軟土地基處理新技術(shù)論文
軟土地基處理新技術(shù)論文
軟土地基是指壓縮層主要由淤泥、淤泥質(zhì)土或其他高壓縮性土構(gòu)成的地基。下面小編給大家分享軟土地基處理新技術(shù)論文,大家快來跟小編一起欣賞吧。
軟土地基處理新技術(shù)論文篇一
軟土地基處理研究
摘要:首先對軟土地基的特性及失穩(wěn)原理進(jìn)行介紹,從地勘報告入手,通過工程實例介紹軟土路基處理的方法。軟土地基是指壓縮層主要由淤泥、淤泥質(zhì)土或其他高壓縮性土構(gòu)成的地基。其承載能力很低,一般不超過50KN/m2。軟土地基的處理質(zhì)量是保證其上構(gòu)筑物建成后安全、高效運(yùn)營的關(guān)鍵,也直接影響到地基的基礎(chǔ)承栽力。
關(guān)鍵詞:軟土地基 沉降 失穩(wěn)
中圖分類號:TU447 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
一、軟土地基的特性
要想知道如何處理軟土地基,先得從了解軟土的特性開始。軟土有如下幾種物理特性:
1.高含水量和高孔隙性
軟土的天然含水量一般為50%~70%,最大甚至超過200%。液限一般為40%~60%,天然含水量隨液限的增大成正比增加。天然孔隙比在1~2之間,最大達(dá)3~4。其飽和度一般大于95%,因而天然含水量與其天然孔隙比呈直線變化關(guān)系。軟土的如此高含水量和高孔隙性特征是決定其壓縮性和抗剪強(qiáng)度的重要因素。
2.滲透性弱
軟土的滲透系數(shù)一般在i×10-4~i×10-8cm/s之間,而大部分濱海相和三角洲相軟土地區(qū),由于該土層中夾有數(shù)量不等的薄層或極薄層粉、細(xì)砂、粉土等,故在水平方向的滲透性較垂直方向要大得多。由于該類土滲透系數(shù)小、含水量大且飽和狀態(tài),這不但延緩其土體的固結(jié)過程,而且在加荷初期,常易出現(xiàn)較高的孔隙水壓力,對地基強(qiáng)度有顯著影響。
3.壓縮性高
軟土均屬高壓縮性土,其壓縮系數(shù)a0.1~0.2一般為0.7~1.5MPa-1,最大達(dá)4.5MPa-1(例如渤海海淤),它隨著土的液限和天然含水量的增大而增高。
二、軟土的鑒別
1、建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)《軟土地區(qū)工程地質(zhì)勘查規(guī)范》(JGJ83-91)規(guī)定凡符合以下三項特征即為軟土:
(1)外觀以灰色為主的細(xì)粘土;
(2)天然含水量大于或等于液限;
(3)天然孔隙比大于或等于1.0。
2、我國鐵路部門建議以下列物理力學(xué)指標(biāo)作為區(qū)分軟土的界限:
天然含水量w接近或大于液限
孔隙比e>l
壓縮模量ES<4000kPa
標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N63.5<2
靜力觸探貫入阻力Ps<700 kPa
不排水強(qiáng)度Cu<25kPa。
3、公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 017-96)規(guī)定以天然含水量、天然孔隙比、十字版剪切強(qiáng)度來作為鑒別軟土的標(biāo)準(zhǔn):
天然含水量≥35%與液限
天然孔隙比≥1.0
十字版剪切強(qiáng)度(kPa)<35
注:十字版剪切強(qiáng)度35kPa所對應(yīng)的靜力觸探總貫入阻力約為750kPa。
三、地質(zhì)勘查
