公路工程地质信息
(一)强夯法处理液化地基的施工管理
江苏北部(如徐州、宿迁等)地区广泛分布废黄河泛滥沉积物,一般以亚砂土、亚粘土—细砂为主,埋层浅,地下水位高,天然地基承载力低,在地震作用下易产生液化现象。地基液化是引起构筑物破坏的主要形式,同时该地区又受到我省主要的地震危险带—郯庐地震带的影响,因此在该地区国道主干线京福、徐宿、连徐、宁宿徐、沂淮等高速公路建设中不可避免的遇到大面积液化地基处理问题。根据《公路工程抗震设计规范》(JTJ004—89),对高速公路必须进行液化地基处理,这是减轻地震灾害的根本性措施。因此,如何控制和管理好处理液化地基的施工,做到既经济有效又安全可靠,对保证高速公路建成后的正常运营、减轻地震灾害具有重大现实意义。
1 液化地基的国内外研究概况
地基液化分析与处理一直是土动力学的主要研究课题之一。液化一词最早见于1920年Hazen.A的《动力冲填坝》用来说明卡拉弗拉斯冲填坝的毁坏。1936年Casagrande首先给出了砂土液化的判别方法——临界孔隙比法。上世纪50年代,各国学者对砂土液化进行了广泛研究,主要包括:砂土液化的机理,砂土液化的预估方法,砂土液化的地基处理等。
所谓液化是指由于孔隙水压增加及有效应力降低而引起粒状材料(砂土、粉土甚至包括砾石)由固态转变成液态的过程。影响液化的因素有:①颗粒级配,包括粘粒、粉粒含量,平均粒径d50;②透水性能;③相对密度;④结构;⑤饱和度;⑥动荷载,包括振幅、持时等。
我国《工业与民用建筑抗震设计规范》(TJ11—78)根据1971年以前8次大地震的数据,参考美国、日本的有关研究成果给出了以临界标准贯入击数为指标的砂土液化判别公式。现行规范《建筑抗震设计规范》(GBJ11—89)通过对海城、唐山地震的系统研究,结合国外大量资料,对原规范进行了修改,采用了两步评判原则,并对临界标贯击数公式进行了修改,使之更符合实际。在国标《岩土工程勘察规范》(GB50021—94)中,对此又进行了补充,给出了液化比贯入阻力临界值和液化剪切波速临界值公式,用来进行液化判别。在公路工程中,基本上沿用上术两步评判原则,采用了临界标贯击数判别方法,并根据公路工程中的研究成果,给出了临界标贯击数的计算公式。这些规范在我国工程界得到了广泛应用。
2 高等级公路可液化地基处理方案的确定。
液化地基处理恰当与否,关系到整个工程的质量、投资和进度。因此其重要性已越来越多地被人们所认识。对于高速公路这样大面积处理可液化土而言,强夯法和干振碎石桩法是首选的处理手段。当全液化地基路段较长,需处理面积大,公路沿线外缘较近范围内无村庄,无重要构造物时,强夯法是比较理想的地基处理方法。
强夯法处理地基是20世纪60年代末Menard技术公司首先创立的,该方法将80…400kN重锤从落距6—40m处自由落下,给地基以冲击和振动,从而提高地基土的强度并降低其压缩性。强夯法常用来加固碎石、砂土、粘性土、杂填土、湿隐性黄土等各类地基土。由于其具有设备简单、施工速度快、适用范围广、节约三材、经济可行、效果显著等优点,经过20多年来的应用与发展,强夯法处理地基受到各国工程界的重视,并得以迅速推广,取得了较大的经济效益和社会效益。
由于强夯处理的对象(即地基土)非常复杂,一般认为不可能建立对各类地基土均适合的具有普遍意义的理论,但对地基处理中经常遇到的几种类型土,还是有规律可循的。实践证明,用强夯法加固地基,一定要根据现场的地质条件和工程作用要求,正确选用强夯参数,一般通过试验来确定以下强夯参数:
