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        海積平原地區(qū)深厚軟土地基處理施工關(guān)鍵技術(shù)研究

        2023-12-14 07:20:04呂尚貴相旭成中國(guó)水利水電第四工程局有限公司青海西寧810000
        中國(guó)房地產(chǎn)業(yè) 2023年34期
        關(guān)鍵詞:軟土樁基土體

        文/呂尚貴、相旭成 中國(guó)水利水電第四工程局有限公司 青海西寧 810000

        引言:

        海積平原地區(qū)是指位于沿海地帶的平坦低洼區(qū)域,通常由沉積物質(zhì)堆積形成。這些地區(qū)的地基主要由軟土組成,其特點(diǎn)是含水量高、強(qiáng)度低、可壓縮性強(qiáng),容易引發(fā)沉降和液化等地質(zhì)災(zāi)害。近年來,隨著工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和城市化進(jìn)程的加快,海積平原地區(qū)的深厚軟土地基處理成為一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的課題。在工程建設(shè)中,深厚軟土地基的處理直接關(guān)系到工程的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。如果不采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?,可能?dǎo)致工程沉降、變形、破壞等問題,嚴(yán)重影響工程的使用壽命和運(yùn)行效果[1-2]。

        因此,研究海積平原地區(qū)深厚軟土地基處理施工的關(guān)鍵技術(shù)具有重要的理論和實(shí)際意義。所以本文旨在探討海積平原地區(qū)深厚軟土地基處理施工的關(guān)鍵技術(shù),以促進(jìn)工程建設(shè)在這些地區(qū)的順利進(jìn)行。

        1.海積平原深厚軟土特性分析

        海積平原地區(qū)深厚軟土的形成與地質(zhì)歷史、水動(dòng)力和沉積過程密切相關(guān)。這些地區(qū)通常位于河口、灣泊、海岸線等地,受到水體搬運(yùn)沉積和潮汐作用的影響。因此,海積平原地區(qū)的深厚軟土往往是多年來由水體搬運(yùn)的沉積物堆積而成。而較高的含水率和較低的抗剪強(qiáng)度,使其易發(fā)生沉降和變形,從而可能對(duì)建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施和交通運(yùn)輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成威脅[3-4]。此外,軟土地基還可能因?yàn)樗趾康淖兓l(fā)土壤滑動(dòng),尤其是在雨季和臺(tái)風(fēng)等極端天氣條件下。

        總之,海積平原地區(qū)深厚軟土具有復(fù)雜的地質(zhì)特征和工程性質(zhì),這使得其地基處理成為工程建設(shè)中的一個(gè)關(guān)鍵問題。

        2.地基預(yù)處理方法與加固措施

        2.1 預(yù)處理方法

        2.1.1 排水

        在處理海積平原地區(qū)深厚軟土地基時(shí),首要任務(wù)是降低土體的含水量。通過排水的方法可以有效地降低軟土的含水量,從而提高土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。常見的排水措施包括設(shè)置排水管道、挖掘排水渠等,以引導(dǎo)地下水流向外部,降低地基的含水量[5]。

        2.1.2 土壤固化與改良

        固化與改良是提高深厚軟土地基強(qiáng)度的重要方法之一。常見方法主要包括土壤振實(shí)、混凝土攪拌樁以及土釘墻。土壤振實(shí)是通過機(jī)械振動(dòng)作用于土體中,可以提高土體的密實(shí)度和強(qiáng)度。而混凝土攪拌樁是將混凝土與軟土混合,形成樁體,以提高土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。土釘墻則可以通過設(shè)置鋼筋土釘,將軟土固定在墻體后面的鋼筋網(wǎng)上,增加土體的抗剪強(qiáng)度。

        2.1.3 加固材料選擇

        選擇合適的加固材料對(duì)于加固效果至關(guān)重要。土工合成材料可以用來加固土體,提高其抗變形能力。而地膜可以在土體表面鋪設(shè),起到分散荷載、減少水分滲透的作用,從而減輕地基的沉降。

