滑,尺寸準(zhǔn)確,能保持一定的過(guò)水面積,抗老化能力在2年以上,并且耐酸堿性抗腐蝕性。塑料排水板質(zhì)量、品格要求應(yīng)依據(jù)有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),依據(jù)插板深度不同選用,其性能應(yīng)不低于表二中所列。

        插板施工技術(shù)有以下幾項(xiàng)要求。

        (l)排水板插設(shè)布點(diǎn)須按行、按排編號(hào)進(jìn)行插入記錄;布點(diǎn)偏差小于50mm。

        (2)插板垂直偏差不超過(guò)插板長(zhǎng)度的1.5%。

        (3)入孔插板必須完整無(wú)損。

        (4)插板不能有回帶現(xiàn)象,若有回帶,則在附近150mm內(nèi)補(bǔ)插。

        (5)插板施工時(shí),插板機(jī)應(yīng)配有長(zhǎng)度記錄裝置,記錄每根插板的長(zhǎng)度、孔深等。

        3 土層填筑與卸載

        (l)采用礫質(zhì)黏性土或土夾石(山皮土)或吹砂或其他滿(mǎn)足路基填筑要求的填料,填土底面要向集降水井與鄰近排水溝形成一定的傾斜的坡度(1%~3%)。

        (2)預(yù)壓土設(shè)計(jì):預(yù)壓土邊坡為1:2,預(yù)壓土可采用土、砂等材料,可不作碾壓,但必須有必要的防護(hù)措施,避免水土流失。

        (3)路基填筑時(shí)應(yīng)根據(jù)填土土料及地層等情況分多級(jí)填筑(2~3級(jí)),并控制填筑速率,豎向沉降增長(zhǎng)率<15mm/d,穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為連續(xù)l0d沉降量小于0.5mm/d;滿(mǎn)載后恒載天數(shù)不少于80d。

        (4)卸載:根據(jù)檢測(cè)與監(jiān)測(cè)資料分析地基處理效果,作為卸載依據(jù)。卸載時(shí)超載的預(yù)壓土可作填筑材料填人相鄰地段,就地平衡。

        (5)道路區(qū)處理區(qū)交工面以下土層壓實(shí)度不小于90%。

        (三)總結(jié)施工流程

        流程圖

        結(jié)語(yǔ)

        該城市主干道驗(yàn)收并通車(chē)已一年多,情況良好。

        [1]DBJ15-31-03,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

        [2]JTGD63-07,公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

        TU47

        B

        10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.064

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