在路基設(shè)計之前需要對路基進(jìn)行詳細(xì)勘察,詳勘應(yīng)根據(jù)初步設(shè)計確定的線路位置和設(shè)計方案和初勘所劃定的范圍,進(jìn)行地質(zhì)鉆探、原位測試和取原狀試樣。其目的是要查明地層結(jié)構(gòu)及其物理力學(xué)性質(zhì)、軟土的固結(jié)歷史、強(qiáng)度和變形特性,并對地基的穩(wěn)定性及其承載能力作出評價;查明地下水的埋藏條件、地層的滲透性;對取得的軟土地基技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析提供地墓變形穩(wěn)定計算參數(shù),分段提出地基處理建議;編制軟基設(shè)計及其路堤施工圖設(shè)計所需的工程地質(zhì)勘察資料與報告。
四、軟土地基危害
1)勘察設(shè)計不詳細(xì)或不準(zhǔn)確,導(dǎo)致對應(yīng)該做軟基處理的地段未做處理設(shè)計。
2)已知是軟土地基,但是未做好軟土地基處理,造成路堤失穩(wěn)或危及線外建筑物。
3)雖然做了軟土地基處理,但是措施不力,施工不當(dāng)造成路堤失穩(wěn)。
4)堆料不當(dāng),未按規(guī)定分層填筑,填土過快,碾壓不當(dāng),造成路堤失穩(wěn)。
5)擾動“硬殼層”或填筑不當(dāng),使“硬殼層”遭受破壞,導(dǎo)致路堤失穩(wěn)。
五、工程實例
5.1工程背景
G104改建工程(津霸公路—靜霸公路段)主要在天津市經(jīng)過武清區(qū)、北辰區(qū)、西青區(qū)、靜海縣,沿線地勢平坦。起點:高王路與津同公路交口,終點:靜??h新改建104國道與靜霸公路交口。道路分公路段和城市共用段,公路段斷面寬27米,城市共用段斷面寬50米。
工程范圍沿線均屬于海陸交互沉積的濱海平原地貌,場地地形平坦,沿線約3公里與現(xiàn)狀水渠共線,施工需要開挖河道。
5.2、水文地質(zhì)情況
5.2.1 地基土的構(gòu)成及特征
經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查和參考本項目的巖土工程勘察資料,綜合預(yù)估場地土層分層,將勘探深度范圍內(nèi)的地基土劃分為5個工程地質(zhì)單元層,各地基土特征如下:
-2層 素填土(Qm1):以粉質(zhì)粘土為主,黃褐色。含少量碎磚塊、植物根系,工程性質(zhì)不均勻。層厚0.80~2.40m,層底標(biāo)高-0.23~8.86m。
④-1層 粉質(zhì)粘土(Q43al):黃褐色,含螺殼、腐殖質(zhì)。切面光滑,局部有粘土夾層,可塑。層厚1.70~10.80m,層底標(biāo)高-5.22~4.86m。
?、?2層 粉土(Q43al):灰褐色,無層里,含氧化鐵,很濕,中密。層厚1.00m,層底標(biāo)高1.47m。
?、?1層 粉質(zhì)粘土(Q42m):灰色,含貝殼碎片,有腥臭味,局部混粉砂夾層,一般可塑。層厚2.00~5.00m,層底標(biāo)高-6.93~-2.52m。
?、?2層 淤泥質(zhì)粘土(Q42m):深灰色。含貝殼碎片、腐殖質(zhì)。有腥臭味?;旆凵?,軟塑~可塑。層厚1.00~2.50m,層底標(biāo)高-7.22m~-7.02m。為本場地的軟弱土層,高含水量,高壓縮性,軟塑狀態(tài),承載力低,工程性能差,在上部荷載的作用下易產(chǎn)生較大的沉降量,會對工程產(chǎn)生不利影響;其相關(guān)物理力學(xué)指標(biāo)已滿足軟土指標(biāo)。
表1 淤泥層與軟土鑒別指標(biāo)比較
5.2.2 水文地質(zhì)條件
5.2.2.1 地表水
沿線場地的地表水主要為魚塘養(yǎng)殖水,水深約0.7-3.0m,常年有水,受季節(jié)降水影響較大。
5.2.2.2 地下水
野外勘察期間,地下水穩(wěn)定水位埋藏在地表下0.80~2.00m之間,相當(dāng)于標(biāo)高0.59~8.06m。屬潛水類型,主要補(bǔ)給源為大氣降水。地下水位的變化主要受大氣降水的控制,雨季水位有所上升,旱季水位將有所下降,變化幅度1.0m左右。