(1)有效加固深度:有效加固深度既是选择地基处理方法的重要依据,又反映了处理效果。
(2)单击夯击能:单击夯击能等于锤重×落距。
(3)最佳夯击能:从理论上讲,在最佳夯击能作用下,地基土中出现的孔隙水压力达到土的自重压力,这样的夯击能称最佳夯击能。因此可根据孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。在砂性土中,孔隙水压力增长及消散过程仅为几分钟,因此孔隙水压力不能随夯击能增加而叠加,可根据最大孔隙水压力增量与夯击次数关系来确定最佳夯击能。
夯点的夯击次数,可按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定,应同时满足下列条件:(①夯坑周围地面不应发生过大隆起;②不因夯坑过深而发生起锤困难;③每击夯沉量不能过小,过小无加固作用。夯击次数也可参照夯坑周围土体隆起的情况予以确定,就是当夯坑的竖向压缩量最大,而周围土体的隆起最小时的夯击数。对于饱和细粒土,击数可根据孔隙水压力的增长和消散来决定,当被加固的土层将发生液化时的击数即为该遍击数,以后各遍击数也可按此确定。
(4)夯击遍数:夯击遍数应根据地基土的性质确定,地基土渗透系数低,含水量高,需分3—4遍夯击,反之可分两遍夯击,最后再以低能量“搭夯”一遍,其目的是将松动的表层土夯实。
(5)间歇时间:所谓间歇时间,是指相邻夯击两遍之间的时间间隔。Menard指出,一旦孔隙水压力消散,即可进行新的夯击作业。
(6)夯点布置和夯点间距:为了使夯后地基比较均匀,对于较大面积的强夯处理,夯击点一般可按等边三角形或正主形布置夯击点,这样布置比较规整,也便于强夯施工。由于基础的应力扩散作用,强夯处理范围应大于基础范围,其具体放大范围,可根据构筑物类型和重要性等因素考虑确定。
夯点间距可根据所要求加固的地基土性质和要求处理深度而定。当土质差、软土层厚时应适当增大夯点间距,当软土层较薄而又有砂类土夹层或土夹石填土等时,可适当减少夯距。夯距太小,相邻夯点的加固效应将在浅处叠加而形成硬层,影响夯击能向深部传递。
3 强夯法处理液化地基的质量控制与管理
3.1 施工单位选择
对参与施工的强夯施工单位,各施工标段中标单位要先审查其施工资质、信誉和业绩,并附有前业主对该单位的书面评价报告;任何单位不得将强夯分包给个人施工。各中标单位将经初步筛选合格的施工队伍形成书面推荐报告,经驻地监理审核后,上报主管部门,经批准后方可进场。进场后不得再分包或转包,否则,驻地监理工程师将责令分包单位立即退场,损失自负。
3.2 施工准备
编写施工组织设计,经驻地监理组审查,监理组提出书面审查意见,报总监代表审批同意方可施工。
3.3 施工管理
(1)施工单位要按设计图要求编制夯点编号图,编号图要清晰、规范、科学。
(2)施工单位必须制定严格的安全管理措施,现场操作人员必须戴安全帽,并对施工机械定期作安全检查。在强夯区四周要设置醒目的危险警告标志和安全管理措施,不允许行人和非施工车辆进入强夯区,以确保操作员、过往行人和车辆的安全。
(3)施工单位要对强夯机械进行编号,每台强夯机械必须持有监理组发放的《施工许可证》方可进行强夯施工。
(4)施工单位除在强夯机械上挂《施工许可证》外,还必须挂有《机械操作主要人员》和《施工技术参数》两块醒目的牌子,进行机械操作的主要人员必须挂牌上岗。
(5)施工单位要制定施工要点供现场人员执行。
(6)铺设垫层前要对原地面进行清表并整平,且要按每20米一个断面,每个断面5个规定测点,测量清表后标高。