        2.2 加固措施

        2.2.1 增加地基承載力

        在海積平原地區(qū)深厚軟土地基處理中,增加地基承載力是確保工程安全穩(wěn)定的關(guān)鍵。常見的增加地基承載力的加固方法包括地基加固樁、灌漿加固等。地基加固樁是將鋼筋混凝土樁或鋼樁打入土中,通過樁的承載力來分擔(dān)荷載,從而增加地基的承載能力。灌漿加固則是通過向土體中注入固化材料,提高土體的密實(shí)度和強(qiáng)度。

        2.2.2 控制沉陷

        深厚軟土地基容易發(fā)生沉陷,因此需要采取控制沉陷的方法。常見的方法是在地基上設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨桿或支撐樁,以提供額外的支撐和穩(wěn)定。此外,還可以采用填充加固方法,在地基表面鋪設(shè)一定厚度的填料,以減少地基的沉陷。

        2.2.3 抗液化

        在地震等外部荷載作用下,海積平原地區(qū)的深厚軟土地基容易發(fā)生液化現(xiàn)象,導(dǎo)致地基失穩(wěn)。為了提高土體的抗液化能力,可以采用加固土體、加密土體等方法。其中,使用土工合成材料或細(xì)粒土進(jìn)行加固,可以增加土體的抗液化性能,減少液化現(xiàn)象的發(fā)生。

        3.地基監(jiān)測(cè)與評(píng)估

        3.1 地基沉降監(jiān)測(cè)

        在海積平原地區(qū)深厚軟土地基處理施工過程中,地基沉降是一個(gè)重要的監(jiān)測(cè)內(nèi)容。通過地基沉降監(jiān)測(cè)可以實(shí)時(shí)了解土體的變形情況,判斷施工措施的效果以及是否存在沉降過大的風(fēng)險(xiǎn)。常用的地基沉降監(jiān)測(cè)方法包括精密水準(zhǔn)測(cè)量、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測(cè)量等,這些監(jiān)測(cè)手段有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的措施。

        3.2 環(huán)境影響評(píng)估

        深厚軟土地基處理施工可能對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的影響,包括地下水位變化、土壤侵蝕等。在施工前需要進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)估,分析施工可能引起的環(huán)境問題,并制定合適的環(huán)境保護(hù)措施。通過環(huán)境影響評(píng)估,可以減少施工過程中對(duì)環(huán)境的不利影響,確保工程建設(shè)與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

        3.3 施工過程監(jiān)控

        深厚軟土地基處理施工過程需要實(shí)時(shí)監(jiān)控,以確保施工質(zhì)量和安全。施工過程監(jiān)控可以通過現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、傳感器數(shù)據(jù)采集等方式進(jìn)行,監(jiān)測(cè)施工過程中的各項(xiàng)參數(shù)和指標(biāo)。通過監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),可以及時(shí)調(diào)整施工方案,防止?jié)撛趩栴}的發(fā)生,確保施工的順利進(jìn)行。

        4.項(xiàng)目背景與地質(zhì)情況

        4.1 背景

        本項(xiàng)目位于臺(tái)州溫嶺市大溪鎮(zhèn),起點(diǎn)位于甬臺(tái)溫高速大溪互通北側(cè)。項(xiàng)目考慮了太湖水庫(kù)下游預(yù)留大溪樞紐十字樞紐,規(guī)劃了匝道和未來與杭紹臺(tái)高速公路的銜接。線路經(jīng)過冠嶼山公園北側(cè),與正在實(shí)施的104 國(guó)道共線,進(jìn)入流慶寺隧道,并跨越甬臺(tái)溫鐵路、臺(tái)州市域鐵路S1線。其中,還有396 米的下穿甬臺(tái)溫高鐵的段落。

        路線全長(zhǎng)32.871 千米,涉及溫嶺大溪、澤國(guó)、城北、新河、濱海五個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和街道。主要交叉公路包括甬臺(tái)溫高速公路、104 國(guó)道、迎賓大道、路澤太一級(jí)公路、機(jī)新路、石松一級(jí)公路、沿海高速等,與杭紹臺(tái)鐵路、甬臺(tái)溫高鐵、臺(tái)州市域鐵路S1 線等鐵路也有交叉。工程量分為1 個(gè)合同段,涵蓋路基、橋梁、涵洞等土建工程。項(xiàng)目地理位置復(fù)雜,工程難度較大,需要科學(xué)地設(shè)計(jì)和精細(xì)地施工。