5.3、軟土地基計算
綜上所述,建設(shè)范圍內(nèi)普遍分布的⑥-2淤泥質(zhì)粘土層,其屬于軟土層,具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、靈敏度高、低滲透性、觸變性和流變性等特點,長期受水侵泡,性質(zhì)極差,稍受外力作用就會發(fā)生擾動、變形,且強(qiáng)度顯著下降,容易發(fā)生軟土的過量沉降及不均勻沉降問題。
為了給軟土地基處理方法提供參考,項目組對軟土工程進(jìn)行了沉降計算及穩(wěn)定驗算,各項參數(shù)均取特征值。經(jīng)計算,當(dāng)⑥-2淤泥質(zhì)粘土層上覆硬殼層厚度較薄時(小于1m),軟土地基在道路營運(yùn)期荷載(包括路堤自重、路面增重及行車荷載)作用下,穩(wěn)定安全系數(shù)小于規(guī)范規(guī)定最小值,路堤失穩(wěn)。
另外,當(dāng)⑥-2淤泥質(zhì)粘土層上覆硬殼層厚度較厚時(不小于1m),軟土地基在施工期荷載或道路運(yùn)營期荷載作用下計算得出的穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范規(guī)定值,影響軟土地基處置措施的主要為工后沉降值,規(guī)范規(guī)定的容許工后沉降為:一般路段≤0.30m,涵洞、通道處≤0.20m,橋臺與路基相鄰處≤0.10m。
在不采取任何軟基處理方法的前提下,地基沉降主要為固結(jié)沉降,固結(jié)沉降是在上覆土壓力作用下,地基中的孔隙水逐漸排出,體積發(fā)生變化引起的。因此地基沉降與固結(jié)的時效息息相關(guān)。
另外,涵洞、通道處及橋臺與路堤相鄰處路段的工后沉降量要求較高,軟土地基采取自然固結(jié)沉降的方式,其工后沉降量難以滿足規(guī)范要求。
5.4、軟土地基處理方法
根據(jù)各區(qū)段地基土層分布、厚度及特性分析,本項目需要進(jìn)行軟土地基處理的路段約為3000m。軟土地基主要采用如下幾種處理方法:
1.墊層法(清淤換填)
本方法用于硬殼層較薄、且淤泥層較薄(小于4m)的淺層較軟弱地基。其基本原理是挖除淺層軟土或不良土,換填碎石,并分層碾壓夯實。該方法可以提高持力層的承載力,減少沉降量。
2、塑料排水板
本方法用于淤泥層厚介于4m-8m,且填土高度小于2m的一般路段。其基本原理是在軟基表面施加大于或等于設(shè)計使用荷載,經(jīng)施工期預(yù)壓后,使被加固土體中的孔隙水排出,達(dá)到減少路基工后沉降、孔隙水排出同時,有效應(yīng)力增加,土中孔隙體積減小,密實度加大,土體強(qiáng)度提高,地基承載力也得到提高。
3.粉噴樁
本方法用于淤泥層厚介于8m-15m的一般路段。其基本原理是通過施工設(shè)備將水泥與原狀土的地基土充分?jǐn)嚢瓒纬伤嗤?,通過水泥的水化反應(yīng)及土顆粒與水泥水化物的凝硬作用、離子交換作用改變軟土的性質(zhì),與樁間土形成復(fù)合地基,可以大大提高承載力,減少沉降。
4.薄壁管樁
本方法用于淤泥層大于15m的一般路段,以及橋頭、涵洞等承載力及工后沉降要求較高的路段。管樁的最大特點是單樁承載力高,工后沉降小。
六、結(jié)語
總之軟土地基有極大的危害性,如果不處理或處理不當(dāng),就會造成地基失穩(wěn),使構(gòu)造物沉降過大或不均勻沉降,對構(gòu)造物造成不同程度的危害。通過工程總結(jié),做此類軟土地基的設(shè)計時,首先根據(jù)地勘報告進(jìn)行地基沉降、穩(wěn)定驗算;根據(jù)驗算結(jié)果以及沉降容許值,對路堤失穩(wěn)及沉降超限區(qū)段的采取相應(yīng)的軟基處理措施及設(shè)計計算。
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