(7)用水准仪测量垫层铺设前、后的对应测点标高,初步确定垫层厚度,每20米一个断面,每个断面5个规定测点,再按每断面挖1处深坑,进一步确定垫层厚度(控坑必须在测点位置上)。
(8)垫层宽度按每20米一处用钢尺丈量。
(9)按设计要求进行夯点布置,夯点定位布置用钢尺按100%的频率丈量。
(10)夯锤必须过磅称重。夯击能在强夯施工前必须检测,并满足设计要求。每夯击100次,用钢尺量一次夯锤落距。
(11)施工单位必须及时排出夯坑内积水。
(12)主、副、满夯的间隙时间要根据现场情况作必要的调整,但间隙时间必须满足72小时。需要调整间隙时间由现场监理工程师确定。
(13)遇到不需拆迁的高压电线时,施工单位必须安排集中施工的方案,市高指向供电部门申请临时停电。
(14)施工人员要认真做好强夯施工记录,记录要求清楚、真实。
(15)施工人员必须注意观察已处理路段,发现异常情况及时报告驻地监理组和有关部门。
(16)在强夯区内的构造物必须在强夯完成后,才能进行构造物的下部施工。
4 用强夯法处理砂土液化地基的质量检验评定
4.1 基本要求
碎石垫层的碎石规格和质量必须符合设计要求。强夯施工必须按夯击点确定的技术参数进行。以各个夯击点的夯击数作为施工控制数值。
4.2 实测项目表
表1 强夯法处理砂土液化地基实测项目表
项次
检查
项目规定值
或允许偏差
检查方法和频率
规定分
1
夯击能
不小于设计
1次/工点查施工记录
15
2
夯击次数
符合设计
查施工记录
15
3
垫层厚度
不小于设计
4处/200m
15
4
垫层宽度
不小于设计
4处/200m
15
5
标贯击数
符合设计
2处/工点
20
6
瑞利波
≥200m/s
1处/工点
20
注:(1)标准贯入试验,按需3点/5000�且不少于3点进行。孔位随机
布置。特殊地段适当加密。
(2)瑞利波法(SSW)按1点/40m,在中心线两侧各15m处交叉布点。
4.3 外观鉴定
(1)填筑碎石垫层前必须清表、整平,无明显凸凹点,整平不符合要求扣2分。
(2)夯坑内积水应及时排除,不符合要求扣2分。
(3)夯后场地应平整,无局部隆起,不符合要求扣2分。
4.4 分项工程质量等级评定
(1)分项工程评分在85分及以上者为优良;70~85分者为合格;70分以下者为不合格。
(2)若标贯击数、瑞利波不合格时,则该分项工程不合格,可进行加固处理,再重新评定其质量等级。
5 结语
在京福、徐宿、宁宿徐等高速公路液化地基强夯加固的施工实践中,由于建设、监理及施工单位的高度重视,严格按有关质量要求和“施工指导意见”进行控制,尤其对强夯参数的确定都是经反复试验论证后,选择合适的参数指导施工,使强夯法处理液化地基段达到了设计要求,从已建成的高速公路处理路段的工后路基沉降观测看,处理段液化地基强夯加固达到了预期目的。
你好,本人也是学土木的,这篇文章为原创,在百度或谷歌等网站绝对找不到,供你参考、修改,实为抛砖引玉之作,希望你能满意。
不良地基的处理与加固方法
[摘 要] 论述了在建造建筑物之前,针对不良地基土及异常地基土的处理方法及加固方案。
[关键词]不良地基;异常地基;地基处理;施工工艺;基础刚度
Abstract:This paper the treatment schemes and reinforcing means of badness and abnormality foundation before the
building construction.