        4.2 地質(zhì)情況

        如圖1 所示,該項(xiàng)目位于海積平原的場(chǎng)地呈現(xiàn)多層次的地質(zhì)特征,上部為粉質(zhì)黏土硬殼層,中部為海積、沖海積的黏性土和粉砂,下部為沖湖積黏性土和海積黏性土,其中地質(zhì)性質(zhì)從較堅(jiān)硬到較差逐漸變化。場(chǎng)地周圍河流眾多,床流泥流塑,建議在淺部采用摩擦樁作為樁基礎(chǔ),以適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)和水動(dòng)力環(huán)境。

        圖1 海積平原

        綜合考慮各層地質(zhì)特點(diǎn),工程設(shè)計(jì)需充分考慮不同地層對(duì)建筑穩(wěn)定性的影響,確保安全可靠地建設(shè)。

        5.項(xiàng)目不良地質(zhì)情況分析

        5.1 不良工程地質(zhì)問題分析

        5.1.1 地面沉降情況與危險(xiǎn)性評(píng)估

        本項(xiàng)目累計(jì)地面沉降量在200至500毫米的范圍內(nèi),呈現(xiàn)一定程度的下沉趨勢(shì)。盡管地面沉降量較大,但從地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估來看,危險(xiǎn)性被評(píng)估為小,但不可忽視。

        5.1.2 地面沉降速率與回升

        根據(jù)預(yù)測(cè),未來的地面沉降速率預(yù)計(jì)將保持在每年小于5 毫米的范圍內(nèi)。此外,部分區(qū)域已經(jīng)出現(xiàn)地面回升現(xiàn)象,這可能是由于地下水位變化等因素引起的。這種地面回升有望在一定程度上緩解合同段地面沉降的影響,為工程的穩(wěn)定性提供積極因素。

        5.1.3 不均勻沉降和地基情況

        項(xiàng)目所處場(chǎng)地的地貌類型為海相淤積平原,地質(zhì)類型為淤泥、淤泥質(zhì)軟土,厚度范圍大致在5 至35 米之間,平均約為20 米。這種地質(zhì)條件在一定程度上解釋了地面沉降的現(xiàn)象。所以工程設(shè)計(jì)選用高架橋,并設(shè)定基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ),這有助于分散荷載并提供更好的穩(wěn)定性。然而,需要注意的是存在"橋頭跳"現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn),這可能需要針對(duì)性的工程措施來減輕其影響。

        5.1.4 場(chǎng)地地質(zhì)特點(diǎn)

        場(chǎng)地地質(zhì)特點(diǎn)表明,并未發(fā)現(xiàn)大面積的地表沉降、塌陷等現(xiàn)象,這有助于降低工程風(fēng)險(xiǎn)。此外,沒有發(fā)現(xiàn)斷裂、巖溶土洞、沙土液化、滑坡等不良地質(zhì)作用,從而進(jìn)一步減少了可能對(duì)工程造成不利影響的因素。另外,也沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)工程不利的地下埋藏物,如暗灘、暗塘、墓穴、防空洞、孤石等,進(jìn)一步提升了工程的可靠性。

        5.2 特殊性巖土分析

        5.2.1 填土特點(diǎn)

        該填土分布于居民區(qū)和道路周邊,由碎塊石、混凝土塊等組成,硬雜質(zhì)粒徑在100~300 毫米之間,土質(zhì)的均勻性較差,厚度范圍為0.3~6.00 米。這種填土的不均勻性和硬質(zhì)雜質(zhì)可能在樁基成孔過程中造成漏漿、上部碎石塌落等問題,從而對(duì)成樁質(zhì)量產(chǎn)生影響。另外,在橋臺(tái)基坑方面,由于填土的特性,可能會(huì)導(dǎo)致基坑坍塌、水量過多以及圍護(hù)難等挑戰(zhàn)。

