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        幾種軟基處理方法在沿海吹填區(qū)的綜合應(yīng)用

        2015-02-02 15:11:45唐山市交通勘察設(shè)計院有限公司河北唐山063000
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2015年3期
        關(guān)鍵詞:承載力方法

        王 旭(唐山市交通勘察設(shè)計院有限公司,河北 唐山 063000)

        工程技術(shù)

        幾種軟基處理方法在沿海吹填區(qū)的綜合應(yīng)用

        王旭
        (唐山市交通勘察設(shè)計院有限公司,河北 唐山 063000)

        沿海地區(qū),對于吹填區(qū)路基處理,不外乎換填、固結(jié)排水、摻化學(xué)劑、強(qiáng)夯、沖擊壓實(shí)等方法,雖這些方法單獨(dú)采用總不能達(dá)到理想的效果,但如果其中兩種或以上方法綜合利用,效果會很佳。本文通過實(shí)例介紹高真空擊密、固化、強(qiáng)夯這三種方法在路基處理中的綜合應(yīng)用。

        高真空擊密;固化;強(qiáng)夯;含水量

        1 概述

        唐山市曹妃甸新區(qū)原為沿海淺灘,現(xiàn)地表表層多吹填土,含水量高,承載力較低,極易發(fā)生液化現(xiàn)象。近年來隨著曹妃甸工業(yè)區(qū)的發(fā)展,作為基礎(chǔ)工程的道路建設(shè)突飛猛進(jìn),那么受區(qū)內(nèi)這種特殊軟弱地質(zhì)情況的影響,軟基處理一直成為道路修筑的關(guān)鍵和難點(diǎn),如何選擇一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保效果顯著的處理方法也成為行業(yè)內(nèi)研究的重點(diǎn)。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和本地區(qū)已施工道路的實(shí)例總結(jié),對于吹填區(qū)路基處理,不外乎換填﹑固結(jié)排水﹑摻化學(xué)劑﹑強(qiáng)夯﹑沖擊壓實(shí)等方法,雖這些方法單獨(dú)采用總不能達(dá)到理想的效果,但如果其中2種或以上方法綜合利用,效果會很佳。以下通過實(shí)例介紹高真空擊密﹑固化﹑強(qiáng)夯3種方法在路基處理中的綜合應(yīng)用。

        1.1 固化方案

        1.1.1加固原理

        固化是利用土壤固化劑(水泥﹑石灰等)對土體進(jìn)行化學(xué)處理,來改變土壤的組成和土體的工程性質(zhì),使土基固化板結(jié)形成穩(wěn)定的板體,擴(kuò)散應(yīng)力,減小沉降差異,提高路基承載力,從而達(dá)到提高土質(zhì)強(qiáng)度﹑改善土質(zhì)壓實(shí)的目的,其適用范圍較廣,包括粉性土﹑粘性土﹑砂礫﹑風(fēng)化沙﹑軟土和濕土等均可采用。

        1.1.2加固效果

        實(shí)驗(yàn)表明,固化后的土壤強(qiáng)度較高,水穩(wěn)定性好,抗干縮性能好,具有良好的整體受力性能,有效的提高道路質(zhì)量,延長道路使用壽命;固化后路基承載力≥300kPa,路基頂回彈模量200MPa左右,可有效消除地震液化,路基因板結(jié)固化,形成表層硬殼,可顯著提高路基承載力,減少工后沉降,滿足道路使用要求。

        1.2高真空擊密

        1.2.1加固機(jī)理

        高真空擊密法,是通過對需處理的軟土體施加數(shù)遍高真空,并與之結(jié)合施加數(shù)遍相應(yīng)的變能量擊密,達(dá)到降低土體含水量,提高土體密實(shí)度和承載力,減少地基的工后與差異沉降量的地基土處理工法。這是一種使土體形成高真空后施加不同能量級別強(qiáng)夯的工藝。其加固原理為快速動力排水固結(jié)。高真空排水—擊密的多遍循環(huán),兩道工序的有機(jī)結(jié)合和相互作用是該法的獨(dú)特機(jī)理。