Key words:badness foundation; abnormality foundation; foundation treatment; construction technique; stiffness
在现实工程中,经常会出现不良地基及异常地基的情况,如若对其处理不当将对建筑物造成不良影响。本文将对不良地基及异常地基情况的处理做一简要介绍,以便能更好地解决工程实际中地基出现的问题。
1 不良地基的处理
1·1 置换法
1·1·1 换填法:就是将表层不良地基土挖除,然后回填有较好压密特性的土进行压实或夯实,形成良好的持力层,从而改变地基的承载力特性,提高抗变形和稳定能力。
施工要点:将要转换的土层挖尽、注意坑边稳定;保证填料的质量;填料应分层夯实。
1·1·2 振冲置换法:利用专门的振冲机具,在高压水射流下边振边冲,在地基中成孔,再在孔中分批填入碎石或卵石等粗粒料形成桩体。该桩体与原地基土组成复合地基,达到提高地基承载力减小压缩性的目的。
施工注意事项:碎石桩的承载力和沉降量很大程度取决于原地基土对其的侧向约束作用,该约束作用越弱,碎石桩的作用效果越差,因而该方法用于强度很低的软粘土地基时必须慎重行事。
1·1·3 夯(挤)置换法:利用沉管或夯锤的办法将管(锤)置入土中,使土体向侧边挤开,并在管内(或夯坑)放人碎石或砂等填料。该桩体与原地基土组成复合地基,由于挤、夯使土体侧向挤压,地面隆起,土体超静孔隙水压力提高,当超静孔隙水压力消散后土体强度也有相应的提高。
施工注意事项:当填料为透水性好的砂及碎石料时,是良好的竖向排水通道。
1·2 预压法
1·2·1 堆载预压法:在建造建筑物之前,用临时堆载(砂石料、土料、其他建筑材料、货物等)的方法对地基施加荷载,给予一定的预压期。使地基预先压缩完成大部分沉降并使地基承载力得到提高后,卸除荷载再建造建筑物。
施工工艺与要点:①预压荷载一般宜取等于或大于设计荷载;②大面积堆载可采用自卸汽车与推土机联合作业,对超软土地基的第一级堆载用轻型机械或人工作业;③堆载的顶面宽度应小于建筑物的底面宽度,底面应适当放大;
⑤作用于地基上的荷载不得超过地基的极限荷载。
1·2·2 降水法:降低地下水位可减少地基的孔隙水压力增加上覆土自重应力,使有效应力增加,从而使地基得到预压。这实际上是通过降低地下水位,靠地基土自重来实现预压目的。
施工要点:一般采用轻型井点、喷射井点或深井井点;当土层为饱和粘土、粉土、淤泥和淤泥质粘性土时,此时宜辅以电极相结合。
1·3 压实与夯实法以配合堆载预压用于加速饱和粘性土地基的固结
1·3·1 表层压实法:采用人工夯,低能夯实机械、碾压或振动碾压机械对比较疏松的表层土进行压实。也可对分层填筑土进行压实。当表层土含水量较高时或填筑土层含水量较高时可分层铺垫石灰、水泥进行压实,使土体得到加固。
1·3·2 重锤夯实法:重锤夯实就是利用重锤自由下落所产生的较大夯击能来夯实浅层地基,使其表面形成一层较为均匀的硬壳层,获得一定厚度的持力层。
施工要点:施工前应试夯,确定有关技术参数,如夯锤的重量、底面直径及落距、最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量;夯实前槽、坑底面的标高应高出设计标高;夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围内;大面积夯时应按顺序;基底标高不同时应先深后浅;冬季施工时,对土已冻结时,应将冻土层挖去或通过烧热法将土层融解;结束后,应及时将夯松的表土清除或将浮土在接近1m的落距夯实至设计标高。
1·3·3 强夯:强夯是强力夯实的简称。将很重的锤从高处自由下落,对地基施加很高的冲击能,反复多次夯击地面,地基土中的颗粒结构发生调整,土体变为密实,从而能较大限度提高地基强度和降低压缩性。其施工工艺流程:①平整场地;②铺级配碎石垫层;③强夯置换设置碎石墩;④平整并填级配碎石垫层;⑤满