        5.2.2 海相軟土

        場(chǎng)地內(nèi)的軟土是灰色的全新世濱海相、沖積相沉積的淤泥質(zhì)土。這種軟土具有一系列特點(diǎn),包括高壓縮性、中等靈敏度、低承載力、長(zhǎng)時(shí)間沉降和欠固結(jié)等。盡管軟土在自然狀態(tài)下具備一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,但一旦受到擾動(dòng),其強(qiáng)度會(huì)迅速下降,這會(huì)對(duì)樁基、路基以及承臺(tái)基坑等工程施工產(chǎn)生不利影響。

        6.針對(duì)不良地質(zhì)的解決措施

        6.1 關(guān)于區(qū)域性地面沉降的實(shí)際解決方法

        (1)使用新測(cè)的高程成果來消除累積的地面沉降,避免在設(shè)計(jì)中受到過去沉降的干擾。具體過程包括,使用先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)對(duì)工程區(qū)域的地面高程進(jìn)行重新測(cè)量,如全站儀、衛(wèi)星定位系統(tǒng)等,再利用數(shù)據(jù)處理將新測(cè)得的高程數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,識(shí)別并消除累積的沉降變化,得出實(shí)際地面高程,作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

        (2)在設(shè)計(jì)路基、橋梁等結(jié)構(gòu)時(shí),考慮到區(qū)域地面沉降對(duì)工程的影響,根據(jù)預(yù)測(cè)的沉降速率適當(dāng)?shù)仡A(yù)留標(biāo)高,確保未來沉降不會(huì)影響工程的穩(wěn)定性。

        具體過程包括,先利用地質(zhì)勘察和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行沉降預(yù)測(cè),結(jié)合數(shù)學(xué)模型,預(yù)測(cè)未來區(qū)域地面沉降的速率和幅度。在此基礎(chǔ)上,將設(shè)計(jì)標(biāo)高相應(yīng)地提高,以補(bǔ)償未來的地面沉降,確保工程在預(yù)期壽命內(nèi)保持穩(wěn)定,再通過在路基、橋梁等結(jié)構(gòu)中增加適當(dāng)?shù)母叱逃嗔縼韺?shí)現(xiàn)。此外,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用彈性計(jì)算方法,需要考慮到地面沉降對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形和應(yīng)力影響,確保結(jié)構(gòu)在沉降后仍然具備足夠的安全裕度。

        6.2 關(guān)于不均勻沉降的解決方法

        不均勻沉降可能導(dǎo)致橋梁等結(jié)構(gòu)在不同部位發(fā)生高度差,進(jìn)而引發(fā)"橋頭跳"現(xiàn)象,為了解決這一問題,采取如表1 所示措施。

        表1 不均勻沉降的解決方法

        6.3 填土處理措施

        6.3.1 對(duì)填土層的處理

        (1)清除表層填土或耕植土:在填土層中,清除頂部的松散表層填土或耕植土,以消除不穩(wěn)定因素,確保下方填土層的穩(wěn)定性。(2)采用均質(zhì)細(xì)粒土分層回填:選擇均質(zhì)細(xì)粒土材料,將填土分層回填至需要的高度,避免不均勻沉降引起的差異。分層填土可以平衡荷載傳遞,減少沉降不均的風(fēng)險(xiǎn)。(3)壓實(shí)處理:在每一填土層完成后,進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲簩?shí)工作,以提高填土的密實(shí)度,減少后期沉降。壓實(shí)可以通過振動(dòng)板、壓路機(jī)等設(shè)備進(jìn)行。

        6.3.2 對(duì)河塘的處理

        (1)排水和清淤:進(jìn)行排水和清淤工作,確保原狀土地露出。清除淤泥和雜物有助于確保地基穩(wěn)定。(2)適當(dāng)?shù)牡鼗幚恚焊鶕?jù)地質(zhì)條件,采取適當(dāng)?shù)牡鼗幚泶胧?,可能包括填筑砂石料,加固軟弱地層等,以增加地基的承載能力。(3)回填均質(zhì)細(xì)粒土并壓實(shí):在地基處理后,回填均質(zhì)細(xì)粒土材料,分層進(jìn)行回填并壓實(shí),以建立穩(wěn)定的基礎(chǔ)支撐層。