        1.2.2加固效果:可以有效的降低土壤的含水量,提高密實(shí)度,增加承載力。

        1.3強(qiáng)夯

        1.3.1加固原理:強(qiáng)夯法處理軟土地基是利用夯錘自由落下產(chǎn)生的沖擊波使地基密實(shí),壓縮波大部分通過液相運(yùn)動,使孔隙水壓力增大,同時使土顆粒錯位,土體骨架解體,而隨后到的剪切波使土顆粒處于更密實(shí)的狀態(tài)。

        1.3.2加固效果:不僅能提高地基的強(qiáng)度﹑降低其壓縮性,還能改善其抗振動液化的能力和消除土的濕陷性。

        2 工程實(shí)例

        2.1地質(zhì)調(diào)查

        曹妃甸區(qū)某城市次干路,紅線寬度40m,道路長度為900m,場地地表高程4.2m-5.0m平均高程4.5m,上層為干燥層,表面有泥呈干燥裂紋,南部花桿可插入1m,局部有水,下層含水量高,較濕軟??辈旖Y(jié)果顯示吹填層均為粉砂層,吹填層下為粉砂原土層。

        地質(zhì)勘探結(jié)果如下:

        勘察最大深度為15m,根據(jù)鉆孔揭露,擬建場地上部除新近吹填土外,地層主要海相沉積地層,按埋藏條件﹑巖性特征和物理力學(xué)性質(zhì)共分3個主要地層,地層分述如下:

        (1)吹填土:(以含細(xì)粒土砂(SF)混合較多粉土質(zhì)砂(SM)為主):灰色-灰褐色,以粉砂混 合粉土為主,人工吹填而成,均勻性差,含大量貝殼及貝殼碎屑,很濕-飽和,松散,高壓縮性。本層總厚度0.6m~11.5m。

        (2)粉砂(Q4mc):灰色,稍密-中密,飽和,主要成分為石英﹑長石,含少量云母碎屑,顆粒呈圓形或亞圓形,粘粒含量較高,級配不良。土層厚度0.60m-5.10m。

        (3)粉質(zhì)黏土(Q4mc):灰色,軟塑狀態(tài),以粘土礦物顆粒為主,混粉﹑細(xì)砂微層,含貝殼碎塊等,切面稍有光澤,夾粉土薄層,韌性及干強(qiáng)度偏低。土層厚度1.20m-2.70m。

        根據(jù)勘察成果,道路沿線場地均已吹填,吹填土含水量較高,由于原灘底高程低且大部分路段位于取砂區(qū)內(nèi),吹填層厚度較厚,本次設(shè)計道路路基處理方案為:先高真空擊密進(jìn)行排水固結(jié)處理,使吹填層初步固結(jié),再對表層吹填土進(jìn)行固化處理,固化厚度為2.5m。

        2.2高真空擊密

        真空降水布置:

        (1)井管布置

        首先插真空管,真空管根據(jù)土層情況分層設(shè)置深管和淺管;管路連接和密封,進(jìn)行第一遍高真空排水,期間進(jìn)行相應(yīng)監(jiān)測項(xiàng)目的觀測,實(shí)施信息化過程,真空排水時間根據(jù)“高真空擊密法”施工操作要求信息化決定。

        高真空排水系統(tǒng)參數(shù)確定,要求進(jìn)場施工時先對試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行摸探,根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行參數(shù)調(diào)整,實(shí)行信息化施工。

        真空管深管:點(diǎn)距3.5m,排距7m,管長6m-8m;真空管淺管:點(diǎn)距3.5m,排距3.5m,管長3m-4m,真空管具體長度,依據(jù)吹填土情況進(jìn)行調(diào)整。

        在處理邊線以外2m-3m處布置封管,封管以雙排管布管方式布置。

        (2)降水范圍

        道路全段為中心線兩側(cè)各25m,全寬50m。

        (3)真空降水控制標(biāo)準(zhǔn)

        采用標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)及靜力觸探等檢測方法固化底深度位置吹填土承載力,要求≥60kPa。

