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淤泥质软土中基坑围护施工技术

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摘要:围护结构的存在是保持基坑稳定性的必要保障,但是,淤泥质软土地基所具有的荷载能力、稳定性以及强度等均无法达到工程建设规定的地基标准,从而成为影响基坑稳定性的关键因素,致使工程建设中基础项目的质量受到破坏。本文主要对淤泥质软土中基坑围护施工技术进行了了分析探讨。

关键词:淤泥质软土;基坑围护;施工顺序;技术分析

中图分类号:TV551.4 文献标识码:A 文章编号:

引言

软土地质是基坑施工面临的复杂地基条件之一,这种复杂的地基条件的存在严重地影响着基坑的稳定性,使得施工队伍不得不为基坑设置完善的围护结构。但是,鉴于软土地基对于基坑的影响较为复杂,施工队伍进行围护结构设置往往会遭遇诸多的困难,为了保证围护结构的质量以及有效性,基坑围护人员必须要对围护结构进行完善的设计,并选用适当的技术方法开展施工。

一、合理的淤泥质软土基坑施工顺序

工程在施工前,必须要对地质材料做详细的了解分析,应全面考察在建基面以上每层的地质条件以及在地下水的含量等。在施工前必须要认真全面的掌握对于图纸中所标注建筑物的高程以及平面位置,再确定合理的开挖的轮廓尺寸,然后再绘制详细的开挖平面图。此外,必须要在施工的设计过程当中充分分析了解工程每个阶段的施工方法、强度、难度以及对工期方面的要求等,以抓住工程的重点。与此同时,也应考虑到工程的处理方法以及自然的地质因素,施工位置等方面的综合条件,再结合开挖的工程总量以及现场条件,详细的编制一套开挖的进度计划,按照一定的开挖顺序进行施工。

二、淤泥质软土的基本特征及失稳机理

1、淤泥质软土的基本特征

淤泥质软土的物理特性是具有天然含水量高(一般均大于液限),孔隙比大,压缩性高,强度低,渗透系数小等。工程特征则表现为触变性、流变性、高压缩性、高灵敏度、低透水性及不均匀性等,这些特性对软土基坑工程的主要影响有:

(1)触变性:即当原状土受到震动(地震或施工施工扰动)后,会很快变成稀释状态,易产生侧向滑动、沉降及基底变形等现象。

(2)流变性:软土除排水固结引起变形外,在剪应力的作用下还会发生缓慢而长的剪切变形。这对建筑地基的沉降及地基稳定性均有不利影响。另外,室内土工试验技术的局限和施工因素的复杂性,导致在软土基坑施工中各工况下的不断变化的流变参数很难测准。

(3)高压缩性:软土属高压缩性土,软土的压缩系数a1-2>0.5MPa-1,极易因其体积的压缩而导致地面和基坑支护结构沉降。

(4)低透水性:因其透水性弱和富水性强,对地基排水固结不利,不仅影响地基强度,同时延长了地基趋于稳定的沉降时间。

2、淤泥质软土基坑失稳机理

对淤泥质软土基坑而言,外界条件影响较明显的因素主要有:施工进度、施工震动、坑顶临时堆载、雨后上部土体重量的增加、降水的影响等。当上部土质条件较好时,超尺寸开挖施工,无壁基坑常会出现局部失稳情况,这种情况,往往坑顶的监测位移量不大时,坑底软土的流变性和触变性容易使变形过大而引起坑壁的中下部出现破坏;施工震动会使土质变差,易产生侧向滑动、沉降及基底变形等现象;坑顶临时堆载及雨后上部土体重量的增加均会引起坑底应力的增加,对强度较低的软土显然产生不利影响;本身为饱和状态的软土,在工程降水时,会加块固结作用,变形增加。因软土本身的特性、施工条件和环境条件的变化而引起软土结构的破坏,使其物理力学性质变差,基坑的稳定性降低以至失稳。

