軟土地基的處理方法有很多,包括密實法、加筋法、灌漿法等,這是一些基礎(chǔ)方法?,F(xiàn)階段大多采用復(fù)合地基法對軟土路面進行處理,常見的幾種有碎石樁復(fù)合地基、CFG樁復(fù)合地基以及水泥土攪拌樁復(fù)合地基等。一般而言,復(fù)合地基處理方法適用于地下水位較低,也就是水池?zé)o抗浮問題。由于復(fù)合地基技術(shù)無論是在經(jīng)濟性還是施工簡便性方面都具有一定的優(yōu)勢,因此而在高速公路、高鐵、機場以及堤壩等工程中得到廣泛應(yīng)用。因此,本文結(jié)合工程實踐,對水泥土攪拌樁和CFG樁在復(fù)合地基中的應(yīng)用進行分析和探討,不足之處,敬請指正。
水泥土攪拌樁法是通過對水泥、石灰等材料的利用,將其作為固化劑,利用專用攪拌機械,在地基深處把軟土和固化劑進行強制攪拌,固化劑和軟土產(chǎn)生反應(yīng),使得軟土硬結(jié)成一種穩(wěn)定的,具有一定強度的加固土,以此促進地基強度的增加。水泥深層攪拌樁加固的工作原理是利用水泥的水解及水化反應(yīng),水泥水化物和土之間的離子交換作用、碳酸化作用等,從而使其變得更加穩(wěn)定,具備一定的強度。
水泥土攪拌樁的布樁形式不會拘泥于一種,能夠按照荷載的具體要求及實際地質(zhì)情況進行加固形式的選擇,按照地層結(jié)構(gòu)選擇合適的方法進行地基沉降計算,由構(gòu)筑物對變形的要求進行加固深度的計算,以此確定施工樁長。軟土路基處理要以達到強度為前提下對沉降進行控制,按照土質(zhì)條件、固化劑摻量、試驗參數(shù)、工程經(jīng)驗等對樁身強度等施工參數(shù)進行選擇,按照強度、尺寸等對單樁承載力進行計算,按照單樁承載力和土質(zhì)條件對有效樁長進行確定,再結(jié)合上部結(jié)構(gòu)要求達到的一定的復(fù)合地基承載力,極端樁土面積置換率;除此之外,還要對其進行優(yōu)化設(shè)計,對最優(yōu)置換率、最優(yōu)樁體剛度及樁長進行確定。
CFG樁,全稱是水泥粉煤灰碎石樁,顧名思義是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑以及砂等材料混合拌合而成,利用振動沉管打樁機使其形成較高粘結(jié)性和一定強度樁,并且由樁、樁間土以及褥墊層共同組成復(fù)合地基。CFG樁的功能是加固地基,和樁間土擠壓在一起,利用褥墊層形成復(fù)合地基一起承擔來自上部的荷載。褥墊層是復(fù)合地基的基本條件,其主要是依靠樁體作用、擠密作用以及褥墊層共同作用。CFG樁和碎石樁的最大區(qū)別,在于其具有一定粘結(jié)強度的混合料。在一定荷載的作用下,CFG樁的壓縮性不如周圍軟土,所以基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基附加應(yīng)力,并且隨著地基變形使其集中在樁體上,這就是應(yīng)力集中現(xiàn)象,復(fù)合地基中CFG樁此時起到明顯的樁體作用。
以上兩種處理方法,都有不同的使用條件和使用范圍,而且其施工工藝方法也有所區(qū)別,施工條件不同遇到的問題也不同,因此要因地制宜,具體問題具體分析。復(fù)合地基優(yōu)化設(shè)計要選擇科學(xué)合理的方法,或者是聯(lián)合幾種方法,盡可能的促進復(fù)合地基承載能力的提升,確保安全的基礎(chǔ)上盡可能的采用經(jīng)濟合理的處理方法,從而降低工程造價。
本文結(jié)合工程實例,例1:某工程地基土質(zhì)類型為淤泥質(zhì)土類型,淤泥質(zhì)土呈現(xiàn)出飽和、流塑狀態(tài),天然含水性較高,孔隙比大,強度低,滲透系數(shù)小,對路基構(gòu)造物承載力造成一定影響。工程施工建設(shè)小組對施工場地的地質(zhì)、工期、工藝以及造價等多個方面進行綜合考慮,得出最佳地基處理方案。同時運用水泥土攪拌樁法和CFG樁法進行施工,根據(jù)處理深度的不同選擇不同的處理方法。比如,針對構(gòu)造物地基軟土處理,20米深度以內(nèi)采用的是CFG樁和袋裝砂井聯(lián)合處理的方法,其中7cm袋裝砂井,CFG樁直徑為0.4m,按照矩形進行布置,樁的立體抗壓強度不小于12Mpa,在CFG樁的空隙插設(shè)Φ7cm袋裝砂井,砂墊層厚度為0.5m,上鋪一層雙向土工格柵,CFG樁和袋裝砂井均穿透軟土層。利用對處理后的單樁復(fù)合地基承載力進行試驗及沉降檢查,發(fā)現(xiàn)兩種處理方法均符合設(shè)計要求,達到預(yù)期效果,在一定程度上滿足路基穩(wěn)定要求。例2:某工程地基土質(zhì)類型至上而下為淤泥、細砂、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土,持力層為(8)-1花崗閃長巖,采用CFG樁加固,樁徑0.5m,樁長7.5~25m。樁問距1.8~2m,按正方形布置,樁頂設(shè)擴大頭樁頭,樁頂鋪0.6m碎石墊層并鋪發(fā)二層雙向土工格柵,其抗拉強度不小于110kN/m。在其成樁后采取了鉆芯法,低應(yīng)變法和復(fù)合地基單樁豎向抗壓靜載試驗,對其成樁質(zhì)量進行檢測。鉆芯法檢測抽取10根樁,發(fā)現(xiàn)有3根樁在芯樣1.5m~2.0m左右出現(xiàn)斜面,斜面為泥,由于鉆機在樁中心開孔,而鉆進1.5m,就出現(xiàn)偏離樁身,這更大應(yīng)是樁身垂直度問題引起的,且其成樁質(zhì)量差。芯樣如下圖:
低應(yīng)變法共抽取11根,出現(xiàn)明顯或嚴重缺陷的樁共3根,且其缺陷位置都在淺部,波形如下:
靜載試驗抽取7根,其設(shè)計承載力為530kN,最大試驗荷載為1060kN。2根達不到設(shè)計要求,結(jié)果如下:
2根樁的樁身完整性類別分別為Ⅲ類,Ⅰ類。根據(jù)其地質(zhì)概況,判斷其樁身完整性缺陷原因或為淤泥造成的,對于淤泥地質(zhì)的軟基處理采取的CFG樁加固方法是否合理,是否存在安全隱患。
綜上所示,水泥土攪拌樁法和CFG樁法各有優(yōu)劣點,在工程實際中要按照工程實際情況及方法特點進行合理選擇和利用。兩種方面在復(fù)合地基的應(yīng)用就是充分發(fā)揮其承載能力,因地制宜選擇處理方案,或者是綜合運用幾種方法,在滿足設(shè)計要求的前提上使差異沉降變小。
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