        2.3固化

        高真空擊密完成,結(jié)合道路設(shè)計縱斷,計算路基頂面設(shè)計高程,平整場地(考慮固化一定的下沉厚度),在吹填土2.5m范圍內(nèi)摻入一定劑量水泥及固化劑(固化劑種類采用水泥,摻量由試驗(yàn)段確定),使路堤固化板結(jié)形成穩(wěn)定的板體,擴(kuò)散應(yīng)力,減小沉降差異,提高路基承載力,達(dá)到施工要求的強(qiáng)度。

        2.4 強(qiáng)夯

        高真空擊密強(qiáng)夯要求為:強(qiáng)夯采用2遍點(diǎn)夯﹑1遍滿夯,強(qiáng)夯夯能需要每遍逐漸逐漸增大。第一遍夯擊能1500kN·m ~2000 kN·m。第二遍強(qiáng)夯擊能采用2500kN·m~3000 kN·m。2遍點(diǎn)夯完成后進(jìn)行滿夯,夯擊能1000 kN·m。夯坑內(nèi)若有積水應(yīng)及時排出。停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊沉降量不大于10cm。

        固化強(qiáng)夯要求在固化土初凝前(初凝時間不應(yīng)小于6小時),采用低能量滿夯壓實(shí),夯擊能采用1000kN·m。

        2.5檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

        7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.8MPa,竣工彎沉不大于64.6(0.01mm),路基頂面回彈模量不小于200MPa。

        2.6檢測結(jié)果

        采用標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ—100檢測路基頂面彎沉,最小值40.4(0.01mm),最大值62.1(0.01mm),均值為58(0.01mm),滿足設(shè)計要求。

        回彈模量E0,沿線布置共測9處18個點(diǎn)位,位置為每半幅的中間,經(jīng)竣工后檢測結(jié)果分析,路基頂面回彈模量不小于200MPa,無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值0.85 MPa≥0.8 MPa。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。

        結(jié)語

        相比傳統(tǒng)的換填山皮石強(qiáng)夯壓實(shí)的路基處理方法,高真空擊密+固化+強(qiáng)夯的方法有很多優(yōu)點(diǎn):工后沉降較小,節(jié)省石料,因主要在原地進(jìn)行作業(yè),避免了因運(yùn)輸石料對沿線環(huán)境的破壞和減輕對沿線交通的干擾,處理效果更佳等等,諸如此類優(yōu)點(diǎn),這種方法越來越受到當(dāng)?shù)匦袠I(yè)內(nèi)的青睞。

        但是,這種方法并不是適合所有的土質(zhì)情況,比如吹填土中的淤泥質(zhì)土含量較大,含砂量較小的情況,可以采用真空預(yù)壓代替真空擊密進(jìn)行預(yù)處理;含水量較小的土質(zhì),也可以采用振沖擊密;工期容許的情況下,可采用挖滲溝,機(jī)械排壓的方式整理土地。

        軟基處理方法的選擇,考慮的因素很多:地質(zhì)條件,工期,施工工藝,經(jīng)濟(jì)性,環(huán)保性等等,施工配比和工藝參數(shù)的確定是施工中的重要工作。當(dāng)一種處理方法不能完全滿足要求的話,可以選擇兩種或以上方法綜合方法,取長補(bǔ)短,相得益彰,往往能達(dá)到令人滿意的效果。

        [1]馬茂軍. 板體地基穩(wěn)定和高真空擊密技術(shù)在曹妃甸工業(yè)區(qū)吹填砂路基處理中的應(yīng)用比較[J]. 企業(yè)科技與發(fā)展,2010 (06).

        [2]李立群.吹填土路基幾種常用處理方法[J].公路交通技術(shù),2011(04):9-13.

        [3] 交通部第一公路勘察設(shè)計院. JTJ 017-96 公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,1996.

        TU74

        A

        王旭(1983-),男,河北邯鄲人,畢業(yè)于河北工程大學(xué),學(xué)士,唐山市交通勘察設(shè)計院有限公司,工程師,主要從事道路、橋梁的設(shè)計工作。

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