三、淤泥质软土中基坑围护施工技术分析

1、桩基法

当淤土层较厚,难以大面积进行深处理,可采用打桩办法进行加固处理。而桩基础技术多种多样,早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩。目前很少使用,一是水泥土搅拌桩水灰比、输浆量和搅拌次数等控制管理自动化系统未健全,设备陈旧,技术落后,存在搅拌均匀性差及成桩质量不稳定问题;二是砂石桩用以加固较深淤泥软土地基,由于存在工期长,工后变形大等问题,已不再用作对变形有要求的建筑地基处理;三是民用建筑已禁用木桩基础。钢筋混凝土预制桩(钢筋混凝土桩和预应力管桩)日前由于具有较强承载力,投资省,质量有保证,施工速度快等特点,得到普遍运用。例如,龙海市角美镇金山水闸,其地质条件覆盖一层10m以上厚的淤泥土层,地基处理采用边长为250mm钢筋混凝土预制方桩,挤密淤土层并靠摩擦承载,钢筋混凝土预制桩还具有抗水闸水压力产生水平荷载,达到水平稳定作用。

2、换土法

当淤土层厚度较簿时,也可采用淤土层换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理,鉴于换砂不利于防渗,且工程造价较高,一般应就地取材,以换填泥土为宜。换土法要回填有较好压密特性土进行压实或夯实,形成良好的持力层,从而改变地基承载力特性,提高抗变形和稳定能力,施工时应注意坑边稳定,保证填料质量,填料应分层夯实。

3、灌浆法

是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果,如福建省龙海市角美壶屿港水闸由于淤泥软基小均匀,沉陷闸基沉降最大达到0.63m.加固时采用单管高压旋喷灌浆处理,每个闸墩、下游侧和中间各设5个灌浆孔,沿闸墩轴线两侧布孔,灌注水泥浆,成桩直径0.5m,伸入闸基础10.5m,采用灌浆压力为20MPa.经过处理后闸基沉降基本得到控制。高压旋喷灌浆处理原理是通过在闸基中高压旋喷灌浆形成水泥土摩擦桩,提高闸基承载力,达到控制沉降的目的。另一种对淤泥软土地基闸室淘空处理通常应通过水闸上游防渗如设置水平铺盖或垂直防渗控制闸基渗流,然后再对闸室进行灌浆处理,如厦门市石浔水闸由于闸基渗流造成闸室底板多个部位被淘空,加固时先在闸室上游侧采用帷幕灌浆防渗,灌浆帷幕布设在闸墩上游侧1.0m处,孔距0.5m,灌注水泥浆,孔深5.0m.灌浆压力10MPa。然后对闸室淘空部位采用钻孔灌浆处理,先灌细砂,不吃砂后,再灌水泥砂浆,最后灌水泥浆,水闸除险加固后效果显著。

4、排水固结法

排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效措施,由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统是在地基中设置排水体,利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系,根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种,福建省福清过桥山围垦海堤淤泥软层最深达十余米,采用塑料排水带排水固结处理取得成功;福建省连江县大官坂海堤则采用砂并排水固结法进行地基加固处理。下面介绍效益较高塑料排水板处理淤泥软基方法,插入软基排水板,当填筑基础及上部建筑物时,荷载作用软基.地下水由于受挤压和毛细作用沿塑料排水板上升至砂垫层内,由砂层向两侧排出,从而提高基底承载力,塑料排水板要在砂垫层完成后施工,由测量人员测量出需处理范围,标出每根排水板具置,插板机对中调平,把排水板在钻头安放好,开动打桩机锤打钻杆,将地面上塑料排水板截断,并留有一定富余长度,在塑料排水板四周填砂后即完成本根施工。

5、加筋法

加筋土是将抗拉能力很强土工合成材料埋置于土层中,利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力,使土与加筋材料形成整体,减少整体变形和增强整体稳定。福建省福清过桥山围垦工程采用打设塑料排水板,以加速淤泥层排水固结,提高地基强度,又采用砂垫层中铺设土工织物,由于土工织物受拉作用,调整了基底应力分布,地基侧向位移和沉降却相应减少,地基稳定性就大大提高。

结束语

基坑围护结构是基坑稳定性的主要支撑,施工队伍在为处于淤泥质软土地基条件下的基坑开展围护结构设计施工时,必须充分考虑到软土条件对于基坑的不良影响,并针对实际的影响因素做好设计以及施工工作。

参考文献

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