        6.3.3 在樁基施工過程中的處理

        (1)挖除樁位處的填土:在樁基施工前,將樁位處的填土挖除,確保樁基能夠直接與穩(wěn)定的地層接觸,增加樁基的承載力。(2)套管等護(hù)壁措施:在樁基施工過程中,采取套管等護(hù)壁措施,以防止周圍填土坍塌,避免碎石等物體塌落,確保施工安全。

        6.3.4 對(duì)橋臺(tái)基坑施工地的處理

        在橋臺(tái)基坑施工前,需要進(jìn)行降水工作,確?;痈稍?,防止水位對(duì)施工造成干擾。同時(shí),考慮使用圍護(hù)結(jié)構(gòu),如擋土墻等,以保障基坑的穩(wěn)定性。

        通過上述填土處理措施,可以確保填土層的均勻性、穩(wěn)定性以及地基的穩(wěn)定性,同時(shí)在樁基和橋臺(tái)基坑施工中采取防護(hù)措施,確保施工安全和工程的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

        6.4 海相軟土處理措施

        6.4.1 填方路段的處理

        (1)預(yù)應(yīng)力管樁:預(yù)應(yīng)力管樁是一種有效的地基加固方法,適用于海相軟土地區(qū)。通過在路基中打入預(yù)應(yīng)力管樁,可以提高地基的承載力和穩(wěn)定性,減少沉降和沉降差異的風(fēng)險(xiǎn)。

        (2)塑料排水板:在填方路段下方鋪設(shè)塑料排水板,可以改善軟土的排水性能,減少水分對(duì)軟土的影響,從而降低沉降速率,提高路基的穩(wěn)定性。

        (3)輕質(zhì)填料:使用輕質(zhì)填料填充路基,可以有效減輕路基的荷載,降低對(duì)軟土的壓實(shí)和沉降影響,提高地基的穩(wěn)定性。

        6.4.2 控制填筑速率

        在路基填筑時(shí),需要嚴(yán)格控制填筑速率,避免過快填筑導(dǎo)致地基沉降過大。而快速填筑可能會(huì)引起軟土的壓實(shí)和擠壓,加劇沉降問題。

        6.5 軟土層可能的縮徑問題

        在橋梁樁基施工時(shí),軟土層可能出現(xiàn)縮徑問題,這可能導(dǎo)致基礎(chǔ)的變形和損壞。為了防止這種問題,可以采取以下措施。

        (1)地質(zhì)勘察和預(yù)測(cè):在施工前進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察,了解軟土層的特性和可能的縮徑情況。通過地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),預(yù)測(cè)軟土層的縮徑程度和范圍。(2)合適的基礎(chǔ)設(shè)計(jì):根據(jù)預(yù)測(cè)的軟土縮徑情況,設(shè)計(jì)合適的基礎(chǔ)形式和尺寸??紤]使用適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)類型,如擴(kuò)底樁基、地下連續(xù)墻等,以分散荷載,減輕基礎(chǔ)的變形。(3)護(hù)壁措施:在軟土層可能出現(xiàn)縮徑的區(qū)域,可以采用套管或其他護(hù)壁措施,以防止軟土在樁基施工過程中的坍塌。這可以有效保護(hù)基礎(chǔ)不受軟土的影響。(4)施工速率控制:控制施工速率,避免過快施工引起軟土的過度壓實(shí)和擠壓,導(dǎo)致縮徑問題加劇。

        通過以上措施,可以在橋梁樁基施工過程中,針對(duì)軟土層可能出現(xiàn)的縮徑問題,采取有效措施來預(yù)防和減輕基礎(chǔ)的變形和損壞風(fēng)險(xiǎn),確?;A(chǔ)的穩(wěn)定性和工程的安全性。

        結(jié)語(yǔ):

        綜上所述,海積平原地區(qū)深厚軟土地基處理施工需要綜合運(yùn)用多種技術(shù)手段,根據(jù)實(shí)際情況制定科學(xué)合理的施工方案。通過合理的預(yù)處理、加固和監(jiān)測(cè)手段,可以有效提升軟土地基的工程性能,確保工程的安全穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。在未來的工程實(shí)踐中,應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),探索創(chuàng)新,以滿足海積平原地區(qū)工程建設(shè)的需求。

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