夯一遍;⑥找平,并铺土工布;⑦回填风化石渣垫层,用振动碾碾压八遍。一般在大型强夯施土前,都应选择面积不大于400m2的场地进行典型试验,以便取得数据,指导设计与施工。
1·4 挤密法
1·4·1 振冲密实法:利用专门的振冲器械产生的重复水平振动和侧向挤压作用,使土体的结构逐步破坏,孔隙水压力迅速增大。由于结构破坏,土粒有可能向低势能位置转移,这样土体由松变密。
1·4·2 施工工艺:①平整施工场地,布置桩位。②施工车就位,振冲器对准桩位。③启动振冲器,使之徐徐沉入土层,直至加固深度以上30~50cm,记录振冲器经过各深度的电流值和时间,提升振冲器至孔口。再重复以上步骤1~2次,使孔内泥浆变稀。④向孔内倒入一批填料,将振冲器沉入填料中进行振实并扩大桩径。重复这一步骤直至该深度电流达到规定的密实电流为止,并记录填料量。⑤将振冲器提出孔口,继续施工上节桩段,一直完成整个桩体振动施工,再将振冲器及机具移至另一桩位。⑥在制桩过程中,各段桩体均应符合密实电流、填料量和留振时间等三方面的要求,基本参数应通过现场制桩试验确定。⑦施工场地应预先开设排泥水沟系,将制桩过程中产生的泥水集中引入沉淀池,池底部厚泥浆可定期挖出送至预先安排的存放地点,沉淀池上部比较清的水可重复使用。⑧最后应挖去桩顶部1m厚的桩体或用碾压、强夯等方法压实、夯实,铺设并压实垫层。
1·4·3 沉管砂石桩(碎石桩、灰土桩、OG桩、低标号桩等):利用沉管制桩机械在地基中锤击、振动沉管成孔或静压沉管成孔后,在管内投料,边投料边上提(振动)沉管形成密实桩体,与原地基组成复合地基。
1·4·4 夯击碎石桩(块石墩):利用重锤夯击或者强夯方法将碎石(块石)夯入地基,在夯坑里逐步填人碎石(块石)反复夯击以形成碎石桩或块石墩。
2 异常情况的地基处理
2·1 松土坑(填土,墓穴,淤泥等)的处理
2·1·1 将坑中松软虚土挖除,使坑底及槽帮四壁均见天然老土,然后采用与坑边的天然土压缩性相近的材料回填,回填材料及做法:①当地基为砂土时,用砂或砂石回填,回填每层厚度不大于20cm并应分层洒水夯实或用平板振捣器夯实。②当地基为较密实的干硬性粘土时,可用3∶7灰土分层夯实。③当地基为中密可塑粘土时,用1∶9灰土分层夯实回填。④当虚土挖除后,如遇地下水,则水下部分采用级配砂石回填,水上部分仍可用灰土夯实回填。
2·1·2 当单独柱基下有虚土坑时,可按下述情况处理①如坑深度大于槽宽,或坑面积大于槽底面积的1/3时,宜将槽底全部落到坑底。②在粘性土中,两相邻单独柱基的槽底高差不得大于相邻柱基的净距,否则应将较浅的柱基槽底相应落深,使两柱基槽底标高取平。③在砂性土中,两相邻单独柱基的槽底高差不得大于净距的1/2,否则两柱基的槽底宜取平。④如坑底过深,可考虑加大基础底面积,或与相邻柱基础连在一起做成联合基础。
2·2 局部范围内有硬土或旧结构物时的处理当基底下有局部过硬的土质或旧结构物(如旧基础,老灰土,化粪池,旧砖窑,压实的路面,大树根,大块石等)时,应全部挖除,再按上述方法回填或加深基础(应指出的是,不能认为在地基处理时,只须对松软的地基做处理。对过于坚实的地基如不做处理,也会引起建筑物产
生较大的不均匀沉降)。
2·3 设备管道的处理
当上下水等设备管道在槽底以上穿过时,应在基础墙处管道上方留出大于房屋预估沉降量的空隙,以避免建筑物产生沉降时引起管道损坏,同时,应采取防止管道漏水的措施,以避免漏水浸湿地基而引起不均匀沉降。当管道基础穿过基础时,可将基础局部落深,使管道穿过基础墙,同时,管道上方应按上述原则留足够的空隙。
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基于地基处理的水利工程论文是怎样的?有哪些处理措施?请看中达咨询编辑的文章。
1水利工程地基基础的处理措施
1.1水泥粉煤灰碎石桩的应用
在水利工程地基改造中使用最多的就是水泥粉煤灰碎石桩,主要材料是水泥、粉煤灰及其碎石,它的特点就是具有很强的粘结度。是用水泥煤粉灰碎石桩、褥垫层和桩间组合而成的复合地基。地基上面的建筑物压力很大,会使地基变形,将压力分给水泥粉煤灰碎石桩和桩间土,使地基受力均匀些,与此同时,水泥粉煤灰碎石桩的承受能力由于挤密作用而提升,并强化了受力能力。由于水泥煤粉碎石桩的成本低,所以在应用中很广泛。以下是水泥煤粉灰碎石桩、桩周土和褥垫层的原理进行细致的分析,具体如下。
1.1.1对地基上有一定的挤密作用针对散填土、松散粉细砂和粉土,因为振动沉管水泥粉煤灰碎石桩的振动原因和侧向的压力致使桩间的土孔隙变小,其中的水量也有大幅度地减少,增大了土的干密度和内摩擦角,同时也改善了土的物理学性能,直接的提高了桩间土的承受压力的能力。1.1.2桩体的排水作用水泥粉煤灰碎石桩复合地基在成桩前期,由于桩孔内和周边填充了过滤性很好的粗颗粒,形成了渗透性比较好的通道,对于防止振冲产生的超孔隙水压力升高的问题,还能提高地基排水速度,它不仅不会降低桩体强度,还能使土体强度增强。
1.1.3桩的预震效应水泥粉煤灰碎石桩复合地基成桩时,振冲器加速激振土体,不仅能提高相对密实度,而且还能有很强的预震作用,有效的增强了砂土的抗液化能力。1.1.4桩的置换作用水泥粉煤灰碎石桩是水泥经过水解和水化反应及其与粉煤灰的凝硬反应,生成了一种不能溶于水的结晶化合物,它不仅增强了桩体的抗剪强度,而且还提高了变形模量,因此,在载荷的作用之下,水泥粉煤灰碎石桩的压缩性要小于桩间土的压缩性。地基的附加应力,跟随地层的变形将其压力集中到了桩体上,而大部分的压力是由桩周和桩端来承载,桩间的应力就减少了,所以,符合地基的承载力有显著的增加。
1.2预应力管桩
预应力混凝土管桩主要分为先张法、后张法预应力管桩。其中,先张法预应管桩是应用的先张法预应力的工艺和离心成型法制作而成的空心筒体细长混凝土预制构件,先张法预应管桩是由圆筒形的桩身、端头板及其钢套箍三个部分。我国目前常用的管桩沉桩的方式主要是:锤击法、静压、震动、预钻孔法等,其中,静压法是被工程上最常采用的方法之一。打桩的时候震动很大、噪音也很大,影响了居民生活,所以目前我国启用了大吨位的静力压装机,静力压桩机分为顶压式和抱压式两种,其中,抱压式是依靠摩擦力大于阻力的原理工作的,一般情况下,静力压桩机的最大压桩力为5000~6000KN,甚至可以将直径50~600mm的预应力管桩压到持力层,推动了预应力管桩在工程上的使用。预应力混凝土管桩常用的使用方法是分为捶击法和静压法两种。
捶击法沉桩是优点是速度快、质量高,静压管桩施工法是通过压装机的自身重量及配重的重量,经过科学的压梁,用管桩侧面夹子夹住管桩,然后将其压入土中。预应力管桩施工结束之后,要检查管桩,工程上常用桩基高应变法和低应变法两种方式对单桩的承载力进行监测,影响预热力管桩承载力的因素有桩端极限阻力和极限侧摩擦力。目前,水利工程中基础处理方法就是预应力管桩,尤其沿海地带应用广泛,保障了水利工程管桩基础处理的质量,还为整体工程的安全性提供可很大的保障。
2结束语
由于现今社会的飞速发展,我国的水利工程也逐渐增多,而水利工程建设一般是复杂的地质环境,所以要使用比较合适的处理方式,能够满足其工程需要。地基处理是一项技术性非常强的工作,要求也是很高,合理的方案和专业的技术措施和施工质量的保证上,才能得到地基处理的预期效果。不仅对技术标准要求高,还要对现场进行时刻监测,要控制地基的稳定性,同时对地基进行加固,保证项目能够安全顺利进行。地基处理技术必须在原有的基础上进行改进,原来传统建筑方法被机械代替,甚至发展到用化学药物来处理水利工程地基。
由此可见,一定要选择最适合的地基处理方式,只有这样才能保证工程顺利的启动,并且能运行下去,同时保证质量也是非常重要的。不同的工程地基处理措施是不同的,根据自身的优点和局限性,都需要将其特点和自身情况很好的结合,同时选择一个合适的处理措施,这样才能为水利工程建设打下良好的基础。地基处理技术的发展前景还是很美好的,地基处理的新技术和新工艺也将不断的涌现,对我国的水利工程建设起到了一个很好的推动作用。
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